Penyinaran proton pantas adalah rawatan kanser yang lebih berkesan dan kurang invasif berbanding sinar-x. Walau bagaimanapun, terapi proton moden memerlukan pedal gas zarah yang besar, yang telah menyebabkan pakar menyiasat konsep pedal gas alternatif, seperti sistem laser untuk mempercepatkan proton. Sistem sedemikian digunakan dalam kajian praklinikal untuk membuka jalan bagi terapi sinaran yang optimum. Kumpulan penyelidikan yang diketuai oleh Helmholtz-Zentrum dresden - rosssendorf (HZDR) kini berjaya menguji penyinaran proton laser pada haiwan buat kali pertama, dengan laporan kumpulan itu diterbitkan dalam jurnal Nature Physics.
Terapi sinaran adalah salah satu rawatan kanser utama. Ia biasanya menggunakan x-ray yang sengit dan fokus. Proton - nukleus atom hidrogen - dipercepatkan kepada tenaga tinggi dan digabungkan menjadi rasuk kecil yang disasarkan dengan tepat adalah pilihan lain. Mereka boleh menembusi jauh ke dalam tisu tumor, di mana mereka menyimpan sebahagian besar tenaga mereka, memusnahkan kanser sambil meninggalkan tisu sekeliling sebahagian besarnya utuh. Ini menjadikan kaedah ini lebih berkesan dan kurang invasif daripada terapi sinar-x, jelas Dr Elke Beyreuther, seorang penyelidik di HZDR: "Kaedah ini amat sesuai untuk menyinari tumor di pangkal tengkorak, di otak dan di saraf pusat. sistem. Ia juga digunakan dalam pesakit kanser pediatrik untuk meminimumkan kemungkinan kesan jangka panjang."
Walau bagaimanapun, kaedah ini jauh lebih kompleks daripada terapi x-ray kerana ia memerlukan peralatan pedal gas yang canggih untuk menjana proton pantas dan menghantarnya kepada pesakit. Inilah sebabnya mengapa hanya terdapat beberapa pusat terapi proton di Jerman. Pakar kini sentiasa menambah baik kaedah ini untuk menjadikannya sesuai untuk pesakit. Pedal gas proton berasaskan laser boleh memberi sumbangan yang menentukan dalam hal ini.
Kilauan laser tersuai
Dr Florian Kroll, seorang ahli fizik di HZDR, menjelaskan, "Kaedah ini berdasarkan penjanaan denyutan cahaya yang kuat dan sangat pendek oleh laser berkuasa tinggi, yang ditembakkan ke lapisan nipis plastik atau kerajang logam." Keamatan pancaran ini mengetuk elektron keluar dari kerajang, mewujudkan medan elektrik yang kuat yang boleh memancarkan proton ke dalam denyutan dan mempercepatkannya kepada tenaga tinggi. Menariknya, skala proses adalah sangat kecil: laluan pecutan hanya beberapa mikrometer panjang.
"Kami telah mengusahakan projek ini selama 15 tahun, tetapi setakat ini proton tidak mendapat tenaga yang cukup untuk menyinari." Beyreuther berkata, "Selain itu, keamatan nadi berbeza-beza terlalu banyak, jadi kami tidak dapat memastikan kami memberikan dos yang betul." Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, saintis akhirnya membuat kemajuan penting, terutamanya kerana pemahaman yang lebih baik tentang interaksi antara kilat laser dan kerajang. "Paling penting, bentuk kilat laser yang tepat adalah sangat penting, dan kini kami boleh menalanya untuk menghasilkan denyutan proton dengan tenaga yang mencukupi dan kestabilan yang mencukupi." Para penyelidik menjelaskan.
Kesediaan pedal gas dan kestabilan penghantaran rasuk.
Keperluan penyelidikan baru
Parameter telah dioptimumkan yang membolehkan pasukan HZDR memulakan satu siri eksperimen utama: penyinaran terkawal tumor tetikus pertama menggunakan proton dipercepatkan laser. Eksperimen ini telah dijalankan dengan kerjasama pakar di Hospital Universiti Dresden di oncoray - Pusat Penyelidikan Radiasi Kebangsaan dalam Onkologi - dan telah ditanda aras terhadap eksperimen perbandingan di kemudahan terapi proton konvensional. "Kami mendapati bahawa sumber proton dipacu laser boleh menghasilkan data yang bernilai biologi, yang meletakkan asas untuk penyelidikan lanjut dan membolehkan kami menguji dan mengoptimumkan pendekatan kami."
Satu lagi ciri denyutan proton dipercepatkan laser ialah keamatannya yang besar. Manakala dalam terapi proton konvensional, dos sinaran dihantar dalam beberapa minit, proses berasaskan laser boleh diselesaikan dalam sepersejuta saat," jelas Elke Beyreuther: "Terdapat tanda-tanda bahawa pentadbiran dos yang cepat membantu melindungi tisu sihat di sekeliling lebih baik daripada sebelumnya. Kami ingin mengikuti petunjuk ini dengan peranti eksperimen kami dan menjalankan kajian praklinikal untuk menyiasat bila dan bagaimana kaedah penyinaran pantas ini boleh digunakan untuk mendapatkan kelebihan dalam rawatan kanser."
