“高冷”的高能物理和惱人的腫瘤細胞，貌似風(fēng)馬牛不相及，但美國科學(xué)家目前正在研發(fā)的基于加速器的新技術(shù)，有望將癌癥放射治療的持續時(shí)間從幾分鐘縮短到不足一秒，來(lái)減少癌癥放療的副作用。為高能物理學(xué)開(kāi)發(fā)的技術(shù)被植入未來(lái)的緊湊型醫療設備之后，將幫助患者更容易接受放射治療。

眨眼間殺死腫瘤

據美國每日科學(xué)網(wǎng)站近日報道，美國能源部下屬的SLAC國家加速器實(shí)驗室和斯坦福大學(xué)的團隊目前正在進(jìn)行兩個(gè)項目，開(kāi)發(fā)可能的腫瘤治療方法：其中一個(gè)項目利用X射線(xiàn)；另一個(gè)利用質(zhì)子。

這兩個(gè)項目背后的設想都是以極快的速度轟擊癌細胞，速度之快使器官和其他組織在受到轟擊的期間來(lái)不及移動(dòng)，這將降低放射線(xiàn)擊中并損害腫瘤周?chē)】到M織的可能性，使放療更精準。

斯坦福大學(xué)醫學(xué)院放射腫瘤學(xué)副教授比利·盧（音）說(shuō)：“眨眼間就把一次治療的全部放射劑量都投放完，這將是控制器官和組織運動(dòng)的終極方法。與我們今天所使用的方法相比是一個(gè)重大進(jìn)步。”

SLAC實(shí)驗室粒子物理學(xué)和天體物理學(xué)教授薩米·坦塔維與盧合作進(jìn)行了上述兩個(gè)項目的研究。他說(shuō)：“為了足夠有效地投放高強度射線(xiàn)，我們需要先進(jìn)數百倍的加速器系統。我們得到的資金將幫助我們建造這些設施。”

X射線(xiàn)快閃投放系統

其中，名為PHASER的項目將開(kāi)發(fā)一個(gè)X射線(xiàn)快閃投放系統。

在目前研究人員開(kāi)發(fā)出的醫療裝置中，電子飛過(guò)約1米長(cháng)的管狀加速器結構，并從一個(gè)在同一時(shí)間和同一方向上穿過(guò)該加速管的射頻場(chǎng)中獲得能量。電子的能量隨后被轉化成X射線(xiàn)。

在過(guò)去幾年里，PHASER項目團隊已經(jīng)開(kāi)發(fā)并測試了采用特殊形狀并以新方法將射頻場(chǎng)送入加速管內的加速器原型機。在模擬中，這些部件已經(jīng)表現出了預期的性能，將為以緊湊尺寸實(shí)現更強大功能的加速器設計鋪平道路。

SLAC實(shí)驗室粒子物理學(xué)和天體物理學(xué)教授薩米·坦塔維說(shuō)：“下一步，我們將建造這種加速器，并測試這項技術(shù)的風(fēng)險。該技術(shù)在3年到5年內可能形成第一臺可以最終用于臨床試驗的實(shí)際裝置。”

斯坦福大學(xué)放射腫瘤學(xué)系將在明年為這些項目提供約100萬(wàn)美元的資助，由盧和坦塔維共同領(lǐng)導的PHASER部門(mén)旨在將PHASER概念轉變?yōu)楣δ苄栽O備。

更健康的質(zhì)子投放系統

從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，質(zhì)子對健康組織的危害要小于X射線(xiàn)，因為它們把殺死腫瘤的能量存放在人體內體積更小的空間內。不過(guò)，質(zhì)子療法需要大型設施對質(zhì)子進(jìn)行加速并調整它們的能量；還需要使用重達數百?lài)嵉拇朋w，在患者身體周?chē)苿?dòng)，以便把質(zhì)子束引向目標。

SLAC的科學(xué)家稱(chēng)，他們希望采用創(chuàng )新方法來(lái)操縱質(zhì)子束，使未來(lái)的設備更簡(jiǎn)單、更緊湊、更快。這一目標可能很快就會(huì )“夢(mèng)想照進(jìn)現實(shí)”，因為美國能源部資助了170萬(wàn)美元，用于未來(lái)三年開(kāi)發(fā)該技術(shù)。

盧和坦塔維等人表示：“我們現在可以繼續設計、制造和測試類(lèi)似于PHASER項目中的加速器結構，該結構將能控制質(zhì)子束、調節能量并實(shí)時(shí)提供高輻射劑量。”

除了讓癌癥治療更加精準，放射物的快速投放還有其他好處。

盧解釋道：“我們已經(jīng)在實(shí)驗鼠身上看到，當我們非常迅速地投放放射劑量時(shí)，健康細胞受到的損傷較小，但殺死腫瘤的效果與暴露時(shí)間較長(cháng)的常規療法相當，甚至會(huì )更好一些。如果同樣的結果也出現在人類(lèi)身上，那將成為放射治療領(lǐng)域的一個(gè)全新模式。”

此外，該項目的另一個(gè)關(guān)鍵目標是使全世界的患者更容易接受放射治療。斯坦福大學(xué)醫學(xué)院放射腫瘤學(xué)副教授比利·盧說(shuō)：“如今，世界各地數百萬(wàn)患者無(wú)法接受癌癥治療，只能接受保守療法，希望我們的工作能為更多患者提供最好的治療。”