加拿大國家科學研究中心（INRS）的研究團隊發現了一種可提高腫瘤放射治療效果的方法。超快雷射技術不斷帶來意想不到的進步。乍一看，這一領域的研究可能有些抽象，但它們經常帶來實際應用。這一點在醫療保健領域尤其明顯，該技術被用於治療特定癌症。

這項應用是美國國家科學研究院（INRS）先進雷射光源實驗室（ALLS）的研究團隊在能源材料電信研究中心（EMT Centre）主任 François Légaré）教授指導下進行的最新工作中發現的。同時也是與麥基爾大學健康中心（MUHC）的醫學物理學家合作的成果。該團隊的研究成果發表在《雷射與光子學評論》（Laser & Photonics Reviews）雜誌上，其驚人的結果使人們對高功率雷射脈衝的某些知識產生了質疑，而這些知識已成為科學界的共識。

國家科學研究中心EMT 中心主任弗朗索瓦-萊加雷（François Légaré）表示：”我們首次證明，在特定條件下，雷射光束在環境空氣中緊密聚焦，可以加速電子，使其能量達到MeV（兆電子伏特）範圍，與用於癌症放射治療的某些輻照裝置的能量數量級相同。”

由左至右Steve MacLean（無限潛能實驗室技術長）、Sylvain Fourmaux（法國國家科研中心助理研究員）、François Fillion-Gourdeau（無限潛能實驗室助理研究員）、Stéphane Payeur（法國國家科學研究中心研究員）、 Simon Vallières（法國國家科學研究中心博士後研究員）和François Légaré（EMT 中心主任）。資料來源：國家科學研究所

在環境空氣中聚焦足夠高強度的雷射脈衝會在焦點處產生等離子體，這一點已經得到證實。此等離子體是電子源，最多可將電子加速到數千電子伏特（keV）的能量。直到最近，由於物理限制，在環境空氣中無法達到更高的能量。

研究團隊能夠證明，在環境空氣中加速的電子能夠達到MeV（兆電子伏特）範圍內的能量，或者說比以前無法逾越的極限高出約1000 倍。

更好的癌症治療方法

國家科學研究中心EMT 中心團隊的突破為醫學物理學的重大進展打開了大門。一個典型的例子就是FLASH放射療法，這是一種治療對傳統放射療法有抵抗力的腫瘤的新方法。這種技術可以在極短的時間內（微秒而不是幾分鐘）提供高劑量的放射線。這可以更好地保護腫瘤周圍的健康組織。這種”閃光”效應在研究中還不太清楚，但似乎涉及健康組織的快速脫氧，降低了它們對輻射的敏感性。

實驗裝置。超短紅外線雷射脈衝在環境空氣中緊密聚焦，產生高劑量的電離輻射。資料來源：Simon Vallières（法國國家科學研究中心）

“沒有任何研究能夠解釋FLASH 效應的本質。不過，FLASH 放射療法中使用的電子源與我們在環境空氣中強烈聚焦激光產生的電子源具有相似的特性。”博士後研究員、該研究第一作者西蒙-瓦利埃爾（Simon Vallières）說：”一旦輻射源得到更好的控制，進一步的研究將使我們能夠探究FLASH效應的原因，並最終為癌症患者提供更好的放射治療。”

更安全的處理

這項發現具有具體的意義。首先，在處理環境空氣中緊密聚焦的雷射光束時需要格外小心。

“觀測到的電子能量（兆電子伏特）使它們能夠在空氣中飛行三米多遠，或在皮膚下飛行幾毫米。”Simon Vallières解釋說：”這給激光源的使用者帶來了輻射風險。”

此外，透過在放射源附近進行測量，研究小組觀察到電子輻射劑量率很高，是傳統放射治療所用劑量率的三到四倍。

西蒙-瓦利埃爾說：「發現這種輻射危害是在實驗室實施更安全操作的一個機會。這位年輕的研究人員指出，在環境空氣中處理高度集中的雷射光束必須小心謹慎，科學家們需要避免接觸高劑量的輻射，因為它們對人體健康有害。”

編譯來源：ScitechDaily