硼中子俘获治疗的进展及前景

硼中子俘获疗法(boron neutron capture therapy, BNCT)是一种可以选择性杀伤肿瘤细胞的放射疗法,硼(¹⁰B)化合物携带剂注入人体后,会选择性富集于肿瘤细胞,与中子发生俘获反应,释放α粒子和⁷Li粒子杀死肿瘤。BNCT以靶向治疗、低毒高效等优势成为了放射治疗领域的新型手段。从上世纪开始,硼中子俘获疗法已在世界各国崭露头角并逐渐发展起来,已经能够成功治疗脑胶质瘤、黑色素瘤等多种疾病。目前,BNCT面临着如何研发创新更高效的含硼药物,建立更为精确的硼剂量测量体系,以及医用中子源如何摆脱核反应堆等问题。本文对BNCT的原理、优势、进展以及所面临的问题进行简要综述与探究。     

硼中子俘获治疗

硼中子俘获治疗(BNCT)的基本原理是应用热中子照射靶向聚集在肿瘤部位的^10B，^10B俘获中子后产生α粒子和^7Li，α粒子和^7Li杀灭肿瘤细胞而起到治疗作用。BNCT在临床上主要用于神经胶质瘤和黑色素瘤的治疗。文章主要对有关BNCT的基础及临床研究进行了简要综述，内容包括BNCT的基本原理、^10B在肿瘤细胞的聚集、中子源、实验研究现状以及BNCT面临的挑战与问题等。     

硼中子俘获疗法治疗肿瘤的进展

叙述了国际上硼中子俘获疗法治疗肿瘤(BNCT)的历史、现状和今后的设想,重点描述了BNCT的基本原理和中子源装置,可供从事BNCT工作的同志们参考。     

中子俘获治疗的进展

近十多年来中子俘获治疗的实验和临床研究取得了令人满意的结果，这是由于中子束的质量提高和新的用于中子俘获治疗的化合物合成成功。此外，中子俘获的生物物理学研究将是今后的重点之一。本文就这３方面及中子俘获治疗的新方案、设想、发展规划等加以介绍。     

硼中子俘获治疗中硼浓度测量方法的研究进展

硼中子俘获治疗(boron neutron capture therapy, BNCT)是基于细胞水平的二元靶向新型放射疗法,其治疗机理是利用¹⁰B(n,ɑ)⁷Li^*的核裂变反应,产生的α和⁷Li粒子在细胞尺度内释放所有能量,选择性杀伤肿瘤细胞而对周围正常组织几乎没有影响。相比传统的放疗,BNCT具有精准靶向定位、高生物效应、短疗程的优势,是国际粒子治疗的热点。目前BNCT正在推行临床试验,在瘤内动态、定量监测含¹⁰B药物的硼浓度是实现BNCT“增效、减副”的关键要素。本文简要介绍了BNCT治疗原理,总结了BNCT治疗过程中含硼药物的多种监测方法,包括物理测量法、核测量法、化学测量法以及利用新型分子影像技术(如正电子发射断层成像、磁共振成像、光学成像等)原位、动态、定量监测的新方法,分析了各种方法的优势与局限性,并提出未来BNCT治疗过程中硼浓度精准监测的新发展方向,旨在实现BNCT精准治疗。     

硼中子俘获治疗药物BPA的合成及生物分布

硼中子俘获疗法（BNCT）是一种新型的放疗方法,它是将与肿瘤有特异性亲合力的加B化合物（硼携带剂）注入人体,经中子束局部照射使聚集在肿瘤组织中的10B与热中子发生核反应,生成Li与α粒子,这些粒子均属高传能线密度（LET）射线,具有能量高和射程短的特点,其运动空间内发生的电离反应可杀伤吸收硼化物的瘤细胞及与之相邻的细胞,而对正常组织的损害甚小。     

用于硼中子俘获治疗的碳硼烷多肽衍生物

含碳硼烷多肽衍生物的设计和应用得到越来越多人们的关注,尤其是作为硼中子俘获治疗(boron neutron capture therapy, BNCT)硼携带剂用于治疗恶性肿瘤极具发展前景。BNCT利用¹⁰B与中子俘获反应,放出α粒子杀死肿瘤细胞。作为一种二元靶向疗法,其成功关键就是硼携带剂的靶向性和亲和力的效果,当前如何设计更高效的硼携带剂是BNCT发展的主要问题。多肽作为生物必需物质,增加其衍生物靶向性的同时被肿瘤特异性摄取,是含碳硼烷多肽化合物作为硼携带剂极大的优势。本文首次对已报导的含碳硼烷多肽衍生物进行分类总结,并评估作为硼携带剂应用于中子俘获治疗的发展潜力。对含碳硼烷多肽衍生物的总结,将为新一代硼携带剂设计用于中子俘获治疗发展提供研究动力。     

硼中子俘获疗法治疗肿瘤及相关技术研究进展

介绍了硼中子俘获疗法（BNCT）治疗肿瘤的原理及特点,及其相关技术研究进展;从5个方面提出了建议,即寻求理想的核素化合物,研究精确的剂量测算体系,开发更合理的中子源,开发更好的硼携带剂,将BNCT与其它疗法结合以提高疗效。     

硼中子俘获治疗癌症的基础性实验研究

分别利用²⁴¹Am放射源和HI-13串列加速器产生的α粒子和⁷Li离子来模拟硼中子俘获治疗中的核反应产物，对DNA水溶液进行辐照，然后利用原子力显微镜(AFM)对DNA碎片进行观测，最后通过大量的统计分析获取DNA碎片长度、DNA形态的实验数据。实验结果表明：DNA碎片的平均长度随剂量的增大逐渐减小；线性和开环的DNA分子所占的比例随着剂量的增大逐渐增多；⁷Li离子比α粒子具有更强的相对生物学效应。      

基于氘氚中子源硼中子俘获治疗的中子慢化整形研究

硼中子俘获治疗（Boron Neutron Capture Therapy,BNCT）是一种具有广阔前景的癌症治疗方法。氘氚中子源是未来可供选择的BNCT中子源之一,由于氘氚中子源产生的中子能量为14.1 MeV,不能直接用于BNCT,需要进行束流慢化整形。使用蒙特卡罗模拟程序MCNP5设计了相应的束流整形组件（Beam Shaping Assembly,BSA）,模拟验证了用半径为14 cm的天然铀球做中子倍增层的优越性,计算结果表明：采用50 cm厚的BiF3和10 cm厚的TiF3组合慢化层,17 cm厚的AlF3补充慢化层,0.2 mm厚的Cd热中子吸收层,3.5 cm厚的Pb作为γ屏蔽层,以及10 cm厚的Pb反射层,获得了较为理想的治疗中子束,输出中子束的空气端参数满足国际原子能机构（International Atomic Energy Agency,IAEA）的建议值。     

遗传算法优化加速器硼中子俘获治疗束流整形设计

基于加速器的硼中子俘获治疗(AB-BNCT)设备是一种基于加速器产生的超热中子的癌症治疗装置,可以建在人口密集地区的医院。BNCT治疗对于中子注量率和各种沾污有严格的要求,为满足这些要求需对中子束流整形装置进行优化设计。本文以14 MeV回旋加速器为基础,研究了一种基于遗传算法的束流整形装置(BSA)的优化设计方案,利用遗传算法对束流整形装置内部材料及尺寸进行设计优化。结果表明,该方法可高效地实现多目标优化设计。该方法经过修改能够用于核工程其他相关领域的设计。     

硫中子俘获治疗

<正>在13.5keV能点处,~(33)S(n,α)~(30)Si反应发生共振吸收,发射能量为3.1MeV的α粒子,反应截面的峰值大于20b,激发函数如图1所示。研究表明一些~(33)S的载体具有很好的靶向选择作用,因此,寄希望于~(33)S(n,α)~(30)Si在肿瘤治疗中发挥作用。硫中子俘获治疗可行与否,关键是能否构建合适的中子源,它的能谱和通量等主要性能指标符合肿瘤治疗的要求。     

用于硼中子俘获疗法治疗束的光子谱仪设计

实验确认治疗束的谱源项参数是硼中子俘获治疗（BNCT）物理剂量学研究的重要环节之一,全面细致地掌握相关信息,对精准制定临床治疗计划进而准确评估患者的给予剂量十分重要。为验证理论计算源项光子能谱的可靠性,设计适用于BNCT治疗束特点（宽能量范围、高强度n/γ混合束）的新型光子谱仪。通过蒙特卡罗模拟方法优化探测器内的中子注量率、光子计数率及次级光子占比（次级光子计数率/初级光子计数率）三个重要参数,在降低辐射强度以避免探测器的辐射损伤和死时间过大的同时,尽可能抑制中子诱导次级光子的产生,将次级光子占比降至5.45,以实现BNCT治疗束光子谱的快速准确测量。同时,开展谱仪对不同能量光子响应的校准方法研究,以便得到准确的响应函数,为光子谱的解谱工作奠定基础。     

基于D-D中子源的硼中子俘获治疗慢化体设计

为了探讨利用D-D中子源评估硼中子俘获治疗(Boron Neutron Capture Therapy,BNCT)中子通量探测器性能的可能性,本文利用蒙特卡罗模拟程序MCNP5(Monte Carlo N Particle Transport Code, version 5)设计了基于D-D中子源的BNCT慢化体,并最终给出了一种"5 cm聚乙烯(Polyethylene,PE)+24 cm氟化钛(TiF3)+22 cm氟化镁(MgF2)"的组合作为慢化层、20 cm的镍(Ni)作为反射层以及0.03 cm的镉(Cd)作为热中子吸收层的慢化体设计方案。模拟计算结果表明:D-D中子源经设计的慢化体慢化后形成的中子场可以用于BNCT中子通量探测器性能的实验测试。     

硼中子俘获用于肿瘤治疗新药的研制与评价

【《欧洲核综览》1998年 3月号报道】　用束流作外照射是放疗医生治疗各种癌症的一种主要方法。放疗的目的是局部治愈癌症而无过多副作用和毒性。因此为了将强剂量精确地控制在靶体积上 ,采用了一些新技术 ,例如 ,近距治疗法、术中照射、定位照射和三维保形放疗。另外 ,为了降低照射剂量 ,更好的治疗方案是先使肿瘤细胞变得敏感 ,然后再用辐射来杀死它们。从原理上讲 ,硼中子俘获治疗 (BNCT)可满足上述要求。从技术上讲 ,利用 BNCT治疗肿瘤将通过 FRM- 反应堆的 SR- 5束流来实现。该反应堆建在慕尼黑 ,计划在2 0 0 1年开始运行。关于…     

用于硼中子俘获治疗的医院中子照射器的反应堆光致缓发中子参数

在介绍单群扩散方程基础上,引入堆芯和反射层的中子价值,根据考虑了光致缓发中子及其价值因素的点堆动态方程,建立了利用现有计算程序进行计算和分析的方法,分析了医院中子照射器光致缓发中子的特性参数,在原有6组缓发中子基础上增加了9组光致缓发中子,为进一步进行用于硼中子俘获治疗的医院中子照射器反应堆的点堆动力学研究提供了重要参数。     

硼中子俘获治疗加速器ECR质子源电磁场仿真设计

电子回旋共振(ECR)质子源具有可给流强高、亮度高、可靠性高、使用频率高、易维护、小型化等优点,因而被硼中子俘获治疗(BNCT)装置的直线加速器所采用。本文利用CST软件对2.45 GHz ECR质子源进行优化设计。优化后ECR质子源的等离子体发生器腔体的尺寸为101.12 mm×45.00 mm,给出了脊波导耦合器的最优尺寸参数,使等离子体发生器腔体内电场强度提高为普通波导的4.5倍。通过Opera-3D对ECR质子源的引出电极结构进行了仿真计算,并给出了优化参数。另外,初步设计了质子源的线圈磁铁系统,优化了磁场分布。本文结果为质子源的研制提供了数据。     

硼中子俘获治疗加速器ECR质子源电磁场仿真设计

电子回旋共振(ECR)质子源具有可给流强高、亮度高、可靠性高、使用频率高、易维护、小型化等优点,因而被硼中子俘获治疗(BNCT)装置的直线加速器所采用。本文利用CST软件对2.45 GHz ECR质子源进行优化设计。优化后ECR质子源的等离子体发生器腔体的尺寸为101.12 mm×45.00 mm,给出了脊波导耦合器的最优尺寸参数,使等离子体发生器腔体内电场强度提高为普通波导的4.5倍。通过Opera-3D对ECR质子源的引出电极结构进行了仿真计算,并给出了优化参数。另外,初步设计了质子源的线圈磁铁系统,优化了磁场分布。本文结果为质子源的研制提供了数据。     

硼中子俘获治疗人头开颅模型内宏观吸收剂量分布

应用MCNP 4B程序模拟计算了硼中子俘获治疗(BNCT)人体头颅等效模型开颅时的宏观吸收剂量分布.采用含有肿瘤体的双椭球结构的等效模型,模拟了深部肿瘤、浅部肿瘤和表层肿瘤3个算例,计算了正常组织及肿瘤体内的宏观吸收剂量分布.计算结果表明,照射后部分网格的吸收剂量低于治疗标准18 Gy,但在同一网格中,肿瘤越靠近表层,吸收剂量越大,治疗效果越好.     

硼中子俘获治疗靶向硼携带剂4-硼-L-苯丙氨酸患者体内生物分布

硼中子俘获治疗(boron neutron capture therapy, BNCT)是二元靶向放射治疗方法,中子并不直接提供肿瘤治疗剂量,而是利用肿瘤靶向¹⁰B携带剂将¹⁰B(n, α)⁷Li俘获反应产生的剂量沉积于肿瘤细胞。因此了解血液、肿瘤组织和正常组织中¹⁰B携带剂的生物分布对于BNCT临床治疗是必不可少的。目前国际上BNCT临床主要使用4-硼-L-苯丙氨酸(4-borono-L-phenylalanine, BPA)为硼携带剂。本文简要总结了BPA的结构、理化特性、细胞摄取机制以及人体生物分布等数据,目的是支持和促进基于BPA的BNCT临床试验准备。