关于中子在医疗领域的运用

2021-09-21
来源:

中子治疗即中子俘获治疗(Boron Neutron Capture Therapy,简称BNCT)。硼中子俘获治疗通过在肿瘤细胞内的原子核反应来摧毁癌细胞。它的原理是这样的:先给病人注射一种含硼的特殊化合物,这种化合物与癌细胞有很强的亲和力,进入人体后,迅速聚集于癌细胞内,而其他组织内分布很少。这种含硼化合物对人体无毒无害,对癌症也无治疗作用。这时,用一种中子射线进行照射,这种射线对人体的损伤不大,但中子与进入癌细胞里的硼能发生很强的核反应,释放出一种杀伤力极强的射线,这种射线的射程很短,只有一个癌细胞的长度。所以只杀死癌细胞,不损伤周围组织。这种有选择的只杀死形状复杂的癌细胞而不损伤正常组织的技术,称为硼中子俘获治疗技术。


简介
1932詹姆斯·查德威克发现中子后,1935H. J. 泰勒又发现硼-10会捕捉中子,发生核分裂,产生锂核及高能量的氦核。这个反应称为中子捕获。当此现象发生在生物组织中,氦核会在相当短的距离内(5-9微米,约等于人体细胞的半径)将能量释出。1950年代在美国开始有人希望利用这种特性发展癌症治疗方式;理论上,只要能合成出会被癌细胞大量摄取的硼化合物,再以中子射线引发癌细胞中硼-10的核分裂,如此便可以极精准地杀死癌细胞,并几乎不波及周边的正常组织。这种以硼-10核分裂为基础的中子捕获治疗称为硼中子捕获治疗(Boron Neutron Capture Therapy, BNCT)”

硼中子捕获治疗的发展有三个要件:首先,要合成出癌细胞亲合性高的含硼-10化合物。第二,由于中子在生物体内的穿透力有限,必须找到适合用此疗法治疗的癌症种类。第三,必须要有功率足够的核反应堆或中子加速器作为中子射线的来源。原理BNCT的原理是利用发生在肿瘤细胞内的核反应摧毁癌细胞,由于同时需要中子源和B,因此,是一种二元化治疗肿瘤的新方法。BNCT的基本过程分为两部分:首先在肿瘤细胞内聚积足够量的稳定性核素B,即将一种含B的化合物引入患者体内,这种化合物与肿瘤细胞有很强的亲和力,进入体内后,迅速聚集于肿瘤细胞内,而在其它正常组织中分布很少;然后再用中子束照射肿瘤部位,使中子与肿瘤细胞内聚集的B发生Bn,αLi核反应,B俘获中子后,形成同位素BB迅速分裂为重粒子Liα,肿瘤细胞被α射线和Li照射而死亡。

中子源目前,用于BNCT的中子源主要有以下三种 :
1)核反应堆中子源。由于反应堆可以提供高通量的中子,所以受到各国研究人员的重视,目前欧美一些国家已经投入使用的BNCT系统用的大都是反应堆中子源。
2)基于加速器的中子源。基于加速器的中子源可以在医院得到应用。这种加速器中子源除了可以避免反应堆那复杂的安装问题。在提高患者的治疗效果方面也有很大的潜力。这种中子源利用质子加速器出射的质子和低原子序数物质反应得到中子。
3)自发裂变中子源。目前各国研究的自发裂变中子源主要是Cf。由于这种中子源体积小,使用方便,正受到各国重视
含硼化合物      适用于硼中子捕获治疗的含硼化合物应具备四个重要特性:对人体毒性低、对正常细胞的亲和性低、对癌细胞的亲和性高(最好可达正常细胞的3倍以上,且每克癌细胞分布的硼达到20微克以上)、能被人体迅速从正常细胞和血液移除。目前仅有两种含硼化合物应用在临床试验:Sodium Borocaptate (BSH)以及Boronophenylalanine(BPA)
研究现状

硼中子俘获治疗系统目前主要用于治疗脑胶质瘤和黑色素瘤。脑胶质瘤是对病人威胁最大的一种恶性肿瘤。患这种瘤的病人多为青壮年,平均存活不到半年。由于其形状复杂,象树根一样生长在大脑中, 运用手术、常规放疗、化疗等方法治疗效果很差。BNCT治疗脑胶质瘤,病人5年存活率可达58%,而用手 术、化疗、常规放疗等方式治疗,病人5年存活率还不到3%BNCT已被证实是目前治疗胶质瘤的最好方法。

阅读 683
分享