Technológia urýchľovača častíc CERN sa zamerala na mozgové nádory
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 12. 3. 2024
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Detektor častíc, ktorý ako prví vyvinuli fyzici v CERN-e, sa presúva z obrovských urýchľovačov s priemerom 26 kilometrov na operačné sály a vedci v Nemecku ho využívajú na presnejšiu a bezpečnejšiu liečbu nádorov mozgu.
Ničenie nádorov hlavy a krku je pomerne jednoduché. Dávkujú sa im správne chemikálie alebo sa ožarujú dostatočne silným žiarením a práca je hotová. Problémom je zistiť, ako zabiť rakovinové bunky bez toho, aby sa zabil pacient.
Jedným z účinných spôsobov liečby takýchto nádorov je použitie iónových lúčov. Nabité častice sa urýchľujú na tri štvrtiny rýchlosti svetla a môžu preniknúť až na vzdialenosť jedného metra do živého tkaniva. Aby sa ochránili zdravé bunky, konvenčná technika spočíva v tom, že sa iónový projektor pohybuje po krivke, pričom nádor je v ohnisku. Týmto spôsobom je nádor neustále bombardovaný časticami, zatiaľ čo zdravé tkanivo je len mierne ohrozené.
Je to jednoduchá a účinná metóda, no zďaleka nie je dokonalá, najmä ak je nádor v mozgu. V takejto situácii existuje reálne nebezpečenstvo vystavenia susedných zdravých buniek sekundárnemu žiareniu spôsobenému iónovým lúčom zasahujúcim tkanivá. To môže mať za následok stratu pamäti, poškodenie zrakového nervu a iné problémy.
Aby sa to minimalizovalo, röntgenová počítačová tomografia (CT) dokáže presne zmapovať polohu nádoru a usmerniť chirurga pri nastavovaní liečby. Bohužiaľ, snímka urobená pred operáciou môže byť nepresná, pretože mozog sa odvtedy v lebke posunul.
Na kompenzáciu tohto javu použili výskumníci z nemeckého Národného centra pre nádorové ochorenia, Nemeckého centra pre výskum rakoviny a Heidelberského centra pre iónovú terapiu pri Univerzitnej nemocnici v Heidelbergu nové zobrazovacie zariadenie zostrojené českou spoločnosťou ADVACAM, ktoré obsahuje pixelový detektor Timepix3 vyvinutý v CERN-e.
Timepix3 je univerzálny integrovaný obvod, ktorý je navrhnutý tak, aby mohol pracovať s polovodičovými detektormi, ako aj s detektormi plnenými plynom, a dokáže prijímať riedke detekčné údaje a poskytovať výstupy s vysokým rozlíšením v krátkom čase. Vďaka tomu môže ADVACAM využívať sekundárne žiarenie z iónového zväzku na aktualizáciu tkanivových máp pomocou žiarenia ako sledovacieho majáka.
„Naše kamery dokážu zaregistrovať každú nabitú časticu sekundárneho žiarenia emitovaného z tela pacienta,“ povedal Lukáš Marek zo spoločnosti ADVACAM. „Je to ako sledovať gule rozptýlené pri biliardovom výstrele. Ak sa gule odrážajú podľa očakávania podľa CT obrazu, môžeme si byť istí, že sme sa zamerali správne. V opačnom prípade je jasné, že „mapa“ už neplatí. Vtedy je potrebné preplánovať liečbu.“
Cieľom týchto aktualizácií je lepšie zacieliť na nádor a zároveň znížiť množstvo nežiaduceho žiarenia, ktorému je pacient vystavený, a zároveň zasiahnuť nádor vyššou úrovňou žiarenia. V súčasnosti si detektor vyžaduje prerušenie liečby, aby bolo možné vykonať nové plánovanie. Neskoršie fázy programu však budú zahŕňať možnosť korigovať dráhu lúča v reálnom čase.
„Keď sme začali vyvíjať pixelové detektory pre LHC, mali sme na mysli jediný cieľ - detegovať a zobrazovať každú interakciu častíc a pomôcť tak fyzikom odhaliť tajomstvá prírody pri vysokých energiách,“ hovorí Michael Campbell, hovorca Medipix Collaborations. „Detektory Timepix boli vyvinuté multidisciplinárnou skupinou Medipix Collaborations, ktorej cieľom je preniesť rovnakú technológiu do nových oblastí. Mnohé z týchto oblastí boli na začiatku úplne nepredvídateľné a táto aplikácia je toho brilantným príkladom.“
