擴增質子應用技術 抗癌、抗輻射檢測樣樣精通

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質子治療為林口長庚醫院質子大樓的最新腫瘤放射治療技術,從2015年開始正式服務病患,至今已經服務超過2千多位病友。長庚醫學大學團隊發現,質子治療原理可應用於抗輻射檢測,並與清華大學合作,設立第五實驗室,在今年7月獲得原能會核發的執照,目前已獲得國研院太空中心簽署合作協議書,未來該實驗室也有助於醫療質子監測儀開發、電子元件可靠度測試、基礎生物醫學研究等方面的成長。

其實大家都聽過質子,但實際質子是什麼?也許,有一半的人已經忘記了!今天講的質子,不是中國歷史的政治犯人─質子,而是理化(自然)課本中的質子。在醫學質子治療利用的原理,是擷取雷射中的質子,它也是帶正電的粒子。長庚大學物理研究中心主任趙自強表示,地球擁有得天獨厚的兩道防護,而地球的大氣層、磁場分別抵銷外太空輻射物質的干擾,但生活中我們仍避免不了質子的干擾,因此長庚的「粒子物理暨照射核心實驗室」可提供地面、高山、飛行高度的微電子抗輻射測試,協助物聯網、車用裝置、醫療電子各方面抗輻射的可靠度測試,目前預計在未來3年內,協助國研院太空中心執行太空電子元件的抗幅射測試,預估將執行超過135小時的測試。

長庚醫療體系質子暨放射醫療中心召集人副院長洪志宏表示,「粒子物理暨照射核心實驗室」委託國立清華大學加速器實驗室博士牛寰設計及建置第五間照射實驗室,是屬於本土唯一的「粒子物理暨照射核心實驗室」,這座高能質子實驗室做為多功能研究用質子照射平台,可提供國內外學者研究使用,而且本土大學設計的東西有幾項好處,可客製化實驗室所需原件,這是一般廠商做不到的地方,另外在維修、保養等方面,也可以快速處理。被問到實驗室建置難不難,博士真的有話要說。清華大學加速器實驗室博士牛寰表示,建置實驗室不難,但是最難在於這實驗室建置時間與測試時間很趕進度,尤其要在不影響醫院治療病患的時間,多數我們必須在星期六下午、星期日整天來進行測試。

質子治療精準打入病灶 適用多種癌症治療

有關於質子醫學應用層面上,目前林口長庚及高雄長庚都設有質子暨放射治療中心,就地服務有需求的病患。長庚醫療體系質子暨放射醫療中心召集人副院長洪志宏表示,質子治療可在特定深度釋出大量能量,在穿越的路徑上只釋放出較少能量,並在腫瘤後的區域完全沒有輻射量,精準的打擊癌細胞,降低正常組織輻射劑量及副作用。林口放射腫瘤科主任張東杰指出,目前林口長庚質子暨放射治療中心於醫學應的層面成效良好,可用於肝癌、肺癌、腦癌、食道癌、頭頸癌…等多種癌症。

林口長庚粒子物理暨照射核心實驗室主任林倩伃表示,病患經質子治療後的3至4周可觀察癌細胞的變化,因質子改變癌症結構,讓癌症面臨細胞分裂的不穩定,進而產生凋零現象,而且這項技術很適合用於癌症病童,而且長庚醫院對於兒童癌症的補助也不遺餘力,尤其是質子治療這項技術不影響從背後照射,不影響人體前面的內臟器官發展。另外,值得一提的是,這座實驗室在各方的努力下,能提供更好的設備、更穩定的射束以及更具彈性的照射條件進行抗輻射測試,其實有利突破臺灣研發與太空科技計畫的困境。

質子應用範圍廣 實驗室的射束可調控有利於研究發展

長庚大學放射醫學研究院長董傳中指出,實驗室設置在於研發高能粒子在學術研究與產業發展之應用,一方面結合質子治療與標靶治療之優勢,尋求奈米粒子提升質子治療的功效,另一方面開發半導體元件抗輻射效應的關鍵技術與測試平台,可協助台灣產業界設計半導體元件,克服奈米製程抗輻射能力的挑戰。洪志宏指出,平日在不影響病患的治療下,長庚投資一億元建置「粒子物理暨照射核心實驗室」,讓臺灣有自力進行測試的能力,並降低抗幅射測試所需預算、減少人員儀器運輸的不便,及增加測試排程與項目的彈性,另外此座實驗室做為多功能的照射平台,不僅僅提供電子元件的照射平台,也與長庚「輻射生物核心實驗室」共同建立動物用的照射平台,作為基礎生物醫學的研究,及醫學物理照射平台,進一步理論驗證及醫療質子量測儀器的開發等。

實驗室對於太空研發有幫助嗎?國研院:有利於降低臺灣研發耗費成本與時間

太空電子元件的抗輻射程度,一直是太空相關系統及實驗發展上的一個重要課題。國研院太空中心主任林俊良指出,太空環境十分險峻,各種天體會向外輻射電磁波,甚至是輻射高能粒子,這些高能粒子照射在矽晶片上會形成不可預測的電流,進而改變電子元件的信號而造成系統功能失常,需重新開機以恢復正常運作,嚴重情況則可能造成電子零件損壞,衛星最終因而無法執行任務。國家實驗研究院院長王永和則補充說明,用於太空的電子元件造價比醫用、軍用來的昂貴,雖然打上外太空的電子元件都有降低輻射影響的保護設計,但最好的策略為在地面時即通過類似太空環境的先行測試,挑選出具抗輻射能力的電子元件,才能保證衛星可在太空中執行5至10年的任務,過往臺灣這些電子元件都是送往歐美先進國家進行測試,不但大幅拉長研發時程,也增加臺灣研發的成本。

目前行政院今年核定第三期「太空科技長程發展計畫」,這項計畫自2019年至2028年共10年,由國研院太空中心負責執行,規劃發展10枚衛星。在三期計畫中,建立台灣太空產業為重點項目之一,透過三期計畫的推動,由國內產學研界共同研發的太空關鍵元件將大幅運用在衛星計畫上,藉由密集的衛星發展,扶植台灣太空產業供應鏈,而國研院太空中心將扮演整合太空電子元件設備與產業升級的重要角色。

 

程婷 生醫編輯

作者

程婷 生醫編輯

曾任職媒體機構,熱愛簡單的科學與醫學新知,用簡單的文字,協助大眾快速理解最新的技術與知識。

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