Det finns vissa cancertumörer som inte ens operation, kemoterapi eller traditionell strålbehandling kan bota. Dessa resistenta tumörer bidrar till att göra sjukdomen till en av de främsta orsakerna till dödlighet världen över, men forskarsamhället vimlar av idéer för att göra cancerdöd till ett minne blott. Bland de senaste medicinska och tekniska innovationerna, framsteg inom partikelterapi - processen för bestrålning av tumörer med hjälp av mycket energiska partikelstrålar som genereras av en partikelaccelerator - möjliggör behandling av tumörer som annars hade varit dödliga.

Mer än 10, 000 små linjära elektronacceleratorer (linacs) används för närvarande för cancerbehandling över hela världen. De flesta av dessa maskiner förlitar sig på fotonstrålar som genereras av elektroner för att bestråla deras mål. Vissa, dock, använda själva elektronstrålen för direkt elektronisk bestrålning med låg energi, även om detta bara kan nå ytliga tumörer. Dessa metoder skiljer sig från hadronterapi, en teknik baserad på bestrålning med protoner eller tunga jonstrålar.

Ett möjligt komplement till hadron- och lågenergielektronterapi är användningen av högenergielektronstrålar, som kan penetrera mycket djupare in i vävnader. Dock, denna teknik används sällan på grund av den högre kostnaden och den större storleken på acceleratorn som behövs för att producera dem jämfört med fotonanläggningar. Dessutom, deras djupprofil är mindre väldefinierad än den som uppnås med hadronstrålar. Den senaste utvecklingen inom höggradientacceleration för kompakta linjäracceleratorer, främst driven av CLIC -studien vid CERN, har börjat förändra historien.

En ny upptäckt kan utgöra ett ytterligare steg mot användningen av högenergielektronstrålar. Två studier med universiteten i Strathclyde och Manchester utfördes vid CERN:s linjära elektronaccelerator för forskning (CLEAR), en testanläggning som betjänar forsknings- och utvecklingsinsatser om acceleratorteknik. Forskare testade en ny bestrålningsteknik som involverar mycket högenergielektronstrålar (VHEE) fokuserade på en liten, tät plats. Genom att fokusera en VHEE-stråle med en elektromagnetisk lins med stor bländare, de fastställde att partiklarna kunde färdas flera centimeter djupt in i en vattenfantom (en stor hink vatten som används för studier av strålning) utan betydande spridning – det vill säga, medan du fortfarande fokuserar på en väldefinierad, målvolym. En sådan stråle skulle alltså teoretiskt kunna användas för att behandla djupt sittande cancerceller med begränsad skada på omgivande vävnader.

Detta är lovande nyheter för den medicinska tekniksamhället av olika anledningar:VHEE-balkar som produceras av kompakta linacs i kliniska miljöer skulle inte bara erbjuda ett mer kostnadseffektivt alternativ till andra partikelstrålebehandlingar utan skulle också ge läkare ett mycket pålitligt medium, eftersom deras spridning i inhomogen vävnad är begränsad. Dessa faktorer kan drastiskt utöka poolen av patienter som är kvalificerade för elektronterapi. Dessutom, VHEE -strålar skulle vara kompatibla med FLASH -strålbehandling, en teknik för att leverera högenergiska partiklar till vävnader nästan omedelbart (på mindre än en sekund). CERN och Lausanne University Hospital (CHUV) gick nyligen samman i syfte att bygga en högenergiklinik för FLASH-terapi, med preliminära tester som ska utföras på CLEAR -anläggningen.

Den ultrafokuserade VHEE-strålen är den direkta frukten av framsteg inom linjär accelerationsteknik som uppnåtts av CLIC-studien vid CERN. Det vittnar om relevansen av detta forskningsfält inte bara för partikelfysik utan för samhället som helhet. Även om VHEE -strålar kräver mer forskning innan praktiska tillämpningar i en klinisk miljö hittas, de TYDLIGA resultaten bidrar till att bredda fältet av möjligheter för cancerbehandling.