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Os cientistas de Brookhaven recebem a patente para o dispositivo melhorado da terapia do cancro

Quatro físicos no Ministério de E.U. do laboratório (DOE) nacional do Brookhaven da Energia foram concedidos no. 7.432.516 B2 da patente dos E.U. para o projecto “de um synchrotron médico” capaz de entregar doses da precisão da radiação do protão aos tumores cancerígenos com dano mínimo a tecido saudável circunvizinho.

O dispositivo novo seria mais preciso e menos caro do que sistemas existentes da Proton-terapia, potencial aumentando a disponibilidade e os benefícios deste tratamento para pacientes do caner no mundo inteiro. Os cientistas de Brookhaven estão procurando agora sócios industriais licenciar e comercializar a tecnologia.

“No reino do tratamento contra o cancro, terapia do protão é considerado “cirurgia sem uma faca” porque os feixes do protão podem entregar a energia da pilha-matança com precisão extrema, ao contrário da radioterapia de raio X convencional,” disse o físico Stephen Peggs de Brookhaven, um dos cientistas do chumbo no projecto. Peggs, ao trabalhar no laboratório nacional do acelerador do Fermi da GAMA, testemunhado a conclusão do synchrotron primeiramente hospital-baseado da Proton-terapia da nação, instalada no centro médico da universidade do Loma Linda de Califórnia em 1990.

“Quase assim que o synchrotron de Loma Linda saísse a porta, nós começamos pensar sobre maneiras de construir uma máquina melhor,” Peggs disse. O projecto actual - desenvolvido e refinado como Peggs e outros físicos trabalhados nos aceleradores em grande escala para experiências da física, incluindo o Collider pesado Relativistic do íon (RHIC) no laboratório de Brookhaven - é o ponto culminante desse esforço.

“Nosso projecto novo tem melhorias na tecnologia defocalização para fazer o feixe possível o menor fazer sob medida - isto é, “a faca possível a mais afiada, “” disse Peggs. Porque os feixes menores entregam a radiação com precisão aumentada, esta melhoria poderia ter um impacto significativo encurtando a duração do tratamento, aumentando sua eficácia, ou ambos. O projecto novo igualmente promete ser menos caro e mais seguro, que deve aumentar sua disponibilidade.

Como trabalha

A ideia atrás da radioterapia é entregar uma dose letal da radiação às pilhas cancerígenos. Na radioterapia convencional do raio X, muitas pilhas circunvizinhas saudáveis são expor igualmente à radiação porque os feixes de raio X depositam sua energia enquanto viajam através do tecido. De facto, a maioria da dose dos raios X é depositada perto da superfície do corpo. Embora as pilhas cancerígenos tendem a poder mais suscetíveis aos efeitos prejudiciais da radiação (ou menos a reparar), os danos colaterais aos tecidos saudáveis limitam os médicos da dose podem usar-se para destruir o tumor.

A terapia de Proton oferece um avanço sobre raios X convencionais porque os feixes do protão depositam a maioria de sua energia onde o feixe para. Os synchrotrons originais da terapia do protão foram projectados entregar doses da pilha-matança da radiação aos tumores em três dimensões apontando feixes do protão dos sentidos múltiplos parar na profundidade do tecido do tumor. Que a escolha de objectivos da precisão permite que os doutores entreguem umas doses mais altas às pilhas do tumor ao poupar o tecido circunvizinho saudável.

Mas os aceleradores são frequentemente caros construir e difícil manter, explicando porque os princípios de projecto para aceleradores hospital-baseados devem radical ser alterados, e porque relativamente poucos hospitais os têm. O projecto novo do acelerador desenvolvido pela equipe de Brookhaven oferece duas vantagens principais: “ciclismo rápido” e “focalização forte.”

O ciclismo rápido permite que os feixes do protão sejam injectados e extraído do synchrotron em apenas um gire ao redor o acelerador de partícula circular. Ao contrário das máquinas mais adiantadas, que o múltiplo exigido gira, isto elimina a necessidade para que os sistemas de feedback sensíveis controlem as correntes do feixe.

“Isto faz a máquina mais robusta e segura para operar-se. É mais de uma operação da volta-chave,” Peggs disse. “Gire-a sobre e começa consistentemente acima como um transformador, um pouco do que carreg acima como um PC.”

A focalização forte refere a capacidade para dar forma ao feixe do protão e para mantê-lo focalizado para localizar dimensões. Em contraste com a máquina de Loma Linda, onde os feixes medem até um centímetro transversalmente, o projecto novo pode conseguir os feixes tão estreitos quanto um milímetro.

A precisão pontual reduz os danos colaterais e permite a médicos mais flexibilidade nas doses que se usam. Umas doses mais altas podiam render uma terapia mais eficaz, possivelmente em menos tratamentos.

O tamanho compacto do feixe tem outros benefícios também: componentes menores (o feixe conduz, ímãs, etc.) para o dispositivo inteiro. Isso faz tudo mais claro, e menos caro, Peggs disse. O tamanho menor igualmente eliminará a necessidade para água-refrigerar a maioria de ímãs; a refrigeração a ar será suficiente. Isso adiciona acima a ainda mais poupanças de despesas.

“Nosso desafio mais grande é agora encontrar sócios em um consórcio industrial para ajudar-nos a construir uma destas máquinas novas,” disse Peggs. “É parte de nossa missão porque um laboratório nacional para unir equipes e para servir necessidades nacionais em termos da transferência tecnológica. Nós ajudaríamos a construir especializada primeiramente, itens da alto-tecnologia, mas a maioria de um acelerador é feito da tecnologia convencional, e aquele pode ser feito pela indústria. Assim nós estamos procurando um consórcio para ver este movimento no sector comercial - e hospitais em todo o país,” disse.

Além do que Peggs, Michael Brennan, Joseph Tuozzolo, e Alexander Zaltsman, tudo no departamento do Collider-Acelerador do laboratório de Brookhaven, colaboraram no projecto. Seus ideias e projectos provêm directamente de sua experiência que trabalha em aceleradores de partícula para experiências da física.

“É o facto de que nós fazemos a ciência para aceleradores como RHIC que permite que nós façam este para aplicações médicas,” Peggs disse.

O trabalho dos físicos em RHIC e na revelação do synchrotron médico melhorado é apoiado pelo escritório da GAMA da ciência (escritório da física nuclear).