NBE（IF=29） | 刘小钢/周斌/盛宗海开发用于实时监测放射治疗的可吞咽X射线剂量计

监测胃肠道X射线辐射可提高胃肠道癌患者放疗的准确性。

2023年1月13日，新加坡国立大学刘小钢、清华大学周斌及中国科学院深圳先进技术研究院盛宗海共同通讯在Nature Biomedical Engineering（IF=29）在线发表题为“A swallowable X-ray dosimeter for the real-time monitoring of radiotherapy”的研究论文，该研究开发了一种用于实时监测放射治疗的可吞咽 X 射线剂量计。

该研究报告的设计和性能，在兔子的胃肠道，用于同时实时监测绝对吸收辐射剂量和pH值和温度的变化的可吞咽X射线剂量计。该剂量计由含有光纤的生物兼容光电胶囊、掺镧的持久纳米闪烁体、pH敏感聚苯胺薄膜和用于无线读出发光的小型化系统组成。纳米闪烁体在辐照后的持续发光可用于连续监测pH值，而不需要外部激发。

尽管人们对癌症的分子发病机制的了解取得了重要进展，但胃肠道恶性肿瘤仍然是世界范围内的主要死亡原因之一。单独放疗或联合手术、化疗或免疫治疗对治疗胃肠道癌症都是有益的。现代放射治疗能够有效地照射肿瘤组织，同时最大限度地减少对周围健康组织的损害。然而，由于患者的异质性、治疗的不确定性和给药方式的变化，低疗效的风险仍然是放射治疗师面临的主要挑战。特别是，实时确定在胃肠道肿瘤位置传递和吸收的剂量极其困难。此外，目前用于监测pH、温度等生化指标的方法还不足以对放疗进行综合评价。

尽管有一些体内临床剂量计，包括金属氧化物半导体场效应晶体管、热释光传感器和光激发薄膜，但大多数都是直接放置在(或附近)患者的皮肤上，以估计目标区域吸收的剂量。已经探索了使用电子门户成像设备的体内剂量测定法，用于二维和三维治疗验证。这种类型的系统具有很高的成本，光子衰减可以改变患者的剂量，无论是在肿瘤中还是在正常组织中。可食用传感器为现场监测生化指标提供了显著的机会。然而，商业化的可食用传感器主要限于pH值和压力传感器以及用于食管成像的栓系胶囊。光学、电子、特别是材料科学的技术进步为开发一种廉价、可吞咽的传感器提供了新的机会，该传感器可以同时跟踪胃肠道放疗期间的生物指标和X射线剂量吸收。

一种可吞咽式多模式X射线剂量计（图源自Nature Biomedical Engineering ）

该研究通过使用基于神经网络的回归模型，估计了辐射剂量与发光和余辉强度和温度的关系，并表明剂量计比标准剂量测定方法准确约5倍。可吞咽剂量计可能有助于改善放射治疗，并了解放射治疗如何影响肿瘤pH值和温度。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41551-023-01024-2

转自：“iNature”微信公众号

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