रैपिड प्रोटॉन विकिरण एक्स-रे की तुलना में अधिक प्रभावी और कम आक्रामक कैंसर उपचार है। हालाँकि, आधुनिक प्रोटॉन थेरेपी के लिए बड़े कण गैस पैडल की आवश्यकता होती है, जिसके कारण विशेषज्ञों ने प्रोटॉन को गति देने के लिए लेजर सिस्टम जैसे वैकल्पिक गैस पेडल अवधारणाओं की जांच की है। इष्टतम विकिरण चिकित्सा का मार्ग प्रशस्त करने के लिए ऐसी प्रणालियों को प्रीक्लिनिकल अध्ययनों में तैनात किया जाता है। हेल्महोल्ट्ज़-ज़ेंट्रम ड्रेसडेन - रॉसेंडॉर्फ (HZDR) के नेतृत्व में एक शोध समूह ने अब पहली बार जानवरों में लेजर प्रोटॉन विकिरण का सफलतापूर्वक परीक्षण किया है, समूह की रिपोर्ट नेचर फिजिक्स पत्रिका में प्रकाशित हुई है।
विकिरण चिकित्सा कैंसर के प्रमुख उपचारों में से एक है। यह आमतौर पर गहन, केंद्रित एक्स-रे का उपयोग करता है। प्रोटॉन - हाइड्रोजन परमाणुओं के नाभिक - को उच्च ऊर्जा में त्वरित किया जाता है और छोटे, सटीक रूप से लक्षित बीम में बांधा जाता है, एक अन्य विकल्प है। वे ट्यूमर के ऊतकों में गहराई तक प्रवेश कर सकते हैं, जहां वे अपनी अधिकांश ऊर्जा संग्रहीत करते हैं, कैंसर को नष्ट करते हैं जबकि आसपास के ऊतकों को काफी हद तक बरकरार रखते हैं। यह विधि एक्स-रे थेरेपी की तुलना में अधिक प्रभावी और कम आक्रामक बनाती है, एचजेडडीआर के एक शोधकर्ता डॉ. एल्के बेयरुथर बताते हैं: "यह विधि खोपड़ी के आधार पर, मस्तिष्क में और केंद्रीय तंत्रिका में ट्यूमर को विकिरणित करने के लिए विशेष रूप से उपयुक्त है।" प्रणाली। संभावित दीर्घकालिक प्रभावों को कम करने के लिए इसका उपयोग बाल कैंसर रोगियों में भी किया जाता है।"
हालाँकि, यह विधि एक्स-रे थेरेपी की तुलना में बहुत अधिक जटिल है क्योंकि इसमें तेज़ प्रोटॉन उत्पन्न करने और उन्हें रोगी तक पहुँचाने के लिए परिष्कृत गैस पेडल उपकरण की आवश्यकता होती है। यही कारण है कि जर्मनी में केवल कुछ ही प्रोटॉन थेरेपी केंद्र हैं। विशेषज्ञ अब इस पद्धति में लगातार सुधार कर इसे मरीजों के लिए उपयुक्त बना रहे हैं। लेजर-आधारित प्रोटॉन गैस पैडल इस संबंध में निर्णायक योगदान दे सकते हैं।
अनुकूलित लेजर जगमगाहट
एचजेडडीआर के भौतिक विज्ञानी डॉ. फ्लोरियन क्रोल बताते हैं, "यह विधि एक उच्च-शक्ति लेजर द्वारा मजबूत और बहुत कम प्रकाश दालों की पीढ़ी पर आधारित है, जिसे प्लास्टिक या धातु की पन्नी की एक पतली परत पर दागा जाता है।" इन चमक की तीव्रता पन्नी से इलेक्ट्रॉनों को बाहर निकाल देती है, जिससे एक शक्तिशाली विद्युत क्षेत्र बनता है जो प्रोटॉन को पल्स में बदल सकता है और उन्हें उच्च ऊर्जा में तेजी ला सकता है। दिलचस्प बात यह है कि प्रक्रिया का पैमाना बहुत छोटा है: त्वरण पथ केवल कुछ माइक्रोमीटर लंबा है।
"हम इस परियोजना पर 15 वर्षों से काम कर रहे हैं, लेकिन अभी तक प्रोटॉन को विकिरण के लिए पर्याप्त ऊर्जा नहीं मिल पाई है।" बेयरुथर कहते हैं, "इसके अलावा, नाड़ी की तीव्रता बहुत अधिक भिन्न होती है, इसलिए हम सुनिश्चित नहीं हो सकते कि हम सही खुराक दे रहे हैं।" पिछले कुछ वर्षों में, वैज्ञानिकों ने अंततः महत्वपूर्ण प्रगति की है, विशेष रूप से लेजर फ्लैश और फ़ॉइल के बीच की बातचीत की बेहतर समझ के कारण। "सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि लेजर फ्लैश का सटीक आकार विशेष रूप से महत्वपूर्ण है, और अब हम उन्हें पर्याप्त ऊर्जा और पर्याप्त स्थिरता के साथ प्रोटॉन दालों का उत्पादन करने के लिए ट्यून कर सकते हैं।" शोधकर्ताओं ने समझाया.
गैस पेडल तत्परता और बीम वितरण स्थिरता।
नए शोध की जरूरत है
मापदंडों को अनुकूलित किया गया था जिससे HZDR टीम को प्रमुख प्रयोगों की एक श्रृंखला शुरू करने की अनुमति मिली: लेजर-त्वरित प्रोटॉन का उपयोग करके माउस ट्यूमर का पहला नियंत्रित विकिरण। ये प्रयोग ऑनकोरे में ड्रेसडेन यूनिवर्सिटी हॉस्पिटल - ऑन्कोलॉजी में नेशनल सेंटर फॉर रेडिएशन रिसर्च - के विशेषज्ञों के सहयोग से आयोजित किए गए थे और इन्हें पारंपरिक प्रोटॉन थेरेपी सुविधाओं में तुलनात्मक प्रयोगों के मुकाबले बेंचमार्क किया गया था। "हमने पाया कि लेजर-चालित प्रोटॉन स्रोत जैविक रूप से मूल्यवान डेटा का उत्पादन कर सकता है, जिसने आगे के शोध के लिए आधार तैयार किया और हमें अपने दृष्टिकोण का परीक्षण और अनुकूलन करने की अनुमति दी।"
लेजर-त्वरित प्रोटॉन दालों की एक अन्य विशेषता उनकी अत्यधिक तीव्रता है। जबकि पारंपरिक प्रोटॉन थेरेपी में विकिरण खुराक कुछ ही मिनटों में वितरित की जाती है, लेजर-आधारित प्रक्रिया एक सेकंड के दस लाखवें हिस्से में पूरी की जा सकती है," एल्के बेयरुथर बताते हैं: "ऐसे संकेत हैं कि इतनी तेज़ खुराक प्रशासन सुरक्षा में मदद करता है आसपास के स्वस्थ ऊतक पहले से भी बेहतर हैं। हम अपने प्रायोगिक उपकरण के साथ इन संकेतों का पालन करना चाहते हैं और यह जांचने के लिए प्रीक्लिनिकल अध्ययन करना चाहते हैं कि कैंसर के उपचार में लाभ प्राप्त करने के लिए इस तीव्र विकिरण विधि का उपयोग कब और कैसे किया जा सकता है।"
