Protonstråling for alle

En ny maskine, der producerer protoner med høj energi, kunne gøre protonstrålebehandling lettere tilgængelig for kræftpatienter. Maskinen, der udvikles af forskere på Lawrence Livermore National Laboratory , vil være en femtedel af størrelsen og prisen for de protonterapimaskiner, der i øjeblikket findes på seks specialiserede medicinske centre i USA.

Den mindre, lettere og billigere maskine skulle være nemmere for mindre hospitaler at købe og installere. Det vil gøre protonterapi tilgængelig for flere mennesker. Når enheden er klar til markedet, vil den formentlig være verdens mest sofistikerede strålebehandlingsmaskine til en meget overkommelig pris, siger Ralph deVere White , direktør for UC Davis Cancer Center, som støttede tidlig forskning på enheden. Det vil ændre baren for, hvad der er standardterapi.

Udstråling af tumorer med protoner har vist sig at være bedre end konventionel røntgenstråling til behandling af visse typer kræft, såsom hoved og nakke, lunger og prostata. Protonstråler kan styres meget præcist, så de skåner sundt væv omkring tumorer og forårsager færre bivirkninger hos patienter. Men de nuværende protonterapimaskiner optager på grund af de store magneter, der skaber de energiske partikler og de betonvægge, der er nødvendige for at afskærme strålingen, et rum på størrelse med en basketballbane. Maskinerne kommer også med en stor pris - mellem $150 og $200 millioner.

Den nye maskine, kaldet en dielektrisk vægaccelerator, skulle passe ind i traditionelle strålebehandlingsrum. Målet er, at hospitaler erstatter røntgenapparater med den nye protonstrålingsmaskine, siger George Caporaso, en fysiker, der leder forskningen hos Lawrence Livermore.

Caporaso og hans kolleger forventer at have en lille version af enheden klar ved udgangen af ​​dette år, og en fuldskala prototype inden for de næste tre år. Maskinen vil blive klinisk testet ved University of California Davis Cancer Center. Hvis testene lykkes, Tomoterapi , baseret i Madison, WI, vil markedsføre maskinerne.

For at dræbe tumorer skal protoner have energier på omkring 250 millioner elektronvolt. Det kræver at fremskynde dem, hvilket gøres ved hjælp af et højt elektrisk felt i maskiner kaldet acceleratorer. Acceleratorer kan være lavet af metalrør, der er titusinder af meter lange, hvorigennem partikler rejser for at få energi. Protonterapimaskiner bruger en type accelerator kaldet en cirkulær accelerator, som bøjer partikelstrålen, så partiklerne går på en spiralbane, mens de får energi. At bøje protonstrålen kræver store magneter, der kan veje hundredvis af tons.

Caporaso og hans kolleger har en innovativ tilgang til energigivende protoner. De bruger et rør lavet af et specielt isoleringsmateriale - lag af metal som rustfrit stål vekslende med plastik - der kan opretholde ekstremt høje elektriske felter på 100 megavolt pr. meter uden at blive kortsluttet. Det betyder, at et rør, der er omkring 2,5 meter langt, kan skabe 250 millioner elektronvolt-protoner til zapping af tumorer.

En anden fordel ved designet er, at forskerne kan kontrollere, hvor meget energi de giver til protonstrålen. Konventionelle acceleratorer, der bruger magneter, producerer altid den maksimale energi, siger Thomas Mackie, medstifter af TomoTherapy og professor i medicinsk fysik ved University of Wisconsin. Læger skal derefter bremse strålen, så den kan gives til patienten. Denne proces skaber neutroner, så nuværende protonterapicentre har brug for betonvægge for at afskærme neutronerne. Det øger terapicentrets størrelse og omkostninger. Vi laver ikke en høj energi og er nødt til at bremse den til lavere energi, siger Mackie. Vi skaber bare energi, du absolut har brug for til patienterne.

Indtil videre har forskerne vist, at et tre millimeter langt rør kan bære et elektrisk felt på 100 megavolt pr. meter. Teknologiens succes banker på den 20 centimeter lange småskala prototype, som forskerne nu bygger. De skal vise, at proof-of-concept-prototypen kan opretholde høje elektriske felter. Når det virker, bliver de nødt til at lave en fuldskala klinisk prototype, der er lige så sikker og effektiv til behandling af kræftformer som nuværende maskiner.

Leonard Arzt, administrerende direktør for National Association of Proton Therapy , mener, at det er for tidligt at sige, om teknologien vil virke. Og selvom det gør det, advarer han om, at det vil tage mange år, før det er tilgængeligt på hospitalerne. Maskinens kliniske forsøg er mindst fem år væk; så bliver det nødt til at få FDA-godkendelse, siger Arzt.

DeVere White er på den anden side forsigtig, men optimistisk. Denne maskine skal levere de samme egenskaber som de nuværende, siger han. Vi forventer virkelig, at dette ikke kun vil gøre, hvad de nuværende maskiner gør; det kommer til at gøre mere.

skjule