Komponen dosimeter masuk ke dalam kapsul berukuran 18mm x 7mm, ukuran umum untuk banyak suplemen dan obat-obatan. Kredit: Universitas Nasional Singapura
Kanker lambung adalah salah satu kanker paling umum di seluruh dunia. Sebuah penemuan baru oleh para peneliti dari National University of Singapore (NUS) dapat membantu meningkatkan pengobatan kanker ini dengan meningkatkan ketepatan radioterapi, yang umumnya digunakan dalam kombinasi dengan pilihan pengobatan seperti pembedahan, kemoterapi atau imunoterapi.
Di bidang radioterapi modern, ketepatan dalam menargetkan jaringan tumor sambil meminimalkan kerusakan pada jaringan yang sehat sangatlah penting. Namun, efikasi yang rendah dan hasil yang bervariasi tetap menjadi tantangan karena keragaman pasien, ketidakpastian pengobatan, dan perbedaan jenis persalinan. Pemantauan dosis radiasi yang disampaikan dan diserap secara real-time, khususnya di saluran cerna, dapat meningkatkan ketepatan radioterapi untuk meningkatkan efektivitasnya, namun sulit dicapai. Selain itu, metode yang digunakan untuk memantau indikator biokimia seperti pH dan suhu tidak memadai untuk evaluasi komprehensif radioterapi.
Untuk mengatasi tantangan ini, tim peneliti yang dipimpin oleh Profesor Liu Xiaogang dari Departemen Kimia di bawah Fakultas Sains NUS, bekerja sama dengan para peneliti dari Fakultas Kedokteran NUS Yong Loo Lin, Universitas Tsinghua dan Institut Teknologi Lanjutan Shenzhen, telah mengembangkan sebuah dosimeter sinar-X yang dapat ditelan yang mendeteksi dosis radiasi secara real time. Menggabungkan desain kapsul baru mereka dan model regresi berbasis jaringan saraf yang menghitung dosis radiasi dari informasi yang ditangkap oleh kapsul, tim menemukan bahwa mereka dapat memberikan pemantauan dosis yang disampaikan kira-kira lima kali lebih akurat daripada metode standar saat ini.
Tampilan 3D yang meledak dari dosimeter kapsul. Kredit: Rekayasa Biomedis Alam (2023). DOI: 10.1038/s41551-023-01024-2
Terobosan teknologi ini dipublikasikan dalam jurnal Nature Biomedical Engineering pada 13 April 2023.
Dosimeter klinis seperti transistor efek medan logam-oksida-semikonduktor, sensor termoluminesensi, dan film tereksitasi optik biasanya ditempatkan langsung pada atau di dekat kulit pasien untuk memperkirakan dosis radiasi yang diserap di area target. Sementara dosimetri dengan perangkat pencitraan portal elektronik telah dieksplorasi untuk verifikasi pengobatan, perangkat ini bisa mahal dan, lebih jauh lagi, mereka menyerap radiasi dan menurunkan dosis radiasi yang diinginkan untuk pasien. Sensor yang dapat dicerna terbatas pada pemantauan pH dan tekanan, dan ada kebutuhan akan sensor yang dapat ditelan yang murah yang secara bersamaan dapat melacak indikator biokimia dan penyerapan dosis sinar-X selama radioterapi gastrointestinal.
Untuk mengatasi keterbatasan ini, Prof Liu dan timnya mengembangkan kapsul dosimeter sinar-X baru yang dapat ditelan yang mampu mengukur dosis radiasi, dan perubahan fisiologis pH dan suhu secara real time selama radioterapi gastrointestinal. Komponen utama kapsul termasuk serat optik fleksibel yang dienkapsulasi dengan nanoscintillator yang menyala di hadapan radiasi, film responsif pH, modul fluidic dengan beberapa lubang masuk untuk pengambilan sampel cairan lambung dinamis, dua sensor untuk pengukuran dosis dan pH, sirkuit mikrokontroler papan yang memproses sinyal fotolistrik untuk ditransmisikan ke aplikasi seluler, dan baterai perak oksida seukuran tombol yang memberi daya pada kapsul.
Komponen dosimeter masuk ke dalam kapsul berukuran 18mm x 7mm, ukuran umum untuk banyak suplemen dan obat-obatan. Kredit: Universitas Nasional Singapura
Ketika kapsul tertelan dan mencapai saluran pencernaan, nanoscintillator akan menunjukkan pendaran yang meningkat dengan adanya peningkatan radiasi sinar-X. Sebuah sensor di dalam kapsul mengukur cahaya dari nanoscintillator untuk menentukan radiasi yang dikirim ke area yang ditargetkan.
Pada saat yang sama, modul fluidik memungkinkan cairan lambung dikumpulkan untuk deteksi pH dengan film yang berubah warna sesuai dengan pH. Perubahan warna ini ditangkap oleh sensor kedua di dalam kapsul. Selain itu, kedua sensor tersebut mampu mendeteksi suhu yang dapat memberikan indikasi adanya reaksi negatif terhadap pengobatan radioterapi, seperti alergi.
Sinyal fotolistrik dari kedua sensor diproses oleh papan sirkuit mikrokontroler yang mengirimkan informasi melalui teknologi Bluetooth dan antena ke aplikasi ponsel. Menggunakan model regresi berbasis jaringan saraf, aplikasi seluler memproses data mentah untuk menampilkan informasi seperti dosis radioterapi serta suhu dan pH jaringan yang menjalani radioterapi.
“Kapsul baru kami adalah pengubah permainan dalam menyediakan pemantauan efektivitas pengobatan radioterapi yang terjangkau dan efektif. Kapsul ini berpotensi memberikan jaminan kualitas bahwa dosis radiasi yang tepat akan menjangkau pasien,” kata Prof Liu.
Prof Liu Xiaogang (kiri) dan Dr Hou Bo dari Departemen Kimia NUS adalah anggota kunci tim yang mengembangkan dosimeter kapsul baru. Kredit: Universitas Nasional Singapura
Dosimeter kapsul berukuran panjang 18mm dan lebar 7mm, ukuran umum yang digunakan untuk suplemen dan obat-obatan, dan biaya pembuatannya S$50. Saat ini dirancang untuk memantau dosis radioterapi untuk kanker lambung, juga dapat digunakan untuk memantau pengobatan pada berbagai keganasan dengan penyesuaian lebih lanjut pada ukuran kapsul. Misalnya, membuat kapsul lebih kecil memungkinkannya ditempatkan di rektum untuk brakiterapi kanker prostat atau di rongga hidung bagian atas untuk pengukuran dosis yang diserap secara real-time pada tumor nasofaring atau otak, meminimalkan kerusakan radiasi pada struktur di sekitarnya.
Tim peneliti bekerja untuk membawa inovasi mereka ke aplikasi klinis. Penelitian lebih lanjut termasuk mengidentifikasi posisi dan postur kapsul setelah konsumsi, mengembangkan sistem penentuan posisi yang kuat untuk menjangkarkan kapsul di lokasi target yang dituju, dan selanjutnya mengkalibrasi keakuratan dosimeter yang dapat dicerna untuk penggunaan klinis yang aman dan efektif.
Informasi lebih lanjut: Bo Hou et al, Dosimeter sinar-X yang dapat ditelan untuk pemantauan radioterapi waktu nyata, Teknik Biomedis Alam (2023). DOI: 10.1038/s41551-023-01024-2
Disediakan oleh Universitas Nasional Singapura
Kutipan: Para peneliti menemukan dosimeter sinar-X kapsul yang dapat dicerna untuk pemantauan radioterapi waktu nyata (2023, 14 April) diambil 14 April 2023 dari https://medicalxpress.com/news/2023-04-ingestible-capsule-x-ray- dosimeter-real-time.html
Dokumen ini tunduk pada hak cipta. Terlepas dari kesepakatan yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.