超快激光改善癌症治疗

　　超快激光技术不断带来意想不到的进步。乍一看，这一领域的研究可能有些抽象，但它们却经常带来实际应用。这一点在医疗保健领域尤为明显，该技术被用于特定癌症的治疗。这项应用是法国国家科学研究院（INRS）先进激光光源实验室（ALLS）的研究团队在能源材料电信研究中心（EMT Centre）主任François Légaré教授指导下开展的最新工作中发现的。

　　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。该团队的研究成果发表在《激光与光子学评论》杂志上，其结果使人们对高功率激光脉冲的某些知识产生了质疑，而这些知识在科学界已成为共识。

　　国家科学研究院EMT中心主任François Légaré说：我们首次证明了，在特定条件下，激光束在环境空气中紧密聚焦可以加速电子，使其能量达到MeV（兆电子伏特）范围，与用于癌症放射治疗的某些辐照装置的能量数量级相同。

　　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，这一点已经得到证实。该等离子体是电子源，最多可将电子加速到几千电子伏（keV）的能量。直到最近，由于物理限制，在环境空气中还无法达到更高的能量。研究小组证明，在环境空气中加速的电子能够达到MeV的能量范围，或者说比以前难以逾越的限制高出约1000倍。

　　更好的癌症治疗

　　EMT中心团队取得的研究突破，为医学物理学的重大进展打开了大门。一个典型例子是“闪光”放射治疗，这是一种治疗对传统放射治疗有抵抗力的肿瘤的新方法。这种技术可以在极短的时间内（微秒而不是几分钟），提供高剂量的放射线。该技术可以更好地保护肿瘤周围的健康组织。这种“闪光”效应在研究中还不太清楚，但似乎涉及健康组织的快速脱氧，降低了它们对辐射的敏感性。

　　没有任何研究能够解释“闪光”效应的本质。不过，“闪光”放射疗法中使用的电子源与在环境空气中强烈聚焦激光产生的电子源具有相似特性。博士后研究员、该研究第一作者Simon Vallières说：一旦辐射源得到更好的控制，进一步研究将使我们能够探究“闪光”效应的原因，并最终为癌症患者提供更好的放射治疗。

　　更安全的处理

　　这一发现具有意义。首先，在处理环境空气中高度集中的激光束时需要格外小心。观测到的电子能量（MeV）使它们能够在空气中传播3米多远，或在皮肤下传播几毫米。Simon Vallières解释说：这给激光源的使用者带来了辐射风险。此外，通过在激光源附近进行测量，研究小组观察到电子的辐射剂量率很高，是传统放射治疗所用剂量率的三到四倍。

　　Simon Vallières说：发现这种辐射危害，为在实验室实施更安全的操作提供了机会。这位年轻的研究人员指出，在环境空气中处理高度集中的激光束必须小心谨慎，科学家们需要避免接触高剂量的辐射，因为它们对人体健康有害。项目研究得到了加拿大自然科学与工程研究理事会、魁北克自然与技术研究基金会、加拿大数字研究联盟、加拿大创新基金会、加拿大经济、创新与能源部（MEIE）的资助。