得益于薩斯喀徹溫大學(xué)（USask）研究人員在加拿大光源（CLS）領(lǐng)導(dǎo)下進(jìn)行的新研究，有一天可以將創(chuàng)新的放射療法作為對(duì)無(wú)法手術(shù)的腦和脊柱腫瘤的常規(guī)放射療法的有價(jià)值的補(bǔ)充，這項(xiàng)研究成果離我們?cè)絹?lái)越近了。
微束放射療法（MRT）使用由同步加速器產(chǎn)生的非常高劑量的X射線束（比人的頭發(fā)還窄）來(lái)對(duì)腫瘤進(jìn)行輻射，同時(shí)保留健康的組織。想法是，在嘗試了最大的常規(guī)放射療法后，MRT將向腫瘤提供額外的放射劑量，從而為患者提供可以延長(zhǎng)其壽命的另一種療法。
但是長(zhǎng)期存在的問(wèn)題是：MRT輻射劑量的最佳X射線能量范圍是什么，既能穿透人體的厚度又能使健康的細(xì)胞免受傷害？如何以人體治療所需的準(zhǔn)確度傳遞和測(cè)量極高的輻射劑量？
在剛剛發(fā)表的《醫(yī)學(xué)與生物學(xué)物理學(xué)》論文中，該研究小組是第一個(gè)證明MRT可擴(kuò)大用于人體放射治療的研究團(tuán)隊(duì)。研究小組確定了如何最佳地輻射，以確保潛在的人類(lèi)癌癥治療的安全性和有效性。
該論文的主要作者，美國(guó)大學(xué)生命科學(xué)博士的法利·奇西洛（Farley Chicilo）說(shuō)：“挑戰(zhàn)在于確定所需的理想能量范圍，以便將該療法用于下一代同步加速器的人體中。”
目前世界各地同步加速器可用的能量范圍還不足以穿透人體的厚度。
Chicilo說(shuō)：“我們能夠確定穿透人體厚度所需的更高的X射線能量范圍，從而驗(yàn)證了數(shù)學(xué)建模的預(yù)測(cè)。”他指出，數(shù)學(xué)模型已表明最佳X射線能量為150至250千電子伏特（keV）。
MRT與其他類(lèi)型的輻射相比具有關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)：由于轟擊X射線的顯微鏡狹窄光束像梳子上的牙齒一樣被切開(kāi)，因此細(xì)微束之間的未輻射健康組織能夠幫助治愈被輻射的組織。微束路徑。
Chicilo說(shuō)：“要使MRT成功，我們需要盡可能清晰地定義平行微束。” “想象一下使用刀口割傷的腫瘤療法太薄，以至于它們可以完全切穿動(dòng)物的脊髓而不會(huì)麻痹動(dòng)物。MRT就是那把刀口割傷的薄。”
該小組的實(shí)驗(yàn)表明，在150 keV時(shí)，高能，高強(qiáng)度的微束不會(huì)模糊，從而使微束路徑中受損的細(xì)胞能夠被相鄰的健康細(xì)胞快速修復(fù)。
Chicilo的共同主管USask醫(yī)學(xué)影像專(zhuān)家Dean Chapman說(shuō)：“人們可能會(huì)認(rèn)為，電子在更高的能量下會(huì)散射并破壞周?chē)慕M織，但事實(shí)恰恰相反。” “這些新知識(shí)將影響未來(lái)將開(kāi)發(fā)用于MRT的專(zhuān)用機(jī)器。”
研究MRT的科學(xué)家面臨的另一個(gè)重大挑戰(zhàn)是缺少一種能夠以微米級(jí)分辨率準(zhǔn)確，精確地測(cè)量極高輻射劑量的檢測(cè)器。
USask工程學(xué)教授Safa Kasap說(shuō)：“我們的團(tuán)隊(duì)要做的是開(kāi)發(fā)一種獨(dú)特的高劑量輻射測(cè)量探測(cè)器技術(shù)，并使用它來(lái)確定微束所傳遞的確切輻射劑量輪廓。”擔(dān)任Chicilo的主管超過(guò)二十年。
該探測(cè)器使用含有containing和稀土離子的特殊玻璃，這可以幫助團(tuán)隊(duì)測(cè)量輻射劑量并確保其精確和受控。這種玻璃杯本身是由新西蘭惠靈頓維多利亞大學(xué)的安迪·埃德加（Andy Edgar）制作的，它是USask集團(tuán)的長(zhǎng)期合作者。使用這種玻璃的探測(cè)器和測(cè)量設(shè)備是在USask設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)的，USask是唯一使用這種獨(dú)特材料進(jìn)行MRT電離輻射測(cè)量的地方。
mar在被藍(lán)色激光激發(fā)時(shí)會(huì)發(fā)出橙色光，但是當(dāng)暴露于X射線時(shí)，離子會(huì)獲得電子并發(fā)出紅色光。通過(guò)觀察橙色與紅色的比率，該團(tuán)隊(duì)能夠在較大的MRT劑量范圍內(nèi)以非常高的分辨率測(cè)量沉積的劑量。
卡薩普說(shuō)：“這是為測(cè)量微束邊緣的詳細(xì)輪廓而開(kāi)發(fā)的最好的檢測(cè)器之一。”
USask的兼職教授兼團(tuán)隊(duì)成員Fred表示，新發(fā)現(xiàn)的功能既可以預(yù)測(cè)X射線的理想能量范圍，也可以預(yù)測(cè)人體治療的微束的理想寬度，這“對(duì)于將來(lái)在臨床試驗(yàn)中進(jìn)行治療計(jì)劃至關(guān)重要”。蓋斯勒（Geisler），一位核物理學(xué)家和神經(jīng)外科醫(yī)生，是國(guó)際著名的脊髓損傷和脊柱外科專(zhuān)家。
蓋斯勒說(shuō)：“在使MRT用于人類(lèi)癌癥治療的過(guò)程中，這些都是重要而令人振奮的步驟。”
同步加速器是產(chǎn)生足夠高強(qiáng)度的平行X射線用于MRT研究的唯一手段。CLS是世界上為數(shù)不多的能夠生產(chǎn)具有合適能量范圍的微束的設(shè)備，用于測(cè)試生物和醫(yī)學(xué)應(yīng)用。
CLS與西方獸醫(yī)學(xué)院以及薩斯喀徹溫省癌癥局（SCA）一起位于USask校園內(nèi)，這為跨學(xué)科研究人員的不斷發(fā)展提供了至關(guān)重要的力量。
實(shí)際上，Chicilo和他的一些合作者目前正在與SCA一起在小鼠模型上合作，以確定已經(jīng)嘗試過(guò)標(biāo)準(zhǔn)放射療法后何時(shí)進(jìn)行MRT。
