ایک پچر روایتی پروٹون تھراپی میں بیم ٹرانسمیشن کو کیسے بڑھا سکتا ہے - فزکس ورلڈ

2023 کے آغاز میں تھے۔ دنیا بھر میں 89 پروٹون تھراپی کلینک (پارٹیکل تھراپی کوآپریٹو گروپ کے مطابق)۔ پروٹون تھراپی کینسر کا ایک انتہائی روایتی علاج ہے جو ریڑھ کی ہڈی یا آنکھوں جیسے اہم ڈھانچے کے قریب واقع فاسد شکل کے ٹیومر کے علاج کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے، لیکن اسے ابھی تک وسیع پیمانے پر اپنایا نہیں گیا ہے۔

کیوں؟ بڑے حصے میں، یہ ایک پروٹون تھراپی کی سہولت کی تعمیر کی لاگت کی وجہ سے ہے، کہتے ہیں وویک ماراڈیا۔, میں ایک سائنسدان پال شیرر انسٹی ٹیوٹ سینٹر برائے پروٹون تھراپی.

"اگر آپ دو یا تین کمروں پر مشتمل علاج کی سہولت بنانا چاہتے ہیں، تو اس پر تقریباً 100 ملین امریکی ڈالر لاگت آئے گی،" ماراڈیا کہتی ہیں۔ "اپنی پی ایچ ڈی مکمل کرنے کے بعد سے، میں ایک کمپیکٹ پروٹون تھراپی کی سہولت تیار کر رہا ہوں جو لاگت کو کم کرے گا اور ایک ہی بیم لائن کے ساتھ متعدد کمروں میں علاج فراہم کر سکتا ہے۔"

ماراڈیا کا ڈیزائن ایک ترمیم شدہ بیم لائن پر انحصار کرتا ہے جسے اس نے پال شیرر انسٹی ٹیوٹ (PSI) میں پی ایچ ڈی کے طالب علم کے دوران تیار کیا تھا۔ وہ اور اس کے ساتھی سائکلوٹون پر مبنی پروٹون تھراپی کی سہولیات کے ایک اہم نقصان سے نمٹ رہے ہیں: بیم کا زیادہ تر حصہ ضائع ہو جاتا ہے کیونکہ پروٹون طبی لحاظ سے متعلقہ توانائیوں کے لیے نیچے آ جاتے ہیں۔

سائکلوٹرون اعلی توانائیوں پر پروٹون بیم تیار کرتے ہیں، جو اکثر پروٹون تھراپی کے لیے درکار ان سے زیادہ ہوتے ہیں۔ توانائی کو کم کرنے کے لیے، شہتیر انحطاط کرنے والے مواد (مثال کے طور پر، کاربن ویج) سے گزرتا ہے جو توانائیوں کو سپیکٹرم میں پھیلا دیتا ہے۔ اس کے بعد علاج کے لیے صحیح توانائیاں منتخب کرنے کے لیے سلٹس کا استعمال کیا جاتا ہے۔

توانائی کے انتخاب کا یہ نظام ناکارہ ہے۔ یہ بیم ٹرانسمیشن دونوں میں کمی کا باعث بنتا ہے – یعنی علاج فراہم کرنے میں زیادہ وقت لگتا ہے – اور ثانوی تابکاری جس کے لیے شیلڈنگ کی ضرورت ہوتی ہے، جس سے تعمیراتی اخراجات میں نمایاں اضافہ ہوتا ہے۔

شہتیر کے حصے کو بڑھانے کے لیے جو ہدف تک پہنچتا ہے، ماراڈیا نے مومینٹم کولنگ کی طرف رجوع کیا، یہ تکنیک muon beamlines میں استعمال ہوتی ہے۔ مومنٹم کولنگ روایتی پروٹون تھراپی انرجی سلیکشن سسٹم میں پائے جانے والے سلٹ کو ایک پچر کے ساتھ بدل دیتی ہے۔ ناپسندیدہ توانائیوں کو ختم کرنے کے بجائے، پچر توانائیوں کے پھیلاؤ کو کم توانائی میں تبدیل کرتا ہے، کم توانائیوں کو کم رکھتا ہے جبکہ اعلی توانائیوں کو کم توانائیوں میں منتقل کرتا ہے۔

ماراڈیا کا کہنا ہے کہ "ہمیں اصل میں PSI کے ایک محقق سے ایک مخطوطہ ملا جس نے 1976 میں pion بیم میں اس تکنیک کو استعمال کرنے کی تجویز پیش کی تھی، لیکن ہم اس بات کی تصدیق نہیں کر سکے کہ آیا اس پر عمل کیا گیا تھا،" ماراڈیا کہتے ہیں۔ "پروٹون تھراپی میں مومینٹم کولنگ کو لاگو کرنے میں چیلنجز ہیں، جیسے کہ بیم کے اخراج کو کنٹرول کرنا، اور ہم اس پر ایکسلریشن ٹیکنالوجی کے ماہرین کے ساتھ تعاون کر رہے ہیں۔"

میں لکھنا فطرت طبیعیاتمراڈیا اور ان کے ساتھیوں نے یہ ظاہر کیا کہ بیم ٹرانسمیشن کو بڑھانے کے لیے گینٹری ڈیزائن میں مومینٹم کولنگ کو کس طرح شامل کیا جا سکتا ہے۔ ان کے نقلی تجربات کے نتائج 100 MeV بیم کے لیے ٹرانسمیشن میں 70 گنا اضافے کی تجویز کرتے ہیں۔ آنکھوں کے علاج کی بیم لائن میں پانی کے ٹینک کے تجربات سے ٹرانسمیشن میں دو اضافے کا عنصر ملا۔

کیا پنسل بیم اسکیننگ گینٹری فری پروٹون تھراپی کو قابل بنا سکتی ہے؟

تصور کے اس ثبوت کے کام کے بعد، محققین فی الحال 10 سے 70 MeV تک ہر 230 MeV بیم کے لیے ایک پولی تھیلین ویج ڈیزائن کر رہے ہیں، اور وہ مومینٹم کولنگ کو بیم لائن میں مستقل طور پر ضم کرنے کا ارادہ رکھتے ہیں تاکہ علاج کے اوقات کو ایک سانس تک کم کیا جا سکے۔ وہ سوئس حکومت کی گرانٹ کے تعاون سے مومینٹم کولنگ کو شامل کرتے ہوئے ایک کمپیکٹ پروٹون تھراپی کی سہولت تیار کر رہے ہیں۔ بالآخر، مومینٹم کولنگ FLASH اثر سے فائدہ اٹھانے میں بھی مدد کر سکتی ہے کیونکہ ویج ڈالنے سے خوراک کی شرح بڑھ جاتی ہے، لیکن ماراڈیا کا کہنا ہے کہ یہ ٹیم کی موجودہ ترجیح نہیں ہے۔

"پروٹون تھراپی میں، ہم ٹیومر کا ٹھیک ٹھیک اس وقت علاج کرتے ہیں جب وہ حرکت نہ کر رہے ہوں۔ لیکن جب حرکت پذیر اہداف کی بات آتی ہے، جیسے کہ پھیپھڑے اور جگر، سانس کی حرکت کی وجہ سے ہم ان کو صحیح طریقے سے نہیں پہنچا سکتے۔ ہمیں کسی قسم کی حرکت میں تخفیف استعمال کرنے کی ضرورت ہے، جس سے ترسیل کے وقت میں اضافہ ہوتا ہے۔ ہم علاج کے وقت کو کم کرنا چاہتے تھے تاکہ ہم ایک ہی سانس میں علاج فراہم کر سکیں،" مراڈیا کہتی ہیں۔ "مومینٹم کولنگ کے ذریعے ٹرانسمیشن میں یہ اضافہ علاج کے وقت کو کم کرنے کے لیے اہم ہے۔"

• SEO سے چلنے والا مواد اور PR کی تقسیم۔ آج ہی بڑھا دیں۔
• پلیٹو ڈیٹا ڈاٹ نیٹ ورک ورٹیکل جنریٹو اے آئی۔ اپنے آپ کو بااختیار بنائیں۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• پلیٹوآئ اسٹریم۔ ویب 3 انٹیلی جنس۔ علم میں اضافہ۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• پلیٹو ای ایس جی۔ آٹوموٹو / ای وی، کاربن، کلین ٹیک، توانائی ، ماحولیات، شمسی، ویسٹ مینجمنٹ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• بلاک آفسیٹس۔ ماحولیاتی آفسیٹ ملکیت کو جدید بنانا۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• ماخذ: https://physicsworld.com/a/how-a-wedge-can-increase-beam-transmission-in-conventional-proton-therapy/