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Les scientifiques de Brookhaven reçoivent le brevet pour le dispositif amélioré de traitement du cancer

Quatre physiciens au ministère de l'énergie des États-Unis le laboratoire (DOE) national de Brookhaven ont été attribués le B2 du numéro 7.432.516 de brevet des États-Unis pour le modèle « d'un synchrotron médical » capable de livrer des doses de précision de radiothérapie de proton aux tumeurs cancéreuses avec les dégâts minimaux au tissu sain environnant.

Le dispositif neuf serait plus précis et moins coûteux que les systèmes existants de proton-traitement, potentiellement augmentant la disponibilité et les avantages de cette demande de règlement pour des patients de caner mondiaux. Les scientifiques de Brookhaven recherchent maintenant les associés industriels pour qualifier et commercialiser la technologie.

« Dans le royaume du traitement contre le cancer, traitement de proton est considéré « chirurgie sans couteau » parce que les faisceaux de proton peuvent fournir l'énergie de cellule-massacre avec la précision extrême, à la différence de la radiothérapie de rayon X conventionnelle, » a dit le physicien Stephen Peggs, un de Brookhaven des scientifiques de fil sur le projet. Peggs, tout en fonctionnant au laboratoire national d'accélérateur de Fermi de la DAINE, été témoin l'achèvement du premier synchrotron hôpital hôpital du proton-traitement du pays, monté au centre médical d'université de Loma Linda de la Californie en 1990.

« Presque dès que le synchrotron de Loma Linda est sorti la trappe, nous avons commencé à penser aux voies d'établir une meilleure machine, » Peggs a dit. Le modèle actuel - élaboré et raffiné comme Peggs et d'autres physiciens travaillés aux accélérateurs de grande puissance pour des expériences de physique, y compris le Collider lourd relativiste d'ion (RHIC) au laboratoire de Brookhaven - est le point culminant de cet effort.

« Notre modèle neuf a des améliorations dans la technologie faisceau-s'orientante pour effectuer le plus petit possible faisceau classer - c.-à-d., « le couteau le plus pointu possible, «  » a dit Peggs. Puisque de plus petits faisceaux fournissent la radiothérapie avec la précision accrue, cette amélioration pourrait avoir un impact important en diminuant la durée de la demande de règlement, augmentant son efficacité, ou les deux. Le modèle neuf promet également d'être moins coûteux et plus fiable, qui devrait augmenter sa disponibilité.

Comment cela fonctionne

L'idée derrière la radiothérapie est de fournir une dose mortelle de radiothérapie aux cellules cancéreuses. Dans la radiothérapie conventionnelle de rayon X, beaucoup de cellules environnantes en bonne santé sont également exposées à la radiothérapie parce que les faisceaux de rayons X déposent leur énergie pendant qu'ils se déplacent par le tissu. En fait, la plupart de la dose de rayons X sont déposées près de la surface du corps. Bien que les cellules cancéreuses tendent à pouvoir plus susceptibles des effets dommageables de la radiothérapie (ou moins les réparer), le dégât indirect aux tissus sains limite les médecins de dose peut employer pour détruire la tumeur.

Le traitement de proton offre une avance au-dessus des rayons X conventionnels parce que les faisceaux de proton déposent la majeure partie de leur énergie où le faisceau s'arrête. Les synchrotrons originels de traitement de proton ont été conçus pour livrer des doses de cellule-massacre de radiothérapie aux tumeurs dans trois cotes en visant des faisceaux de proton des sens multiples pour s'arrêter à la profondeur du tissu tumoral. Que la désignation d'objectifs de précision permet à des médecins de livrer des doses plus élevées aux cellules tumorales tout en stockant le tissu environnant sain.

Mais les accélérateurs sont souvent coûteux pour établir et difficile à mettre à jour, expliquant pourquoi les conceptions de bases pour les accélérateurs hôpital hôpital doivent être radicalement modifiées, et pourquoi relativement peu d'hôpitaux les ont. Le modèle neuf d'accélérateur élaboré par l'équipe de Brookhaven offre deux principaux avantages : « rapid faisant un cycle » et « s'orientant intense. »

Le recyclage rapide permet à des faisceaux de proton d'être injectés et extrait du synchrotron dans juste un tournez autour l'accélérateur de particules circulaire. À la différence des machines premières, que le multiple exigé tourne, ceci élimine le besoin des systèmes de contrôle par retour de l'information sensibles de régler les courants de faisceau.

« Ceci rend la machine plus robuste et fiable pour fonctionner. Il est plus d'un fonctionnement "clés en main", » Peggs a dit. « Allumez-le et il se démarre chronique comme un transformateur, plutôt qu'initialisant comme un PC. »

S'orienter intense se rapporte à la capacité de former le faisceau de proton et de le maintenir orienté pour indiquer exactement des cotes. Contrairement à la machine de Loma Linda, où les faisceaux mesurent jusqu'à un centimètre à travers, le modèle neuf peut réaliser des faisceaux se rétrécissent aussi qu'un mm.

L'exactitude ponctuelle réduit le dégât indirect et permet à des médecins plus de souplesse dans les doses qu'ils emploient. Des doses plus élevées ont pu fournir plus de traitement efficace, probablement dans moins demandes de règlement.

La taille compacte de faisceau a d'autres avantages aussi bien : de plus petites composantes (le faisceau siffle, des aimants, etc.) pour le dispositif entier. Cela rend tout plus léger, et moins cher, Peggs a dit. Plus de petite taille éliminera également le besoin de refroidissement par eau la plupart des aimants ; le refroidissement par l'air sera suffisant. Cela ajoute à bien plus d'économies de coûts.

« Notre défi important est maintenant de trouver des associés dans un consortium industriel pour nous aider à établir une de ces machines neuves, » a dit Peggs. « Ce fait partie de notre mission car un laboratoire national pour remonter des équipes et pour servir les besoins nationaux en termes de transfert de technologie. Nous aiderions à établir les premiers organes spécialisés et de pointe, mais la majeure partie d'un accélérateur est effectuée à partir de la technologie conventionnelle, et cela peut être fait par industrie. Ainsi nous recherchons un consortium pour voir ce mouvement dans le secteur commercial - et des hôpitaux en travers du pays, » il a dit.

En plus de Peggs, Michael Brennan, Joseph Tuozzolo, et Alexandre Zaltsman, tout dans le service du Collider-Accélérateur du laboratoire de Brookhaven, ont collaboré sur le projet. Leurs idées et modèles refoulent directement de leur expérience travaillant aux accélérateurs de particules pour des expériences de physique.

« C'est le fait que nous faisons la science pour des accélérateurs comme RHIC qui nous permet de faire ceci pour des applications médicales, » Peggs a dit.

Le travail des physiciens à RHIC et sur le développement du synchrotron médical amélioré est supporté par le bureau de la DAINE de la Science (bureau de physique nucléaire).