پرتودرمانی با سیکلوترون‌ها، یکی از پیشرفته‌ترین و مؤثرترین روش‌ها برای مبارزه با سرطان است. این فناوری که ترکیبی از علم و هنر پزشکی را به اوج می‌رساند، می‌تواند با دقت بالا سلول‌های سرطانی را هدف قرار دهد و آنها را از بین ببرد، در حالی که بافت‌های سالم را از آسیب محافظت می‌کند.
تصور کنید که با استفاده از یک دستگاه شگفت‌انگیز، پرتوهایی از انرژی مثبت به سوی تومورهای سرطانی هدایت می‌شوند؛ همانند یک جریان نورانی که تاریکی را درهم می‌شکند و امید را به زندگی بیماران بازمی‌گرداند. سیکلوترون‌ها این توانایی را دارند که با استفاده از نیروهای پنهان جهان زیراتمی، مسیری روشن و امیدبخش برای درمان سرطان فراهم آورند.
با هر نفوذ عمیق و دقیق، این پرتوها مانند قهرمانانی بی‌صدا به جنگ با دشمنان کوچک ولی قدرتمند در درون بدن می‌روند. هر تابش، گامی است به سوی بهبود، هر ذره باردار، بارقه‌ای از امید برای روزهای بهتر و آینده‌ای روشن‌تر.
سیکلوترون
یک سیکلوترون یک نوع شتابدهنده ذرات است که از میدان‌های مغناطیسی و الکتریکی برای شتاب دادن به ذرات باردار، مانند پروتون‌ها و یون‌ها، در مسیرهای دایره‌ای استفاده می‌کند. این وسیله در فیزیک هسته‌ای، فیزیک ذرات و پزشکی هسته‌ای بسیار مفید است. در ادامه به توضیح ساختار و عملکرد سیکلوترون می‌پردازیم:
ساختار سیکلوترون
1.مگنت‌ها
سیکلوترون‌ها دارای آهنرباهای قدرتمندی هستند که میدان مغناطیسی عمودی تولید می‌کنند و ذرات باردار را در مسیر دایره‌ای نگه می‌دارند.
2.دی‌ها (D-shaped electrodes)
این الکترودها به شکل حرف D هستند و در مرکز سیکلوترون قرار دارند. دی‌ها به منبع ولتاژ RF متصل هستند که میدان الکتریکی نوسانی تولید می‌کند.
3.منبع ذرات
ذرات باردار از منبع به داخل سیکلوترون تزریق می‌شوند.
عملکرد سیکلوترون
-
تزریق ذرات
ذرات باردار به داخل سیکلوترون تزریق می‌شوند و توسط میدان مغناطیسی در مسیر دایره‌ای قرار می‌گیرند.
-
شتاب دادن به ذرات
میدان الکتریکی نوسانی بین دی‌ها باعث می‌شود که ذرات هنگام عبور از شکاف بین دی‌ها شتاب بگیرند.
-
افزایش انرژی ذرات
هر بار که ذرات از شکاف بین دی‌ها عبور می‌کنند، انرژی بیشتری کسب می‌کنند و مسیر دایره‌ای بزرگ‌تری را طی می‌کنند.
-
تخلیه ذرات
پس از رسیدن به انرژی مورد نیاز، ذرات از سیکلوترون تخلیه و به سوی هدف یا مسیر دیگری هدایت می‌شوند.
پرتودرمانی
پرتودرمانی (که به آن رادیوتراپی، درمان با اشعه x یا پرتودهی نیز می‌گویند) استفاده از نوع خاصی از انرژی (پرتو یونیزه‌کننده) برای کشتن سلول‌های سرطانی و جمع (کوچک) کردن تومورهاست. پرتودرمانی، سلول‌هایی را که در ناحیه تحت درمان (بافت هدف) هستند، بامعیوب کردن ماهیت ژنتیکی آنها، از بین می‌برد یا آسیب می‌زند و امکان رشد یا تقسیم را از این سلول‌ها می‌گیرد. با اینکه پرتودرمانی هم به سلول‌های سرطانی و هم به سلول‌های طبیعی آسیب می‌رساند، بیشتر سلول‌های طبیعی از تأثیرات پرتودرمانی بهبودی می‌یابند و عملکردطبیعی خود را باز خواهند یافت. هدف پرتودرمانی، نابودی هرچه بیشتر سلول‌های سرطانی و همچنین مهار یا کاهش آسیب به بافت‌های سالم هم‌جوار است.
اشعه انواع مختلفی دارد و روش‌های مختلفی نیز برای انتقال آن وجود دارد. مثلاً، برخی از انواع اشعه عمیق‌تر از انواع دیگر نفوذ می‌کنند. بعضی از آنها را می‌توان برای درمان ناحیه‌ای کوچک(برای مثال یک اینچ از بافت) بدون آسیب رساندن به بافت‌ها و اندام‌های مجاور، تحت کنترل دقیق درآورد. برخی دیگر برای درمان ناحیه‌های بزرگ‌تر مناسبند.
درمان پروتون یکی از انواع پرتو درمانی است که از پروتون‌های با انرژی بالا برای آسیب به DNA سلول‌های سرطانی استفاده می‌کند. این نوع درمان غیرتهاجمی، بدون درد و دقیق است.پرتوهای پروتون کنترل دقیقی دارند که به پزشکان این امکان را می‌دهد که به طور دقیق بافت‌های آسیب‌دیده را هدف قرار دهند و در عین حال آسیب به بافت‌های سالم اطراف را به حداقل برسانند. این درمان دقیق‌تر از دیگر انواع پرتو درمانی است و با دقت و صحت بیشتر، می‌تواند مزایای زیادی را ارائه دهد.
پرتوهای سنگین، همان ذرات باردار سنگین مانند کربن، نئون، سیلیکون و آهن هستند که در پرتودرمانی و تحقیقات علمی مورد استفاده قرار می‌گیرند. این ذرات به دلیل جرم و انرژی بیشتر نسبت به پروتون‌ها، الکترون‌ها و نوترون‌ها، ویژگی‌های منحصر به فردی در درمان سرطان و تحقیقات دارند.
رادیوتراپی استریوتاکتیک بدنی (SBRT)
SBRT نوعی پرتو درمانی است که از بسیاری از پرتوهای انرژی برای تمرکز بر رشد سلول‌های سرطانی استفاده می‌کند. این روش برای درمان تومورهای موجود در ریه‌ها، ستون فقرات، کبد، گردن، غدد لنفاوی و سایر بافت‌های نرم استفاده می‌شود. SBRT همچنین به نام رادیوتراپی استریوتاکتیک تخریبی (SABR) شناخته می‌شود و زمانی که بر روی مغز استفاده می‌شود، به آن رادیوسرجری استریوتاکتیک گفته می‌شود.
رادیوتراپی هدایت‌شده با تصویر (IGRT)
درمان IGRT برای کشتن سلول‌های سرطانی و کوچک کردن یا از بین بردن تومورها استفاده می‌شود. این نوع درمان یک نوع رادیوتراپی با پرتوی خارجی است که از یک دستگاه به نام شتابدهنده خطی استفاده می‌کند. این دستگاه پرتوهای هدفمند را به صورت پرتوهای پرانرژی ایکس به سلول‌های سرطانی و تومورها هدایت می‌کند تا آنها را از بین ببرد.
IGRT برای درمان سرطان ریه، سرطان پروستات و سرطان مغز استفاده می‌شود. این درمان معمولاً 15 تا 20 دقیقه طول می‌کشد، اما در بعضی مواقع ممکن است یک جلسه درمانی بین 30 دقیقه تا یک ساعت زمان ببرد. IGRT برای درمان تومورهای سرطانی در نواحی بدن که حرکت دارند یا نیاز به هدف‌گیری دقیق دارند، مؤثر و ایمن است.
پرتو درمان با ذرات باردار، که شامل پرتوهای پروتون و یون‌های سنگین می‌شود، به دلیل ویژگی‌های خاص خود مزایای فراوانی در درمان سرطان دارد. در اینجا برخی از این مزایا را بررسی می‌کنیم:
مزایای پرتو درمان با ذرات باردار:
دقت بالا
ذرات باردار می‌توانند به طور دقیق بر روی تومور متمرکز شوند و به بافت‌های سالم اطراف آسیب کمتری وارد کنند. این امر به ویژه در مورد تومورهای نزدیک به بافت‌های حساس اهمیت دارد.
پیک براگ (Bragg Peak)
یکی از ویژگی‌های منحصر به فرد پرتوهای پروتون و یون‌های سنگین، پیک براگ است. این پدیده به این معنی است که پرتوها بخش عمده انرژی خود را در نقطه‌ای خاص از مسیر خود آزاد می‌کنند که به آن پیک براگ می‌گویند. این ویژگی اجازه می‌دهد تا انرژی بیشتری به تومور منتقل شود و بافت‌های سالم از تأثیرات کمتری برخوردار شوند.
کاهش عوارض جانبی
به دلیل دقت بالای ذرات باردار، عوارض جانبی ناشی از پرتودرمانی کاهش می‌یابد. این امر می‌تواند کیفیت زندگی بیماران را بهبود بخشد.
اثربخشی بالا بر تومورهای مقاوم
پرتوهای یون‌های سنگین می‌توانند برای درمان تومورهایی که به روش‌های سنتی پرتودرمانی مقاوم هستند، بسیار مؤثر باشند.
کاهش تعداد جلسات درمانی
به دلیل دوز بالای انرژی منتقل شده به تومور، تعداد جلسات درمانی می‌تواند کاهش یابد که به نفع بیماران است.
نمونه های بالینی
درمان سرطان پروتون
سیکلوترون‌ها در تولید پروتون‌های پرانرژی برای درمان سرطان‌های مختلف مانند سرطان پستان، سر و گردن، مغز و سرطان کودکان استفاده می‌شوند.
درمان سرطان CNS سیکلوترن‌ها برای درمان سرطان‌های مرتبط با سیستم عصبی مرکزی (CNS) نیز کاربرد دارند.
درمان سرطان‌های نرم‌بافتی
از جمله سرطان‌های پوست، ریه، لوزالمعده و سارکوم.
مطالعات تجربی
تحقیقات در تولید پروتون‌های دارای انرژی بالا:
تحقیقاتی برای طراحی سامانه‌های شتابدهنده برای تولید پروتون‌های دارای انرژی حدود 250 میلیون الکترون‌ولت برای پروتون‌تراپی انجام شده است.
محاسبات دینامیک باریکه شبکه سینکروترون:
تحقیقاتی برای محاسبه دینامیک باریکه شبکه سینکروترون برای شتاب باریکه پروتون‌ها و استفاده از آنها در پروتون‌تراپی.
:Resources
- https://www.bnl.gov/world/
- https://home.cern/
- موسسه تحقیقات، درمان و آموزش سرطان: پرتودرمانی
- پرتوهای کربنی، راهی تازه برای درمان سرطان – خبرآنلاین
- Proton therapy – Mayo Clinic
- GSI – page not found
- Nature – Not Found
- درمان سرطان با استفاده از پرتوهای پیشرفته | سایت انتخاب
- پروتون درمانی – درمان سرطان پیشرفته در بیمارستان های آپولو
