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【南方都市报】放疗治癌新路径 加速器BNCT装置将进入临床
我国首台自主研发加速器硼中子俘获治疗实验装置在东莞研制成功
2020-08-14|文章来源:南都记者 梁锦弟 实习生 潘雪仪 |【
 

  加速器BNCT装置沙盘图。

  高能所东莞分部已启动首轮细胞实验和小动物实验,目前在对实验效果进行观察。 莞宣供图

  硼中子俘获治疗(简称“BNCT”)是目前国际最先进的癌症治疗手段之一,是一种利用中子和肿瘤内的硼元素发生反应,以摧毁癌细胞的放射性疗法。那么中子从何而来?以往用于BNCT治疗的强中子束流主要通过核反应堆产生,如今有了新的替代办法。

  13日,东莞传来好消息,中国科学院高能物理研究所东莞分部(简称“高能所东莞分部”)自主研制成功我国首台加速器硼中子俘获治疗实验装置(简称“加速器BNCT装置”),该实验装置能够产生强中子束流,对肿瘤进行中子照射。目前高能所东莞分部已启动首轮细胞实验和小动物实验,为未来临床试验做好了前期技术准备。

  中科院院士、“中国散裂中子源”工程总指挥陈和生透露,在成功研制这台BNCT实验装置的基础上,高能所与东莞市人民医院合作开展了第二台BNCT临床设备的设计和研制,预计2023-2024年,完成临床实验,获取医疗设备注册许可证和生产许可证,进入市场。

  什么是BNCT治疗?

  有效治疗脑胶质瘤、黑色素瘤等

  BNCT是目前国际最先进的癌症治疗手段之一。治疗时先给病人注射一种含硼的药物,这种药物与癌细胞有很强的亲和力,会迅速聚集于癌细胞内,相当于给癌细胞做“标记”,而在其他组织内分布很少。随后给病人进行中子照射,时长在1小时内,整个治疗过程一般只需照射一次。当照射的中子被癌细胞内的硼俘获,产生高杀伤力的α粒子和锂离子,便可精准“杀死”癌细胞。

  “α粒子和锂离子射程很短,只有一个细胞的长度,所以只‘杀死’癌细胞而不损伤周围细胞组织。对于脑胶质瘤、黑色素瘤和头颈部复发肿瘤,BNCT是非常有效的治疗手段,并试治肝癌、肺癌、胰腺癌等脏器肿瘤。”中国科学院高能物理研究所东莞分部副主任梁天骄介绍,BNCT具有低成本、治疗高效的特性,患者在接受治疗后,可保持较高的生活质量,治疗疗程短且灵活,治疗费用较低,患者经济负担小。随着新一代含硼药物的发展,适用于BNCT治疗的病症范围在进一步扩大。

  加速器BNCT装置优势在哪儿?

  可应用于人员密集区域的医院

  以往,用于BNCT治疗的强中子束流主要通过核反应堆产生,当前全球治疗病人超过1400余例,效果显著,其中湖南湘雅三院就利用中国原子能科学研究院核反应堆开展医学研究,然而使用核燃料,属于核设施,受核安全管制,难于推广。

  因而,利用加速器产生中子成为研究方向。陈和生介绍,2000年后加速器技术发展,直接推动BNCT医疗设备研究,因为加速器BNCT设备安全、体积小、成本低,可应用于人员密集区域的医院,发展潜力深远。目前,国内外十几家机构积极推动BNCT医疗器械的研制。日本研发脚步较快,在2011年建成世界首台加速器BNCT装置。2020年3月,世界上第一台加速器BNCT设备和硼药物正式获得了日本厚生劳动省的批准,并已经开始接受患者。这是硼中子俘获疗法在世界上首次正式进入临床应用。

  而此次高能所东莞分部研发的加速器BNCT实验装置,主要由质子加速器、中子照射系统、含硼药物、治疗计划软件和剂量测量等子系统构成。它由直线加速器提供的强流质子束打靶,产生中子,经过慢化为超热中子,达到治疗需要的中子能量,在治疗计划软件和测量系统的控制下,调整束流形状和照射野,中子束照射病灶,达到杀灭癌细胞的功效。

  装置采用自主研发射频四极质子加速器,自主研制中子产生靶和束流整形体,同时研制束流诊断与剂量监测设备等。该设备完全是我国首台自主研发的设备,技术处于世界先进水平。

  8月13日,8位来自放射医学、粒子加速器、中子物理与技术、硼药等领域的院士及专家对中国科学院高能物理研究所东莞分部研发的加速器BNCT实验装置进行了评审,认为该装置的成功研制,为我国医用BNCT治疗装置整机国产化和产业化奠定了技术基础,打靶束流功率和中子注量率都符合开展BNCT小动物实验的要求。

  何时临床?

  预计2025年向公众开放

  “首先由医生诊断,患者是否适合这个治疗手段,然后通过CT找出肿瘤位置、大小等,注射含硼的药物,等待大概两个小时后,再进行中子照射,照射后疗程就结束了”。中国散裂中子源工程副经理傅世年介绍。

  “患者总花费为10万余元,”陈和生介绍,加速器BNCT装置与其他粒子治癌装置相比具有优势,造价较低,约1亿元人民币;占地面积小,约800平方米;利用生物靶向性,大面积杀伤浸润、扩散、转移癌细胞;治疗时间短,约2-4小时,每年可治疗病人超2500例。1-2次为一疗程,副作用小,无痛苦,提高患者治疗舒适水平。

  梁天骄介绍,高能所东莞分部已启动首轮细胞实验和小动物实验,目前在对实验效果进行观察,同时计划通过开展细胞和动物实验,更大规模地开展BNCT适应症研究,为新一代硼药的研发和动物实验提供相应的实验环境。

  目前研究成果是实验装置还不是治疗装置,科研人员正在利用这台实验装置开展BNCT临床设备的相关核心技术的实验研究,优化装置的综合性能。傅世年介绍,在此基础上,与东莞市人民医院合作开展第二台BNCT临床设备的设计和研制,医疗设备的可靠性、安全性要求高,一切需要符合医疗器械的规范。

  按照规划,2020年,利用BNCT试验装置开展相关核心技术的实验研究与测试,优化装置综合性能。2021年,在东莞市人民医院安装完成我国自主研发临床BNCT设备。2022年,完成医疗器械检测,开展临床实验。2023-2024年,完成临床实验,获取医疗设备注册许可证和生产许可证,进入市场。“预计2025年向公众开放,之后进行全国推广,希望推广到县级及以上的医院。”傅世年表示。

  相关信息

  除了加速器BNCT装置

  更多产业化项目进行中

  高能物理研究所副所长陈延伟表示,日本、美国等众多发达国家都在积极推动BNCT技术的发展。

  事实上,本次自主研发的加速器BNCT装置是利用中国散裂中子源相关技术催生的首个产业化项目。2018年,高能物理研究所在广东东莞建成了我国首台散裂中子源,在加速器和中子技术方面有得天独厚的优势,加速器BNCT装置的研发成功对于示范带动散裂中子源关联产业发展具有重要意义。这也充分证明,大科学装置在基础研究和应用研究之外,其设计和建造将大力促进相关产业发展和技术革新。

  “散裂中子源是用加速器产生的高能质子轰击重金属靶,产生中子,而BNCT加速器能量要低得多,使用的靶材料也和散裂中子源有所区别。”傅世年介绍,“去年12月,BNCT实验装置首次打靶成功获得中子束流,证明了我们设备加工制造与安装调试的高质量和高可靠性。随后,我们又逐步实现稳定运行和功率的不断提升。”

  当然要做好BNCT治疗,除了装置,还有含硼药物研究,相关配套设施的配合,每一步都至关重要。加速器BNCT装置的设计由高能所东莞分部负责,但是也会在全国寻找供应商,因为设备的精度要求高,对于供应商的要求也高,从另一个层面来看也是对产业水平的一个提高。

  “除了加速器BNCT装置,我们还有更多产业化项目在争取推进”。陈和生表示,但是因为处于研发阶段,不便对外发布。他强调,”要做发挥高科技的作用,带动产业化发展,做能够解决问题的事情”。

  采写:

  南都记者 梁锦弟 实习生 潘雪仪(2020年08月14日A06版)


 
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