เทคโนโลยีตัวเร่งความเร็วของ CERN เพื่อรองรับสถานบำบัดด้วยรังสี FLASH

เทคโนโลยีตัวเร่งความเร็วของ CERN เพื่อรองรับสถานบำบัดด้วยรังสี FLASH

เทคโนโลยีที่CERN พัฒนาขึ้น สำหรับฟิสิกส์พลังงานสูงสามารถนำรังสีบำบัดที่ล้ำสมัยมาสู่โรงพยาบาลริมทะเลสาบในเมืองโลซานน์ได้อย่างไร เทคโนโลยีที่เป็นปัญหา ได้แก่ ส่วนประกอบเครื่องเร่งอิเล็กตรอนประสิทธิภาพสูงและเครื่องมือจำลองที่ออกแบบมาสำหรับ Compact Linear Collider ( CLIC ) ของ CERN ขณะนี้ ความร่วมมือระหว่าง CERN และโรงพยาบาลมหาวิทยาลัยโลซานน์ ( CHUV ) 

วางแผนที่จะใช้สิ่งเหล่านี้เพื่อสร้างระบบสำหรับการฉายรังสี 

FLASH ทางคลินิกการรักษาด้วยรังสี FLASH ซึ่งเกี่ยวข้องกับการฉายรังสีเพื่อการรักษาที่อัตราปริมาณรังสีสูงพิเศษที่ 40 Gy/s ขึ้นไป ลดความเป็นพิษของเนื้อเยื่อตามปกติอย่างมากมายในขณะที่ยังคงฤทธิ์ต้านเนื้องอกไว้ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง หมายเหตุ FLASH ควรเปิดใช้งานการเพิ่มขนาดยา ซึ่งอาจเสนอทางเลือกใหม่สำหรับมะเร็งที่ต้านทานต่อการบำบัด “ในการทดลองทั้งหมดจนถึงตอนนี้ เราสังเกตว่าเนื้อเยื่อปกติได้รับการยกเว้นด้วยรังสีประเภทนี้” Jean Bourhisหัวหน้าแผนกรังสีรักษามะเร็งที่ CHUV กล่าว “มันเป็นเอฟเฟกต์ที่ทำซ้ำได้จริงๆ และไม่มีการประหยัดเนื้องอก”

Bourhis เป็นผู้บุกเบิกการพัฒนารังสีรักษา FLASH ซึ่งเป็นผู้นำทีมที่ CHUV ซึ่งทำการรักษา FLASH ครั้งแรกในผู้ป่วยที่เป็นมนุษย์ในปี 2018 ผู้ป่วยที่เป็นปัญหามีมะเร็งผิวหนังที่ผิวเผินที่ดื้อยา และได้รับการรักษาด้วยอิเล็กตรอนพลังงานต่ำประมาณ 10 MeV ต่อไป เขาต้องการแปลข้อสังเกตที่น่าประทับใจที่เห็นในการทดลองไปสู่การทดลองทางคลินิก ในการรักษาเนื้องอกขนาดใหญ่ที่ระดับความลึกสูงสุด 20 ซม. ในผู้ป่วยจะต้องใช้ลำแสงอิเล็กตรอนพลังงานที่สูงขึ้นมาก

Walter Wuensch นักวิจัยอาวุโสของ CERN อธิบายว่า “ระบบ FLASH ทางคลินิกต้องมีการไล่ระดับความเร่งสูงเพื่อให้ได้พลังงานของลำแสงที่จำเป็นในการเข้าถึงเนื้องอกที่ฝังลึก และพลังงานในช่วง 100 MeV” เขาตั้งข้อสังเกตว่าความสามารถในการเร่งคานในระยะทางสั้น ๆ เป็นหนึ่งในเทคโนโลยีที่ออกแบบมาสำหรับ CLIC ประเด็นสำคัญอื่น ๆ ของการศึกษาฟิสิกส์พลังงานสูงคือการส่งกระแสสูงในลำแสงที่มีการควบคุมอย่างดีและเสถียรอย่างยิ่ง ซึ่งเป็นข้อกำหนดที่สำคัญอีกประการสำหรับ FLASH

เป็นเวลาหลายปี CERN ได้ศึกษาเทคโนโลยีตัวเร่ง

ความเร็วสำหรับโรงงานฟิสิกส์พลังงานสูงที่เป็นไปได้” Wuensch กล่าว “เราได้พัฒนาต้นแบบและแสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้และประสิทธิภาพ เราจึงได้ทราบถึงความต้องการของ CHUV ด้วยความตื่นเต้นอย่างแท้จริง หลังจากการพูดคุยในเบื้องต้น เป็นที่ชัดเจนว่าสิ่งที่เราพัฒนาขึ้นสำหรับ CLIC นั้นดูเหมือนจะเข้ากันได้อย่างสมบูรณ์แบบกับสิ่งที่จำเป็นสำหรับสิ่งอำนวยความสะดวก FLASH”

“ความต้องการทางคลินิกที่เรามีมาบรรจบกันอย่างแท้จริงกับคำตอบทางเทคโนโลยีที่ CERN มี” Bourhis กล่าวเสริม “นี่มันทรงพลังจริงๆ”

ความร่วมมือ CERN–CHUV ได้เสร็จสิ้นขั้นตอนแรกของการศึกษาแล้ว: เปลี่ยนจากแนวคิดเริ่มต้นไปสู่การสร้างการออกแบบแนวความคิดสำหรับโรงงาน FLASH ที่เสนอ ขั้นตอนต่อไปคือการพัฒนาการออกแบบพื้นฐานนี้ในรายละเอียดเพิ่มเติมเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพระบบสำหรับการรักษาผู้ป่วย ทีมงานยังหวังที่จะร่วมมือกับพันธมิตรในอุตสาหกรรมด้านรังสีบำบัด ในขณะที่กำลังเตรียมเครื่อง CHUV จะเริ่มเตรียมทีมและโครงสร้างพื้นฐานที่จำเป็น และส่งใบสมัครไปยังหน่วยงานกำกับดูแลเพื่อให้การรักษาสามารถเข้าถึงผู้ป่วยได้โดยเร็วที่สุด

Bourhis คาดการณ์ว่าโรงงาน FLASH ควรจะเปิดดำเนินการได้ภายในสองถึงสามปี ณ จุดนี้ทีมวางแผนที่จะเริ่มดำเนินการในการพิสูจน์แนวคิดในการทดลองทางคลินิก เขาตั้งข้อสังเกตว่าหลังจากการทดลองเหล่านี้ ระบบสามารถถ่ายโอนไปยังโรงพยาบาลอื่นได้

การรักษาด้วยรังสี FLASH: จากพรีคลินิกไปจนถึงการรักษา

ครั้งแรกของมนุษย์ระบบจะมีขนาดใหญ่กว่าเครื่องฉายรังสีแบบเดิม 2–2.5 เท่า แต่ควรมีขนาดกะทัดรัดพอที่จะใส่ลงในโครงสร้างพื้นฐานของโรงพยาบาลที่มีอยู่ได้ ค่าใช้จ่ายของระบบต้นแบบแรก (กำลังติดตั้งใน CHUV) อยู่ที่ประมาณ 25 ล้านยูโร; แม้ว่าการผลิตจะเพิ่มขึ้น ราคานี้น่าจะลดลง อย่างไรก็ตาม การรักษาด้วย FLASH ต้องการให้ผู้ป่วยได้รับรังสีเพียงสองหรือสามส่วน เทียบกับ 20 หรือ 30 ครั้งสำหรับการรักษาด้วยรังสีมาตรฐาน ดังนั้น Wuensch เสนอว่าต้นทุนต่อการรักษาในท้ายที่สุดสามารถแข่งขันได้ในแง่ของการฉายรังสีแบบคลาสสิก

“เรารู้สึกซาบซึ้งมากที่ได้มีโอกาสทำงานบางอย่างที่เข้ากันได้ดีและเป็นเรื่องใหม่สำหรับทั้งสองฝ่าย” Wuensch กล่าวสรุป “มันเป็นโอกาสที่ยอดเยี่ยมที่จะได้ทำงานด้านการแพทย์”

“มีผู้สมัครเทคโนโลยีควอนตัมจำนวนมากที่ถูกผลักไสเพราะพวกเขาไม่สามารถรักษาความสอดคล้องของควอนตัมเป็นเวลานาน” Miao กล่าวในการแถลงข่าวที่ออกโดยมหาวิทยาลัยชิคาโก “สิ่งเหล่านี้สามารถประเมินใหม่ได้ในขณะนี้ว่าเรามีวิธีในการปรับปรุงการเชื่อมโยงกันอย่างมาก” ส่วนที่ดีที่สุดคือเขาเสริมว่า “มันง่ายอย่างไม่น่าเชื่อที่จะทำ วิทยาศาสตร์ที่อยู่เบื้องหลังนั้นซับซ้อน แต่การขนส่งของการเพิ่มสนามแม่เหล็กสลับกันนั้นตรงไปตรงมามาก” พบดาวเคราะห์ขนาดใหญ่ขนาดเท่าดาวพฤหัสบดี โคจรรอบดาวแคระขาวดวงเล็กๆ ที่อยู่ห่างออกไป 80 ปีแสง 

การค้นพบโดยทีมนักดาราศาสตร์นานาชาติทำให้งงเพราะว่าดาวเคราะห์น่าจะถูกกลืนกินไปนานแล้ว เมื่อดาวฤกษ์ขยายออกจนกลายเป็นดาวยักษ์แดงก่อนจะหดตัวเป็นดาวแคระขาว นี่เป็นดาวเคราะห์ดวงแรกที่โคจรรอบดาวแคระขาว และการมีอยู่ของมันบ่งชี้ว่าอย่างน้อยดาวเคราะห์ของดวงอาทิตย์บางดวงสามารถอยู่รอดได้เมื่อดาวของเรากลายเป็นดาวยักษ์แดงภายในห้าพันล้านปี