用中子治療神經元，用回旋加速器生產放射性同位素

膠質母細胞瘤是一種侵襲性惡性腫瘤，約占所有腦腫瘤的15%。即使最初通過治療得到控制，癌癥幾乎總是復發。手術和放療可以延長幾個月的生存期，但腦癌一般在確診后一到兩年內結束生命，只有不到5%的人存活期超過五年。與膠質母細胞瘤一樣，由于正常腦組織對手術和放療的敏感性，許多顱內癌癥的治療都是一個挑戰，但這種情況有望很快改變，部分原因是加速器產生的強中子源使新療法成為可能。

“當你想到進行核反應時，你可能不會想到人的頭部是進行核反應的最佳場所，但你就錯了。”原子能機構核物理學家Ian Swainson說。他正在幫助制定原子能機構關于加速器用于中子生產，包括醫學應用的導則。他說，特別是在一種癌癥治療中使用這種技術，即硼中子俘獲療法，前景很好。“向聚集在某些腦癌、頭頸部癌癥中的硼原子發射中子可以拯救生命。”

硼中子俘獲療法利用中子所能釋放的破壞力，并依賴盡可能多地對腫瘤進行局部破壞。利用中子的破壞能力可以通過硼-10同位素來實現。“硼-10是無放射性的，而且非常善于捕獲中子。因此，在一個非常局部的核反應中，硼會分解成兩個能量碎片。因此，通過給患者注射特殊藥物，將硼-10輸送到腫瘤部位，我們便在癌癥上形成一個大靶心，”Swainson解釋說。

硼中子俘獲療法在很大程度上仍然處于實驗中，沒有廣泛使用，但情況正在改變。2020年，日本郡山和大阪的兩個硼中子俘獲療法裝置已開始臨床治療。同年，原子能機構和日本岡山大學同意通過活動、知識和信息交流以及開發硼中子俘獲療法設施數據庫，加強硼中子俘獲療法的合作。

“硼中子俘獲療法是一種尖端的癌癥療法，”岡山大學校長HirofumiMakino當時表示，“它是現代核物理學和最新藥物細胞生物學的幸福結合。然而，我們不應忘記在發展這一艱難醫療技術中的長期不斷努力。”

2001年，原子能機構編寫了一份關于硼中子俘獲療法的技術報告，成為該領域的參考文獻。當時，涉及的唯一中子源是研究堆。自那時起，新一代基于加速器的緊湊型中子源已開發出來，可以直接安裝在診所里。這使人們對硼中子俘獲療法的興趣大增。

阿根廷、中國、芬蘭和大韓民國也在實施硼中子俘獲療法項目。“20年前，在癌癥治療中使用加速器的中子還只是理論。現在它已成為現實，我們在即將出版的題為《硼中子俘獲療法進展》的技術文件中反映了這一發展，”Swainson說。

回旋加速器革命

確定在患者身上進行硼中子俘獲療法的可行性，需要注射用回旋加速器生產的氟-18（18F）放射性標記的硼化合物，然后用稱為正電子發射斷層成像-計算機斷層成像（PET-CT）的核醫學技術對患者成像。這種氟-18標記的化合物稱為4-二羥硼基-2-18F-氟-苯丙氨酸（FBPA）。

“FBPA很重要，因為它向醫生證實腫瘤已吸收一種含硼化合物，并已為硼中子俘獲療法作好準備。沒有它，該療法可能不會奏效。隨著硼中子俘獲療法變得更加廣泛，我們將需要回旋加速器來滿足FBPA需求。”原子能機構放射性同位素和放射性藥物化學家Amirreza Jalilian說。回旋加速器是一種粒子加速器，通過向穩定同位素發射粒子束生產核醫學使用的放射性同位素。這種相互作用的結果是發生核反應，產生短命放射性同位素。由于這些放射性同位素迅速衰變，它們需要在治療現場或附近生產，并立即使用。

Jalilian指出，盡管用于生產放射性同位素的研究堆數量相當穩定，但新型多功能、經濟更加實惠的回旋加速器在全球范圍內不斷增加。許多用于患者的短壽命放射性同位素可以由醫院的回旋加速器生產，這是該技術的一大優勢。

放射性藥物氟脫氧葡萄糖只是一個例子。它依賴氟-18，可以用回旋加速器生產。約95%的PET-CT程序都使用這種放射性示蹤劑，因此對神經成像和診斷癌癥至關重要。

放射性藥物中的另一個主力是鎵-68（68Ga），它是一些診療性放射性藥物的關鍵成分，診療性放射性藥物通過釋放輻射同時使用放射性同位素進行診斷和治療，這種放射性藥物在癌癥的診斷和隨訪中發揮著重要作用，在治療前列腺癌方面前景尤為突出。然而，生產鎵-68確實存在挑戰。

“當前，生產鎵-68最常見的方法是使用一種稱作發生器的非加速器系統，但發生器的產量根本無法滿足需求。回旋加速器提供了一種有效的直接生產替代手段，并且已顯著擴大鎵-68的可用性。”Jalilian說，全世界有10個中心正在例行使用回旋加速器生產鎵-68。原子能機構目前正在協調一個研究項目，支持交流基于回旋加速器生產鎵-68方面的國際專門知識，并在2019年發布了專門針對該主題的出版物《鎵-68回旋加速器生產》。