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技術支持/Technical Support

關于中子在醫療領域的運用

發布日期:2021-07-22 瀏覽次數:10
中子治療
中子治療即中子俘獲治療(Boron Neutron Capture Therapy,簡稱BNCT)。硼中子俘獲治療通過在腫瘤細胞內的原子核反應來摧毀癌細胞。它的原理是這樣的:先給病人注射一種含硼的特殊化合物,這種化合物與癌細胞有很強的親和力,進入人體后,迅速聚集于癌細胞內,而其他組織內分布很少。這種含硼化合物對人體無毒無害,對癌癥也無治療作用。這時,用一種中子射線進行照射,這種射線對人體的損傷不大,但中子與進入癌細胞里的硼能發生很強的核反應,釋放出一種殺傷力極強的射線,這種射線的射程很短,只有一個癌細胞的長度。所以只殺死癌細胞,不損傷周圍組織。這種有選擇的只殺死形狀復雜的癌細胞而不損傷正常組織的技術,稱為硼中子俘獲治療技術。

簡介
1932詹姆斯·查德威克發現中子后,1935H. J. 泰勒又發現硼-10會捕捉中子,發生核分裂,產生鋰核及高能量的氦核。這個反應稱為中子捕獲。當此現象發生在生物組織中,氦核會在相當短的距離內(5-9微米,約等于人體細胞的半徑)將能量釋出。1950年代在美國開始有人希望利用這種特性發展癌癥治療方式;理論上,只要能合成出會被癌細胞大量攝取的硼化合物,再以中子射線引發癌細胞中硼-10的核分裂,如此便可以極精準地殺死癌細胞,并幾乎不波及周邊的正常組織。這種以硼-10核分裂為基礎的中子捕獲治療稱為硼中子捕獲治療(Boron Neutron Capture Therapy, BNCT)” 。

硼中子捕獲治療的發展有三個要件:首先,要合成出癌細胞親合性高的含硼-10化合物。第二,由于中子在生物體內的穿透力有限,必須找到適合用此療法治療的癌癥種類。第三,必須要有功率足夠的核反應堆或中子加速器作為中子射線的來源。
原理
BNCT的原理是利用發生在腫瘤細胞內的核反應摧毀癌細胞,由于同時需要中子源和B,因此,是一種二元化治療腫瘤的新方法。BNCT的基本過程分為兩部分:首先在腫瘤細胞內聚積足夠量的穩定性核素B,即將一種含B的化合物引入患者體內,這種化合物與腫瘤細胞有很強的親和力,進入體內后,迅速聚集于腫瘤細胞內,而在其它正常組織中分布很少;然后再用中子束照射腫瘤部位,使中子與腫瘤細胞內聚集的B發生Bn,αLi核反應,B俘獲中子后,形成同位素B,B迅速分裂為重粒子Liα,腫瘤細胞被α射線和Li照射而死亡。

中子源
目前,用于BNCT的中子源主要有以下三種 :
1)核反應堆中子源。由于反應堆可以提供高通量的中子,所以受到各國研究人員的重視,目前歐美一些國家已經投入使用的BNCT系統用的大都是反應堆中子源。
2)基于加速器的中子源?;诩铀倨鞯闹凶釉纯梢栽卺t院得到應用。這種加速器中子源除了可以避免反應堆那復雜的安裝問題。在提高患者的治療效果方面也有很大的潛力。這種中子源利用質子加速器出射的質子和低原子序數物質反應得到中子。
3)自發裂變中子源。目前各國研究的自發裂變中子源主要是Cf。由于這種中子源體積小,使用方便,正受到各國重視 。

含硼化合物
      適用于硼中子捕獲治療的含硼化合物應具備四個重要特性:對人體毒性低、對正常細胞的親和性低、對癌細胞的親和性高(最好可達正常細胞的3倍以上,且每克癌細胞分布的硼達到20微克以上)、能被人體迅速從正常細胞和血液移除。目前僅有兩種含硼化合物應用在臨床試驗:Sodium Borocaptate (BSH)以及Boronophenylalanine(BPA) 。

研究現狀

硼中子俘獲治療系統目前主要用于治療腦膠質瘤和黑色素瘤。腦膠質瘤是對病人威脅最大的一種惡性腫瘤?;歼@種瘤的病人多為青壯年,平均存活不到半年。由于其形狀復雜,象樹根一樣生長在大腦中, 運用手術、常規放療、化療等方法治療效果很差。BNCT治療腦膠質瘤,病人5年存活率可達58%,而用手 術、化療、常規放療等方式治療,病人5年存活率還不到3%。BNCT已被證實是目前治療膠質瘤的最好方法。

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