中子治療
中子治療即硼中子俘獲治療(Boron Neutron Capture Therapy,簡稱BNCT)。硼中子俘獲治療通過在腫瘤細胞內(nèi)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(nèi),而其他組織內(nèi)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(fā)生很強的核反應,釋放出一種殺傷力*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(shù),稱為硼中子俘獲治療技術(shù)。
簡介
1932年詹姆斯·查德威克發(fā)現(xiàn)中子后,1935年H. J. 泰勒又發(fā)現(xiàn)硼-10會捕捉中子,發(fā)生核分裂,產(chǎn)生鋰核及高能量的氦核。這個反應稱為中子捕獲。當此現(xiàn)象發(fā)生在生物組織中,氦核會在相當短的距離內(nèi)(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(fā)展癌癥治療方式;理論上,只要能合成出會被癌細胞攝取的硼化合物,再以中子射線引發(fā)癌細胞中硼-10的核分裂,如此便可以極地殺死癌細胞,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(fā)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(nèi)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。
BNCT的原理是利用發(fā)生在腫瘤細胞內(nèi)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(nèi)聚積足夠量的穩(wěn)定性核素B,即將一種含B的化合物引入患者體內(nèi),這種化合物與腫瘤細胞有很強的親和力,進入體內(nèi)后,迅速聚集于腫瘤細胞內(nèi),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(nèi)聚集的B發(fā)生B(n,α)Li核反應,B俘獲中子后,形成同位素B,B迅速分裂為重粒子Li和α,腫瘤細胞被α射線和Li照射而死亡。
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(jīng)投入使用的BNCT系統(tǒng)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(yī)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(zhì)子加速器出射的質(zhì)子和低原子序數(shù)物質(zhì)反應得到中子。
(3)自發(fā)裂變中子源。目前各國研究的自發(fā)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 。
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(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) 。
硼中子俘獲治療系統(tǒng)目前主要用于治療腦膠質(zhì)瘤和黑色素瘤。腦膠質(zhì)瘤是對病人威脅的一種惡性腫瘤?;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(shù)、常規(guī)放療、化療等方法治療效果很差。BNCT治療腦膠質(zhì)瘤,病人5年存活率可達58%,而用手 術(shù)、化療、常規(guī)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(zhì)瘤的方法。