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BNCT | 臺(tái)灣THOR-BNCT中子束特性研究

THOR-BNCT

臺(tái)灣BNCT.

臺(tái)灣投入BNCT研究已超過(guò)20年，并長(zhǎng)期與日本研究團(tuán)隊(duì)交流合作，更在2010年開(kāi)始針對(duì)復(fù)發(fā)頭頸癌進(jìn)行臨床試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果也十分令人振奮。

BNCT基本原理

利用硼-10與中子發(fā)生作用，放出輻射線以殺死腫瘤細(xì)胞的同時(shí)，卻又不嚴(yán)重影響正常組織細(xì)胞，是BNCT的基本精神所在。

BNCT的治療過(guò)程可分成兩部分：首先是在腫瘤部位聚集穩(wěn)定的同位素硼-10，再利用熱中子（Thermal Neutron，通常是指能量在1 eV以下的中子）照射腫瘤部位。由于熱中子與硼-10之間的捕捉機(jī)率，遠(yuǎn)大于熱中子與細(xì)胞主要組成（碳、氫、氧、氮）之間的捕捉機(jī)率。因此，大部分照射在腫瘤部位的熱中子皆與硼-10發(fā)生反應(yīng)，并迅速放出高能量的鋰-7及α粒子（捕捉反應(yīng)如圖所示）。

由于鋰-7及α粒子在組織細(xì)胞中的很大移動(dòng)距離分別只有4 μm和9 μm，此一距離與一個(gè)細(xì)胞的大小相當(dāng)，因此，若能控制中子與硼-10的反應(yīng)發(fā)生在腫瘤細(xì)胞內(nèi)，則腫瘤細(xì)胞將被硼中子反應(yīng)所產(chǎn)生的高能量粒子摧毀，距離較遠(yuǎn)的正常組織細(xì)胞所受到的傷害則相對(duì)較小。這種利用含硼藥物累積于腫瘤細(xì)胞，再利用中子引發(fā)放射反應(yīng)的治療方法，正是結(jié)合標(biāo)靶治療與放射治療的優(yōu)點(diǎn)，達(dá)到所謂不傷及無(wú)辜的治療目的。

綜合上述可以了解：BNCT治療的成敗主要定于：

(1)腫瘤細(xì)胞的硼-10含量是否相對(duì)高于正常組織細(xì)胞；

(2)是否有足夠數(shù)量且能量適合的中子抵達(dá)腫瘤所在位置。

熱中子與B-10的捕獲反應(yīng)

THOR-BNCT中子束特性研究

臺(tái)灣水池式反應(yīng)器（Tsing Hua Open-pool Reactor, 簡(jiǎn)稱THOR）是運(yùn)轉(zhuǎn)中的研究用核子反應(yīng)器（THOR爐心運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所發(fā)出的特殊藍(lán)光, Cherenkov radiation）。

1子通率大小已能提供合理照射時(shí)間所需的強(qiáng)度；另外，快中子與加馬射線所造成之輻射劑量，經(jīng)評(píng)估結(jié)果顯示：每導(dǎo)引一個(gè)超熱中子所引發(fā)之劑量皆小于0.5×10-10 cGy-cm2，完全能夠符合上述醫(yī)療的基本要求。

THOR-BNCT射束出口的中子能譜

利用THOR-BNCT設(shè)施進(jìn)行癌癥治療，其有效治療深度（Advantage Depth, 簡(jiǎn)稱AD）也是我們關(guān)心的議題，為了探討此一超熱中子束進(jìn)入身體組織后的劑量分布情形，我們假設(shè)腫瘤部位B-10的濃度為65ppm、血液中的B-10濃度為18ppm，光子與中子的生物相對(duì)效應(yīng)值（RBE值）分別為1.0和3.2；含硼藥物在腫瘤和正常組織的藥物生物效應(yīng)值（CBE值）分別為3.8和1.3，在此一條件下，THOR-BNCT中子束進(jìn)入身體組織后沿著中心軸的劑量變化如圖7所示。由于超熱中子束的特性，超熱中子在進(jìn)入身體組織后逐步減速而成為熱中子（約在2～2.5公分處形成很大值），隨后與B-10反應(yīng)釋出極大的能量，這也是劑量很大值出現(xiàn)在2～2.5公分的原因。

從圖中也可以發(fā)現(xiàn)，正常組織所受的很大背景劑量來(lái)自于快中子劑量、加馬劑量、以及正常組織中（血液）B-10與中子反應(yīng)所造成的劑量總和。若將此一劑量與腫瘤所接受的劑量做一比較，當(dāng)腫瘤深度達(dá)8.5公分以上，腫瘤所接受的劑量將低于正常組織所接受的很大背景劑量，意謂著在確保正常組織輻射安全的情況下，深度太深的腫瘤部位無(wú)法獲得良好的治療效果。