توصل فريق البحث الكندي في “المعهد الوطني للبحث العلمي” إلى اكتشاف يمكن أن يعزز فعالية العلاج الإشعاعي في علاج الأورام.
توفر تقنية الليزر فائقة السرعة باستمرار تطورات غير متوقعة. للوهلة الأولى، قد تبدو الدراسات في هذا المجال مجردة إلى حد ما، إلا أنها تؤدي في كثير من الأحيان إلى تطبيقات عملية. ويتجلى هذا بشكل خاص في قطاع الرعاية الصحية، حيث يتم استخدام التكنولوجيا في علاج أنواع معينة من السرطان.
تم اكتشاف هذا التطبيق من قبل فريق البحث في مختبر مصدر ضوء الليزر المتقدم (ALLS) التابع للمعهد الوطني للبحوث العلمية (INRS)، في أعقاب العمل الأخير الذي أخرجه الأستاذ ومدير مركز أبحاث الاتصالات Énergie Matériaux (مركز EMT)، فرانسوا ليجاري. هذا العمل هو ثمرة التعاون مع علماء الفيزياء الطبية في المركز الصحي بجامعة ماكجيل (MUHC).
تقدم دراسة الفريق، التي نُشرت في مجلة Laser & Photonics Review ، نتائج مذهلة تدعو إلى التشكيك في معرفة معينة حول نبضات الليزر عالية الطاقة، وهي المعرفة التي أصبحت شائعة في المجتمع العلمي.
“لأول مرة، أظهرنا أنه في ظل ظروف معينة، يمكن لشعاع الليزر الذي يتم تركيزه بإحكام في الهواء المحيط أن يسرع الإلكترونات التي تصل إلى طاقات في نطاق MeV (ميجا إلكترون فولت)، وهو نفس الترتيب الذي تتمتع به بعض أجهزة الإشعاع المستخدمة في العلاج الإشعاعي للسرطان. يقول فرانسوا ليغاري، مدير مركز EMT في INRS.
لقد ثبت جيدًا أن تركيز نبضة ليزر ذات كثافة عالية بدرجة كافية في الهواء المحيط من شأنه أن يولد بلازما عند النقطة البؤرية. تعمل هذه البلازما كمصدر للإلكترونات التي يمكن تسريعها إلى طاقات تصل إلى بضعة كيلو إلكترون فولت (كيلو إلكترون فولت) على الأكثر. حتى وقت قريب، لم يكن من الممكن الوصول إلى طاقات أعلى في الهواء المحيط، وذلك بسبب القيود المادية.
تمكن فريق البحث من إثبات أن الإلكترونات المتسارعة في الهواء المحيط يمكن أن تصل إلى طاقات في نطاق MeV (ميجا إلكترون فولت)، أو حوالي 1000 مرة أكبر من هذا الحد الذي كان لا يمكن التغلب عليه سابقًا.
علاج أفضل للسرطان
إن الإنجاز الذي حققه الفريق في مركز EMT التابع لـ INRS يفتح الباب أمام تقدم كبير في الفيزياء الطبية. وخير مثال على ذلك هو العلاج الإشعاعي فلاش، وهو نهج جديد لعلاج الأورام التي تقاوم العلاج الإشعاعي التقليدي. وهي تقنية يمكن استخدامها لتوصيل جرعات عالية من الإشعاع في وقت قصير للغاية (ميكروثانية بدلاً من دقائق). وهذا يحمي بشكل أفضل الأنسجة السليمة حول الورم. لا يزال تأثير الوميض هذا غير مفهوم جيدًا في الأبحاث، ولكن يبدو أنه يتضمن إزالة الأكسجين بسرعة من الأنسجة السليمة، مما يقلل من حساسيتها للإشعاع.
“لم تتمكن أي دراسة من شرح طبيعة تأثير FLASH. ومع ذلك، فإن مصادر الإلكترون المستخدمة في العلاج الإشعاعي FLASH لها خصائص مشابهة لتلك التي قمنا بإنتاجها من خلال تركيز الليزر بقوة في الهواء المحيط. يقول سيمون فاليير، باحث ما بعد الدكتوراه والمؤلف الأول للدراسة: “بمجرد التحكم بشكل أفضل في مصدر الإشعاع، فإن إجراء المزيد من الأبحاث سيسمح لنا بالتحقيق في أسباب تأثير FLASH، وفي نهاية المطاف، تقديم علاجات إشعاعية أفضل لمرضى السرطان”.
معالجة أكثر أمانًا
ولهذا الاكتشاف آثار ملموسة. أولاً، يتطلب الأمر المزيد من الحذر عند التعامل مع أشعة الليزر التي تتركز بإحكام في الهواء المحيط.
“إن طاقات الإلكترون المرصودة (MeV) تسمح لها بالسفر لمسافة تزيد عن ثلاثة أمتار في الهواء، أو عدة ملليمترات تحت الجلد. يوضح سيمون فاليير أن هذا يشكل خطر التعرض للإشعاع بالنسبة لمستخدمي مصدر الليزر.
علاوة على ذلك، ومن خلال إجراء قياسات بالقرب من المصدر، لاحظ الفريق معدل جرعة إشعاعية عالية من الإلكترونات، أكبر بثلاث إلى أربع مرات من تلك المستخدمة في العلاج الإشعاعي التقليدي.
يقول سيمون فاليير: “إن الكشف عن خطر الإشعاع هذا يمثل فرصة لتطبيق ممارسات أكثر أمانًا في المختبرات”. ويشير الباحث الشاب إلى أن التعامل مع أشعة الليزر عالية التركيز في الهواء المحيط يجب أن يتم بعناية، وأن العلماء بحاجة إلى تجنب التعرض لجرعات عالية من الإشعاع لأنها ضارة بصحتك.
المرجع: “شعاع الإلكترون MeV عالي السرعة من ليزر الفيمتو ثانية تحت الحمراء شديد التركيز في الهواء المحيط” بقلم سيمون فاليير، جيفري باول، تانر كونيل، مايكل إيفانز، ماريانا ليتوفا، فرانسوا فيليون جوردو، سيلفان فورمو، ستيفان بيور، فيليب لاسوند وستيف ماكلين وفرانسوا ليغاري، 16 نوفمبر 2023، مراجعات الليزر والضوئيات .
