新型質子加速技術問世 腫瘤放射治療獲突破

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【大紀元2022年03月20日訊】(大紀元記者李少維編譯報導)用快速質子射線殺死癌細胞比用X射線標靶病灶組織更準確、效果更好,但是要產生質子射線需要很大型的粒子加速器,使得這種技術難以用於癌症治療。

科學家發現使用激光加速質子是一個替代方案。最近一組科學家在這方面獲得了突破,成功地用激光生成質子束,對小鼠體內的腫瘤施行了放射療法

放射療法是治療癌症常用的方法之一,其中最常見的是X射線。不過,氫原子核裡面帶正電的粒子即質子,被加速到高能狀態並聚集成束作用於腫瘤,能有效殺死腫瘤細胞。質子能抵達更深部位的人體組織,因為定位更加準確,所以對腫瘤周圍健康細胞影響較小,所以治療效果比X射線更好。

主要研究者之一德國亥姆霍茲德勒斯登羅森多夫研究中心(HZDR)的研究員埃爾克·貝羅伊瑟(Elke Beyreuther)說:「這種方法特別適合放射治療位於顱底、大腦內部、中樞神經系統內部的腫瘤。也適合用於兒童腫瘤治療,後遺症較小。」

然而,用於加速質子的儀器太大,無法便捷地移動到患者的身邊,所以以前只有少數幾個質子放射治療中心,比如其中一個位於德國德累斯頓大學醫院(Dresden University Hospital)。研究人員不斷在嘗試怎樣改進這種技術,使得設備具有較好的可移動性。激光加速質子的技術是很多人在鑽研的方向。

合作研究者HZDR的物理學家弗洛里安·克羅爾(Florian Kroll)說,這種方法使用高能激光衝擊很薄的塑料或金屬箔,把金屬箔中的大量電子打出去,形成一個電場。這個電場把質子集中成脈衝並加速到高能狀態。這個加速的距離只有幾微米。

聽上去已經完全可行了?貝羅伊瑟說他們已經在這個領域研究了15年,有很多障礙需要克服。比如質子被加速達到的能量不夠高不足以殺死腫瘤細胞,或者形成的脈衝強度不穩定,不能輸出需要的放射劑量。

但是現在,他們終於找到了關鍵所在,克羅爾說:「激光束精確的形態很重要。現在我們終於能夠控制激光束的形態產生不同能量的質子束,並維持它們的穩定。」

最後,研究人員在擁有傳統質子放射治療設備的德累斯頓大學醫院、對小鼠體內的腫瘤用這種技術進行了第一次放射治療試驗。克羅爾說:「我們的激光質子發射源能得到有價值的活體組織數據。為進一步測試和優化我們的技術奠定了基礎。」

貝羅伊瑟說,這種新技術一個很大的好處是強度高,照射的時間很短。傳統的質子放射療法大約需要照射幾分鐘時間,這種新型激光質子技術只需作用百萬分之一秒。「如此快的作用時間使得治療的過程對健康組織的傷害比舊的技術小得多。」

這份研究3月14日發表於《自然·物理學》(Nature Physics)期刊。◇

責任編輯:孫芸#

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