对二羟基苯丙氨酸硼-硼中子俘获治疗临床应用进展

硼中子俘获治疗(BNCT)是一种基于核俘获和核裂变反应的放射治疗模式。对二羟基苯丙氨酸硼(BPA)是BNCT中应用最广泛的肿瘤细胞选择性载硼药物。当前,国内外开展多项BPA-BNCT治疗脑肿瘤、黑色素瘤及头颈部肿瘤等多种肿瘤的临床试验,其有效性已得到一定程度的证实。为提高BPA-BNCT疗效,多项研究探索了BPA联合其他载硼药物、BPA-BNCT联合化疗药物或BPA-BNCT联合放射治疗的多种治疗模式,但上述治疗模式对肿瘤患者的预后改善能力仍存疑。目前BPA-BNCT发展受到载硼药物及中子设备等方面的限制,但随着第三代载硼药物的开发及加速器BNCT(ABBNCT)的建设成功,BNCT的应用前景十分广阔。综述BPA-BNCT在多种恶性肿瘤的临床研究的新进展,探讨BNCT临床研究面临的机遇与挑战。

硼中子俘获治疗中子靶设计

锂靶是^(7)Li(p,n)^(7)Be型硼中子俘获治疗装置中的关键部件。为设计一种可绕中心轴旋转的半轮胎状曲面结构的复合材料Li靶,采用蒙特卡罗工具包TOPAS模拟2.5 MeV、20 mA质子束入射不同径轴比的曲面锂靶对出射中子角分布、能谱和通量的影响,采用ANSYS模拟了该靶的稳态温度分布。模拟结果表明:半轮胎状曲面结构的设计使得出射中子束更加集中,当径轴比为1.5时,出射角为0°~45°的中子数为相同情况平面靶的2.59倍,大于90°的中子数仅为相同情况平面靶的0.29倍。该曲面结构和褶皱水道设计使其散热性能也更优,对于50 kW的入射质子束,锂层稳态最高温度仅100℃,满足其散热要求。该新型曲面中子靶相比于传统平面靶极大地提升了出射中子的前向性和散热性能,在硼中子俘获治疗领域具有良好的应用前景。

硼中子俘获治疗技术发展现状

硼中子俘获治疗(Boron Neutron Capture Therapy,BNCT)是一种新型的治疗肿瘤的方法,目前在治疗复发性头颈部肿瘤、胶质瘤和恶性黑色素瘤方面有突出的优势。本文从BNCT技术原理、发展历史、含硼药物、治疗副作用、中子产生方式及中子源、国内外的批准上市情况等多方面对BNCT技术的发展现状进行阐述,并对该项治疗技术进行展望。本文通过对BNCT技术发展现状进行综述,增进相关行业医务人员、研发人员、监管人员等对BNCT的了解,为中国BNCT技术发展、相关技术指南或规范的建立提供参考,推动中国的BNCT早日服务于广大的肿瘤患者。

硼中子俘获治疗(BNCT)中心建筑设计思考与实践--以东莞市人民医院硼中子俘获治疗中心为例

硼中子俘获治疗(Boron Neutron Capture Therapy,简称BNCT)技术为我国肿瘤治疗带来技术性革新。由于BNCT治疗装置及其工艺的特殊性,其所需建筑的设计相对于普通医疗建筑有不少的特点和难点。该文概述了BNCT技术及治疗中心的发展,总结了该类建筑在设计上的重点难点,并以东莞市人民医院硼中子俘获治疗中心为实例,分析了该项目的设计特点,总结了相关实践经验。

医院中子照射器治疗束中子参数测量

为了对医院中子照射器的设计指标进行验证,利用金箔活化法测量了其治疗束出口处中子注量率,并采用金刚石探测单元的扫描装置测量治疗束出口处热中子、超热中子、快中子和γ射线注量率的径向分布。结果显示,在30 kW满功率运行时,热中子束及超热中子束出口中心处,热中子注量率分别为1.75×10^(9)cm^(-2)·s^(-1)和6.57×10^(7)cm^(-2)·s^(-1),超热中子注量率分别为1.41×10^(7)cm^(-2)·s^(-1)和3.14×10^(8)cm^(-2)·s^(-1);治疗束主要分布在束流孔径内,靠近束流边缘会出现指数级下降现象。该测量结果为医院中子照射器开展后续相关测试及实验提供了参数支持。

硼中子俘获疗法的进展和前景

硼中子俘获疗法(BNCT)是一种二元靶向放射疗法,治疗时在体内注射含同位素硼药物,能短时间浓聚在肿瘤细胞中,但只有少量存留在正常组织细胞中,然后用中子照射使其在肿瘤细胞中裂变产生高能量的粒子,进而杀伤肿瘤细胞。BNCT是当前最前沿的肿瘤治疗方法之一,能靶向治疗肿瘤细胞,但对正常组织细胞几乎无杀伤作用,被广大学者用于肿瘤治疗的临床研究中。目前,BNCT在胶质母细胞瘤、复发头颈部肿瘤、恶性黑色素瘤等方面已经被明确证实有良好疗效。本文拟从BNCT的硼递送剂、中子源、临床应用等研究进展及面临的问题作一综述。

AB-BNCT中子输运过程的NECP-MCX软件模拟研究

硼中子俘获治疗(Boron Neutron Capture Therapy,BNCT)是国际上极具应用前景的精准治癌手段,中子输运过程直接影响着束流特性和治疗计划的准确性。研究利用新型蒙特卡罗软件NECP-MCX(Nuclear Engineering Computational Physics)开展加速器驱动硼中子俘获治疗(Accelerator Based-Boron Neutron Capture Therapy,AB-BNCT)装置的中子输运过程,计算了中子输运过程中束流整形体出口处的束流参数及不同数据库下头模中的相对生物学剂量沉积。研究结果表明:在确定的束流整形器(Beam-Shaping Assembly,BSA)设计方案下,NECP-MCX模拟计算的中子束流参数结果与主流蒙特卡罗软件计算结果偏差微小,最大参数相对误差约6%,均符合国际原子能机构(International Atomic Energy Agency,IAEA)推荐值,证实NECP-MCX可用于ABBNCT中子输运模拟研究;针对Snyder头模,使用不同数据库与NECP-MCX相匹配,计算得到的头模内相对生物剂量参数均符合临床治疗标准,考虑到ENDF/B-VⅢ.0、JENDL-5更加全面细致,建议后续AB-BNCT治疗计划系统中计算数据库选择此两种数据库。

基于新型泳池式研究堆BNCT中子束流装置方案设计研究

本研究基于新型泳池式研究堆设计方案,开展了硼中子俘获治疗(BNCT)能谱可变中子束流装置的初步方案设计。根据新型泳池堆堆芯结构,采用屏蔽体及准直器组合方式,对BNCT的中子慢化层、热中子吸收层、伽马屏蔽层以及中子准直器进行了分析计算及优化,在不增加中子引出束流孔道数量的前提下,实现了超热中子及热中子BNCT束流的切换,通过理论计算分析确定了两种装置的中子束流特性,超热/热中子通量密度、单位快中子剂量、单位光子剂量、热中子通量占比等参数均符合IAEA-TECDOC-1223报告的BNCT推荐参考标准,可用于不同能量需求的硼中子俘获治疗,为新型多功能泳池堆的应用及推广提供了技术支持。

硼中子俘获治疗中硼携带剂的研究进展及临床应用

硼中子俘获治疗(boron neutron capture therapy, BNCT)是一种二元放射疗法,是目前具有广阔发展前景的肿瘤治疗手段之一。BNCT是利用同位素10B被中子照射发生核俘获和裂变反应从而产生高能的α粒子,用以杀死癌细胞。从上世纪30年代首次提出BNCT的概念并将其用于肿瘤治疗开始,硼中子俘获疗法逐渐在世界各国发展起来,并在脑胶质瘤、黑色素瘤以及头颈部肿瘤等多种疾病中取得了显著成效。当前,研发更高效的硼携带剂,建立更为精确的硼剂量测量体系以及开发医用加速器中子源是BNCT面临的主要难题。本文主要介绍了硼中子俘获疗法的基本原理和治疗优势,综述了BNCT的核心成分硼携带剂的发展历程、研发现状和临床应用,以及硼剂量精确测量的现状,有利于揭示BNCT在肿瘤治疗中的潜力。

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。

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。

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。

基于蒙特卡罗方法与人体模型的硼中子俘获治疗硼浓度在线监测方法

针对现有的技术难以实现硼浓度在线分布实时监测,提出一种基于康普顿相机的双能瞬发γ硼浓度在线监测方法,并利用蒙特卡罗模拟对其可行性进行验证,实现了利用生成对抗网络算法快速提升康普顿相机重建图像质量的方法,训练后的网络可在0.83 s内优化原始图像,与反投影重建图像相比更接近真实的瞬发伽马分布图像;搭建双能瞬发γ硼浓度监测系统模型实现了基于新方法的硼浓度分布计算,肿瘤区域平均硼浓度计算结果为86.91 ppm,正常组织区域硼浓度为18.37 ppm,肿瘤区域硼浓度与正常组织区域的硼浓度比值平均为4.75,硼浓度比值的计算误差为5.00%,该结果验证了双能瞬发γ硼浓度监测新方法的可行性,为硼中子俘获治疗硼浓度在线监测方法提供了新的思路和理论指导。

硼中子俘获治疗剂量蒙特卡罗计算程序Magic开发与验证

基于成熟的蒙特卡罗方法研制了自主化硼中子俘获治疗(boron neutron capture therapy, BNCT)剂量蒙特卡罗计算程序Magic。基于Magic程序构建了含肿瘤Snyder头部模型的解析模型及1 mm×1 mm×1 mm精细Snyder体素模型进行BNCT剂量计算,以MCNP程序模拟计算深度-剂量率的分布曲线作为参考结果对Magic程序进行验证。数值验证结果表明,二者分布曲线相吻合,硼剂量率、热中子剂量率、超热中子和快中子剂量率、次级光子剂量率及总的相对生物效应剂量率的相对偏差小于5%,满足BNCT临床治疗偏差的要求,初步验证了Magic程序剂量计算的正确性和可靠性。同时基于Magic,建立了10B开放式药代动力学模型,定量研究动态硼浓度下BNCT剂量学,计算得到动态下与稳态下剂量的相对偏差为11.78%,可为开展BNCT临床试验提供参考。

SuperMC在硼中子俘获治疗剂量计算中的初步应用

目的:为进一步拓展国产自主蒙卡核模拟软件系统(SuperMC)在肿瘤治疗领域内作为剂量计算核心的应用,发展一套基于CT模型的硼中子俘获治疗(BNCT)剂量计算流程,实现由CT和MRI影像到SuperMC计算文件的转换。方法:通过CT和MRI文件融合及肿瘤区域勾画建立高精度的蒙卡粒子输运计算模型,在设置血硼浓度和照射源项之后,开展粒子输运计算,从而得到4种生物剂量的空间分布。然后,使用BNCT领域内的国际基准题Synder模型进行校验,最后采用1例脑胶质瘤临床案例作为典型应用。结果:对于Synder模型,基于3σ原则,SuperMC计算结果与MCNP结果一致。对于CT模型,成功构建一个空间分辨率为0.06 cm×0.06 cm×0.30 cm的头部模型,且计算结果表明在肿瘤区域,硼生物剂量明显高于其他剂量的贡献。结论:SuperMC适用于BNCT剂量计算,特别是可开展基于高分辨率的CT模型的剂量计算。

硼中子俘获治疗(BNCT)真空系统

硼中子俘获治疗(BNCT)装置由一台ECR离子源、一条低能传输线(LEBT)、一台3.5MeV射频四极加速器(RFQ)、一条高能传输线(HEBT)和一个靶站组成。本文首先介绍了BNCT真空系统的组成,对比了BNCT与CSNS离子源真空系统的差异,给出了HEBT真空系统设计方案和气载计算方法。利用Molflow软件模拟计算了HEBT真空系统的静态压力分布和打靶时的动态压力分布,并与目前运行的真空状态进行比对。

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。

基于加速器^7Li（p，n）反应的硼中子俘获治疗中子源的优化设计

7Li(p,n)反应以中子产额大、反应阈能低等优点成为硼中子俘获治疗加速器驱动中子源所用中子反应的候选类型之一。本文重点研究了该中子产生反应作为加速器驱动中子源的中子产额及其能谱特性,并对产生的高能中子束流进行慢化,使其满足BNCT治疗要求。首先采用蒙特卡罗程序MCNPX2.5.0模拟加速器7Li(p,n)反应过程,得到1.9 3.0 MeV能量入射质子的中子产额及其能谱,并详细研究了质子入射能量为2.5 MeV的最佳条件下产生的中子束流特性;进而提出中子束流的慢化设计方案,并对慢化所得超热中子束品质进行分析研究。模拟计算结果表明,10 mA流量的2.5 MeV能量入射质子所产生的中子束经过慢化处理后,可以很好地满足硼中子俘获治疗的中子束流要求。

中子俘获治疗癌症

简要介绍了中子俘获治疗（ＮＣＴ）的原理、发展历史及最新进展，指出成功地实现ＮＣＴ需要高质量的超热中子束、高选择性的ＮＣＴ药物、严格的剂量计算和测量及周密的治疗方案。本文对加速器和反应堆产生超热中子束的两种方法及质量要求作了较详细的讨论，对ＢＮＣＴ、ＧｄＮＣＴ、ＬｉＮＣＴ、ＵＮＣＴ及相关的药物进行了比较性评述，并对我国开展ＮＣＴ研究提出了建议。

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。