硼中子俘获治癌的技术进展及关键问题

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1、2014年第4期物理通报物理技术应用硼中子俘获治癌的技术进展及关键问题江海燕(合肥工业大学电子科学与应用物理学院安徽合肥储德林(解放军陆军军官学院应用物理研究所安徽合肥(收稿日期：2013—08—19)摘要：硼中子俘获技术(BNCT)治疗恶性肿瘤是核物理学在医学中的典型应用，前景广阔．本文介绍了其原理及特点，分析了BNCT疗法的优势、试治的成就以及面临的主要挑战，初步探讨了BNCT技术未来发展亟需解决的三个关键问题．关键词：硼中子俘获治疗恶性肿瘤关键目前采用较多的放疗手段(x射线、y射线、电子和1引言快中子等)，在不加人为调制的情况下，人体组织内硼中子俘获

2、治疗(BoronNeutronCaptureTherapy，剂量分布随深度呈指数衰减，因此，在杀死肿瘤细胞BNCT)概念首先由美国生物物理学家Locher于1936的同时，处在射线通道上的健康组织同样会受到较年提出，其原理为口]，将B结合到L一对硼酰基苯大损伤．同常规放疗手段相比，BNCT疗法具有独特丙氨酸(BPA)或巯基十二硼烷二钠盐(BSH)中形的优势：成无放射性的亲肿瘤含硼化合物，注人患者体内后，(1)中子的电中性使其穿透性比质子和重离子该含硼化合物特异浓集在肿瘤内．然后，用中子束照强，容易实现深部癌症治疗，其造价和使用成本低射该肿瘤部位，肿瘤细胞因

3、富集了含硼药物，热中子1廉，与质子和重离子治疗机相比不到．被B原子核俘获，生成一个不稳定的复合上U核“B，“B再自发分∞裂成一∞个动能为1．78MeV的a(2)发挥治疗作用的a粒子和Li离子，具有局9∞)粒子和一个动能为)1．01MeV的Li反冲原子核(反域性好的特点，在组织内的射程约10m，相当于一应截面为6．3％)；或者一个动能为1．47MeV的a个细胞直径范围，故只能杀死单个肿瘤细胞，而对周粒子和一个动能为0．84MeV的Li反冲原子核并围正常细胞基本无影响，从而，在细胞水平上达到了且发射一个能量为0．48MeV的光子(反应截面为保护周围健康组织的目

4、的．93．7)．其反应式为(3)含硼药物可以在细胞水平上选择肿瘤和非B+nh一”B一Li(1．O1MeV)+肿瘤细胞，治疗过程对正常细胞的伤害被降到最低，He(1．78MeV)6．3％极大地提高了BNCT治疗恶性肿瘤的效率．B+nh一“B一Li(0．84MeV)+(4)依赖今后放疗药物的发展，BNCT对无原He(1．47MeV)+Y(0．48MeV)93．7发性恶性肿瘤也有潜在的治疗能力．因所释放的Li及a粒子的能量较高，具有高线2BNCT技术进展回顾性能量转换(LET)和低氧增强比的特性，故可有效地杀死肿瘤细胞，使被破坏的肿瘤细胞难以修复．而尽管硼中子俘

5、获治疗BNCT概念从提出迄今*合肥工业大学青年专项基金，项目编号：2012HGXJ0064作者简介：江海燕(1975一)，女，讲师，主要从事硼中子俘获治疗微剂量学研究114一2014年第4期物理通报物理技术应用接近80年了，但限于当时的技术条件和对治疗原理随着科学的发展和技术的进步，2010年初，在的理解尚不透彻，临床进展十分缓慢．20世纪50年北京建成了世界首座3OkwBNCT专用核反应堆代实施了首例NCT临床试治；70年代，由于改进了中子源装置(IHNI一1)]．这套装置以相当于一套硼药物的性能以及解决了热中子源的问题，BNCT高档医疗影像诊断仪的适中

6、价格，历时两年就能在治疗效果有了显著提高，使其进入I临床试治阶段；80医疗中心建成，并可由医师自行操控与运作．IHNI一年代后期，日本医学界采用外科手术和BNCT相结1配备2条不同能域的照射束装置，既可进行小动物合的方法治疗恶性脑肿瘤，5年存活率高达40；实验，也可开展对人体浅表肿瘤以及较深脏器病灶90年代，美国的Coderre等人用BPA药物治疗9例的照射．IHNI一1装置的建成，拓展了BNCT的治疗神经胶质瘤患鼠取得非常理想的效果l_3]．当前，世界场所，除了可以设置在国家核研究中心外，也可在较上有美国、日本、芬兰、荷兰、澳大利亚等国的学者在发达的省、

7、市医院内设置，能在较广范围内方便地开开展BNCT的研究，其中美国和日本的研究开展最展BNCT治疗．有成效，相继做过上百例的临床试验．在临床软件开3．2研发高效的含硼药物发方面，美国已成功研制基于MonteCarlo方法的BNcT技术有效实施的前提是先将含硼药物注MacNCTplan，SERA，SRIM等程序．入患者体内，以期B在肿瘤细胞内特异浓集，为后2008年第13届国际中子俘获疗法治癌大会上，续中子束照射打下基础．理想的含硼药物应满足以大会主席、意大利巴维亚大学外科系教授A．Zonta下基本要求：在开幕致词中宣告，“今日，BNCT对头与颈部复发(1)临

8、床剂量下无毒性呈现；性癌、皮肤黑素瘤，以及扩散性的肝脏转移癌等病例