對抗癌症新利器：放療1秒內消滅腫瘤

美國能源部 SLAC 國家加速器實驗室和斯坦福大學正在研發一種基於加速器技術的新腫瘤放療系統，該系統將放療手術時間從幾分鐘壓縮到 1 秒之內，因此其副作用較之傳統放療更低，且具備一定的商業推廣潛力。

SLAC-斯坦福大學聯合團隊已經獲得了必要的資助來啟動 2 個癌症治療研究項目，其中之一使用 X 射線，另一個使用質子。兩個項目都希望以最快速度消滅癌細胞，儘可能減少對周邊正常組織的損害。

斯坦福大學醫學院放射腫瘤學副教授 Billy Loo 表示，與現有的放療手段相比，壓縮照射時間是保護正常組織免受傷害的更好方案。

圖丨 SLAC 和斯坦福大學的研究人員正在研發一種新的、基於加速器技術的癌症放射治療系統，該系統更小巧，有望將手術速度提高上百倍。此外，該方法對病人的副作用更小，因此有顯著的推廣潛力（來源：SLAC 國家加速器實驗室供圖）

SLAC 國家實驗室技術創新理事會射頻加速器研究部首席科學家，粒子物理和天體物理教授薩米·坦塔維（Sami Tantawi）與 Loo 一起參與了這 2 個項目，他表示，為了 1 秒內完成放療，醫用加速器的輸出功率必須比現有醫用加速器大幾百倍，研究團隊在資金支持下已經開始這項研究。

PHASER 項目旨在利用 X 射線摧毀癌細胞。

目前的放療設備中，電子需要在加速器的管型結構中走過 1 米左右的路程，從貫穿管型結構的射頻電磁場中獲得能量。然後，電子獲得的能量轉化為 X射線。過去幾年中，PHASER 團隊研發和測試了多種特殊形狀的加速器結構和對應的射頻電磁場能量導入方法。這些元件的表現跟計算機模擬結果吻合的很好，為下一步的大功率緊湊型加速器設計奠定了基礎。

坦塔維表示，下一步的工作是製造加速器系統原型，測試其性能，這預期耗時 3-5 年。如果順利，該系統將進入臨床實驗階段。

斯坦福大學放射腫瘤學系將在未來 1 年內提供 100 萬美元資助，並將協助籌集更多研究資金。斯坦福大學放射腫瘤學系與醫學院還聯合建立了輻射科學中心，以支持精準放療的研究。該中心的 PHASER 分部由 Loo 和坦塔維領導，負責系統研發。

基於質子的放療系統

理論上，質子進入身體後，會聚集在一個比 X 射線更小的區域內，因此對正常組織的損傷比 X 射線要小。然而，質子放療需要的加速器體積太大，還需要數百噸重的圍繞患者身體的環形磁鐵來引導質子束進入正確區域。

與坦塔維與Loo共同負責研發項目的 SLAC 研究人員艾米羅·納米（EmilioNanni）表示，研究人員希望用新方法來操作質子束，讓未來的系統更加簡單，更加緊湊，更加快速。

目前，由於獲得分 3 年到位的美國能源部加速器科學辦公室項目 170 萬美元資助，研發進展順利。

納米表示，項目已經開始對類似於 PHASER 項目的加速器結構進行設計、製造和測試，以更高效地操縱質子束，將其能量更快，更準確地導向腫瘤細胞。

高效、快速、運輸方便

快速放療除了能更好地保護正常組織，還有其他好處。

根據 Loo 的介紹，實驗顯示，新放療系統儘管對正常組織損傷更小，但是對腫瘤的破壞效果並不低於現有系統，甚至還略有超出。如果該結果能被臨床實驗證實，將會成為放療新標準。

此外，更緊湊的放療項目還有助於幫助邊遠地區的病人。今天，數百萬癌症患者由於所在地沒有先進腫瘤治療設備，只能接受保守治療。研發團隊希望，他們的工作可以令更多邊遠地區患者得到及時救治。

研發團隊從一開始就將緊湊、功耗、成本、效率和與現有系統的兼容性列為研發目標之一。坦塔維表示，世界上第一個被廣泛採用的醫用直線加速器設計來自斯坦福大學，最終該項目發展為 SLAC 實驗室。下一代醫用加速器將在醫療和其他領域掀起真正的革命，比如 X 射線激光器、粒子對撞設備，甚至國防領域。

參考：

https://__phys.org__/news/2018-11-future-cancer-zapping-__tumors.html