超高速激光技术可改善癌症的治疗

超快激光技术不断带来惊喜。虽然乍一看，该领域的研究似乎相当抽象，但它往往能带来具体的应用。这在医疗保健领域尤其如此，该技术可用于治疗某些癌症。

实验装置

这项工作是与麦吉尔大学健康中心（MUHC）的医学物理学家合作的成果。该团队的研究成果以《High Dose-Rate MeV Electron Beam from a Tightly-Focused Femtosecond IR Laser in Ambient Air》为题目发表在《激光与光子学评论》杂志上，研究结果对科学界普遍认可的关于高功率激光脉冲的某些知识提出了质疑。

INRS EMT中心主任FrancoisLegare表示：“我们首次证明，在某些条件下，紧密聚焦在环境空气中的激光束可以加速电子达到MeV（兆电子伏特）范围内的能量，与癌症放射治疗中使用的一些辐射器的数量级相同。”

众所周知，在环境空气中聚焦足够高强度的激光脉冲会在焦点处产生等离子体。这种等离子体充当电子源，其能量最多可加速到几keV（千电子伏特）。直到最近，由于物理限制，在环境空气中无法达到更高的能量。

研究小组能够证明，在环境空气中加速的电子可以达到MeV（兆电子伏特）范围内的能量，比以前无法克服的极限高约1000倍。

对于三种不同的激光脉冲能量，测量的辐射剂量率（以对数刻度为单位）与焦点距离的函数。

更好的癌症治疗

INRS EMT中心的团队取得的突破为医学物理学领域取得重大进展打开了大门。一个典型的例子是FLASH放射治疗，这是一种治疗对常规放射治疗有抵抗力的肿瘤的新方法。

这是一种可以在极短的时间内（微秒而不是分钟）提供高剂量辐射的技术。这可以更好地保护肿瘤周围的健康组织。这种闪光效应在研究中仍然知之甚少，但似乎涉及健康组织的快速脱氧，降低了其对辐射的敏感性。

这项研究的第一作者、博士后研究员SimonVallières说：“目前还没有任何研究能够解释FLASH效应的性质。然而，FLASH放射治疗中使用的电子源与我们在环境空气中强烈聚焦激光产生的电子源具有相似的特性。一旦辐射源得到更好的控制，进一步的研究将使我们能够调查FLASH效应产生的原因，并最终提供更好的放射治疗。”

更安全的操作

这一发现具有具体意义。首先，在处理紧密聚焦在环境空气中的激光束时需要格外小心。

Simon Vallières解释说：“观察到的电子能量（MeV）使它们能够在空气中行进超过3米，或在皮肤下行进数毫米。这给激光源的使用者带来了辐射暴露风险。”

此外，通过在源附近进行测量，研究小组观察到电子的辐射剂量率很高，比传统放射治疗中使用的剂量率高三到四倍。

SimonVallières表示：“发现这种辐射危险，是实验室实施更安全做法的机会”。这位年轻的研究人员指出，在环境空气中处理高度聚焦的激光束必须小心谨慎，科学家需要避免暴露在高剂量的辐射下，因为它们对您的健康有害。

审核编辑：汤梓红