德國的研究人員確實創造了一種非常高效的激光器,他們首次在動物身上進行了測試,標志著該過程中 的質子輻照里程碑。
也許喬治盧卡斯的沖鋒隊很難用他們可怕的目標擊中 womp 老鼠,但回到地球上,我們離用我們自己的激光加速質子的靶心腫瘤更近了一步。
放射治療涉及利用聚焦的、強大的 X 射線波照射腫瘤。質子治療被認為是一種更有效和微創的治療方法。在這里,質子被加速進入組織深處的高能高穿透包裹,使它們能夠將大部分能量直接轉移到腫瘤中。這可以最大限度地減少對周圍組織的附帶損害,同時集中對癌癥的影響。然而,質子治療需要昂貴的加速器設備來產生質子并將其傳遞給患者。因此,與 X 射線設施相比,質子治療中心屈指可數。
考慮到這些限制,人們一直在尋找替代方案,但迄今為止,除了電子和 X 射線之外,結果尚無定論,因為能夠提供超高劑量的加速器范圍有限。為了滿足這一需求,由Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf(德國德累斯頓)領導的團隊著手研究基于激光等離子體加速的質子源是否可以在基于 X 射線的治療和質子治療之間架起一座橋梁。
作為背景,研究人員已經在這個項目上工作了 15 年。該方法涉及在薄塑料或箔上發射高度集中的光脈沖。直到最近,質子還無法吸收輻照所需的能量,而且它們不穩定的脈沖強度意味著研究人員無法可靠地提供正確的劑量。然而,近年來,隨著對激光閃光箔相互作用的深入了解,他們能夠向前邁出關鍵的一步。現在,他們已經能夠使用這些激光加速質子對小鼠的腫瘤進行首次照射。這些實驗以常規質子治療實驗為基準。發表在《自然物理學》上的結果似乎表明,他們快速施用輻射劑量在更大程度上提高了輸送經濟性,比以前的方法節省了更多的周圍組織。他們的方法使用高功率激光產生短而高強度的光脈沖。
“最重要的是,激光閃光的精確形狀尤為重要。我們現在可以定制它們以產生具有足夠能量并且足夠穩定的質子脈沖,”物理學家弗洛里安·克羅爾指出。
雖然傳統的質子療法在幾分鐘內完成輻射劑量,但基于激光的療法可以在百萬分之一秒內完成。從這個角度來看,“眨眼就會錯過”這句格言甚至不是一個比較點,平均眨眼持續整整三分之一秒†。
研究人員指出了在顱底、大腦和中樞神經系統的腫瘤照射中的潛在應用,并以減少長期影響的形式獲得額外的好處。
自然,研究人員希望在這一里程碑上取得進展。Elke Beyreuther 評論說:“我們希望通過我們的實驗裝置跟進這些適應癥,并進行臨床前研究,以研究何時以及如何使用這種快速照射方法在癌癥治療中獲得優勢。”