中子治疗/硼中子俘获治疗（Boron Neutron Capture Therapy,BNCT)

中子治疗/硼中子俘获治疗（Boron Neutron Capture Therapy,BNCT)/中子刀

肿瘤是否吸收了硼制剂这是治疗的前置条件

硼中子俘获治疗(Boron Neutron Capture Therapy,BNCT)

放射外科(Radiosurgery，RS)生物学基础

TOMO在儿童肿瘤中的应用

质子加速器/质子治疗/PBT-在儿童肿瘤放疗中的临床应用

硼（Boron）是一种化学元素，元素符号是B。

约公元前200年，古埃及、罗马、巴比伦曾用硼砂制造玻璃和焊接黄金。法国化学家盖·吕萨克用金属钾还原硼酸制得单质硼。硼在地壳中的含量为0.001%。硼为黑色或银灰色固体。晶体硼外观为黑色，硬度仅次于金刚石，质地较脆。

发现简史

硼化合物的发现和使用最早可以追述到古埃及，如古代埃及制造玻璃时已使用硼砂作熔剂，古代炼丹家也使用过硼砂，但是硼酸的化学成分直到19世纪初还是个谜。

1808年，英国化学家戴维在用电解的方法发现钾后不久，又用电解熔融的三氧化二硼的方法制得棕色的硼，同年法国化学家盖·吕萨克和泰纳用金属钾还原无水硼酸制得单质硼。

实际上，他们都没有生产出纯净的硼元素，而极纯的硼几乎不可能获得。更纯净的硼是由亨利·穆瓦桑于1892年提取的。最终，美国的E·Weintraub点燃了氯化硼蒸气和氢的混合物，生产出了完全纯净的硼。这种物质获取的硼被发现性质和以前的报告有很大的不同。

硼被命名为Boron，它的命名源自阿拉伯文，原意是“焊剂”的意思。说明古代阿拉伯人就已经知道了硼砂具有熔融金属氧化物的能力，在焊接中用做助熔剂。直至1981年，人们才认识到硼不仅是植物，也且是动物与人类所必须的元素。当时报道的一项早期研究结果提示了硼的必要性，在这项研究中发现，给雏鸡喂饲维生素D不足但并不完全缺乏的饲料时，硼能够改善其骨骼钙化。

构成生命

硼元素是核糖核酸形成的必需品，而核糖核酸是生命的重要基础构件。夏威夷大学宇航局天体生物学研究所的博士后研究员詹姆斯-斯蒂芬森称：“硼对于地球上生命的起源可能很重要，因为它可以使核酸稳定，核酸是核糖核酸的重要成分。在早期生命中，核糖核酸被认为是脱氧核糖核酸的信息前体

工业用途

硼是一种用途广泛的化工原料矿物，主要用于生产硼砂、硼酸和硼的各种化合物以及元素硼，是冶金、建材、机械、电器、化工、轻毛、核工业、医药、农业等部门的重要原料。时下，硼的用途超过300种，其中玻璃工业、陶瓷工业、洗涤剂和农用化肥是硼的主要用途，约占全球硼消费量的3/4。中国硼矿资源虽然丰富，但是硼矿产品不能满足国内经济建设需求，2007年国内硼砂产量约为40万吨，进口硼矿产品64.87万吨，大量依赖进口，因此充分了解世界硼矿产品市场情况就显得相当重要。

单质硼用作良好的还原剂，氧化剂，溴化剂，有机合成的掺合材料，高压高频电及等离子弧的绝缘体，雷达的传递窗等。

硼是微量合金元素，硼与塑料或铝合金结合，是有效的中子屏蔽材料；硼钢在反应堆中用作控制棒；硼纤维用于制造复合材料等；含硼添加剂可以改善冶金工业中烧结矿的质量，降低熔点、减小膨胀，提高强度硬度。硼及其化合物也是冶金工业的助溶剂和冶炼硼铁硼钢的原料，加入硼化钛、硼化锂、硼化镍，可以冶炼耐热的特种合金；建材。硼酸盐、硼化物是搪瓷、陶瓷、玻璃的重要组分，具有良好的耐热耐磨性，可增强光泽，调高表面光洁度等。 [6]

硼酸，硼酸锌可用于防火纤维的绝缘材料，是很好的阻燃剂，也应用于漂白、媒染等方面；偏硼酸钠用于织物漂白。此外，硼及其化合物可用于油漆干燥剂，焊接剂，造纸工业含汞污水处理剂等。

硼做为微量元素存在于石英矿中，在高纯石英砂的提纯工艺中，如何尽量的降低硼含量成为工艺关键。硼的存在使得石英的熔点降低，制得的石英坩埚使用次数降低，使得单晶硅生产成本升高。

生理功能

有关硼的吸收代谢科学界了解得并不充分，硼在膳食中很容易吸收，并大部分由尿排出，在血液中是与氧结合，为H3BO3或B(OH)4-，硼酸与有机化合物的羟基形成无机酯。动物与人的血液中硼的含量很低，并与膳食中镁的摄入有关，镁摄入低时，血液中硼的含量就增加。硼可在骨中蓄积，但尚不清楚是何种形式。

硼普遍存在于蔬果中，是维持骨的健康和钙、磷、镁正常代谢所需要的微量元素之一。对停经后妇女防止钙质流失、预防骨质疏松症具有功效，硼的缺乏会加重维生素D的缺乏；另一方面，硼也有助于提高男性睾丸甾酮分泌量，强化肌肉，是运动员不可缺少的营养素。硼还有改善脑功能，提高反应能力的作用。虽然大多数人并不缺硼，但老年人有必要适当注意摄取。

硼的生理功能还未确定，存在两种假说解释硼缺乏时出现的明显而不同的反应，以及已知硼的生化特性。一种假说是，硼是一种代谢调节因子，通过竞争性抑制一些关键酶的反应，来控制许多代谢途径。另一种是，硼具有维持细胞膜功能稳定的作用，因而，它可以通过调整调节性阴离子或阳离子的跨膜信号或运动，来影响膜对激素和其他调节物质的反应。

植物生理

硼是高等植物特有的必需元素。硼能与游离状态的糖结合，使糖容易跨越质膜，促进糖的运输。植物各器官间硼的含量以花最高，花中又以柱头和子房最高。硼对植物的生殖过程有重要的影响，与花粉形成、花粉管萌发和受精有密切关系。缺硼时，花药和花丝萎缩，花粉发育不良。油菜和小麦出现的“花而不实”现象与植物硼酸缺乏有关。缺硼时根尖、茎尖的生长点停止生长，侧根、侧芽大量发生，其后侧根、侧芽的生长点又死亡，从而形成簇生状。甜菜的褐腐病、马铃薯的卷叶病和苹果的缩果病等都是缺硼所致。

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

硼药是指BNCT疗法，即硼中子俘获治疗，是一种将放射与药物相结合的靶向、精准放疗。目前硼但有研究证明，BNCT疗法对脑胶质瘤、脑膜瘤、肝转移癌、黑色素瘤和膀胱癌等多种实体肿瘤都有一定效果。

其中用到的药物即硼药，在我国目前硼药已经有研发出来，用于脑胶质瘤等治疗；针对其它癌症类型的硼药正在加紧研发中．

BNCT疗法主要是通过给患者注射硼药，药物进入人体后聚集于特定的癌细胞内，然后使用中子射线对患部照射，当中子射线和进入癌细胞的硼产生很强的核反应，就会释放出杀伤力极强的射线，对癌细胞能够起到杀伤效果。

简介

1932年詹姆斯·查德威克发现中子后，1935年H. 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B（n,α）Li核反应，B俘获中子后，形成同位素B，B迅速分裂为重粒子Li和α，肿瘤细胞被α射线和Li照射而死亡。

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。

美国于1994年开始BNCT的临床试验。麻省理工学院(MIT)对22例多形性胶质母细胞瘤患者进行了 BNCT治疗，Brookhaven国家实验室对54例患者进行了治疗。荷兰1997年开始进行BNCT的临床实验，至 今已治疗了20多例患者。芬兰1999年开始进行临床实验，至今已治疗10多例患者。以上都是BNCT治疗 多形性胶质母细胞瘤的一期临床实验，目前已进入了第二期临床试验阶段。日本和美国还分别对30多例和5例黑色素瘤患者进行了治疗，也取得了非常好的疗效。此外，还有澳大利亚、瑞典等30多个国家和地区正在开展 BNCT的实验研究 。

中子俘获反应产生的α线和7Li粒子与X线和γ线不同，从产生到停止的距离（范围）很短（大约一个细胞的长度），因此对肿瘤细胞周围的正常组织影响较小，是真正意义上的精准定位照射，也可以称为“癌症选择性放疗”。

BNCT是Boron Neutron Capture Therapy的简称。

●硼（Boron）

在BNCT疗法中使用的硼是对身体无害的元素。硼是大家身边常见的元素，也被用于漱口水、眼药水和洗眼药中。

●中子（Neutron）

中子是构成原子核的粒子之一。在BNCT疗法中，将把中子的能量缩小，使其减少对身体的影响，从而加以利用。

治疗的方法

（1）在BNCT加速器系统中，首先，用于癌症治疗的圆形加速器回旋加速器将质子加速到30 MeV（= 3000万电子伏特）的能量和近25％的光速。加速的质子束被电磁铁携带到中子照射装置（处理部）。

（2）接着，通过中子照射装置使质子束与铍靶碰撞而产生中子。将获得的中子减速至最佳能量（在热/超热区域），由减速器进行处理，并照射到患处。

（3）通过预先给患者滴入硼化合物。具有活跃新陈代谢的癌细胞会积极吸收硼化合物。通过用前面提到的中子束照射，它引起硼的核分裂。核分裂产生的能量会破坏单个细胞。然后，已经选择性地破坏了吸收了硼化合物的细胞。

在吸收大量硼的癌细胞中，硼与热中子之间发生核反应，并且该核反应产生的α射线和7Li粒子杀死癌细胞。

由于α射线和7Li粒子仅飞行约10微米（一个细胞），因此可以选择性地治疗癌细胞，而不会损坏周围的正常细胞。

① 容易被癌细胞吸收的硼药物

治疗的流程

治疗日前的探讨

①FBPA-PET/CT检查

为了确认肿瘤是否吸收了硼制剂，请在治疗当天之前，到创药粒子加速器研究中心接受PET /CT检查。(根据吸收程度的不同，治疗的预定也有暂时取消的可能。)

BNCT疗法的适用范围很广，副作用相对于放疗小很多，治疗时间也比较短。

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