线性电子加速器研究为新型癌症治疗方法铺平道路

　　该研究在欧洲核子研究中心的线性电子加速器研究（CLEAR）测试设施进行，展示了如何将极高能量的电子束集中到深层的癌症肿瘤上。
　　欧洲核子研究中心的CLEAR设施，在这里进行了高能电子束的测试(图片：CERN)。
　　有一些癌症肿瘤，甚至连手术、化疗或传统的放射疗法都无法治愈。这些具有抗药性的肿瘤使该疾病成为全球死亡的主要原因之一，但科学界正充斥着各种想法，使癌症死亡成为过去的事情。在最新的医疗和技术创新中，粒子治疗的进展--利用粒子加速器产生的高能粒子束照射肿瘤的过程--使得原本会致命的肿瘤得到治疗。
　　目前，全世界有超过1万台小型电子直线加速器(linacs)被用于癌症治疗。这些机器中的大多数依靠电子产生的光子束来照射其目标。然而，有些则利用电子束本身直接进行低能量的电子照射，尽管这只能到达浅层肿瘤。这些方法与强子疗法不同，后者是一种基于质子或重离子束照射的技术。
　　对强子和低能量电子治疗的一个可能的补充是使用50-200MeV范围内的高能量电子束，它可以穿透到组织深处。然而，这种技术很少被使用，因为与光子设施相比，生产它们所需的加速器成本更高、尺寸更大。此外，它们的深度剖面不如用强子束实现的那样明确。最近，主要由欧洲核子研究中心的CLIC研究推动的紧凑型直线加速器的高梯度加速的发展，已经开始改变这种情况。
　　最近的一项发现可能构成了向使用高能电子束的进一步迈进。涉及斯特拉斯克莱德大学和曼彻斯特大学的两项研究是在欧洲核子研究中心的研究用线性电子加速器(CLEAR)进行的，该试验设施为加速器技术的研究和开发工作服务。研究人员测试了一种新的辐照技术，即把极高能电子(VHEE)束集中在一个小点上，以达到更高的光束密度。通过用一个大孔径的电磁透镜聚焦VHEE光束，他们确定粒子可以在没有明显散射的情况下进入水象(用于研究辐射的大水桶)几厘米深--也就是说，在保持聚焦在一个定义明确的目标体积上。因此，这种光束理论上可用于治疗深层癌细胞，对周围组织的伤害有限。
　　由于各种原因，这对医疗技术界来说是一个有希望的消息。在临床环境中，由紧凑型直线加速器产生的VHEE光束不仅将为其他粒子束疗法提供一个更具成本效益的替代方案，而且还将为医生提供一个高度可靠的媒介，因为它们在不均匀组织中的散射是有限的。这些因素可以极大地扩大有资格接受电子治疗的患者群体。此外，VHEE光束将与FLASH放疗兼容，FLASH放疗是一种几乎在瞬间(不到一秒)将高能粒子输送到组织的技术。欧洲核子研究中心和洛桑大学医院(CHUV)最近联合起来，旨在为FLASH疗法建立一个高能临床设施，初步测试将在CLEAR设施进行。
　　超聚焦VHEE光束是欧洲核子研究中心(CERN)的CLIC研究在线性加速技术方面取得进展的直接成果。它证明了这一研究领域不仅对粒子物理学，而且对整个社会都有意义。虽然VHEE光束还需要更多的研究才能在临床环境中找到实际应用，但CLEAR的成果有助于拓宽癌症治疗的可能性领域。