创新中子谱测量法：精准评估加速器硼中子俘获治疗（BNCT）的关键突破

为解决加速器硼中子俘获治疗（BNCT）中难以准确评估治疗中子场特性的问题，研究人员开展测量双微分中子谱（DDNS）新方法的研究。结果显示该方法在 30° 以下有效，但 45° 以上需改进。这对优化 BNCT 治疗意义重大。

　　硼中子俘获治疗（BNCT）是一种基于¹⁰B(n,α)⁷Li 反应的有效癌症治疗手段，近年来备受全球医学界关注。它利用中子与肿瘤细胞内的硼元素发生反应，释放出高能量粒子，精准地破坏癌细胞，对周围正常组织的损伤相对较小，就像是给癌细胞设下的 “精确打击陷阱”。然而，在实际应用中，加速器产生的中子能量复杂，且其能谱会随照射角度变化，这使得准确评估患者接受的全身辐射剂量变得极为困难。传统的多箔活化法和 Bonner 球谱仪（BSS）在面对这种复杂的中子场时，难以精确测量角度相关的中子谱，治疗效果的评估和优化受到严重制约，就好比蒙着眼睛调整治疗方案，难以达到理想效果。

为了攻克这些难题，国外研究人员开展了一项关于测量双微分中子谱（DDNS）新方法的研究。他们设计了一种新型的基于液体慢化剂的中子谱仪，并通过数值模拟对该方法的可行性进行了深入探究。研究成果发表在《Applied Radiation and Isotopes》上。

在研究方法上，主要运用了以下关键技术：首先，设计的中子探测器利用填充³He 的正比计数器来探测中子，中子经过准直器孔进入计数器，期间会通过圆柱形液体慢化剂进行慢化，液体慢化剂采用含¹⁰B 的四氟硼酸钠溶液，其厚度可远程调节，以此改变谱仪的响应函数。其次，采用蒙特卡罗贝叶斯展开法（MCBUM）求解反卷积问题，推断中子能谱，该方法基于贝叶斯定理，通过随机采样和统计分析获得更准确的结果。此外，利用 MCNP - 6 计算谱仪的响应函数，并以 14MeV 中子源经束流整形组件产生的超热中子场为测量对象进行数值测试。

研究结果如下：

• 角度小于 30° 时：评估函数 A 小于 1，在超热和快中子区域平均为 0.1 到 10 倍。这表明在低角度下，该测量方法具有一定的可行性和有效性，能够合理地测量中子谱，同时也说明屏蔽措施在一定程度上有效阻挡了快中子从谱仪前表面的穿透。不过，快中子通量存在高估的趋势，还需进一步研究改进。
• 角度为 45° 时：在 0.5eV 到 1keV 范围内，结果显示 A 小于 1，能谱匹配较好；但在 1keV 到 10keV 范围内，A 值显著升高，无法在整个超热区域都获得理想的测量结果。
• 角度为 60° 时：测量结果与真实谱差异较大，这意味着谱仪对侧面入射的中子屏蔽不足。此外，无论测试角度如何，热中子普遍被高估，可能是由于谱仪内快中子的热化现象导致。

综合研究结论和讨论部分，该研究提出的测量系统在低角度测量时展现出一定的可行性，为加速器硼中子俘获治疗（BNCT）中中子谱的测量提供了新的思路和方法。然而，在高角度测量方面还存在不足，需要进一步优化谱仪设计，增强对侧面入射中子的屏蔽能力，尤其是在快中子能量区域。这一研究成果对于推动加速器硼中子俘获治疗（BNCT）的发展具有重要意义，它为更精准地评估治疗中子场、优化治疗方案提供了有力支持，有望提升 BNCT 治疗癌症的效果，给癌症患者带来新的希望。