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硼中子俘获治疗(BNCT)近期热度不断,其以安全性高、定位精准、治疗疗程短为特点,俨然成为了继质子重离子治疗、分子靶向治疗、免疫治疗后又一肿瘤精准治疗领域的新星。但值得提出的是,国内该技术近几年都还处于临床试验阶段,距离临床使用仍需一段时间。
BNCT作用原理
硼中子俘获治疗是一种以硼(10B)原子在细胞尺度内发生的中子俘获反应为基础的二元靶向放射治疗技术。根据目前临床研究结果,其对黑色素瘤、神经胶质瘤和复发性头颈癌等局部侵袭性恶性肿瘤具有较好的治疗效果。
作为二元疗法,BNCT的治疗分为两个过程:
1)注射硼携带剂将足量10B原子选择性运输至肿瘤细胞内;该药物同肿瘤细胞有较强的亲和力,使10B原子选择性的聚集于肿瘤细胞内,而在其他正常组织细胞内分布很少。
2)用热中子或超热中子辐照,使10B原子捕获中子发生核反应进而对细胞造成杀伤。
BNCT的细胞杀伤力源于10B捕获低能热中子后发生核裂变反应产生的α粒子和反冲7Li核,而α粒子和反冲7Li核具有较高传能线密度和较高相对生物有效性,能对肿瘤细胞产生致死性伤害,且产生的粒子穿透能力有限,为5-9微米,近似一个细胞直径,可以将能量限制在细胞尺度内,几乎不影响附近的正常组织。
BNCT的优势
1.疗程较短:整体疗程基本上只需照射1次,照射时间为30-60分钟左右;
2.靶向性好:通过硼携带剂将10B聚集于肿瘤细胞内,精准破坏肿瘤细胞,对周围细胞组织损伤小;
3.对静止期的肿瘤细胞同样有效:通常的放射治疗手段对肿瘤的血供较为敏感,但对于血供较差或处于非增值期的肿瘤细胞而言,治疗效果较差。而BNCT克服了传统放疗的缺点,对静止期的肿瘤细胞有相同的治疗效果。
4.适应症广:侵入性、多发性、复发性、抗辐射性、不能手术以及放射治疗适应不良的肿瘤都可以尝试。
5.可有效提高患者生存质量:对正常组织损伤较小,不会造成正常功能障碍;避免了化疗或免疫治疗易产生的细胞抗药性问题。
6.可通过PET-CT提前预测疗效:在BNCT照射前,需要给患者注射18F-BPA,并通过正电子断层扫描获取患者的PET影像数据,来获取患者肿瘤组织中与正常组织中硼浓度的比值,并作为患者BNCT治疗计划的重要输入参量。
BNCT相关进展情况
早在上个世纪30年代,人类就已经建立了BNCT的相关理论,认定其将成为一项高效、精准的治疗手段。但是,两大难题的迟迟没有解决,使得其至今仍未走上临床的舞台。一是缺乏稳定、安全的中子源,二是硼携带剂(硼药)的靶向性不足。直到近年,质子加速器输出超热中子技术及BPA、BSH等硼药的产生,使得BNCT技术趋于成熟。年6月,日本首先将BNCT纳入本国医保范围,开展BNCT的临床治疗活动。
年8月,我国首台加速器硼中子治疗医用装置首次顺利出束。目前国内已经完成多批次的动物照射实验,验证BPA-BNCT的有效性及安全性,并于年5月进行首次模拟患者治疗,为即将到来的人体临床研究做好充足准备。
江苏超敏BNCT合作项目
年5月,中国首台AB-BNCT治疗装置正式落地建设,标志着我国首座加速器硼中子俘获治疗中心与国家BNCT技术示范基地即将落地。作为AB-BNCT治疗装置重要的配套设施,高灵敏度中子探测系统面相海内外公开招标,经过多轮技术磋商和商务谈判,江苏超敏科技有限公司科研团队从全球众多的高能物理研究团队中脱颖而出,赢得该项目的建设权。
据科研人员介绍,BNCT治疗的辐射场为混合场,牵涉到多种不同辐射与物质的作用,需考虑不同能量、不同种类的辐射物理特性和辐射生物效应,剂量测量以及剂量分布计算相当复杂。辐射场的测量需要同时针对伽马射线、快中子、热中子等的测量仪器;既需要测量射线的能谱分布,又需要测量不同射线所产生的剂量率大小,还需要考虑不同射线的相对生物效应以及不同介质的生物学效应。BNCT治疗过程中不仅有一次射线,如伽马射线、快中子和热中子,还包括复杂的二次射线,包括α(氦-4核)粒子、Li-7粒子、反冲质子、β粒子(次级电子)以及次级光子等。混合辐射在人体组织中发生的能量沉积事件的数目、大小及空间分布上的不同都会造成不同的生物效应,不能简单使用平均吸收剂量大小来衡量。
辐射探测主机中子探测器γ射线探测器作为BNCT治疗的重要步骤,在治疗过程中除了需要实时对中子、伽马射线的通量、剂量率等参数进行检测和监控外,还需开展血液中硼浓度随时间变化的跟踪测量。在BNCT照射前,需要给患者进行PET-CT检查来获取患者肿瘤组织中与正常组织中硼浓度的比值,并作为患者BNCT治疗计划的重要输入参量。在临床实践中,除了采用电感耦合等离子体原子光谱仪(ICP-AES)对血液样品中的硼浓度直接进行测量外,未来也将探索使用其他一些手段来检测或对硼分布进行成像,如瞬发伽马中子活化分析技术、伽马照相机、中子自动成像、次级离子质谱仪、电子能损谱仪以及Alpha谱仪等,而超敏在这些相关技术上已有相当积累。