SLAC和斯坦福大學(xué)的研究人員正在開發(fā)新的基于加速器的技術(shù)，旨在將癌癥放射治療的速度加快數(shù)百倍，并使相關(guān)醫(yī)療設(shè)備更緊湊。圖片來源：SLAC國家加速器實驗室

“高冷”的高能物理和惱人的腫瘤細(xì)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(xù)時間從幾分鐘縮短到不足一秒，來減少癌癥放療的副作用。為高能物理學(xué)開發(fā)的技術(shù)被植入未來的緊湊型醫(yī)療設(shè)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(jù)美國每日科學(xué)網(wǎng)站近日報道，美國能源部下屬的SLAC國家加速器實驗室和斯坦福大學(xué)的團隊目前正在進(jìn)行兩個項目，開發(fā)可能的腫瘤治療方法：其中一個項目利用X射線;另一個利用質(zhì)子。

這兩個項目背后的設(shè)想都是以極快的速度轟擊癌細(xì)胞，速度之快使器官和其他組織在受到轟擊的期間來不及移動，這將降低放射線擊中并損害腫瘤周圍健康組織的可能性，使放療更精準(zhǔn)。

斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院放射腫瘤學(xué)副教授比利·盧(音)說：“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的終極方法。與我們今天所使用的方法相比是一個重大進(jìn)步。”

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

X射線快閃投放系統(tǒng)

其中，名為PHASER的項目將開發(fā)一個X射線快閃投放系統(tǒng)。

在目前研究人員開發(fā)出的醫(yī)療裝置中，電子飛過約1米長的管狀加速器結(jié)構(gòu)，并從一個在同一時間和同一方向上穿過該加速管的射頻場中獲得能量。電子的能量隨后被轉(zhuǎn)化成X射線。

在過去幾年里，PHASER項目團隊已經(jīng)開發(fā)并測試了采用特殊形狀并以新方法將射頻場送入加速管內(nèi)的加速器原型機。在模擬中，這些部件已經(jīng)表現(xiàn)出了預(yù)期的性能，將為以緊湊尺寸實現(xiàn)更強大功能的加速器設(shè)計鋪平道路。

SLAC實驗室粒子物理學(xué)和天體物理學(xué)教授薩米·坦塔維說：“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(nèi)可能形成第一臺可以最終用于臨床試驗的實際裝置。”

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100萬美元的資助，由盧和坦塔維共同領(lǐng)導(dǎo)的PHASER部門旨在將PHASER概念轉(zhuǎn)變?yōu)楣δ苄栽O(shè)備。

更健康的質(zhì)子投放系統(tǒng)

從本質(zhì)上來說，質(zhì)子對健康組織的危害要小于X射線，因為它們把殺死腫瘤的能量存放在人體內(nèi)體積更小的空間內(nèi)。不過，質(zhì)子療法需要大型設(shè)施對質(zhì)子進(jìn)行加速并調(diào)整它們的能量;還需要使用重達(dá)數(shù)百噸的磁體，在患者身體周圍移動，以便把質(zhì)子束引向目標(biāo)。

SLAC的科學(xué)家稱，他們希望采用創(chuàng)新方法來操縱質(zhì)子束，使未來的設(shè)備更簡單、更緊湊、更快。這一目標(biāo)可能很快就會“夢想照進(jìn)現(xiàn)實”，因為美國能源部資助了170萬美元，用于未來三年開發(fā)該技術(shù)。

盧和坦塔維等人表示：“我們現(xiàn)在可以繼續(xù)設(shè)計、制造和測試類似于PHASER項目中的加速器結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)將能控制質(zhì)子束、調(diào)節(jié)能量并實時提供高輻射劑量。”

除了讓癌癥治療更加精準(zhǔn)，放射物的快速投放還有其他好處。

盧解釋道：“我們已經(jīng)在實驗鼠身上看到，當(dāng)我們非常迅速地投放放射劑量時，健康細(xì)胞受到的損傷較小，但殺死腫瘤的效果與暴露時間較長的常規(guī)療法相當(dāng)，甚至?xí)靡恍?。如果同樣的結(jié)果也出現(xiàn)在人類身上，那將成為放射治療領(lǐng)域的一個全新模式。”

此外，該項目的另一個關(guān)鍵目標(biāo)是使全世界的患者更容易接受放射治療。斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院放射腫瘤學(xué)副教授比利·盧說：“如今，世界各地數(shù)百萬患者無法接受癌癥治療，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。”