تیم تحقیقاتی کانادایی در موسسه INRS به کشفی دست یافتند که می‌تواند اثربخشی پرتودرمانی در سرطان‌شناسی را افزایش دهد.فناوری لیزر فوق سریع به طور مداوم پیشرفت‌های غیرمنتظره‌ای را ارائه می‌دهد. در نگاه اول، مطالعات در این زمینه ممکن است تا حدودی انتزاعی به نظر برسد، اما اغلب به کاربردهای عملی منجر می‌شود. این امر به ویژه در بخش مراقبت‌های بهداشتی مشهود است، جایی که این فناوری در درمان سرطان‌های خاص به کار می‌رود.

این کاربرد توسط تیم تحقیقاتی آزمایشگاه منبع نور لیزر پیشرفته(ALLS) موسسه ملی تحقیقات علمی(INRS) به دنبال کار اخیر پروفسور فرانسوا لگاره مدیر مرکز تحقیقات مخابراتی مرکز EMT کشف شد. این کار ثمره همکاری با فیزیکدانان پزشکی در مرکز بهداشت دانشگاه مک‌گیل(MUHC) است.

مطالعه این تیم که در مجله Laser & Photonics Reviews منتشر شده است، نتایج شگفت‌انگیزی ارائه می‌کند که دانش ویژه‌ای را در مورد پالس‌های لیزر پرقدرت فراهم می‌کند.فرانسوا لگاره می‌گوید: ما برای اولین بار نشان دادیم که تحت شرایط خاص، یک پرتوی لیزر که به شدت در هوای محیط متمرکز شده است، می‌تواند الکترون‌ها را به انرژی در محدوده مگاالکترون‌ولت(MeV)، یعنی همان اندازه‌ای که برخی از پرتودرمانی‌های مورد استفاده در پرتودرمانی سرطان استفاده می‌شوند، شتاب دهد.

ثابت شده بود که تمرکز یک پرتوی لیزری با شدت کافی در هوای محیط باعث تولید پلاسما در نقطه کانونی می‌شود. این پلاسما به عنوان منبعی از الکترون‌ها عمل می‌کند که می‌تواند حداکثر تا چند کیلوالکترون‌ولت به انرژی برسد. تا همین اواخر به دلیل محدودیت فیزیکی، رسیدن به انرژی‌های بالاتر در هوای محیط ممکن نبود.
تیم تحقیقاتی توانست نشان دهد که الکترون‌هایی که در هوای محیط شتاب می‌گیرند، می‌توانند انرژی‌هایی در محدوده مگاالکترون‌ولت یا حدود ۱۰۰۰ برابر بیشتر از حد قبلی برسند.

بهبود درمان سرطان
این پیشرفت تیم در مرکز INRS دریچه‌ای را به سوی پیشرفت‌های بزرگ در فیزیک پزشکی باز می‌کند. یک مثال بارز، رادیوتراپی FLASH است که یک رویکرد جدید برای درمان تومورهایی است که در برابر پرتودرمانی مرسوم مقاوم هستند. این تکنیکی است که می‌تواند برای ارسال دوزهای بالای تشعشع در زمان بسیار کوتاه(میکرو ثانیه به جای چند دقیقه) استفاده شود که از بافت سالم اطراف تومور بهتر محافظت می‌کند. این اثر FLASH هنوز در تحقیقات، ضعیف شناخته شده است، اما به نظر می‌رسد که شامل اکسیژن‌زدایی سریع از بافت‌های سالم است که حساسیت آنها به تشعشع را کاهش می‌دهد.

لگاره می‌گوید: هیچ مطالعه‌ای قادر به توضیح ماهیت اثر FLASH نبوده است. با این حال، منابع الکترونی مورد استفاده در رادیوتراپی FLASH دارای ویژگی‌های مشابهی هستند که ما با تمرکز لیزر خود به شدت در هوای محیط تولید می‌کنیم. هنگامی که منبع تشعشع بهتر کنترل شود، تحقیقات بیشتر به ما امکان می‌دهد بررسی کنیم که چه چیزی باعث اثر FLASH می‌شود و در نهایت درمان‌های پرتوهای بهتری را برای بیماران سرطانی ارائه دهیم.

کنترل ایمن‌تر
این کشف پیامدهای مشخصی دارد. در درجه اول، هنگام استفاده از پرتوهای لیزری که به شدت در هوای محیط متمرکز هستند، نیاز به احتیاط بیشتری دارد.

سایمون والریس از اعضای تیم پژوهش توضیح می‌دهد که انرژی‌های الکترونی مشاهده شده به آنها اجازه می‌دهد تا بیش از ۳ متر در هوا یا چندین میلی‌متر زیر پوست حرکت کنند که این یک خطر قرار گرفتن در معرض تشعشع را برای کاربران لیزر فراهم می‌کند.

علاوه بر این، با انجام اندازه‌گیری‌ها در نزدیکی منبع، این تیم نرخ دوز تشعشع بالایی از الکترون‌ها را مشاهده کردند که سه تا چهار برابر بیشتر از آنهایی بود که در پرتودرمانی معمولی استفاده می‌شد.والریس می‌گوید: کشف این خطر تشعشع فرصتی برای اجرای اقدامات ایمن‌تر در آزمایشگاه‌هاست.این پژوهشگر جوان خاطرنشان می‌کند که کار با پرتوهای لیزر بسیار متمرکز در هوای محیط باید با دقت انجام شود و دانشمندان باید از قرار گرفتن در معرض دوزهای بالای تشعشع خودداری کنند، زیرا برای سلامتی مضر است.