تیم تحقیقاتی به نقطه عطفی در تابش پروتون دست یافت –

پرتودرمانی یکی از روش های اصلی درمان سرطان است. معمولاً از نور پرتو ایکس متمرکز و قوی استفاده می کند. پروتون‌ها – هسته‌های اتم‌های هیدروژن – که به انرژی‌های بالا شتاب می‌گیرند و در دسته‌های کوچک و دقیقاً قابل هدف قرار می‌گیرند، یک جایگزین هستند. آنها می توانند به عمق بافت نفوذ کنند، جایی که بیشتر انرژی خود را در تومور ذخیره می کنند و سرطان را از بین می برند در حالی که بافت اطراف تا حد زیادی دست نخورده باقی می مانند. این باعث می شود این روش نسبت به اشعه ایکس موثرتر و کمتر تهاجمی تر باشد. دکتر Elke Beyreuther، محقق HZDR، توضیح می دهد: «این روش به ویژه برای تابش تومورها در پایه جمجمه، مغز و سیستم عصبی مرکزی مناسب است. همچنین در بیماران سرطانی کودکان برای کاهش اثرات احتمالی درازمدت استفاده می شود.

با این حال، این روش به طور قابل توجهی پیچیده تر از درمان با اشعه ایکس است، زیرا به امکانات شتاب دهنده پیچیده برای تولید پروتون های سریع و انتقال آنها به بیمار نیاز دارد. به همین دلیل است که تنها چند مرکز پروتون درمانی در آلمان وجود دارد، از جمله یکی در بیمارستان دانشگاه درسدن. در حال حاضر، کارشناسان در تلاش هستند تا به طور پیوسته این روش را بهبود بخشند و آن را با بیماران تطبیق دهند. شتاب دهنده های پروتون مبتنی بر لیزر می توانند سهم تعیین کننده ای در اینجا داشته باشند.

فلاش های لیزری سفارشی

دکتر فلوریان کرول، فیزیکدان HZDR، توضیح می‌دهد: «این رویکرد مبتنی بر لیزر پرقدرت برای تولید پالس‌های نوری قوی و بسیار کوتاه است که روی یک ورقه پلاستیکی یا فلزی نازک شلیک می‌شوند. شدت این جرقه‌ها، بخش‌هایی از الکترون‌ها را از فویل بیرون می‌زند و میدان الکتریکی قوی ایجاد می‌کند که می‌تواند پروتون‌ها را در پالس‌ها جمع کند و آنها را به انرژی‌های بالا شتاب دهد. به طرز شگفت انگیزی، مقیاس این فرآیند بسیار کوچک است: مسیر شتاب تنها چند میکرومتر طول دارد.

Beyreuther می‌گوید: «ما 15 سال است که روی این پروژه کار می‌کنیم، اما تا کنون، پروتون‌ها انرژی کافی برای تابش نگرفته‌اند. همچنین، شدت نبض بسیار متغیر بود، بنابراین ما نمی‌توانستیم مطمئن شویم که دوز مناسب را تحویل می‌دهیم. اما در چند سال گذشته، سرانجام دانشمندان به پیشرفت‌های مهمی دست یافتند، به‌ویژه به لطف درک بهتر تعامل بین فلاش‌های لیزر و فویل. کرول توضیح می‌دهد: «بیش از همه، شکل دقیق فلاش‌های لیزری اهمیت ویژه‌ای دارد. اکنون می‌توانیم آن‌ها را طوری تنظیم کنیم که پالس‌های پروتونی ایجاد کنند که انرژی کافی داشته باشند و همچنین به اندازه کافی پایدار باشند.

الزامات تحقیق جدید

در نهایت، پارامترها تا حدی بهینه شده بودند که تیم HZDR توانست یک سری آزمایش‌های مهم را انجام دهد: اولین تابش کنترل‌شده تومورها در موش‌ها با پروتون‌های شتاب‌دهنده لیزر. این آزمایش ها با همکاری کارشناسان بیمارستان دانشگاه درسدن در OncoRay – مرکز ملی تحقیقات پرتودرمانی در انکولوژی انجام شد و با آزمایش های مقایسه ای در مرکز پروتون درمانی مرسوم مقایسه شد. کرول گزارش می دهد: «ما دریافتیم که منبع پروتون لیزری ما می تواند داده های ارزشمند بیولوژیکی تولید کند. “این زمینه را برای مطالعات بیشتر فراهم می کند که به ما امکان می دهد روش خود را آزمایش و بهینه کنیم.”

یکی دیگر از ویژگی های خاص پالس های پروتون با شتاب لیزری، شدت بسیار زیاد آنهاست. در حالی که در پروتون درمانی مرسوم، دوز تابش در یک بازه زمانی چند دقیقه ای تجویز می شود، فرآیند مبتنی بر لیزر می تواند در یک میلیونیم ثانیه رخ دهد. Elke Beyreuther توضیح می دهد: “نشانه هایی وجود دارد که نشان می دهد چنین دوز سریع به حفظ بافت سالم اطراف کمک می کند حتی بهتر از قبل.” ما می‌خواهیم این نشانه‌ها را با تنظیمات تجربی خود دنبال کنیم و مطالعات پیش بالینی را برای بررسی زمان و چگونگی استفاده از این روش پرتودهی سریع برای کسب مزیت در درمان سرطان انجام دهیم.»

منبع داستان:

مواد ارائه شده توسط Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf. توجه: محتوا ممکن است برای سبک و طول ویرایش شود.