Лазерные ускорители протонов будут применять в лечении онкологии

Протонная терапия раковых клеток – новое средство в борьбе с онкологией. Однако это дорогостоящий метод лечения, доступный далеко не всем. Сейчас ведутся разработки, призванные сделать процедуру более доступной и распространённой. В частности, ведутся разработки лазерных ускорителей протонов. С их применением протонная терапия должна стать дешевле.

Протонная терапия онкозаболеваний

Как это происходит:

1. Частицы разгоняют в специальной установке.
   
2. Собирают их в пучок и направляют на раковые клетки.
   
3. Протоны проходят сквозь тело пациента, при этом они теряют скорость и энергию, постепенно останавливаются. В момент остановки количество выделяемой энергии резко повышается. Это можно сравнить со вспышкой.
   
4. Если правильно рассчитать глубину залегания опухоли и путь протонов, то можно сделать так, чтобы повышение энерговыделения произошло как раз в области повреждённых тканей. Таким образом, именно раковые клетки получат высокую дозу радиационного облучения. На здоровые ткани воздействие будет в несколько раз меньше.
   

Благодаря такому прицельному облучению сам организм получает небольшое количество радиации, в то время как именно на опухоль приходится основной удар.

Протонная терапия разработана давно, но она мало распространена. В первую очередь из-за дороговизны. Для проведения процедуры необходимо дорогостоящее оборудование, а также специально оборудованные помещения, обученный персонал, кабинеты, обеспечивающие высокий уровень безопасности и пр. В результате цена за курс лечения получается очень внушительной. Во всем мире не более 30 клиник используют эту терапию. Людей, прошедших лечение, - не более 50 тыс.

Лазерное ускорение частиц при протонной терапии

Некоторое время назад проводились исследования в области физики лазеров. Тогда возникла идея создания лазерного ускорителя частиц. Чуть позже появилась мысль, что его можно будет использовать для протонной лазерной терапии.

Методика принципиально отличается:

1. Короткий мощный лазерный импульс направляют на цель небольшого размера. За счет фокусировки создается облачко плазмы, продвигающееся вперед.
   
2. Под воздействием магнитного поля протоны отделяются от остальных частиц.
   
3. Первые 2 действия повторяются несколько раз, при этом лазерный импульс всегда направляется в другую часть мишени.
   
4. На выходе получается пучок протонов заданной длины и мощности.
   

При таком методе ускорение протонов происходит на длине в несколько микрон. Это в тысячи раз эффективнее, чем при использовании обычных ускорителей. При этом повышается безопасность метода.

Лазерное ускорение частиц имеет ряд преимуществ перед традиционной технологией:

 - сокращается количество необходимого оборудования. Для процедур нужен только лазер;
 - лазер занимает в несколько раз меньше места, чем ускоритель;
 - упрощается система подачи протонного пучка;
 - появляется возможность настройки подачи энергии, направления протонов, интенсивности луча.

Конечно, все звучит идеально и просто только на словах. На самом деле технология требует еще множества доработок и решения нескольких важных вопросов. Исследования именно в этих областях и ведутся.

Основные проблемы таковы:

1. Низкая интенсивность излучения. На данный момент максимальная энергия протонов, которой удалось добиться в лазерном ускорителе – не более 60 МэВ. Этого достаточно, чтобы работать с опухолями, расположенными близко к поверхности. Чтобы воздействовать на более глубокие слои клеток, нужно повысить энергию луча до 200-250 МэВ.
   
2. Необходимо научиться вырабатывать нужное количество протонов за определенное время.
   
3. Протоны, полученные в лазерном ускорителе, имеют большой разброс по энергии, поэтому довольно сложно их куда-либо прицельно направлять и рассчитывать точное их попадание на поражённый орган.
   

В последнее время как раз появился ряд работ, посвящённых этим проблемам. Все они предлагают эффективные решения. Результативность тех или иных методов можно доказать только экспериментально. Вполне возможно, что решение будет найдено в ближайшее время, и лазерное ускорение протонов станет широко применяться в медицине.

Комментарий специалиста

Ученые решили использовать для протонной терапии лазерный ускоритель частиц, что намного упростит и удешевит лечение. В настоящее время в этом направлении проводятся экспериментальные работы и остаётся лишь ждать результатов.

Тем временем аппараты РИКТА^® успешно используются в онкологической практике при лечении лучевых реакций, осложнений после химиотерапии, для улучшения процессов регенерации после удаления опухолей. При ведении таких больных чаще всего  применяются методики надвенного лазерного воздействия на кровь и очаги поражения.