硼中子俘获疗法进展
Advances In Boron Neutron Capture Therapy
出版:IAEA
2023年
前言
硼中子俘获疗法是一种组合癌症疗法,利用适当能量的外部中子束和优先聚集在患者肿瘤组织中的含10B药物。中子和硼原子核之间的核反应产生一个α粒子和一个反冲的7Li原子核,对肿瘤细胞造成高度的局部损伤。这一概念虽然简单,最早由G. Locher于1936年提出,但实施起来很有挑战性,涉及到真正的多学科团队。过去的一个困难是,全世界几乎没有足够强度和所需能量的中子源用于硼中子俘获疗法。唯一合适的中子源是研究反应堆,分布在世界各地的大学和政府实验室。研究反应堆不是临床环境,虽然进行了许多临床试验,一些中心报告了令人鼓舞的结果,但接受治疗的患者人数很少,不同中心的结果比较也不简单。2001年,原子能机构发表了《中子俘获疗法的现状》(IAEA-TECDOC-1223),其中总结了基于反应堆源的照射场状况。
在过去的二十年里,参与硼中子俘获疗法的研究反应堆数量急剧下降。然而,在同一时期,利用各种不同的加速器技术开发了紧凑型加速器中子源。加速器的优点是可以直接安装在医院和诊所,为治疗患者提供更合适的环境,并且可以注册为医疗设备。在日本,2020年批准使用回旋加速器中子源与硼药物和治疗计划装置相结合,用于治疗不可切除、局部晚期和复发性头颈癌,资金来自国家医疗保险系统。
这些发展使全世界重新对硼中子俘获疗法产生兴趣,进行了大量商业投资,并认识到原子能机构现在应该发表另一份报告,反映该领域的许多进展。本报告是关于这一主题的两次虚拟技术会议的成果,一次在2020年7月举行,来自20个成员国的106名与会者出席,第二次在2022年3月举行,来自18个成员国的111名与会者出席。
原子能机构感谢为起草和审查本出版物作出贡献的众多国际专家的宝贵贡献和支持,特别是W. Sauerwein(德国)协助组织了第一次咨询和技术会议,K. Igawa(日本)协助协调和建立整个项目的网络。负责本出版物的IAEA官员是I. Swainson,理化科学部的D. Ridikas和A. Jalilian以及人类健康部的O. Belyakov。
目录
目录 8
1 简介 12
1.1 背景 12
1.2 目标 13
1.3 范围 13
1.4 结构 13
2 用于BNCT治疗设施的加速器中子源 16
2.1 中子产生 16
2.2 靶材料 25
2.3 加速器 27
2.4 当前全球加速器系统 29
3 射束设计注意事项 32
3.1射束整形组件的作用和要求 32
3.2射束整形组件 32
4 物理剂量学和中子场参数的测定 39
4.1 辐射组分 41
4.2 空气中测量 42
4.3 体模内测量 43
4.4 全身暴露 44
4.5 实时射束监测器 44
4.6 监测器单位 45
4.7 不确定性、可追溯性 45
5 设施设计 48
5.1 设施规划 49
5.2 设施资源 50
6 设施的运营和管理 58
6.1 各专业人员的角色 58
6.2 无住院单元的独立中心头颈部癌症患者的患者流程 60
6.3 病例审查会议、各临床科室和癌症委员会 61
6.4 辐射照射管理 62
6.5 临床急救管理 62
6.6 国际患者注意事项 63
7 药品和放射性药品 67
7.1 硼剂的要求 67
7.2 早期临床试验 67
7.3 巯基十一氢闭式十二硼酸盐 68
7.5 硼药物的未来前景 70
7.6 4-硼-2-[18F]氟-L-苯丙氨酸 70
7.7 用4-硼-2-[18F]氟-L-苯丙氨酸成像正常人 76
7.8 测量累积的分析方法 77
7.9 影像学的临床应用 78
7.10 总结 79
8 硼浓度测定和成像 81
8.1 加速器临床实践中使用的技术 82
8.2 加速器设施非临床使用的技术 88
8.3 临床使用硼浓度测量方法概述 109
9 放射生物学 111
9.1 生物有效剂量 111
9.2 光子等效剂量:概念和计算方法概述 112
9.3 理想硼载体的放射生物学考虑 113
9.4 临床BNCT研究中硼载体的放射生物学考虑 114
9.5 作用机制 115
9.6 应用和转化研究 118
9.7 加速器系统的放射生物学现状 126
9.8 综合疗法 128
9.9 未来展望 130
10 剂量计算方法和模型 131
10.1 一般概念 132
10.2 计算吸收剂量的方法 137
10.3 将BNCT剂量转换为参考辐射剂量 144
11 处方和治疗计划 155
11.1 一般问题 155
11.2 可用的治疗计划系统 158
11.3 处方 159
12 报告剂量和体积规范 161
12.1 剂量报告的协调需求 161
12.2 报告临床数据 161
12.3 肿瘤学概念:大体肿瘤区和临床靶区体积 161
12.4 空间概念:计划和内部靶区体积 162
12.5 危及器官和需要处方器官 163
12.6 报告剂量 163
12.7 附加注意事项 165
13 临床试验设计和程序 166
13.1 恶性胶质瘤(包括胶质母细胞瘤)的背景 166
13.2 高级别脑膜瘤背景 166
13.3 恶性胶质瘤的BNCT治疗 167
13.4 高级别脑膜瘤的BNCT治疗 169
13.5 从反应堆到加速器 169
13.6 头颈部癌症的背景发病率 171
13.8 皮肤癌 171
13.9 临床试验的监管方面 174
附录I:快中子剂量贡献 176
附录II:轻离子束医用电气设备的野外泄漏 179
附录III:BNCT的野外泄漏参数 180
附录IV:在世界各地使用的电感耦合等离子体分析方法 182
参考文献 185
附件I:名古屋大学加速器中子源

硼中子俘获疗法是一种组合癌症疗法,过去因中子源问题发展受限。近二十年,紧凑型加速器中子源发展使该疗法重获关注。本文介绍了其相关技术,如加速器中子源、硼浓度测定等,还涉及设施运营管理、临床试验等内容,反映了该领域的诸多进展。
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