Nature子刊:刘小钢/周斌/盛宗海合作开发一种可吞咽的X射线剂量计胶囊 |
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来源:生物世界 2023-04-17 08:47
该研究开发了一种可吞咽的X射线剂量探测器件,该光电器件结合闪烁体材料和神经网络的回归模型,实现高灵敏原位的辐射剂量检测,同时还可以测量pH和温度变化。在现代放射治疗领域,精确靶向肿瘤组织,同时尽量减少对健康组织的损伤至关重要。然而,由于患者特异性、治疗不确定性以及递送方式的不同,测量作用于放疗组织一直是一个挑战。实时监测辐射剂量尤其是在胃肠道内,具有很大的难度。此外,目前用于监测放疗过程中生化指标如pH和温度的手段也很欠缺。体内临床剂量计,如金属氧化物半导体场效应晶体管、X射线激发薄膜,通常直接放置在患者皮肤上,以估算目标区域吸收的剂量。目前可获得的方法昂贵且测量精度不足,因此有必要开发一种价格低廉的可吞咽传感器,以便在胃肠道放射治疗期间同时跟踪生化指标和X射线剂量。
2023年4月13日,新加坡国立大学刘小钢教授、清华大学周斌研究员和中国科学院深圳先进技术研究院盛宗海研究员等在Nature Biomedical Engineering期刊发表了题为:A swallowable X-ray dosimeter for the real-time monitoring of radiotherapy的研究论文。
该研究开发了一种可吞咽的X射线剂量探测器件,该光电器件结合闪烁体材料和神经网络的回归模型,实现高灵敏原位的辐射剂量检测,同时还可以测量pH和温度变化。
图1. 可吞咽式多功能X射线剂量计的设计
研究团队首先合成了X射线响应的NaLuF4:Tb@NaYF4核壳纳米晶。在X射线照射下,NaLuF4:Tb@NaYF4纳米闪烁体在489、546和584 nm 处有强烈的发光。放射发光的强度随 X 射线剂量线性变化。关闭X射线后,纳米闪烁体表现出强的余辉特性。在设计中,无论是射线激发发光还是激发后的余辉都被用作光源,结合聚苯胺薄膜用以监测局部的pH变化。 该胶囊可以线性响应50kV(0.04mGy/min至16.68mGy/min)或6MV(0.58Gy/min至5.76 Gy/min)的辐射。该胶囊还包含一个内置温度传感器,它提供校正系数以补偿体温对剂量计的影响, 同时检测放疗过程中组织发热情况。![](https://msimg.bioon.com/bioon-com/20230411/f057c5beb8d040d99e062ebc677b08ae.jpg)
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