我国首台自主研发加速器硼中子俘获治疗实验装置研制成功

近日,中科院高能所东莞分部成功研制我国首台自主研发加速器硼中子俘获治疗(简称BNCT)实验装置,启动了首轮细胞实验和小动物实验,为开展临床试验做好了前期技术准备。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,将为我国肿瘤治疗带来技术性革新。 

高能所所长王贻芳在8月13日召开的新闻发布会上致辞,他提到:高能所建设了我国首个大科学装置——北京正负电子对撞机,推动了许多领域的技术发展,包括精密机械、微波电子、低温超导等。作为国家科研单位,高能所有义务推动科技成果转移转化,推动国内放疗事业的发展,降低医疗成本,服务国民健康,达到科学研究服务国家战略发展、科技兴国的宏伟目标。下一步,我们将立足国家需求,扎实做好各项工作,加快推进BNCT技术研发和临床普及,努力开启癌症治疗的新时代。

当“中子”遇到“硼” 

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。”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。  

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。 

中子散射技术产业化开花结果 

以往,用于BNCT治疗的强中子束流主要通过核反应堆产生。与基于核反应堆的BNCT装置不同的是,加速器BNCT装置作为射线装置,可以在位于人员密集区域的医院使用,未来可往市、县一级拓展,在较广的范围实现个性化与例行性的BNCT治疗,有广阔的应用前景和深远的发展潜力。 

“因为强中子源一般仅在大型科研实验室才能找到,几十年来BNCT发展缓慢,目前全世界基于反应堆的BNCT临床试验只有1400多例。但如果可以使用加速器来产生中子,就易于推广到医院使用。”中国散裂中子源工程副经理傅世年介绍。 

2018年,高能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,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,对于示范带动散裂中子源关联产业发展具有重要意义,广东省和东莞市对此给予了大力支持。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。”  

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,是我国在癌症治疗高端医疗设备整机技术开发方面取得的又一重大成果;整台装置自主设计建造,掌握全部核心技术,为下一步建设临床BNCT治疗装置打下了坚实的技术基础,显著提高了我国在该领域的国际竞争力。 

有望很快开展临床试验 

目前,科研人员正在利用这台实验装置开展BNCT相关核心技术的实验研究,优化装置的综合性能。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。同时,通过动物安全性验证,为后期临床试验奠定基础。 

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,有望很快进入临床试验,依规逐步开展临床治疗。 

高能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。推进加速器BNCT不仅可以使得中国的大型医疗设备在世界范围内占有一席之地,而且可以造福社会,助力实施健康中国战略,开启癌症治疗的新时代。 

BNCT模型--我国首台自主研发加速器硼中子俘获治疗实验装置研制成功

BNCT模型

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