用中子治疗神经元，用回旋加速器生产放射性同位素

胶质母细胞瘤是一种侵袭性恶性肿瘤，约占所有脑肿瘤的15%。即使最初通过治疗得到控制，癌症几乎总是复发。手术和放疗可以延长几个月的生存期，但脑癌一般在确诊后一到两年内结束生命，只有不到5%的人存活期超过五年。与胶质母细胞瘤一样，由于正常脑组织对手术和放疗的敏感性，许多颅内癌症的治疗都是一个挑战，但这种情况有望很快改变，部分原因是加速器产生的强中子源使新疗法成为可能。

“当你想到进行核反应时，你可能不会想到人的头部是进行核反应的最佳场所，但你就错了。”原子能机构核物理学家Ian Swainson说。他正在帮助制定原子能机构关于加速器用于中子生产，包括医学应用的导则。他说，特别是在一种癌症治疗中使用这种技术，即硼中子俘获疗法，前景很好。“向聚集在某些脑癌、头颈部癌症中的硼原子发射中子可以拯救生命。”

硼中子俘获疗法利用中子所能释放的破坏力，并依赖尽可能多地对肿瘤进行局部破坏。利用中子的破坏能力可以通过硼-10同位素来实现。“硼-10是无放射性的，而且非常善于捕获中子。因此，在一个非常局部的核反应中，硼会分解成两个能量碎片。因此，通过给患者注射特殊药物，将硼-10输送到肿瘤部位，我们便在癌症上形成一个大靶心，”Swainson解释说。

硼中子俘获疗法在很大程度上仍然处于实验中，没有广泛使用，但情况正在改变。2020年，日本郡山和大阪的两个硼中子俘获疗法装置已开始临床治疗。同年，原子能机构和日本冈山大学同意通过活动、知识和信息交流以及开发硼中子俘获疗法设施数据库，加强硼中子俘获疗法的合作。

“硼中子俘获疗法是一种尖端的癌症疗法，”冈山大学校长HirofumiMakino当时表示，“它是现代核物理学和最新药物细胞生物学的幸福结合。然而，我们不应忘记在发展这一艰难医疗技术中的长期不断努力。”

2001年，原子能机构编写了一份关于硼中子俘获疗法的技术报告，成为该领域的参考文献。当时，涉及的唯一中子源是研究堆。自那时起，新一代基于加速器的紧凑型中子源已开发出来，可以直接安装在诊所里。这使人们对硼中子俘获疗法的兴趣大增。

阿根廷、中国、芬兰和大韩民国也在实施硼中子俘获疗法项目。“20年前，在癌症治疗中使用加速器的中子还只是理论。现在它已成为现实，我们在即将出版的题为《硼中子俘获疗法进展》的技术文件中反映了这一发展，”Swainson说。

回旋加速器革命

确定在患者身上进行硼中子俘获疗法的可行性，需要注射用回旋加速器生产的氟-18（18F）放射性标记的硼化合物，然后用称为正电子发射断层成像-计算机断层成像（PET-CT）的核医学技术对患者成像。这种氟-18标记的化合物称为4-二羟硼基-2-18F-氟-苯丙氨酸（FBPA）。

“FBPA很重要，因为它向医生证实肿瘤已吸收一种含硼化合物，并已为硼中子俘获疗法作好准备。没有它，该疗法可能不会奏效。随着硼中子俘获疗法变得更加广泛，我们将需要回旋加速器来满足FBPA需求。”原子能机构放射性同位素和放射性药物化学家Amirreza Jalilian说。回旋加速器是一种粒子加速器，通过向稳定同位素发射粒子束生产核医学使用的放射性同位素。这种相互作用的结果是发生核反应，产生短命放射性同位素。由于这些放射性同位素迅速衰变，它们需要在治疗现场或附近生产，并立即使用。

Jalilian指出，尽管用于生产放射性同位素的研究堆数量相当稳定，但新型多功能、经济更加实惠的回旋加速器在全球范围内不断增加。许多用于患者的短寿命放射性同位素可以由医院的回旋加速器生产，这是该技术的一大优势。

放射性药物氟脱氧葡萄糖只是一个例子。它依赖氟-18，可以用回旋加速器生产。约95%的PET-CT程序都使用这种放射性示踪剂，因此对神经成像和诊断癌症至关重要。

放射性药物中的另一个主力是镓-68（68Ga），它是一些诊疗性放射性药物的关键成分，诊疗性放射性药物通过释放辐射同时使用放射性同位素进行诊断和治疗，这种放射性药物在癌症的诊断和随访中发挥着重要作用，在治疗前列腺癌方面前景尤为突出。然而，生产镓-68确实存在挑战。

“当前，生产镓-68最常见的方法是使用一种称作发生器的非加速器系统，但发生器的产量根本无法满足需求。回旋加速器提供了一种有效的直接生产替代手段，并且已显著扩大镓-68的可用性。”Jalilian说，全世界有10个中心正在例行使用回旋加速器生产镓-68。原子能机构目前正在协调一个研究项目，支持交流基于回旋加速器生产镓-68方面的国际专门知识，并在2019年发布了专门针对该主题的出版物《镓-68回旋加速器生产》。