В европейской организации ядерных исследований CERN создан уникальный прототип сверхпроводящего магнита, получивший название "Fusillo" (Фузилло) из-за своей спиралевидной формы, напоминающей итальянские макароны фузилли. Этот инновационный магнит может не только ускорить развитие физики элементарных частиц, но и сделать более доступным передовое лечение онкологических заболеваний.
Изначально технология разрабатывалась для компактных ускорителей частиц, в частности для нового накопительного кольца эксперимента ISOLDE в CERN. Однако потенциал применения «Фузилло» оказался гораздо шире, особенно в области медицины, где он может произвести революцию в адронной терапии рака.
Адронная терапия представляет собой вид лучевой терапии, при которой для облучения раковых тканей используются пучки протонов или легких ионов. В отличие от традиционной рентгеновской терапии, пучки ионов выделяют меньше энергии на своем пути и концентрируют больше энергии в конкретной точке. Это значительно снижает повреждение здоровых тканей вокруг опухолей и позволяет безопасно вводить более высокие дозы излучения, что ускоряет уничтожение раковых клеток. В результате пациенты испытывают меньшую токсичность и лучше себя чувствуют во время и после лечения.
Несмотря на очевидные преимущества, за последние десятилетия в мире построено лишь около 100 центров адронной терапии. Высокая стоимость и ресурсоемкость (требуются высокие токи и охлаждение гелием) ограничивают их доступность. В настоящее время такое лечение предлагается в основном в некоторых европейских и азиатских странах, а также в США. В Африке таких центров нет вообще, а в Южной Америке строится только один.
«Фузилло» представляет собой изогнутый-наклонный-косинус-тета (Curved-Canted-Cosine-Theta, CCCT) дипольный демонстратор, который может сделать адронную терапию более доступной. Его преимущества включают более низкий требуемый ток, относительно низкую стоимость, упрощенную конструкцию с меньшим количеством деталей и более компактные размеры. Кроме того, в отличие от многих других сверхпроводящих магнитов, «Фузилло» легче охлаждать с помощью сухого охлаждения, без необходимости в жидком гелии.
Основной принцип конструкции «Фузилло» заключается в двух вложенных катушках кабеля. Внутренняя катушка наклонена в противоположном направлении от внешней, и вместе они генерируют дипольное поле внутри трубки магнита. Хотя концепция существует уже несколько десятилетий, только недавняя вычислительная мощность сделала возможным ее проектирование и тестирование.
Команду разработчиков в CERN возглавляет Ариэль Азио. Метод создания «Фузилло» включает скручивание нескольких изолированных проводов в «канат», который затем наматывается вокруг опоры. Отдельные провода соединяются таким образом, что ток совершает множество кругов вокруг катушек, создавая в центре полезное магнитное поле в 3 тесла при относительно низком токе в 300 ампер.
Концепция наклонного-косинус-тета (CCT) разрабатывается в CERN с 2014 года и уже используется для Большого адронного коллайдера высокой светимости (HL-LHC). Создание изогнутого CCT-демонстратора заняло у Азио и его команды около 2,5 лет. Недавно был задокументирован процесс намотки кабеля вокруг опоры, и финальные этапы строительства почти завершены. Первые полномасштабные испытания запланированы на апрель, а использование «Фузилло» в новом накопительном кольце для HIE-ISOLDE ожидается в течение примерно пяти лет, с возможным дальнейшим развитием для применения в адронной терапии.
Изображение носит иллюстративный характер
Изначально технология разрабатывалась для компактных ускорителей частиц, в частности для нового накопительного кольца эксперимента ISOLDE в CERN. Однако потенциал применения «Фузилло» оказался гораздо шире, особенно в области медицины, где он может произвести революцию в адронной терапии рака.
Адронная терапия представляет собой вид лучевой терапии, при которой для облучения раковых тканей используются пучки протонов или легких ионов. В отличие от традиционной рентгеновской терапии, пучки ионов выделяют меньше энергии на своем пути и концентрируют больше энергии в конкретной точке. Это значительно снижает повреждение здоровых тканей вокруг опухолей и позволяет безопасно вводить более высокие дозы излучения, что ускоряет уничтожение раковых клеток. В результате пациенты испытывают меньшую токсичность и лучше себя чувствуют во время и после лечения.
Несмотря на очевидные преимущества, за последние десятилетия в мире построено лишь около 100 центров адронной терапии. Высокая стоимость и ресурсоемкость (требуются высокие токи и охлаждение гелием) ограничивают их доступность. В настоящее время такое лечение предлагается в основном в некоторых европейских и азиатских странах, а также в США. В Африке таких центров нет вообще, а в Южной Америке строится только один.
«Фузилло» представляет собой изогнутый-наклонный-косинус-тета (Curved-Canted-Cosine-Theta, CCCT) дипольный демонстратор, который может сделать адронную терапию более доступной. Его преимущества включают более низкий требуемый ток, относительно низкую стоимость, упрощенную конструкцию с меньшим количеством деталей и более компактные размеры. Кроме того, в отличие от многих других сверхпроводящих магнитов, «Фузилло» легче охлаждать с помощью сухого охлаждения, без необходимости в жидком гелии.
Основной принцип конструкции «Фузилло» заключается в двух вложенных катушках кабеля. Внутренняя катушка наклонена в противоположном направлении от внешней, и вместе они генерируют дипольное поле внутри трубки магнита. Хотя концепция существует уже несколько десятилетий, только недавняя вычислительная мощность сделала возможным ее проектирование и тестирование.
Команду разработчиков в CERN возглавляет Ариэль Азио. Метод создания «Фузилло» включает скручивание нескольких изолированных проводов в «канат», который затем наматывается вокруг опоры. Отдельные провода соединяются таким образом, что ток совершает множество кругов вокруг катушек, создавая в центре полезное магнитное поле в 3 тесла при относительно низком токе в 300 ампер.
Концепция наклонного-косинус-тета (CCT) разрабатывается в CERN с 2014 года и уже используется для Большого адронного коллайдера высокой светимости (HL-LHC). Создание изогнутого CCT-демонстратора заняло у Азио и его команды около 2,5 лет. Недавно был задокументирован процесс намотки кабеля вокруг опоры, и финальные этапы строительства почти завершены. Первые полномасштабные испытания запланированы на апрель, а использование «Фузилло» в новом накопительном кольце для HIE-ISOLDE ожидается в течение примерно пяти лет, с возможным дальнейшим развитием для применения в адронной терапии.
