科學家抗擊癌症的新方法：在不到一秒的時間內摧毀腫瘤

由能源部SLAC國家加速器實驗室和斯坦福大學開發的基於加速器的新技術旨在通過將癌症放射治療的持續時間從幾分鐘縮短到一秒以下來減少癌症放射治療的副作用。在未來的緊湊型醫療設備中，為高能物理開發的技術也可以幫助全世界更容易地獲得放射治療。

現在，SLAC /斯坦福大學的團隊已經獲得了至關重要的資金，可以開展兩個項目來開發可能的腫瘤治療方法 - 一個使用X射線，另一個使用質子。兩者背後的想法是如此迅速地使癌細胞爆炸，使得器官和其他組織在暴露期間沒有時間移動 - 就像從視頻中取出一個凍結幀一樣。這減少了輻射撞擊和破壞腫瘤周圍健康組織的機會，使放射治療更加精確。

「用一次持續不到一秒的閃光提供整個療程的輻射劑量將是管理器官和組織恆定運動的最終方式，與我們今天使用的方法相比取得了重大進展，」比利說。 Loo，斯坦福大學醫學院放射腫瘤學副教授。

Sami Tantawi是粒子物理學和天體物理學教授，也是SLAC技術創新理事會RF加速器研究部門的首席科學家，他在兩個項目中與Loo合作，他說：「為了有效地提供高強度輻射，我們需要加速器結構比現在的技術強大數百倍。我們收到的資金將幫助我們建立這些結構。「

用X射線爆破癌症

名為PHASER的項目將開發一種用於X射線的閃光傳輸系統。

在今天的醫療設備中，電子通過管狀加速器結構飛行，該加速器結構長約1米，從射頻場獲得能量，同時沿同一方向穿過管道。然後電子的能量轉換成X射線。在過去幾年中，PHASER團隊開發並測試了具有特殊形狀的加速器原型和將射頻場送入管中的新方法。這些組件已經按模擬預測的方式運行，為加速器設計鋪平了道路，以便在緊湊的尺寸內支持更多功率。

「接下來，我們將構建加速器結構並測試該技術的風險，在三到五年內，這可能會導致第一個真正的設備最終可用於臨床試驗，」Tantawi說。

斯坦福大學放射腫瘤學系將在明年為這些努力提供約100萬美元，並支持一項籌集更多研究經費的活動。放射腫瘤學系與醫學院合作，還建立了輻射科學中心，專註於精確放射治療。由Loo和Tantawi共同領導的PHASER部門旨在將PHASER概念轉變為功能性設備。

使質子治療更加靈活

原則上，質子對健康組織的危害小於X射線，因為它們將腫瘤殺傷能量沉積在體內更狹窄的體積中。然而，質子治療需要大型設施來加速質子並調節能量。它還使用重達數百噸的磁鐵，這些磁鐵在患者身體周圍緩慢移動，以引導光束進入目標。

「我們希望採用創新方法來操縱質子束，使未來的設備更簡單，更緊湊，更快，」SLAC的一名科學家Emilio Nanni說道，他與Tantawi和Loo一起領導該項目。

由於美國能源部科學加速器管理計劃最近提供的170萬美元資金用於在未來三年內開發該技術，這一目標很快就會實現。

「我們現在可以繼續設計，製造和測試類似於PHASER項目中的加速器結構，該結構將能夠控制質子束，調節能量並實時提供高輻射劑量，」Nanni說。

快速，有效和易於使用

除了使癌症治療更精確之外，輻射的閃光傳遞似乎還具有其他益處。

「我們已經在老鼠身上看到，當我們非常快速地應用輻射劑量時，健康細胞受到的損害更小，但是殺腫瘤的效果與傳統的長期暴露相比甚至更好一點，」Loo說。「如果結果適用於人類，那將成為放射治療領域的全新範例。」

該項目的另一個關鍵目標是使全世界的患者更容易接受放射治療。

Loo說，如今，世界各地數百萬患者只接受姑息治療，因為他們無法接受癌症治療。「我們希望我們的工作能夠為更多地方的更多患者提供最好的治療。」

這就是為什麼團隊專註於設計緊湊，節能，經濟，高效的臨床環境系統，並與世界各地的現有基礎設施兼容，Tantawi說：「第一個廣泛使用的醫療直線加速器設計是發明的在SLAC建設之前的幾年裡，斯坦福大學都在建造。下一代可能是一個真正的遊戲改變者 - 在醫學和其他領域，如X射線激光加速器，粒子碰撞器和國家安全。

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