Vier natuurkundigen op het US Department of Energy's (DOE) Brookhaven National Laboratory hebben gekregen US Patent No 7432516 B2 voor het ontwerpen van een "medische synchrotron" staat het leveren van precisie doses proton straling om kanker tumoren met minimale schade aan het gezonde omringende weefsel .
Het nieuwe apparaat zou zijn nauwkeuriger en goedkoper dan bestaande systemen proton-therapie, een mogelijke verhoging van de beschikbaarheid en de voordelen van deze behandeling voor caner patiënten wereldwijd. De Brookhaven wetenschappers zijn nu op zoek naar industriële partners in licentie en commercialiseren van de technologie.
"In het rijk van de behandeling van kanker, proton therapie wordt beschouwd als 'een operatie zonder mes', omdat protonenbundels kan celdodende energie leveren met uiterste precisie, in tegenstelling tot conventionele X-ray straling therapie," zei Brookhaven natuurkundige Stephen Peggs, een van de leidende wetenschappers op het project. Peggs, terwijl het werken op DOE Fermi National Accelerator Laboratory, was getuige van de afronding van de eerste van de natie ziekenhuis op basis van proton-therapie synchrotron, geïnstalleerd op de Californische Loma Linda University Medical Center in 1990.
"Bijna zodra de Loma Linda synchrotron ging de deur uit, we begonnen te denken over manieren om een betere machine te bouwen, 'Peggs gezegd. Het huidige ontwerp - ontwikkeld en verfijnd als Peggs en andere fysici gewerkt aan grootschalige versnellers voor natuurkundige experimenten, waaronder het Relativistische Heavy Ion Collider (RHIC) in Brookhaven Lab - is het hoogtepunt van die inspanning.
"Ons nieuwe ontwerp verbeteringen in de beam-technologie heeft gericht om de kleinst mogelijke straal grootte - dat wil zeggen, de scherpst mogelijke 'mes'," zei Peggs. Omdat kleinere balken te leveren straling met grotere precisie, deze verbetering zou een grote impact hebben door verkorting van de duur van de behandeling, het verhogen van de effectiviteit ervan, of beide. Het nieuwe ontwerp belooft ook om minder kostbaar en betrouwbaarder, die moet de beschikbaarheid te verhogen.
Hoe het werkt
Het idee achter radiotherapie is om een dodelijke dosis van de straling te leveren aan kankercellen. In conventionele x-ray bestraling, zijn veel gezonde omliggende cellen ook blootgesteld aan de straling, omdat x-stralen deponeren hun energie als ze reizen door het weefsel. In feite is het grootste deel van de dosis van x-stralen afgezet in de buurt van het oppervlak van het lichaam. Hoewel de kankercellen vaak gevoeliger voor de schadelijke effecten van straling (of minder goed in staat om het te repareren), de bijkomende schade aan gezonde weefsels beperkt de dosis artsen kunnen gebruiken om de tumor te vernietigen.
Proton therapie biedt een voordeel ten opzichte van x-stralen, omdat protonenbundels storten de meeste van hun energie waar de bundel stopt. De oorspronkelijke protonentherapie synchrotrons zijn ontworpen om celdodende doses straling te leveren aan tumoren in drie dimensies door te streven protonenbundels uit meerdere richtingen om te stoppen bij de diepte van de tumor weefsel. Die precisie gericht kunnen artsen hogere doses te leveren aan de tumorcellen, terwijl sparen gezonde omringende weefsel.
Maar versnellers zijn vaak duur om te bouwen en moeilijk te onderhouden, uit te leggen waarom de ontwerpprincipes voor ziekenhuis-gebaseerde versnellers moet radicaal gewijzigd worden, en waarom relatief weinig ziekenhuizen hebben ze. De nieuwe accelerator ontwerp ontwikkeld door het Brookhaven team biedt twee belangrijke voordelen: ". Sterke focus" "rapid cycling" en
Rapid cycling laat protonenbundels zal worden geïnjecteerd en onttrokken aan de synchrotron in slechts een draai om de cirkelvormige deeltjesversneller. In tegenstelling tot de eerdere machines, die meerdere bochten nodig, dit elimineert de noodzaak voor de gevoelige feedback systemen om de straal stromen te controleren.
"Dit maakt de machine meer robuust en betrouwbaar te bedienen. Het is meer een turn-key bediening, 'Peggs gezegd. "Zet hem aan en het consequent start als een transformator, in plaats van het opstarten, zoals een pc."