ทีมวิจัยระดับนานาชาติได้พัฒนาเทคนิคการฉายรังสีแบบบุกเบิกซึ่งใช้ลำแสงอิเล็กตรอนพลังงานสูงมาก (VHEE) เพื่อกำหนดเป้าหมายเนื้องอกได้อย่างแม่นยำ ลำแสง VHEE เสนอให้เป็นทางเลือกแทนโฟตอนเอ็กซ์เรย์สำหรับการรักษาด้วยรังสี ลำแสง VHEE แทรกซึมลึกเข้าไปในเนื้อเยื่อ แต่ยังสามารถเปิดเผยเนื้อเยื่อที่มีสุขภาพดีได้มากเกินไป ในการศึกษานี้ซึ่งตีพิมพ์ในNature Communications Physics
นักวิจัยได้สาธิตว่าพวกเขาเอาชนะปัญหานี้ได้อย่างไร
โดยใช้เลนส์แม่เหล็กไฟฟ้าที่มีรูรับแสงขนาดใหญ่เพื่อโฟกัสลำแสง VHEE ไปยังจุดเล็ก ๆ ในเนื้อเยื่อโดยเน้นปริมาณรังสีเป็นปริมาตรน้อย ในฐานะผู้นำการศึกษาDino Jaroszynskiผู้อำนวยการศูนย์การประยุกต์ใช้เครื่องเร่งอนุภาคพลาสม่าแห่งสกอตแลนด์ ( SCAPA ) แห่งมหาวิทยาลัย Strathclyde อธิบายว่าองค์ประกอบเชิงปริมาตรนี้สามารถสแกนได้อย่างรวดเร็วบนเนื้องอกเพื่อ “ทาสี” ทุกพื้นที่ของ ในขณะที่ลดขนาดยาลงสู่เนื้อเยื่อที่มีสุขภาพดี
“การเปรียบเทียบการโฟกัสแสงแดดโดยใช้เลนส์มือถือ คุณจะรู้สึกแสบร้อนอย่างรุนแรงหากคุณวางมือไปที่โฟกัส แต่รู้สึกอบอุ่นเล็กน้อยเมื่อออกจากโฟกัส” เขากล่าว
Jaroszynski อธิบายว่า “ลำแสงอิเล็กตรอนทำลายเซลล์มะเร็งในลักษณะเดียวกันกับโฟตอนพลังงานสูง ซึ่งเป็นวิธีการฉายรังสีที่พบบ่อยที่สุดในคลินิก “นั่นเป็นเพราะว่าอิเล็กตรอนพลังงานสูงแปลงพลังงานจลน์ส่วนใหญ่ของพวกมันไปเป็นโฟตอนเอ็กซ์เรย์โดย bremsstrahlung ซึ่งก่อให้เกิดการเรียงซ้อนของอิเล็กตรอน โพซิตรอน และโฟตอน และยังทำให้สสารแตกตัวเป็นไอออนจากการชนที่ไม่ยืดหยุ่น สิ่งเหล่านี้คือสิ่งที่ทำลายเซลล์มะเร็งในที่สุด โดยการทำให้ DNA แตกตัวเป็นไอออนโดยตรงหรือสร้างอนุมูลอิสระที่ทำลาย DNA ของพวกมันโดยอ้อม”
การกำหนดเป้าหมายที่แม่นยำ
ในการทดลองที่ศูนย์ Linear Electron Accelerator for Research ( CLEAR ) ของ CERN ทีมงานได้วัดโปรไฟล์ความลึก – ปริมาณของลำอิเล็กตรอน 158 และ 201 MeV ที่เน้นไปที่ภูตผีน้ำ พวกเขาแสดงให้เห็นว่าลำแสง VHEE ที่โฟกัสจะเข้มข้นปริมาณยาลงในปริมาตรที่กำหนดไว้อย่างดีลึกลงไปในภาพหลอนหลายเซนติเมตร
Enrico Brunettiนักวิจัยจาก University of Strathclyde กล่าวว่าข้อได้เปรียบที่สำคัญอย่างหนึ่งของคาน VHEE คือสามารถผลิตได้ในราคาที่ต่ำกว่าลำแสงโปรตอนหรือไอออนมาก นอกจากนี้ ลำแสง VHEE ยังสามารถเข้าถึงเนื้องอกที่ฝังลึกได้ โดยลดความไวต่อความผิดปกติของเนื้อเยื่อ
“ช่วงของโปรตอนหรือลำไอออนขึ้นอยู่กับสสารที่ผ่านเข้ามา หากมีช่องว่าง ช่องแก๊ส หรือวัสดุที่มีความหนาแน่นผันแปรได้ ช่วงนั้นจะไม่แน่นอน อย่างไรก็ตาม เนื่องจากลำแสง VHEE นั้นเหมือนแสง พวกเขามักจะวางปริมาณรังสีไว้ที่จุดเดิม ดังนั้นจึงไม่ไวต่อสัณฐานวิทยาของเนื้อเยื่อในเส้นทางของมัน” บรูเน็ตติอธิบาย
“วิธีการโฟกัสที่เราพัฒนาขึ้นช่วยให้สามารถกำหนดเป้าหมายเนื้องอกที่ฝังลึกได้อย่างแม่นยำโดยใช้ VHEE โดยการให้ยาเข้มข้นในปริมาณเล็กน้อย ปริมาณนี้สามารถควบคุมได้ ซึ่งอาจให้ประโยชน์ในการรักษาเนื้องอกที่ทนต่อรังสี” เขากล่าวเสริม
ตามข้อมูลของ Brunetti ความสามารถในการใส่ยาลงในจุดเล็ก ๆ ยังเป็นประโยชน์ต่อการรักษาที่มีความแม่นยำสูงซึ่งมีความจำเป็นในการฉายรังสีบริเวณที่เล็กมาก นอกจากนี้ ปริมาณรังสีเข้าที่ต่ำมากและปริมาณรังสี VHEE ในระยะไกลและใกล้เคียงอาจช่วยลดความเสียหายต่อเนื้อเยื่อที่มีสุขภาพดีและอวัยวะที่บอบบางได้
ขั้นตอนถัดไปแม้จะมีข้อดีที่ชัดเจนของเทคนิคใหม่นี้
แต่ Brunetti ก็ยังกระตือรือร้นที่จะเน้นว่าการใช้ในการตั้งค่าทางคลินิกนั้นไม่มีทางออก และยังมีงานอีกมากที่ต้องทำในการพัฒนาเทคโนโลยีเลเซอร์และตัวเร่งความเร็วเพื่อให้เหมาะสำหรับการใช้งานทางคลินิก
“คำแนะนำของเราคือต้องอดทนและทำการศึกษาในหลอดทดลองและในร่างกายเพิ่มเติม และการทดลองทางคลินิกในที่สุด เราได้ทำการศึกษาการอยู่รอดของเซลล์โดยใช้ลำแสง VHEE และพบว่ามีความคล้ายคลึงกับโฟตอนเอ็กซ์เรย์ ความสนใจใน VHEE ในฐานะรูปแบบใหม่กำลังเติบโตอย่างรวดเร็ว” เขากล่าว
“หากสามารถพิสูจน์ได้ว่าลำแสง VHEE ไม่ว่าจะเน้นหรือไม่ ให้ประโยชน์ทางคลินิก การวิจัยและพัฒนาก็จะเร่งขึ้น จะมีแรงจูงใจอย่างแรงกล้าที่จะพัฒนาพวกเขาจนถึงจุดที่สามารถนำไปใช้ในทางคลินิกได้เพราะชีวิตจะได้รับการช่วยชีวิต และการช่วยชีวิตจะแปลเป็นผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจ” เขากล่าวเสริม
อิเล็กตรอนที่มีพลังงานสูงมากสามารถรักษาเนื้องอกที่อยู่ลึกภายในร่างกายได้
เมื่อมองไปข้างหน้า ขั้นตอนต่อไปสำหรับนักวิจัยคือการใช้การโฟกัสแบบสมมาตร และตรวจสอบการใช้แม่เหล็กโฟกัสแบบรูเจาะขนาดใหญ่เพื่อให้ได้จุดโฟกัสที่เล็กกว่า ตลอดจนการสำรวจการใช้แม่เหล็กถาวรเพื่อโฟกัสลำแสง พวกเขายังจะทำงานร่วมกับเพื่อนร่วมงานในเมืองโลซานน์เพื่อตรวจสอบการใช้ลำแสง VHEE เพื่อส่งรังสีบำบัด FLASH (เทคนิคล้ำสมัยที่ให้รังสีอัตราสูงในช่วงเวลาย่อยมิลลิวินาทีเพื่อกำหนดเป้าหมายเนื้องอกในขณะที่ประหยัดเนื้อเยื่อที่มีสุขภาพดี) ในระดับลึก – เนื้องอกนั่ง
ทีมงานยังวางแผนที่จะดำเนินการ ศึกษา ในหลอดทดลองและในร่างกายโดยใช้สิ่งอำนวยความสะดวกที่ Strathclyde ซึ่งรวมถึงเส้นสายทางการแพทย์ที่เน้นการวิจัยซึ่งได้รับทุนสนับสนุนจาก EPSRC ที่ SCAPA
“ในที่สุด เราวางแผนที่จะตรวจสอบวิธีใหม่ในการใช้ลำแสง VHEE เพื่อใช้รังสีรักษาและถ่ายภาพบริเวณรอบๆ เนื้องอกไปพร้อม ๆ กัน ซึ่งจะให้ความสามารถในการถ่ายภาพแบบเรียลไทม์ [และ] เป็นแนวคิดที่แปลกใหม่” Jaroszynski กล่าวเสริม
Credit : lameworldofkopa.net macguinnesswinemerchants.com malusimperium.org merchantofglenorchy.com merrychristmasquoteswishes.com
