وبلاگ

Newswise – LIVERMORE، کالیفرنیا – با استفاده از یک مفهوم ساده و یک سنسور ثبت اختراع Sandia که مواد رادیواکتیو را شناسایی می کند، یک تیم آزمایشگاه ملی Sandia یک پچ برای جلوگیری از آسیب به بافت سالم در طول پرتودرمانی پروتون ایجاد کرده است که یکی از بهترین ابزارها برای هدف قرار دادن برخی سرطان ها است. بیماری ها تومورها

پاتریک دوتی، یکی از خالقان این پچ، گفت: «این یک نیاز مهم به ویژه در میان بیماران کودکان است. درمان پرتو پروتون برای ارسال دوز بالایی از تابش به ناحیه خاصی از بدن برای از بین بردن و از بین بردن سلول های تومور استفاده می شود، اما این پرتو همچنین سلول های سالم مجاور را از بین می برد. هدف این است که تا حد ممکن در مورد هدف قرار دادن تشعشعات دقیق باشیم، اما حرکت انسان به خصوص در هنگام کار با کودکان یک مسئله است.

«اگر نفس می کشید، حرکت می کنید. وقتی قلبت می تپد، حرکت می کنی. شما نمی توانید این نوع حرکت را متوقف کنید. و بچه ها شلخته اند. دوتی گفت: نمی‌توانی آنها را برای مدت طولانی ثابت نگه‌داری. “گاهی اوقات پزشکان مجبورند به بیهوشی عمومی متوسل شوند و درمان گاهی اوقات به مدت شش هفته روز از نو ادامه می یابد. تصور کنید که به بیمارستان می روید و مجبور هستید هر روز هفته ها تحت آزمایش قرار بگیرید. این برای هیچ کس خوب نیست، اما به خصوص برای کودکان بد است.

Doty و همکار دانشمند مواد Isaac Avinya راه حلی را ارائه کردند: یک پچ تصویربرداری که ارائه کار دقیق را در مکان مناسب آسان تر می کند.

هنگامی که حرکت از طریق دوربین‌ها حس می‌شود، سیستم‌های کنونی باعث توقف تشعشع می‌شوند، اما نمی‌توانند میزان تشعشع از دست رفته یا در چه دوزی را درک کنند. آوینیا و دوتی گفتند این پچ که دزیمتر پلیمری الکترونیکی برای رادیوتراپی یا EPDR نامیده می شود، می تواند هر دو را انجام دهد.

دوتی گفت: «می توانید این پچ را به عنوان یک فیلم الکترونیکی در نظر بگیرید. ایده این است که آرایه ای از عناصر حسگر را روی وصله چاپ کنیم و هر عنصر یا پیکسل اطلاعات مکان و شدت را ارائه می دهد. به این ترتیب تصویری از دوز تحویلی ثبت می کند.

اگرچه تیم شروع به تمرکز بر درمان سرطان کودکان کرد، اما به سرعت دریافتند که این پچ می‌تواند در درمان سایر انواع سرطان حیاتی باشد.

آوی نیا گفت: رادیوتراپی پروتون استاندارد طلایی برای درمان برخی سرطان ها است، اما هدف قرار دادن آن به خصوص در نواحی کوچکی مانند سرطان پروستات و سرطان مغز مشکلاتی دارد و اکنون راه حلی برای آن داریم.

دوتی گفت: “بافت های خاصی در معرض خطر هستند که نمی خواهید آنها را از بین ببرید، از جمله بافت های مغز.” “شما می توانید شنوایی خود را به دلیل آسیب جانبی از دست بدهید، یا می توانید به اعصاب یا سایر بافت های حیاتی ضربه بزنید، بنابراین آنها از محدودیت های فیزیکی استفاده می کنند. برای بیماران مبتلا به سرطان مغز، آنها به معنای واقعی کلمه دستگاهی را که بالای سر شما قرار می گیرد به یک نیمکت سخت میخکوب می کنند تا سر شما کاملاً بی حرکت باشد. تصور کنید که چقدر آسیب زا است.

ایده از کجا آمد؟

اگرچه این تیم گفته است که نیاز به این فناوری جدید بسیار زیاد است، اما هیچ کس تا کنون راه حلی واقع بینانه و کم هزینه ارائه نکرده است. خوب، چطور انجامش دادن؟ آوینیا و دوتی گفتند که این ایده از کار آنها بر روی کشف هسته ای به عنوان بخشی از ماموریت اصلی ساندیا ناشی شده است. جزء اصلی این پچ یک حسگر نوترون/پروتون است که توسط Sandia ثبت شده است.

آوینیا گفت: «این در جای دیگری استفاده نشده است. “این اینجا اختراع شد و برای تشخیص امضا از مواد هسته ای طراحی شده است. می‌خواستیم ببینیم که آیا می‌توانیم از آن برای کاربردهای دیگر، از جمله درمان سرطان، استفاده کنیم، زیرا می‌دانیم که درمان سرطان نشانه‌های مشابهی دارد.

اصل اساسی، مواد اولیه

این تیم حسگر را با یک پلیمر و الکترود جفت کردند، آنها را به یک ماده لایه‌ای که شبیه بانداژ بود وصل کردند و چسب اضافه کردند. آنها می گویند که پلیمر، که بیشتر به عنوان پلاستیک یا رزین شناخته می شود، پس از برهم کنش پروتون با آن یونیزه می شود. سپس الکترودها بار را به یک تقویت کننده برمی گردانند و شدت پرتو و مکان دقیق آن را در زمان واقعی تشخیص می دهند. در صورتی که پرتو از هدف خارج شود، تابش را متوقف می‌کند و اطلاعات را ثبت می‌کند تا مشخص کند تشعشع به کدام بافت‌ها و در چه سطوحی نفوذ کرده است.

افزودن هوش مصنوعی و ابزارهای یادگیری ماشینی به این فناوری می تواند منجر به الگوریتم های درمانی پیشرفته شود. با تجزیه و تحلیل داده‌های جمع‌آوری‌شده از پچ، حسگر می‌تواند پروفایل‌های پرتو دقیق‌تری ارائه دهد که به تمایز بهتر بین بافت سرطانی و سالم کمک می‌کند. این می‌تواند اثربخشی درمان را بهبود بخشد و از اشعه بیش از حد جلوگیری کند.

ماموریت شخصی

برای آوینا و دوتی، ماموریت آنها شخصی است. پدر آوینیا با سرطان مبارزه کرد، بنابراین او در مورد درمان سرطان و خوبی ها و بدی های آن چیزهای زیادی یاد گرفت.

آوینیا گفت: “من می خواستم راهی برای کمک به کل این روند پیدا کنم و می خواستم کمک کنم، اما نمی دانستم چگونه.” این امر به ویژه زمانی که من تحقیق کردم و با کلینیک‌ها صحبت کردم و فهمیدم کودکان در طول این درمان‌های سرطان چه مشکلاتی را پشت سر می‌گذارند، صادق شد. متوجه شدم که در این زمینه انکولوژی نیاز زیادی وجود دارد و می‌خواستم کمک کنم.» سپس آوینیا و دوتی دور هم جمع شدند و شروع به طوفان فکری کردند.

Doty بیش از 20 سال است که روی تشخیص تشعشع کار می کند و مدت هاست که به دنبال راهی جدید برای استفاده از این فناوری است. زمانی که او و آوینا در بخش انرژی I-Corp، که به دانشمندان کمک می کند تا کارآفرین شوند، پذیرفته شدند، نیاز به سرطان شناسی را درک کرد. انکولوژیست های برخی از بهترین مراکز سرطان در کشور چالش هایی را که در درمان با آن ها روبرو هستند به اشتراک گذاشتند.

دوتی گفت: “برای اینکه بتوانیم با پزشکانی که هر روز از این روش در این زمینه استفاده می کنند صحبت کنیم و نیازهای واقعی آنها را درک کنیم، متوجه شدیم که این چقدر مهم است.”

بعدش چی

این تیم فناوری خود را از طریق برنامه‌های مختلف و شبکه‌سازی با کارآفرینان به امید تجاری‌سازی این وصله ارائه می‌کند. آنها همچنین علاقه زیادی به آزمایش این فناوری در موقعیت هایی که به زندگی واقعی نزدیک تر است، دیده اند. آنها می گویند برخی از مراکز برتر سرطان در کشور توانایی انجام این کار را از طریق سیستم هایی دارند که یک روش درمانی پرتو پروتون کامل را تقلید می کنند.

آوی نیا گفت: «من با یک پزشک در بخش انکولوژی صحبت کردم و او از من پرسید که آیا می توانم فوراً او را بفرستم. او به قیمت اهمیتی نمی داد. او متوجه نشد که ما هیچ محصولی برای اشتراک گذاری نداریم، اما فوریت واضح بود. دیروز می خواست نه فردا.

این تیم امیدوار است که کار آنها به زودی بتواند زندگی بیماران سرطانی را به سمت بهتر شدن تغییر دهد.

آوینیا گفت: «ما سال‌ها می‌دانیم که مواد بسیار جالبی داریم که کارهایی را انجام می‌دهد که هیچ چیز دیگری نمی‌تواند انجام دهد. «ما می خواستیم در زمینه دیگری کمک کنیم. متوجه شدیم که در درمان سرطان است.

به دنبال شرکای

علاوه بر سرطان شناسی، این فناوری می تواند برای نظارت بر زمان واقعی قرار گرفتن در معرض تشعشعات اولیه برای پرسنل نظامی و اولین پاسخ دهندگان توسعه یابد. همچنین می توان آن را برای تشخیص قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی و بیولوژیکی سازگار کرد.

اطلاعات بیشتر برای مالکیت معنوی برای صدور مجوز موجود است.