En strålbehandlingsteknik som "målar" tumörer genom att rikta in dem exakt, och undvika frisk vävnad, har tagits fram i forskning ledd av University of Strathclyde.

Forskare använde en magnetisk lins för att fokusera en VHEE-stråle (Very High Electron Energy) till en zon på några millimeter. Att koncentrera strålningen till en liten volym av hög dos kommer att göra det möjligt att snabbt skanna den över en tumör, samtidigt som du kontrollerar dess intensitet.

Det föreslås som ett alternativ till andra former av strålbehandling, som kan riskera att icke-tumörvävnad blir överexponerad för strålning.

Forskarna planerar ytterligare undersökningar, med användning av en specialbyggd enhet.

Studien genomfördes vid CERN Linear Electron Accelerator for Research (CLEAR) anläggning, och involverade forskare vid CERN, University of Oxford, National Physical Laboratory, John Adams Institute for Accelerator Science, universitetet i Napoli Federico II, universitetet i Oslo och Saclay Nuclear Research Center i Frankrike. Den har publicerats i Nature Kommunikationsfysik .

Professor Dino Jaroszynski, vid Strathclydes institution för fysik, ledde studien. Han sa:"Omkring 40 % av cancerfallen behandlas med extern strålbehandling. Den vanligaste formen av strålning är högenergiröntgenfotoner, där flera avlyssnande formade röntgenstrålar av olika intensitet bestrålar en tumör, samtidigt som man undviker intilliggande kritisk eller strålkänslig vävnad.

"Partikelstrålar, speciellt tyngre partiklar som protoner eller joner, kan förbättra fotoner; tyngre partiklar avsätter sin stråldos endast upp till ett ändligt djup, bortom vilken den är mycket liten. Detta begränsade utbud, definieras av positionen för vad som är känt som 'Bragg-toppen, ' skyddar mycket effektivt känslig vävnad. Dock, tunga partikelacceleratorer är mycket dyra och stora, vilket innebär att sjukvårdsinstituten endast har råd med ett begränsat antal av dem.

"En av utmaningarna inom strålbehandling är att just rikta in tumören för att säkerställa att alla cancerceller dödas, medan friska celler skonas, men till en rimlig kostnad. Vår artikel presenterar en experimentell demonstration av att koncentrera stråldosen till en mycket liten volym för att göra det möjligt att "måla" en tumör med strålning, för att se till att den dödas medan tung vävnad bevaras."

VHEE-strålar har föreslagits som en alternativ strålbehandlingsmodalitet till megaspänningsfotoner; de penetrerar djupt men kan överexponeras för frisk vävnad. Detta kan till stor del övervinnas genom att fokusera VHEE-strålen till en liten plats. Fokuserade strålar kan användas för att exakt rikta in sig på tumörer eller områden i en tumör som saknar syre, vilket skulle förbättra strålbehandlingens effektivitet.

Forskningen banar väg för att använda nya laser-plasmaacceleratorer, som utvecklas vid SCAPA-anläggningen (Scottish Center for the Application of Plasma based Accelerators) i Strathclyde. En specialbyggd medicinsk strållinje har konstruerats vid SCAPA för att utöka dessa undersökningar till nästa steg.