Primjena fizike čestica na razvoj medicinske tehnologije(MedTech) i biomedicinska istraživanja

Fizički fenomeni podupiru mnoge tehnike i tehnologije koje se koriste i za dijagnostiku i za liječenje brojnih bolesti. Ovo je npr. slučaj sa radioterapijom. Magnetna rezonantna tomografija(MRI) i pozitronska emisiona tomografija(PET) baziraju se upravo na našem znanju o tome kako čestice interaguju sa materijom, kako se atomska jezgra ponašaju u oscilatornom magnetnom polju i na koji način se dešava raspad pozitrona. Fizika čestica je odigrala glavnu ulogu u razvoju inovativnih tehnologija koje su našle svoje mjesto u MedTech sektoru, ali i za instrumente kao što je Veliki hadronski sudarač u CERN-u. Unaprijeđenja na poljima koja uključuju akceleratore, detektore i computing su imali pozitivan uticaj na razvoj industrije i nauke, s akcentom na medicinske i biomedicinske tehnologije i istraživanja. Linearni akceleratori se rutinski koriste u bolnicama za konvencionalnu kancer radioterapiju X zracima. Danas radioterapija predstavlja glavnu metodu za liječenje kancera iako je njeno korištenje ograničeno maksimumom doze zračenja koje se smije dostaviti zdravom tijelu. Pošto fotoni gube svoju energiju postepeno pri penetriranju kroz tkivo, onda će deponovati doze zračenja prije i nakon što pogode tumor. Danas, teži se razvijanju tehnika koje će obezbijediti precizno dopremanje doze zračenja zapremini tumora. U tom smislu od velikog je značaja i interesa razvoj protonskih snopova za liječenje raka(hadronska terapija). Klinički interes za hadronsku terapiju leži u činjenici da daje precizan tretman tumora iskorištavajući karakterističan oblik isporučene doze zračenja kao funkcije debljine materije kroz koju prolazi. Za razliku od fotona, hadroni deponuju svu svoju energiju u jednoj porciji na samom kraju njihove putanje. To nam omogućava precizno usmjeravanje snopa na bolesno tkivo na određenoj dubini u ljudskom tijelu, što se postiže podešavanjem energije upadnog snopa čestica uz smanjenje štete koja se nanosi okolnom zdravom tkivu. Dok su prednosti protona nad fotonima kvalitativne, u smislu količine i distrubucije primljene doze, studije su pokazale da joni ugljenika razaraju ćelije kancera tako da se više ne mogu regenerisati. Terapija ugljenikom bi mogla biti optimalan izbor za rješavanje radiološki rezistentnih tumora a istražuju se i drugi joni, kao što su joni helijuma. Kompleksnost infrastrukture potrebne za hadronsku terapiju je limitirajući faktor za njenu eksploataciju a fizika čestica stalno doprinosi unaprijeđenju potrebnih akceleratorskih sistema.

Kako fizičari budu nastavljali da razvijaju vrhunsku tehnologiju u cilju postizanja dalekosežnih ciljeva, MedTech i biomedicinski sektor će moći da iskoristi benificije tehnološkog napretka. Primjeri su: novi akceleratorski dizajni koji bi omogućili učinkovitiju jonsku terapiju za liječenje raka; istraživanje i razvoj s ciljem da se poboljša vremenska rezolucija detektora što bi moglo dovesti do dramatičnih poboljšanja osjetljivosti PET skenera; programski alati mašinskog učenja potaknute zahtjevnim potrebama fizike čestica koje se mogu primijeniti na slične izazove u medicinskoj oblasti.

Tekst preuzet iz Europhysics News

https://naucnenovosti.me/wp-content/uploads/2019/03/520608.jpeghttps://naucnenovosti.me/wp-content/uploads/2019/03/520608-150x150.jpegadminFizikaatomska jezgra,čestice,fizički fenomeni,magnetna rezonantna tomografijaFizički fenomeni podupiru mnoge tehnike i tehnologije koje se koriste i za dijagnostiku i za liječenje brojnih bolesti. Ovo je npr. slučaj sa radioterapijom. Magnetna rezonantna tomografija(MRI) i pozitronska emisiona tomografija(PET) baziraju se upravo na našem znanju o tome kako čestice interaguju sa materijom, kako se atomska jezgra...Naučne Novosti