Il raggio VHEE colpisce con precisione i tumori / VHEE beam makes precision strike on tumours

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Immagine di skeeze su Pixabay /  Image by skeeze on Pixabay

Un gruppo guidato dalla Strathclyde University ha sviluppato una tecnica di radioterapia che colpisce con precisione i tumori, evitando i tessuti sani.

Nella loro ricerca, il gruppo ha utilizzato una lente magnetica per focalizzare un fascio di elettroni ad altissima energia (VHEE) su una zona di pochi millimetri, consentendone una rapida scansione attraverso un tumore e controllandone l'intensità.

Viene proposta come alternativa ad altre forme di radioterapia, che possono comportare il rischio di sovraesposizione alle radiazioni dei tessuti non tumorali.

Lo studio è stato condotto presso l'acceleratore lineare di elettroni per la ricerca (CLEAR) del CERN e ha coinvolto ricercatori del CERN, dell'Università di Oxford, del National Physical Laboratory, del John Adams Institute for Accelerator Science, dell'Università di Napoli Federico II, dell'Università di Oslo e del Centro di ricerca nucleare di Saclay in Francia. I risultati del gruppo sono pubblicati su  Nature Communications Physics.

In una dichiarazione, il professor Dino Jaroszynski, responsabile dello studio e del Dipartimento di Fisica di Strathclyde, ha affermato: "Circa il 40% dei tumori viene trattato con radioterapia a fasci esterni. La forma di radiazione più comunemente utilizzata è quella dei fotoni X ad alta energia, in cui diversi fasci di raggi X sagomati ed intercettanti di varia intensità irradiano un tumore, evitando al contempo i tessuti critici o radiosensibili adiacenti.

"I fasci di particelle, in particolare le particelle più pesanti come protoni o ioni, possono migliorare l'efficacia dei fotoni; le particelle più pesanti depositano la loro dose di radiazione solo fino ad una profondità finita, oltre la quale la dose è molto piccola. Questo intervallo limitato, definito dalla posizione del cosiddetto "picco di Bragg", protegge in modo molto efficace i tessuti sensibili. Tuttavia, gli acceleratori di particelle pesanti sono molto costosi e di grandi dimensioni, il che significa che le strutture sanitarie possono permettersene solo un numero limitato.

"Una delle sfide della radioterapia è colpire con precisione il tumore per garantire che tutte le cellule tumorali vengano distrutte, risparmiando quelle sane, ma ad un costo ragionevole. Il nostro articolo presenta una dimostrazione sperimentale della concentrazione della dose di radiazioni in un volume molto piccolo per consentire di "rivestire" un tumore con le radiazioni, garantendone la distruzione e risparmiando il tessuto sano."

Secondo la Strathclyde University, i fasci VHEE sono stati proposti come modalità di radioterapia alternativa ai fotoni a megavoltaggio; penetrano in profondità, ma possono essere sovraesposti ai tessuti sani. Questo problema può essere ampiamente superato focalizzando il fascio VHEE su una piccola area. I fasci di radiazioni focalizzati potrebbero essere utilizzati per colpire con precisione tumori o regioni tumorali carenti di ossigeno, il che aumenterebbe l'efficacia della radioterapia.

Si sostiene che la ricerca apra la strada all'utilizzo di nuovi acceleratori laser-plasma, attualmente in fase di sviluppo presso lo SCAPA (Scottish Centre for the Application of Plasma based Accelerators) di Strathclyde. Presso lo SCAPA è stata realizzata una linea di luce medicale appositamente progettata per estendere queste ricerche alla fase successiva.

ENGLISH

A radiotherapy technique that precisely targets tumours and avoids healthy tissue has been developed by a team led by Strathclyde University.

In their research, the team used a magnetic lens to focus a Very High Electron Energy (VHEE) beam to a zone of a few millimetres, enabling it to be rapidly scanned across a tumour while controlling its intensity.

It is being proposed as an alternative to other forms of radiotherapy, which can risk non-tumorous tissue becoming overexposed to radiation.

The study was undertaken at the CERN Linear Electron Accelerator for Research (CLEAR) facility, and involved researchers at CERN, Oxford University, the National Physical Laboratory, the John Adams Institute for Accelerator Science, the University of Napoli Federico II, the University of Oslo and Saclay Nuclear Research Centre in France. The team’s findings are published in Nature Communications Physics.

In a statement, study leader Professor Dino Jaroszynski, from Strathclyde's Department of Physics, said: "Around 40 per cent of cancers are treated using external beam radiotherapy. The most commonly used form of radiation is high energy x-ray photons, in which several intercepting shaped x-ray beams of various intensities irradiate a tumour, while avoiding adjacent critical or radiosensitive tissue.

"Particle beams, especially heavier particles such as protons or ions, can improve on photons; heavier particles deposit their radiation dose only up to a finite depth, beyond which it is very small. This limited range, defined by the position of what is known as the ‘Bragg peak,' very effectively protects sensitive tissue. However, heavy particle accelerators are very expensive and large, which means that health care institutes can only afford a limited number of them.

"One of the challenges in radiotherapy is precisely targeting the tumour to ensure that all cancer cells are killed, while healthy cells are spared, but at a reasonable cost. Our paper presents an experimental demonstration of concentrating radiation dose into a very small volume to enable a tumour to be ‘painted' with radiation, to ensure that it is killed while heathy tissue is spared."

According to Strathclyde University, VHEE beams have been proposed as an alternative radiotherapy modality to megavoltage photons; they penetrate deeply but can be overexposed to healthy tissue. This can be largely overcome by focusing the VHEE beam to a small location. Focused radiation beams could be used to precisely target tumours or regions of a tumour lacking oxygen, which would enhance the efficacy of radiotherapy.

The research is claimed to pave the way for using novel laser-plasma accelerators, which are being developed at the SCAPA (Scottish Centre for the Application of Plasma based Accelerators) facility at Strathclyde. A purpose-built medical beamline has been constructed at SCAPA to extend these investigations to the next stage.

Da:

https://www.theengineer.co.uk/content/news/vhee-beam-makes-precision-strike-on-tumours