การฉายรังสีโปรตอนที่เร่งด้วยเลเซอร์: การจำลองผลกระทบทางกายภาพและทางเคมี

ลำแสงโปรตอนเร่งด้วยเลเซอร์ (LAP) อาจมีกลไกการนำส่งสำหรับการบำบัดด้วยโปรตอนที่มีรอยเท้าทางกายภาพและทางการเงินที่เล็กกว่าเครื่องเร่งอนุภาคไซโคลตรอน การฉายรังสี LAP ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อลำแสงเลเซอร์ความเข้มสูงกระทบกับฟอยล์โลหะบาง ๆ อาจลดเวลาการรักษาด้วยโปรตอนจากนาทีเป็นนาโนวินาที ด้วยศักยภาพในใจนี้ นักวิจัยจึงทำงานอย่างหนักเพื่อยืนยันว่าการฉายรังสี LAP 

แตกต่างจาก

การรักษาด้วยโปรตอนแบบเดิมอย่างไรและอย่างไร เมื่อการแยกเชิงพื้นที่ระหว่างแทร็กโปรตอนแต่ละแทร็กมีขนาดเล็กพอ สารเคมีที่ทำปฏิกิริยาจากแทร็กโปรตอนแต่ละแทร็กสามารถย้ายข้ามแทร็กได้ ที่นั่น ชนิดของสารเคมีอาจมีปฏิกิริยาและรวมกันใหม่ ตัวอย่างเช่น อนุมูลไฮดรอกซิลที่มักเกี่ยวข้อง

กับความเสียหายทางอ้อมของ DNA สามารถรวมตัวใหม่เป็นไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ ซึ่งส่งผลต่อความพร้อมสำหรับปฏิกิริยากับ DNA ของเนื้องอก ในการบำบัดด้วยโปรตอนทางคลินิก การแยกทางชั่วคราวระหว่างโปรตอนนั้นมีขนาดใหญ่พอที่จะทำให้ปฏิกิริยาทางกายภาพและทางเคมีระหว่างแทร็กโปรตอน

แต่ละตัวไม่สามารถทำได้ อย่างไรก็ตาม การศึกษาผลกระทบซึ่งเกิดขึ้นในช่วงเวลาที่สั้นกว่ามาก (0.1–1 วินาที) แนะนำว่าอาจมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างแทร็กในการบำบัดด้วยรังสี FLASH ดังนั้นการโต้ตอบระหว่างแทร็กจึงเป็นไปได้ด้วยการฉายรังสี LAP ซึ่งอาจเกิดขึ้นในช่วงเวลาที่สั้นกว่าเอฟเฟกต์ FLASH

นักศึกษาปริญญาเอกปีสุดท้าย กล่าวว่า “เราต้องแน่ใจว่ากลไกการนำส่งที่แตกต่างกันเหล่านี้ไม่เปลี่ยนแปลงคุณภาพของการรักษา ดังนั้นเราจึงต้องการตรวจสอบความเป็นไปได้ของปฏิสัมพันธ์ระหว่างโปรตอนในจังหวะสั้นๆ ดังกล่าว” ศูนย์วิจัยมะเร็งแห่งมหาวิทยาลัยควีนส์เบลฟาสต์

ในการศึกษาที่ปรากฏทอมป์สันและผู้ร่วมงานของเธอสร้างแบบจำลองการส่งคลื่นเลเซอร์ระดับนาโนวินาทีและตรวจสอบปฏิสัมพันธ์ระหว่างแทร็กระหว่างโปรตอน การจำลองมอนติคาร์โล ทอมป์สันใช้การจำลองแบบมอนติคาร์โลเพื่อสำรวจปฏิสัมพันธ์ทางกายภาพและเคมีที่เกิดขึ้นทันทีหลังจากการฉายรังสี 

เธอติดตาม

ชนิดของสารเคมีเมื่อเวลาผ่านไปสำหรับช่วงของพลังงานโปรตอน (0.5 ถึง 100 MeV) และปริมาณ และระบุสถานการณ์ที่จำเป็นสำหรับการโต้ตอบระหว่างแทร็กที่จะเกิดขึ้นกับ LAP เธอสังเกตการทับซ้อนของแทร็กเล็กน้อยสำหรับจุดเวลาที่เกี่ยวข้องทางชีวภาพและพลังงานโปรตอนทั้งหมด 

เมื่อมีการส่งปริมาณรังสีทางคลินิก 2 Gy ความน่าจะเป็นของอันตรกิริยาระหว่างแทร็กเพิ่มขึ้นตามเวลาหลังการฉายรังสี พลังงานโปรตอน และปริมาณรังสี โดยต้องใช้ปริมาณขั้นต่ำ 23 Gy ก่อนที่จะเกิดการทับซ้อนของแทร็กอย่างมีนัยสำคัญ นอกจากนี้ ธอมป์สันยังสังเกตเห็นว่าไม่มีการเปลี่ยนแปลงใดๆ 

ในผลตอบแทนที่รุนแรงถึง 8 Gy สำหรับแทร็กที่ส่งอย่างอิสระและทันที“ผลการวิจัยของเราบ่งชี้ว่าแม้จะมีโปรตอนอยู่พร้อมๆ กันในการส่งสารที่เร่งด้วยแสงเลเซอร์ แต่ในแง่ของระยะทาง โปรตอนเหล่านั้นก็อยู่ห่างกันเกินกว่าจะทำปฏิกิริยาซึ่งกันและกันได้ ไม่ว่าจะโดยทางตรงหรือทางอ้อมผ่านผลิตภัณฑ์เคมี

ที่ทำปฏิกิริยา” ทอมป์สันกล่าว “นั่นหมายความว่าปฏิกิริยาทางกายภาพและเคมีเริ่มต้นที่เกิดขึ้นไม่กี่นาโนวินาทีหลังการฉายรังสีจะเหมือนกันสำหรับการรักษาด้วยโปรตอนทั้งแบบเร่งด้วยเลเซอร์และไซโคลตรอน ผลลัพธ์เหล่านี้ชี้ให้เห็นว่าจะไม่มีความแตกต่างในเบื้องต้นในความเสียหายของ DNA 

ซึ่งเป็นส่วนสำคัญในการอยู่รอดของเซลล์โดยรวมในการรักษาด้วยรังสี”ผลลัพธ์ส่วนใหญ่ตกลงอย่างมากกับการทดลองในช่วงแรกอื่นๆ เกี่ยวกับการโต้ตอบระหว่างแทร็ก ซึ่งบ่งชี้ว่าไม่มีความแตกต่างระหว่างการนำส่งโปรตอนและ LAP แบบเดิม เปิดคำถามจำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติม ไซโคลตรอนเร่งโปรตอน

สำหรับการรักษาด้วยโปรตอนทางคลินิกสูงถึง 250 MeV ในขณะที่ทอมป์สันและผู้ทำงานร่วมกันของเธอจำลองการส่ง LAP สูงถึง 100 MeV ลำแสงโปรตอนที่มีพลังงานสูงมีแนวโน้มที่จะสัมผัสกับการโต้ตอบระหว่างแทร็ก โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับระยะทางชั่วขณะสั้นระหว่างพัลส์ในการส่งมอบ LAP ที่อาจเกิดขึ้น 

กล่าวว่าทีมวิจัยอื่นๆ กำลังทำงานเพื่อจำลองลำแสง LAP ที่พลังงานสูง นักวิจัยกำลังจำลองปฏิกิริยาเคมีที่มีรายละเอียดมากขึ้นในเซลล์ควบคู่ไปกับปฏิกิริยากับออกซิเจน “ยังมีหนทางอีกยาวไกลกว่าที่การบำบัดด้วยโปรตอนด้วยเลเซอร์จะถูกนำมาใช้ในคลินิกได้” ทอมป์สันกล่าว “แต่มันต้องการวิธีการ

แบบสหวิทยาการที่แข็งแกร่งในการทำงานร่วมกับนักฟิสิกส์ วิศวกร นักชีววิทยา และแพทย์ ความพยายามในการทำงานร่วมกันดังกล่าวจะช่วยให้เกิดความก้าวหน้าที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในสาขานี้เพื่อให้ได้รับประโยชน์สูงสุดแก่ผู้ป่วย” สภาพแวดล้อมของน้ำจำลองอาจไม่เลียนแบบปฏิสัมพันธ์ระหว่างแทร็ก

ในเซลล์

เริ่มต้นที่ BNL ค่อนข้างช้าและพร้อมที่จะทำการวิจัยต่อไปเป็นเวลานาน แต่กฎหมายเกษียณอายุที่เข้มงวดในยุคนั้นทำให้การจ้างงานของเธอสิ้นสุดลงอย่างเป็นทางการในปี 2520 ขณะอายุ 66 ปี ตามที่ Michael ลูกชายของเธอกล่าวว่าการเกษียณอายุถูกบังคับ แบบที่เขาเรียกว่า “เหยียดเพศ” 

อย่างไรก็ตาม เธอทำงานโดยไม่ได้รับค่าจ้าง เธอร่วมมือกับนักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ และร่วมเขียนงานวิจัยจนถึงปี 1988 เมื่อสุขภาพล้มเหลวทำให้กิจกรรมของเธอจำกัด เธอชื่นชมและแสวงหาความพึงพอใจในสิ่งที่เธอยังทำได้ จนกระทั่งเธอเสียชีวิตเมื่ออายุได้ 86 ปีใน 2541.

ในปี 1990 นักข่าวที่สัมภาษณ์ สังเกตว่าเธอมี “ความมุ่งมั่นที่นุ่มนวลแต่ยืนหยัด” ซึ่งน่าจะเป็นลักษณะนิสัยที่ทำให้เธอสามารถเอาชนะอุปสรรคในอาชีพการวิจัยได้ ในปี 2559 เมื่อมองย้อนกลับไปในชีวิตของแม่ของเขา ไมเคิลบรรยายว่าเธอเป็น “คนที่มีความเจ้าเล่ห์ไม่เหมือนใครและแม้กระทั่งความดื้อรั้น ซึ่งเป็นลักษณะที่เธอต้องการอย่างแน่นอน… เพื่อประสบความสำเร็จในอาชีพการงานในโลก

Credit : เว็บสล็อตแท้ / สล็อตเว็บตรงไม่ผ่านเอเย่นต์