Mikro-KT-məlumatlı Monte-Karlo və eksperimental dozimetriya transkranial fotobio-modulyasiya qurğuları

Transkranal fotobiomodulyasiyası (tPBM) sinir metabolizminin, neyrovaskular siqnallaşdırmanın, iltihabın və şəbəkə fəaliyyətinin modullaşdırılması üçün qeyri-invaziv strategiya kimi araşdırılır; lakin sahədə hələ də nominal qurğu parametrlərini çatdırılan intrakranal doza ilə əlaqələndirən miqyaslı bir çərçivə yoxdur. Burada biz mikro-CT-dən məlumatlı Monte Karlo işıq nəqliyyatını, eks-vivo fantazma ölçüləri ilə birləşdirərək dalğa uzunluğu, kafatə anatomiyası, serebrospinal maye qalınlığı, kommersiya cihazı dizaynı, çatdırılma yolu və istilik davranışının tPBM dozimetriyasını necə idarə etdiyini müəyyən etdik. İki insan kafatası modeli dörd bölmədən olan baş qoynusu-kafatası-qanda dolu diploik por-CSF modellərində yerləşdirilib və LED kimi mənbə geometriyasından istifadə edərək 610-1267 nm-dən 23 dalğa uzunluğunda simulyasiya edilmişdir. Eksperimental benchmarking üç kommersiya kask cihazları üçün spektroradiometrlə regional olaraq ölçülən donuz dərisi-insan kafatası-süni CSF-gelatin fantamanı istifadə etdi, intranasal üslubda 810 nm radians xəritəsi, beyin-gelatin ötürülməsi ölçüləri və infraqırmızı istilik görüntüləmə ilə tamamlandı. Monte Karlo nəticələri göstərdi ki, ötürülən foton çəkisi kafatənin qalınlığına, CSF dərinliyinə və diploik mikrostrukturaya çox həssas idi və ümumiyyətlə nəzarət olunan mənbə-detektor şəraitində 10641070 nm aralığını üstün tutdu, 1267 nm isə uzun dalğa uzunluğu ələ keçirilməsinin artması səbəbindən azaldı. Buna müqayisədə, ticarət cihazları ilə bağlı fantazma ölçüləri göstərdi ki, çatdırılan yükdən sonrakı çıxış təkcə dalğa uzunluğu ilə müəyyən edilməyib: 810 nm şalvar iki uzun dalğa uzunluğu olan qurğudan əhəmiyyətli dərəcədə yüksək bölgə həll olunmuş ötürülmə gücünü təmin edirdi, 810 ilə 1070 nm arasında bir-birinə uyğunlaşdırılmış müqayisə isə 810 nm üçün dərhal bir yükdən sonrakı radiasiya/ötürülmə gücünü göstərir, lakin daha uzun 1070 nm məruz qalma müddətini nəzərə alaraq müqayisə edilə bilən detektor-təyyarə axınlığı göstərir. İntranasaal xəritəçilik iradiantlığın yoldan asılı olaraq yenidən paylanmasını göstərdi və istilik ölçüləri, cildin səthindəki temperaturun müdrik dəyişmələrinə baxmayaraq cihazın özünü qızdırmasında kəskin fərqlər aşkar etdi. Bu nəticələr göstərir ki, mənalı tPBM qiymətləndirməsinin dalğa uzunluğu, anatomiyası, mənbə geometriyası, şüalanma, məruz qalma vaxtı, ötürülməsi, axınlığı və istilik reaksiyası fərqli, lakin qarşılıqlı asılı parametrlər kimi bildirilməsini tələb edir.

Biz Rush Universitetindəki Mikro-CT Core-ə mikro-CT şəkil əldə etməklə bağlı dəstəklərinə görə minnətdarıq.

Bu tədqiqat Vielight Inc tərəfindən qismən maliyyələşdirilir.

Richard və Loan Hill Bio mühəndislik şöbəsi, Şikaqo, Şikaqo, IL, ABŞ-da İllinois Universitetində

Samin Enam, Loïc Saint-Martin, Rayyan Manwar & Kamran Avanaki

Texnologiya Mühəndisliyi Bölməsi, Sam Houston Dövlət Universiteti, Huntsville, TX, ABŞ