CERN的CLEAR設(shè)施，在那里對(duì)高能電子束進(jìn)行了測(cè)試(圖片:CERN)

有些癌癥腫瘤甚至連手術(shù)、化療或傳統(tǒng)放療都無法治愈。這些耐藥腫瘤使癌癥成為世界范圍內(nèi)死亡的主要原因之一，但科學(xué)界正充斥著各種想法，希望讓癌癥死亡成為過去。在最新的醫(yī)學(xué)和技術(shù)創(chuàng)新中，粒子治療(利用粒子加速器產(chǎn)生的高能粒子束照射腫瘤的過程)的進(jìn)展允許治療腫瘤，否則將是致命的。

目前全世界有超過10000個(gè)小型電子直線加速器(linacs)用于癌癥治療。這些機(jī)器大多依靠電子產(chǎn)生的光子束來照射它們的目標(biāo)。然而，有些使用電子束本身進(jìn)行直接的低能電子照射，盡管這只能照射到淺表腫瘤。這些方法不同于強(qiáng)子療法，強(qiáng)子療法是一種基于質(zhì)子或重離子束輻照的技術(shù)。

強(qiáng)子和低能電子治療的一個(gè)可能的補(bǔ)充是使用50-200 MeV范圍的高能電子束，它可以穿透組織深處。然而，這種技術(shù)很少被使用，因?yàn)榕c光子設(shè)備相比，產(chǎn)生它們所需的加速器成本更高，體積更大。此外，它們的深度輪廓不像強(qiáng)子束那樣明確。在歐洲核子研究組織CLIC研究的推動(dòng)下，緊湊型直線加速器的高梯度加速度最近的發(fā)展已經(jīng)開始改變這個(gè)故事。

最近的一項(xiàng)發(fā)現(xiàn)可能使我們朝著使用高能電子束又邁進(jìn)了一步。涉及斯特拉斯克萊德大學(xué)和曼徹斯特大學(xué)的兩項(xiàng)研究在歐洲核子研究組織的直線電子研究加速器(CLEAR)進(jìn)行，CLEAR是一個(gè)為加速器技術(shù)的研究和開發(fā)工作服務(wù)的測(cè)試設(shè)施。研究人員測(cè)試了一種新的輻照技術(shù)，它涉及到非常高能的電子(VHEE)束聚焦在一個(gè)小而密集的點(diǎn)上。通過聚焦VHEE梁大光圈電磁透鏡,他們建立了粒子可能旅行幾厘米深處水幻影(一大桶水用于研究輻射)沒有明顯的散射,同時(shí)保持專注于定義良好的,有針對(duì)性的體積。因此，這種光束理論上可以用于治療深層癌細(xì)胞，對(duì)周圍組織的傷害有限。

這對(duì)醫(yī)療技術(shù)界來說是個(gè)好消息，原因有很多:在臨床環(huán)境中，由緊湊型直線加速器產(chǎn)生的VHEE光束不僅提供了一種比其他粒子束療法更具成本效益的選擇，而且也為醫(yī)生提供了一種高度可靠的介質(zhì)，因?yàn)樗鼈冊(cè)诓痪鶆蚪M織中的散射是有限的。這些因素可以大大擴(kuò)大符合電子治療條件的患者的數(shù)量。此外，VHEE光束將與FLASH放射治療兼容，這是一種幾乎瞬間(不到一秒)將高能粒子傳送到組織的技術(shù)。歐洲粒子物理研究所和洛桑大學(xué)醫(yī)院最近聯(lián)合起來，目的是建立一個(gè)用于快速療法的高能臨床設(shè)施，初步試驗(yàn)將在CLEAR設(shè)施進(jìn)行。

超聚焦VHEE光束是歐洲核子研究中心CLIC研究取得的直線加速技術(shù)進(jìn)步的直接成果。它證明了這一領(lǐng)域的研究不僅對(duì)粒子物理學(xué)，而且對(duì)整個(gè)社會(huì)的相關(guān)性。雖然VHEE光束在臨床應(yīng)用之前需要更多的研究，但CLEAR的結(jié)果有助于拓寬癌癥治療的可能性領(lǐng)域。