การบำบัดด้วยรังสีอัตราสูงพิเศษ (FLASH) เป็นหนึ่งในหัวข้อที่ร้อนแรงที่สุดในการวิจัยรังสีบำบัด การศึกษาในสัตว์ทดลองหลายชิ้น (และเมื่อเร็ว ๆ นี้ เป็นรายงานผู้ป่วยรายแรกในมนุษย์ ) แสดงให้เห็นว่าความน่าจะเป็นของผลข้างเคียงจากการรักษาด้วยรังสีบำบัดจะลดลงอย่างมากเมื่ออัตราปริมาณรังสีเพิ่มขึ้นจากมาตรฐาน 0.1 Gy/s เป็น 40 Gy/s หรือ มากกว่า.
เพื่อที่จะใช้การรักษาที่มีปริมาณรังสีสูงได้อย่างปลอดภัย
จำเป็นต้องติดตามอย่างต่อเนื่องที่ตำแหน่งและปริมาณยาที่สะสมในผู้ป่วย ปัจจุบันนี้เป็นไปได้เฉพาะกับเนื้องอกบนหรือใกล้กับผิวซึ่งสามารถวางโดซิมิเตอร์ได้อย่างง่ายดาย นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยมิชิแกนได้เสนอวิธีการใหม่ในการวัดขนาดยา แม้จะอยู่ลึกเข้าไปในตัวผู้ป่วย ในขณะเดียวกันก็รับภาพของเป้าหมายการฉายรังสีและเนื้อเยื่อรอบข้าง พวกเขาได้ตีพิมพ์รายละเอียดการศึกษาของพวกเขาในMedical Physics
ปริมาณรังสีสามารถ “ได้ยิน”พื้นฐานสำหรับวิธีการสร้างภาพที่นำเสนอคือผลกระทบทางความร้อน เมื่อรังสีไอออไนซ์สะสมพลังงานในผู้ป่วย อุณหภูมิจะเพิ่มขึ้นในเนื้อเยื่อที่ได้รับปริมาณรังสีนี้ ทำให้เกิดการขยายตัวทางความร้อน ทำให้เกิดคลื่นแรงดันที่แผ่ออกไปด้านนอก ในการฉายรังสีรักษาแบบทั่วไป คลื่นเหล่านี้จะอ่อนมาก: แต่ละชีพจรของรังสีที่ส่งมาจากคันเร่งจะนำไปสู่คลื่นแรงดันที่ 10 mPa (เล็กกว่าความดันบรรยากาศมาตรฐานประมาณสิบล้านเท่า)
แต่ด้วยอัตราปริมาณรังสี FLASH ที่ 40 Gy/s หรือมากกว่า ความดันของคลื่นเสียงที่สร้างขึ้นอาจสูงถึงหลายปาสกาลต่อพัลส์ ในระดับนี้ สัญญาณจะถูกตรวจจับได้ง่ายโดยโพรบอัลตราซาวนด์ทั่วไปที่วางอยู่บนผิวหนังของผู้ป่วย ทีมงานเรียกเทคนิคนี้ว่าการถ่ายภาพอะคูสติกด้วยรังสีไอออไนซ์
เอาชนะข้อจำกัดของอุปกรณ์เนื่องจากเครื่องเร่งเชิงเส้นทางการแพทย์ทั่วไป (linacs) ไม่ได้สร้างขึ้นเพื่อส่งการรักษาแบบ FLASH ผู้เขียนคนแรกIbrahim OraiqatนักวิจัยอาวุโสIssam El NaqaและXueding Wangและเพื่อนร่วมงานต้องแก้ไข linac ปกติก่อนเพื่อให้สามารถส่งอิเล็กตรอน MeV 6 ตัวที่อัตราปริมาณรังสี FLASH การตั้งค่าการทดลองของพวกเขาประกอบด้วยเจลาตินเจลาติน (เพื่อจำลองเนื้อเยื่อของมนุษย์) และโพรบอัลตราซาวนด์ซึ่งทั้งคู่แช่อยู่ในน้ำ
เนื่องจากโพรบอัลตราซาวนด์ตัวเดียวกันถูกใช้
สำหรับการวัดปริมาณรังสีอคูสติกและการถ่ายภาพอัลตราซาวนด์มาตรฐาน กลุ่มจึงต้องการวิธีในการสลับอย่างรวดเร็วระหว่างโหมดโพรบทั้งสองแบบอย่างรวดเร็ว พวกเขาทำได้โดยใช้รังสีเซเรนคอฟที่ปล่อยออกมาจากอิเล็กตรอนพลังงานสูงขณะที่พวกมันผ่านน้ำ เป็นตัวกระตุ้นเพื่อส่งสัญญาณไปยังโพรบว่าลำแสงนั้นเปิดอยู่
การทดลองของกลุ่มแสดงให้เห็นว่าสัญญาณภาพอะคูสติกเพิ่มขึ้นเป็นเส้นตรงด้วยปริมาณรังสีต่อชีพจร ซึ่งเป็นคุณสมบัติที่ต้องการอย่างมากในเครื่องวัดปริมาณรังสี และการวัดปริมาณรังสีอะคูสติกที่ระดับความลึกต่างกันเห็นด้วยกับการวัดมาตรฐานโดยใช้เครื่องวัดปริมาณรังสีแบบฟิล์มเชิงพาณิชย์ ในที่สุด กลุ่มประสบความสำเร็จในการวัดปริมาณรังสีอคูสติกและการถ่ายภาพอัลตราซาวนด์พร้อมกันในตับกระต่ายที่เลียนแบบเนื้อเยื่อเคลื่อนที่ พวกเขาสามารถระบุได้อย่างแม่นยำว่าปริมาณรังสีถูกสะสมไว้ที่ใดในขณะที่ผีเคลื่อนไหวและเฝ้าติดตามแบบเรียลไทม์ ดังที่แสดงในวิดีโอเสริม
สู่มาตรฐานการใช้งานทางคลินิก
เนื่องจาก FLASH ยังคงเป็นวิธีการรักษาแบบทดลอง Oraiqat และเพื่อนร่วมงานกำลังทำงานเพื่อทำให้การถ่ายภาพด้วยคลื่นเสียงสามารถเข้าถึงได้สำหรับการฉายรังสีมาตรฐาน ขั้นตอนต่อไปของกลุ่มจะรวมถึงการรวบรวมข้อมูลอัลตราซาวนด์เกี่ยวกับคุณสมบัติของเนื้อเยื่อในการสร้างภาพอะคูสติก วิธีนี้ทำให้สามารถวัดปริมาณยาที่ส่งได้แม้ว่าเป้าหมายจะไม่ใช่เจลที่เป็นเนื้อเดียวกัน แต่เช่น ผู้ป่วยที่ประกอบด้วยเนื้อเยื่อประเภทต่างๆ นี่จะเป็นอีกก้าวที่ยิ่งใหญ่ไปสู่การวัดขนาดยาอะคูสติกแบบเรียลไทม์ครั้งแรกในผู้ป่วย
น้ำ supercooled สามารถมีอยู่ในของเหลวสอง
ขั้นตอนความแตกต่างระหว่างเฟสของเหลวทั้งสองที่สังเกตได้ในแบบจำลองนั้นบอบบาง แต่สำคัญ Debenedetti กล่าว ในขณะที่การจัดเรียงโมเลกุลในท้องถิ่นรอบ ๆ โมเลกุลของน้ำที่กำหนดนั้นเป็นรูปทรงสี่เหลี่ยมจตุรัสในเฟสของเหลวที่มีความหนาแน่นต่ำ ในระยะความหนาแน่นสูง โมเลกุลที่หกจะบีบตัวเพื่อขัดขวางการจัดเรียงนี้
วิธีการคำนวณทางเลือกDebenedetti เน้นว่าการตรวจสอบจริง (หรืออย่างอื่น) ของจุดวิกฤติที่สองในน้ำจริงต้องมาจากการทดลอง ไม่ใช่แค่การจำลอง เขาและเพื่อนร่วมงานของเขาซึ่งรายงานงานของพวกเขาในScienceหวังว่างานของพวกเขาจะกระตุ้นให้นักทดลองค้นคว้าค้นคว้าเพื่อพิสูจน์หรือหักล้างการมีอยู่ของมันต่อไป “สำหรับส่วนของเรา ตอนนี้เรากำลังตรวจสอบแบบจำลองที่ดียิ่งขึ้นไปอีก” เขากล่าวเสริม “เรามีความสนใจเป็นพิเศษในวิธีการที่ใช้การเรียนรู้ด้วยเครื่องซึ่งรวมความแม่นยำระดับควอนตัมในขณะที่หลีกเลี่ยงค่าใช้จ่ายในการคำนวณที่สูงซึ่งเกี่ยวข้องกับการคำนวณควอนตัมอย่างชัดเจน”
Stellarators มีแนวโน้มเป็นตัวเลือกสำหรับเครื่องปฏิกรณ์ฟิวชันเนื่องจากสามารถรักษาพลาสมาได้นานถึง 30 นาที ในขณะที่ tokamaks ทำงานในระบอบพัลส์ (10 วินาทีบน ASDEX Upgrade tokamak ใน Garching ประเทศเยอรมนี) อย่างไรก็ตาม การขนส่งที่ปั่นป่วน ซึ่งทำให้เกิดการสูญเสียทั้งอนุภาคพลาสม่าและพลังงาน อาจเป็นอุปสรรคต่อการรักษาการกักขัง
เอฟเฟกต์เสถียรภาพความปั่นป่วนในปี 2018 Alessandro Di Sienaและเพื่อนร่วมงานของเขาที่ Max Plank Institute for Plasma Physics ในเมือง Garching ได้ค้นพบผลกระทบใหม่ในการรักษาเสถียรภาพของความปั่นป่วนสำหรับ tokamaksโดยการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ของพลาสมา ผลกระทบนี้เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาระหว่างไอออนเหนือความร้อน (เร็ว) ซึ่งสร้างขึ้นจากการให้ความร้อนด้วยความถี่ไอออนไซโคลตรอนเรโซแนนซ์ (ICRF)
และความไม่เสถียรขนาดเล็กที่ขับเคลื่อนด้วยความปั่นป่วน เพื่อให้เกิดการสั่นพ้องนี้ ตามแบบจำลองการวิเคราะห์ที่ได้รับ ความถี่ของโหมดการขับเคลื่อนด้วยความปั่นป่วนที่ไม่เสถียรที่สุดจะต้องตรงกับความถี่การเคลื่อนตัวของอนุภาคที่มีพลัง ทำให้เกิดข้อจำกัดเหนืออุณหภูมิของไอออนเร็ว ในเวลาเดียวกัน ไม่ว่าผลกระทบนี้จะคงที่หรือไม่เสถียรต่อความปั่นป่วนนั้นขึ้นอยู่กับขนาดสัมพัทธ์ของอุณหภูมิและการไล่ระดับความหนาแน่น (อันแรกต้องสูงกว่าหลัง)
ปัจจุบัน Di Siena อยู่ที่มหาวิทยาลัยเท็กซัสในออสติน และได้ทำงานเกี่ยวกับสเตลเลอร์เรเตอร์เมื่อเร็วๆ นี้กับสมาชิกในทีม Alejandro Bañón Navarro และFrank Jenkoในเมือง Garching พวกเขาทำการจำลองไจโรไคเนติกแบบไม่เชิงเส้นเพื่อศึกษาว่ากลไกนี้สามารถนำมาใช้เพื่อทำให้ส เตลเลอร์เรเตอร์ Wendelstein 7-X (W7-X) เสถียรที่ Max Plank Institute for Plasma Physics ใน Greifswald ได้อย่างไร ในขณะที่ W7-X ยังไม่มีแหล่งความร้อน ICRF การคาดการณ์ล่าสุดเหล่านี้อาจช่วยแนะนำการออกแบบเสาอากาศ ICRF ที่โรงงาน
Credit : jogosdojogos.org justsystemsolutions.com jyannamustyle.com katro.info keibairon.net
