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BNCT:精準靶向癌細胞的高端放療技
[ 發布時間:2018-03-21 ]   [ 信息來源: 中國核工業報 ]  [ 字號: ]

——專訪中國工程院院士周永茂  

  中子俘獲療法(NCT)因其能精準、高效治療癌癥,已成為國際粒子治療研發的新熱點和未來腫瘤放療的重要選擇之一。


  2014年9月,我國首例黑色素瘤病患的硼中子俘獲療法(BNCT)臨床試治研究在北京的醫院中子照射器(IHNI)上成功獲得實施。2015年4月22日,《科技日報》頭版刊登了“我研發出世界首臺醫院中子照射器,臨床試治惡性黑色素瘤達到預期驗證目標”的新聞,同期中央電視臺亦多次播放了相關的訊息,引發了業內外人士以及癌癥患者們的廣泛關注。這一消息讓二十多年來一直堅持不懈守著這份核技術“家業”的中國工程院院士周永茂感到欣慰。當然,讓他感到欣慰的不僅僅是NCT有了現實的治療實效,更是因為此舉填補了中國大陸在這一領域的空白,使之在國際高端放療領域有了話語權。在2017年舉行的國際中子俘獲療法治癌大會上,中國大陸的BNCT青年學者也因此獲得了特別獎勵。


  對于近年來已把放療治癌納入核醫療重點開發領域、同時具有組織管理優勢的中核集團來說,盡快開發NCT技術有著先天性的優勢。近日,本報記者就此話題采訪了中核集團科技委高級顧問周永茂院士,解答了相關問題。


  中國大陸NCT登上歷史舞臺


  記者:我國建成世界首臺專門為NCT設計的醫院中子照射器是基于怎樣的背景?


  周永茂:本世紀初,那些用大中型研究堆引出中子束的NCT中子源裝置,曾因老化、壽終、社會動因或事故而紛紛關閉、停運或退役,使世界范圍內的NCT研發陷入“無米之炊”的尷尬境地。


  2010年初,北京建成了世界首臺專門為NCT設計的醫院中子照射器。它是在我國微堆基礎上,采用低濃鈾堆芯,創新研制成的微型NCT中子源裝置,其超高的安全性、足夠的熱束照射強度、簡易的操控性、低廉的造價以及運行維護的經濟性,備受國際業界的重視與關注。


  記者:中子照射器建成后治療癌患的情況如何?


  周永茂:自2014年9月我國首例黑色素瘤病患的NCT臨床試治研究在北京的IHNI上成功實施之后,此后的3年間,IHNI共接受了3例黑色素瘤病患7次臨床照射。其療法毒性均可接受,并都取得患部射野內的療法響應。此外,同期對包含男女老少各年齡段的11名不同癌癥患者施行了20次BPA藥物的體內分布實驗,積累了首批可貴的硼濃度在癌組織、正常組織與血液內隨時間分布的資料。


  記者:這些結果對于我國具有何種意義?


  周永茂:首批黑色素瘤病患的NCT臨床照射研究以及首批不同癌患的BPA藥物體內分布資料的積聚表明中國大陸登上了國際NCT治療癌患的歷史舞臺,掌握了NCT治療癌患的基本技術,填補了中國大陸NCT研發的空白。


  BNCT的巨大優越性


  記者:世界上放療的總體情況如何?NCT是怎樣治療癌癥的?


  周永茂:20世紀中葉,較高傳能線密度(表示輻射品質的量,LET)的質子、重離子(如碳)等粒子放療技術漸趨成熟,投入一些癌癥的臨床例行治療。這些射線的靶向精確度與療效均比較低LET的X射線與γ射線等常規放療上了一個臺階。20世紀末, NCT成為國際放療的開發熱點。


  NCT放療是在照射治療前,先把一種摻硼元素的藥物輸入人體,待硼元素積聚到癌細胞內相當數量時,再用中子束加以照射,故而又稱硼中子俘獲療法(BNCT)。BNCT射野范圍內的中子專門與癌細胞內的硼發生核反應,反應所產生的巨額能量把所在的癌細胞一舉摧毀,而正常細胞不攝取或極少攝取硼元素,與中子束不產生反應而受到保護。


  記者:BNCT為何可以做到精準治療?


  周永茂:一是其治療劑量可控。可通過注入人體的硼藥物的劑量以及束裝置發射的中子注量兩方面加以調控。二是準確靶向癌細胞。摻硼藥物主體的氨基酸是癌細胞增殖擴散所必需的營養劑,正常細胞并不渴求。三是具有高精確度。核反應的作用范圍僅局限于細胞內,約10余個微米尺度。而質子、重離子放療可控的聚焦柏拉格峰僅能調到厘米—毫米水平。四是具有極高療效。BNCT核反應產生的粒子屬高LET性質,在放療中對人體組織的相對生物效應(RBE)最高,可達到8,遠高于X射線和γ射線,也高于質子和重離子。


  為使這些原理性特色在臨床上得到實際體現,BNCT從創立原理至今82年來,經68年臨床實踐,各國核物理學家、核工程師、核化學家、輻射腫瘤學家以及臨床治療專家們為BNCT攻克人類癌患前赴后繼、不懈創新開發,使NCT成為有指望奏實效的高端放療。每兩年一次的國際中子俘獲療法治癌大會18屆文獻總論,雄辯地證實了這種期盼。


  目前全球建成了10余個NCT臨床試治中心。迄今已臨床試治各種疑難患1378例。


  互補與聯合使用的可行性


  記者:現有的放療都包括哪些類型?分別處于什么樣的階段?


  周永茂:根治癌癥、治愈腫瘤是人類長期追尋的目標,目前正處于基礎研發階段。但控制腫瘤、減輕痛苦、保留機體功能、保持形態與美容、改善生活質量與延長生存時間等的期盼,在局部治療上已經并將繼續取得實際效果。


  放療在腫瘤局部控制治療起著關鍵作用。現存放療主要包括三類。


  其一,由高壓電源與鈷源構成的X-刀與伽馬刀所謂的常規放療。一般可應用于處理幾乎所有惡變型腫瘤,但難于治療復發性與多發性的癌癥。其二,為加速器產生一定能量與流強的質子或如碳等重離子構成的質子刀或重離子刀。這些帶電粒子束通過柏拉格峰的聚焦原理能靶向病灶組織并保護周圍的正常組織。質子刀和重離子刀較適應于團塊性、偏良性與較深部位的腫瘤。其三,為從研究試驗核反應堆或加速器的中子靶件上引出中子束、照射施注硼藥后病灶的硼中子俘獲療法。BNCT更有效于彌散狀或浸潤性的惡變癌癥、需保持肢體或外形美容的復發腫瘤以及帶有空腔的器官腫瘤等癌癥。


  目前三類放療處于不同發展階段,常規放療技術成熟,處于普及使用階段;質子或重離子等粒子放療正進入例行治療階段,國際上質子刀已治療十余萬例,重離子刀亦達上萬例;而BNCT相關技術處于不斷提高改進中,并專注于疑難部位、疑難癌患的精準試治階段。


  記者:這三類放療針對不同的情況,那么三類放療是否可聯合使用?


  周永茂:三類放療有極強的互補性。國際上具備這三類放療設施的包括美國、日本與歐洲一些國家。總體上,對癌癥的控制,相對于其它國家取得的明顯成效,我國常規放療設施相對人口總數遠未普及,粒子放療設施全國僅有寥寥幾臺,而BNCT更是處于萌芽狀態,開發潛力巨大。


  目前,世界正在關注治癌手段的聯合使用,獲取更大療效的實際應用與機理研究,聯合化療與放療已取得明顯的更高療效。近期BNCT聯合X-刀、質子刀的使用,同樣展示出高于BNCT單一使用的療效,因而放療的聯合使用為癌癥醫治提供了有指望的多種潛在高效途徑,開發與推廣放療治癌刻不容緩。


  中核集團應扛起BNCT放療重任


  記者:我國大陸BNCT研發起步較晚,與國際相比我們還有哪些差距?


  周永茂:一是臨床試治研究處于國際低值。目前我國大陸癌患的年新診斷數逾430萬例,年死亡數約280萬例,均占世界高值。但BNCT的臨床試治病例總數僅為3例,國際上,迄今的BNCT臨床試治總數達到1378。二是臨床試治的對象種類少。國際上臨床試治多數為復發性腦膠質細胞瘤多型體、惡性腦膜瘤、顱內轉移黑色素瘤等距體表2~5厘米處的深部腫瘤。我國大陸僅作了體表部位淺層黑色素瘤。三是超熱中子束通量水平偏低,難以照射深部腫瘤。四是在病患BNCT資質的評選上,如今,國際上已全部采用無創性放射示蹤的電子影像顯示的現代技術,而我國大陸尚處于在患者身上實體取樣化學分析的原始技術水平。五是摻硼藥物還沒有有效的研發與規模性的生產。六是治療計劃軟件有待開發。治療計劃軟件是放療中引導臨床治療、設定處方劑量、確定照射時間以及評估輻射劑量與分析療效的重要工具。國際BNCT的臨床試治中,日本、美國、阿根廷、臺灣地區均自行編著了治療計劃軟件系統,應用于多種深部腫瘤的BNCT臨床試治。我國大陸迄今尚未具備可應用于臨床試治的自行編著的BNCT治療計劃軟件。


  記者:您對中核集團發展先進放射性醫療技術有何建議?


  周永茂:作為同時擁有中子俘獲療法和質子治癌兩種先進粒子放射性醫療技術發源地的中核集團,應責無旁貸地扛起放療治癌、造福人群這個利在全民、功在千秋的重任。


  目前中核集團完全具備開發中子俘獲療法所有必需的技術基礎。開發多學科交叉、多技術集成的BNCT,科學組織管理是主要的。中核集團應充分發揮職能部門的作用,對內動用基層的技術潛力組織橫向聯合自行研發攻關課題;對外積極利用高校、企業與研究機構對緊缺專業、技術組織聯合研發,共同攻關;對上,則通過國家渠道,對各項審批、執照、資金、公用事業支撐等施行快速溝通。這樣,多管齊下,可促進BNCT開發,大步前進。


  記者:未來我國大陸BNCT的規劃是怎樣的?


  周永茂:就近期目標而論,首先要縮小與國際水平的差距,估計3~5年就能基本解決。對于長遠目標,估計用10年時間,通過自我創新,推出醫院高效中子源裝置、高性能的摻硼藥物、精準的治療計劃評估計算軟件系統以及省級城市推廣放射診治癌癥的應用以及疑難癌癥的臨床試治。同時,把具有我國特色的放療技術打造成軟硬件齊備的成套放射醫療包,跟隨國家“一帶一路”建設推向世界。(王晨香)

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