利用激光等离子体加速器，治疗体内深处肿瘤( 二 ) _等离子体

电子束在近几十年来的放疗中几乎没有得到应用。一方面是因为其效应曲线较平缓，另一方面是因为相比光子，电子束更难加速。
闪光效应
早在上世纪70年代，学者们便发现了闪光效应，该效应于00年代在法国奥塞的科研机构被再次发现，代表着放疗领域的一大突破。

研究显示，同样剂量的电离辐射，暴露时长不同，疗效也不同。

放疗曾经的一个基础假设是，同样的辐射剂量，对人体的效果必相同——就像泰诺一样：服用多少，药效就有多大。但研究表明，如果同样的剂量在超短时间内递送，疗效会发生变化：对健康组织的损害小了，但对肿瘤组织的杀伤力不变。这意味着同样剂量的辐射，照射时间由10分钟降低到50微秒内，就能大大降低对健康组织的副作用，同时对肿瘤的治疗效果不打折扣。
利用闪光效应，可以更有效、高效地开展癌症治疗。
2016-2020年间，学者利用低能电子束（低于5兆电子伏），对闪光效应在临床中的应用展开了初步实验。之所以选用电子束而非其他粒子束，是因为电子是最容易生成的。但遗憾的是，闪光效应下的电子束只能穿透几毫米的组织，故无法用于治疗体内深处的肿瘤。
超高能电子束和“快速分级法”
接下来讨论超高能电子束（能级超过150兆电子伏）。过去对此类粒子束研究较少。高能电子束可以穿透至组织深处，破坏光子辐射无法波及的肿瘤细胞。但是，基于电子直线加速器的治疗仪器若想要与光子放疗仪争夺市场，首先必须缩小体量，小到医院诊疗室能容纳得下。
超高能电子束的成本可能会高于光子束，但低于质子束。深度-剂量曲线显示，超高能电子束不仅能到达组织深处，还更不容易受到组织不均匀性的意外影响，比X射线更优。
通过辐射浓缩，超高能电子束能精准破坏体内深处的肿瘤。由于电子束剂量易控，故有利于治疗对放射不敏感的肿瘤。电子束可以局部照射，只让一小部分组织暴露在辐射下，这一特性也有利于开发高精度疗法。此外，浓缩的超高能电子束的进入剂量、远端剂量、近端剂量都低，可最大限度地减少对健康组织和敏感器官的损害。
以上新型疗法的临床应用仍处于开发阶段，待激光技术和加速器进步后才能投入实际使用。我们将这种放疗手段称为“快速分级法”（fast fractionation），已经开始对其生理效果进行研究。初步结果显示，激光脉冲率高低会影响电离辐射的毒性。闪光照射的长度、单次脉冲的辐射剂量都会影响毒性高低。因为现在的科研仍处于早期，闪光效应的原理尚无法解释，但可以确定的是，这方面的研究潜力无限，必定能促进更高效的放疗方案的开发。
Isabelle Dumé
参考资料：
https://loa.ensta-paris.fr/fr/accueil/

Alessandro Flacco
法国国立高等先进技术大学（巴黎综合理工学院联盟）助理教授

Isabelle Dumé
科学记者，物理学哲学博士
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