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抗击癌症的未来 在不到一秒的时间内摧毁肿瘤

文章作者:www.cs-vaccine.com发布时间:2019-10-01浏览次数:759

由能源部SLAC国家加速器实验室和斯坦福大学开发的基于加速器的新技术旨在通过将癌症放射治疗的持续时间从几分钟减少到不到一秒来减少癌症放疗的副作用。在未来的紧凑型医疗设备中,为高能物理开发的技术也可以帮助全球更容易地获得放射治疗。

现在,SLAC /斯坦福大学团队已经获得了重要的资金来开发两个可能的项目来开发可能的癌症治疗 - 一个使用X射线,另一个使用质子。两者背后的想法是如此快速地爆炸癌细胞,使器官和其他组织在暴露期间没有时间移动 - 就像从视频中取出一个冻结的框架一样。这减少了辐射影响和损害肿瘤周围健康组织的机会,使放射治疗更加精确。

“使用持续不到一秒的闪光灯来提供全部辐射剂量将是管理器官和组织持续运动的最终方式,这是我们今天使用的方法的重大改进,”比利说。 Loo,斯坦福大学医学院放射肿瘤学副教授。

Sami Tantawi是粒子物理学和天体物理学教授,也是SLAC技术创新委员会RF加速器研究部门的首席科学家。他在两个项目中与Loo合作。他说:“为了有效地提供高强度辐射,我们需要加速器结构比现有技术强大数百倍。我们收到的资金将帮助我们建立这些结构。”

用X射线爆破癌症

一个名为PHASER的项目将开发一种用于X射线的闪光传输系统。

在今天的医疗设备中,电子通过约1米长的管状加速器结构飞行,并在沿同一方向穿过管道时从RF场吸取能量。然后电子的能量转换成X射线。在过去几年中,PHASER团队开发并测试了一种特殊形状的加速器原型和一种将射频场送入管内的新方法。这些组件已作为模拟预测运行,为加速器设计铺平了道路,以便在紧凑的尺寸中支持更多功率。

“接下来,我们将建立加速器结构并测试该技术的风险,这可能导致第一个真正的设备在三到五年内用于临床试验,”Tantawi说。

斯坦福大学放射肿瘤学系将在明年为这些工作提供约100万美元,并支持一项活动,以筹集更多的研究经费。放射肿瘤学系与医学院合作,还建立了一个专注于精确放射治疗的放射科学中心。由Loo和Tantawi领导的PHASER部门旨在将PHASER概念转变为功能性设备。

使质子治疗更加灵活

原则上,质子对健康组织的危害小于X射线,因为它们在体内以较窄的体积沉积肿瘤杀伤能量。然而,质子治疗需要大型设施来加速质子和调节能量。它还使用重达数百吨的磁铁,这些磁铁在患者身体周围缓慢移动,将光束引导到目标中。

“我们希望使用创新方法来操纵质子束,使未来的设备更简单,更紧凑,更快,”与Tantawi和Loo一起领导该项目的SLAC科学家Emilia Nanni说。

由于最近美国能源部科学加速器管理计划提供的170万美元资金用于在未来三年内开发该技术,这一目标很快就会实现。

“我们现在可以继续设计,制造和测试类似于PHASER项目中的加速器结构,该项目将能够控制质子束,调节能量并实时提供高辐射剂量,”Nanni说。

快速,有效且易于使用

除了使癌症治疗更加精确之外,辐射的闪光传递似乎还有其他好处。

“我们已经在老鼠身上看到,当我们非常快地施加辐射剂量时,健康细胞受到的损害更小,但杀死肿瘤的效果甚至比传统的长期暴露更好,”Loo说。 “如果结果适用于人类,它将成为放射治疗领域的新范例。”

该项目的另一个关键目标是让世界各地的患者更容易接受放射治疗。

Loo说,目前全世界数以百万计的患者只接受姑息治疗,因为他们无力承担癌症治疗费用。 “我们希望我们的工作能为更多地方的更多患者提供最佳治疗。”

这就是为什么该团队专注于设计与世界各地现有基础设施兼容的紧凑,节能,经济,高效的临床环境系统,“Tantawi说。 “第一个广泛使用的医疗直线加速器设计是在SLAC发明的。在过去的几年里,斯坦福大学一直在建设中。下一代可能是一个真正的游戏改变者 - 在医学和其他领域,如X射线激光加速器,粒子碰撞器和国家安全。

斯坦福大学的Peter Maxim(现为印第安纳大学放射肿瘤学主任)是PHASER的共同发明者,并为这两个项目做出了重大贡献。质子治疗团队的其他成员是Loma Linda大学的Reinhard Schulte和Varian Medical Systems的Matthew Murphy。