پارٹیکل فزکس فلیش پروٹون تھراپی - فزکس ورلڈ پر نئے خیالات پیش کرتی ہے۔

افلاطون کے ذریعہ دوبارہ شائع کیا گیا۔

فالونگ: 0

تجرباتی ذرہ طبیعیات کارول لینگ کا کہنا ہے کہ دوسرے شعبوں میں پیشرفت کو متاثر کرنے اور ان سے آگاہ کرنے کے لیے ایک میدان میں ترقی کے لیے ایک کھلا اور باہمی تعاون پر مبنی تحقیقی ثقافت ضروری ہے۔

**تصویری رہنمائی والے فلیش کی طرف** کیرول لینگ اور ان کے ساتھیوں کی طرف سے تیار کردہ پی ای ٹی سکینر پروٹون تھراپی کے اثرات کو دیکھ سکتے ہیں اور اس کی پیمائش کر سکتے ہیں جب کہ بیم کی فراہمی ہو رہی ہے۔ (بشکریہ: مارک پروگا، آسٹن میں یونیورسٹی آف ٹیکساس)

ابتدائی طور پر پارٹیکل فزکس میں انتہائی مہتواکانکشی تجربات کے لیے تخلیق کی گئی پیش رفت ٹیکنالوجیز نے اکثر طبی علاج اور تشخیص میں اختراعات کو جنم دیا ہے۔ ایکسلریٹر اور بیم لائن انجینئرنگ میں پیشرفت نے کینسر کے علاج کے لیے انتہائی موثر حکمت عملیوں کی ترقی میں مدد کی ہے، جب کہ انتہائی پرہیزگار ذرات کو پکڑنے کے لیے بنائے گئے ڈٹیکٹرز نے انسانی جسم کے اندرونی کام کو دیکھنے کے لیے نئے طریقے پیش کیے ہیں۔

ایک حالیہ پیشرفت میں، آسٹن کی یونیورسٹی آف ٹیکساس کے تجرباتی ذرہ طبیعیات دان کیرول لینگ کی قیادت میں امریکہ میں مقیم ایک تحقیقی ٹیم نے پہلی بار کامیابی حاصل کی ہے۔ فلیش پروٹون تھراپی کے اثرات کی ریئل ٹائم امیجنگ بیم کی ترسیل سے پہلے، دوران، اور بعد میں۔ یہ ابھرتے ہوئے FLASH علاج انتہائی کم اوقات میں انتہائی اعلی خوراک کا انتظام کرتے ہیں، جو کینسر کے خلیوں کو مؤثر طریقے سے ختم کر سکتے ہیں جبکہ صحت مند بافتوں کو کم نقصان پہنچاتے ہیں۔ FLASH علاج کے لیے مختصر علاج کے چکروں میں کم شعاعوں کی ضرورت ہوتی ہے، جو زیادہ مریضوں کو پروٹون تھراپی سے فائدہ اٹھانے اور تابکاری سے متعلق ضمنی اثرات کے خطرے کو نمایاں طور پر کم کرنے کی اجازت دے گی۔

تحقیقی ٹیم، جس میں ہیوسٹن میں ایم ڈی اینڈرسن پروٹون تھراپی سینٹر میں طبی طبیعیات دان بھی شامل ہیں، نے پوزیٹرون ایمیشن ٹوموگرافی (پی ای ٹی) کے لیے ایک مقصد کے لیے ڈیزائن کیے گئے اسکینر کا استعمال کرتے ہوئے تصاویر تیار کیں، یہ ایک ایسی تکنیک ہے جو خود 1970 کی دہائی میں CERN کے ابتدائی تجربات سے سامنے آئی تھی۔ . انسانی مریض کے لیے سروگیٹس کے طور پر کام کرنے والے پانچ مختلف فینٹمس کا استعمال کرتے ہوئے، ٹیم نے پروٹون بیم کے تیزی سے آغاز اور شعاع ریزی کے 20 منٹ تک اس کے اثرات دونوں کی تصویر کشی کے لیے اپنے حسب ضرورت پی ای ٹی آلے کا استعمال کیا۔

لینگ بتاتے ہیں کہ "پروٹون کے ذریعے شعاع ریزی سے جسم میں قلیل مدتی آاسوٹوپس پیدا ہوتے ہیں جو کہ بہت سے معاملات میں پوزیٹرون کے خارج کرنے والے ہوتے ہیں۔" "FLASH پروٹون تھراپی کے ساتھ بیم زیادہ پوزیٹرون کی شدت پیدا کرتا ہے، جو سگنل کی طاقت کو بڑھاتا ہے۔ یہاں تک کہ چھوٹے PET ڈیٹیکٹر صفوں کے ساتھ بھی ہم تصاویر تیار کرنے اور آاسوٹوپس کی کثرت اور وقت کے ساتھ ان کے ارتقاء دونوں کی پیمائش کرنے کے قابل تھے۔

PET سکینر میں استعمال ہونے والی ایک ڈٹیکٹر سرنی — **چھوٹا لیکن طاقتور** پی ای ٹی سکینر میں استعمال ہونے والے ڈیٹیکٹر کی صفیں نسبتاً چھوٹی ہیں، لیکن فلیش بیم کی شدت سے تصاویر بنانا اور آاسوٹوپس کی کثرت کی پیمائش ممکن ہو جاتی ہے۔ (بشکریہ: مارک پروگا، آسٹن میں یونیورسٹی آف ٹیکساس)

ان اصولی تجربات کے دوران ریکارڈ کی گئی پیمائش سے پتہ چلتا ہے کہ ایک ان-بیم پی ای ٹی سکینر پروٹون تھراپی کے علاج کے لیے حقیقی وقت کی امیجنگ اور ڈوسمیٹری فراہم کر سکتا ہے۔ یہاں تک کہ ٹیم پروٹون بیم کی شدت کا تعین کرنے کے قابل تھی فوری گاموں کا پتہ لگا کر - اس لیے اس کا نام دیا گیا کیونکہ وہ بہت ہی مختصر اوقات میں نیوکلی کے زوال سے پیدا ہوتے ہیں - پروٹون بیم کے نکالنے کے دوران پیدا ہوتے ہیں۔ اپریٹس میں صرف ایک معمولی ترمیم کے ساتھ، لینگ کا خیال ہے کہ پروٹون بیم کا سنیپ شاٹ حاصل کرنے کے لیے فوری گاموں کی پیمائش کی جا سکتی ہے، پی ای ٹی کے ساتھ پھر بیم کی فراہمی کے بعد آاسوٹوپس کے ارتقاء کی پیروی کرتا تھا۔

"یہ نتائج ظاہر کرتے ہیں کہ کلینیکل سیٹنگ میں مفید پیمائش فراہم کرنے کے لیے تکنیک کے تجرباتی سیٹ اپ کو بہتر بنانے کا معاملہ ہو گا،" وہ کہتے ہیں۔ "یقینا ہم جانتے ہیں کہ ابھی بھی بہت ساری پری کلینیکل جانچ کی ضرورت ہوگی ، لیکن اس مرحلے پر یہ واضح ہے کہ تکنیک کے لئے کوئی شو اسٹاپرز نہیں ہیں۔"

لینگ اور ان کے ساتھیوں نے اپنے نقطہ نظر اور نتائج کو دو مقالوں میں بیان کیا۔ طب اور حیاتیات میں طبیعیات (PMB)، دونوں تک رسائی مفت ہے۔ محققین نے ایک ابھرتے ہوئے پبلشنگ ماڈل سے بھی فائدہ اٹھایا، جسے ایک تبدیلی کا معاہدہ کہا جاتا ہے، جس کی وجہ سے وہ دونوں مضامین شائع کرنے کی اجازت دیتے ہیں بغیر عام مضمون کی اشاعت کے چارجز ادا کرنے کی ضرورت کے۔

ان نام نہاد تبدیلی کے معاہدوں کے تحت، IOP پبلشنگ اور یونیورسٹی آف ٹیکساس سسٹم کے درمیان اس معاملے میں، اکیڈمک گروپ کے اندر کسی بھی ادارے کے محققین تحقیقی مواد تک رسائی حاصل کر سکتے ہیں اور اپنا کام مفت شائع کر سکتے ہیں۔ درحقیقت، IOP Publishing – جو انسٹی ٹیوٹ آف فزکس اینڈ انجینئرنگ ان میڈیسن کی جانب سے PMB شائع کرتی ہے – اب تبدیلی کے معاہدے موجود ہیں۔ 900 مختلف ممالک میں 33 سے زیادہ اداروں کے ساتھ، مفت رسائی اور اشاعت فراہم کرتا ہے اگر اس کے سائنسی جرائد کے تمام پورٹ فولیو میں نہیں تو زیادہ تر میں۔

پڑھنے اور شائع کرنے کے ان معاہدوں کا مقصد کھلی رسائی پبلشنگ میں منتقلی کو تیز کرنا ہے، کیونکہ یہ تحقیق کاروں کو اشاعت کے معاوضوں کے لیے اپنی مالی اعانت فراہم کرنے کی ضرورت سے گریز کرتا ہے۔ لینگ کے لیے، کوئی بھی ایسا اقدام جو سائنس کو کھولتا ہے اور مختلف کمیونٹیز کو تعاون کرنے کے قابل بناتا ہے، دوسرے شعبوں سے نئے آئیڈیاز کو متحرک کرنے میں مدد کرے گا جو مستقبل کی اختراعات کو آگے بڑھائے گا۔ "اگر مجھے کوئی دلچسپ کاغذ ملتا ہے جس تک میں رسائی نہیں کر سکتا، خاص طور پر اگر یہ کسی دوسرے شعبے میں ہے، تو میں کچھ ایسی معلومات سے محروم ہوں جو میرے کام میں میری مدد کر سکتی ہیں،" وہ کہتے ہیں۔ "ہمارے لیے ترقی کے لیے کھلی اور مفت معلومات ضروری ہیں۔"

پارٹیکل فزکس میں اپنے تجربات سے، لینگ نے وہ فوائد دیکھے ہیں جو ایک کھلے اور باہمی تعاون پر مبنی تحقیقی کلچر سے ابھر سکتے ہیں۔ "ذراتی طبیعیات میں ہر کوئی اپنے بہترین خیالات اور کامیابیوں کا اشتراک کرتا ہے، اور لوگ نئے خیالات کو تیار کرنے اور ان کا استحصال کرنے کے مختلف طریقے تلاش کرنے میں شامل ہونا چاہتے ہیں،" وہ کہتے ہیں۔ "اس باہمی تعاون پر مبنی ذہنیت کے بغیر جو کامیابیاں ہم نے CERN، Fermilab اور دیگر جگہوں پر دیکھی ہیں، ایسا نہ ہوتا۔"

ٹیم اور ان کا مقصد سے بنایا ہوا PET سکینر — **اپنی مرضی کے ڈیزائن** کیرول لینگ (درمیان) انجینئر ماریک پروگا (بائیں) اور ڈاک کے بعد کے محقق جان سیزر اور ٹیم کے ذریعہ تیار کردہ مقصد سے بنایا ہوا پی ای ٹی اسکینر۔ اسکینر کی ترتیب مریض کے علاج کے دوران بیم میں پیمائش فراہم کرتی ہے۔ (بشکریہ: مائیکل گجدا، یونیورسٹی آف ٹیکساس ایٹ آسٹن)

تاہم، یہ واضح ہے کہ لینگ اس بات سے مایوس ہیں کہ طبی برادری کے کچھ لوگ نئے خیالات کے لیے کم کھلے ذہن کے دکھائی دیتے ہیں، خاص طور پر ایک ماہر طبیعیات سے جس کے پاس طبی تجربہ نہیں ہے۔ "ہم جانتے ہیں کہ میڈیکل فزکس اور نیوکلیئر امیجنگ میں بہت سی بہترین ٹیکنالوجیز پارٹیکل اور نیوکلیئر فزکس میں ترقی سے آتی ہیں، لیکن جدید ترین نئے آئیڈیاز کو طب میں لانا مشکل ہے،" وہ کہتے ہیں۔ "میں اب بہتر طور پر سمجھتا ہوں کہ ایسا کیوں ہے - آزمائشی اور قابل بھروسہ طبی طریقہ کار اور علاج کے رسمی پروٹوکول کو تبدیل کرنا صرف ایک بہتر ڈیٹیکٹر میں تبدیل کرنے سے کہیں زیادہ پیچیدہ ہے - لیکن میں اب بھی مایوس ہوں کہ اس شعبے میں گھسنا اور مشغول ہونا کتنا مشکل ہے۔ باہمی تحقیق میں۔"

جب کہ لینگ نے پہلے بھی میڈیکل ڈٹیکٹر بنانے کی کوشش کی ہے، وہ تسلیم کرتا ہے کہ جب ہسپتال کے سخت کنٹرول والے ماحول میں نئی ٹیکنالوجیز متعارف کرانے کی بات آتی ہے تو وہ اور دیگر پارٹیکل فزیکسٹ بے ہودگی یا حتیٰ کہ تکبر کے مجرم ہو سکتے ہیں۔ تاہم، اس نئے کام کے لیے، طبی طبیعیات دانوں کے ایک گروپ نے ان سے کہا کہ وہ ایک تحقیقی منصوبے کی قیادت کریں جس کے لیے پارٹیکل ڈیٹیکٹر بنانے میں ان کی مہارت درکار تھی۔ "میں ابھی بھی نیوٹرینو فزکس میں اپنی تحقیق جاری رکھے ہوئے ہوں، لیکن مجھے یقین ہے کہ جو کچھ ہم پیش کر سکتے ہیں وہ اتنا منفرد اور قابل قدر ہے کہ میں اس میں شامل ہونا چاہتا تھا،" لینگ کہتے ہیں۔ "جیسا کہ میں نے مزید سیکھا، میں مزید دلچسپی کا شکار ہو گیا اور واقعی میں فلیش ٹریٹمنٹ کے خیال سے متاثر ہو گیا۔"

اگرچہ طبی استعمال کے لیے ان بیم امیجنگ تکنیک کو بہتر بنانے کے لیے مزید کام کی ضرورت ہوگی، لینگ کا خیال ہے کہ مختصر مدت میں یہ FLASH اثر کو سمجھنے میں مدد کے لیے ایک قابل قدر تحقیقی ٹول پیش کر سکتا ہے۔ وہ کہتے ہیں، "کوئی بھی نہیں جانتا کہ فلیش کیوں کام کرتا ہے، یا بہترین نتائج حاصل کرنے کے لیے کون سے بیم پیرامیٹرز کا استعمال کیا جانا چاہیے۔" "اس سے مجھے کافی گہرائی سے پتہ چلتا ہے کہ ہم پوری طرح سے یہ نہیں سمجھتے کہ تابکاری صحت مند یا کینسر والے ٹشو کے ساتھ کیسے تعامل کرتی ہے۔"

لینگ کا کہنا ہے کہ اس نئے آلے کے ساتھ، فلیش ٹریٹمنٹ کے دوران جسمانی میکانزم کو تلاش کرنا ممکن ہوگا۔ وہ کہتے ہیں، "یہ تکنیک ہمیں یہ سمجھنے میں مدد دے سکتی ہے کہ انسانی جسم توانائی کے اتنے شدید پھٹنے کے بعد کیسے رد عمل ظاہر کرتا ہے۔" "یہ شعاع ریزی کے وقت پر منحصر اثرات کو تلاش کرنے کا ایک طریقہ پیش کرتا ہے، جو مجھے لگتا ہے کہ پہلے منظم طریقے سے نہیں کیا گیا تھا۔"

تاہم، طویل مدتی، مقصد یہ ہے کہ ایک تصویری رہنمائی کے ساتھ علاج کا طریقہ بنایا جائے جو کہ ہر شعاع ریزی کے اثرات کی پیمائش کرے تاکہ بعد کے علاج کو مطلع اور اپ ڈیٹ کیا جا سکے۔ روایتی علاج کے پروٹوکول کے ساتھ اس طرح کے موافقت پذیر طریقے ناقابل عمل ہیں، جس میں تقریباً 30 یومیہ سیشنز میں چھوٹی خوراکیں دی جاتی ہیں، لیکن FLASH علاج کے ساتھ زیادہ قابل عمل ہو سکتا ہے جس میں کینسر کو ختم کرنے کے لیے کافی توانائی فراہم کرنے کے لیے صرف چند خوراکوں کی ضرورت پڑ سکتی ہے۔

لینگ کا کہنا ہے کہ "ہر شعاع ریزی کے اثرات کی جانچ کرنے سے علاج کی حرکیات، لاجسٹکس اور نتائج مکمل طور پر تبدیل ہو جائیں گے۔" "طاقت بخش پروٹون اور انسانی جسم کے درمیان تعاملات کی بہتر تفہیم کے ساتھ مل کر، اس طرح کے انکولی فلیش پروٹوکول مریض کے نتائج پر انقلابی اثر ڈال سکتے ہیں۔"