探寻硼中子俘获增强策略：快裂变中子放疗的新希望

在癌症治疗领域，快中子疗法（FNT）应用减少，硼中子俘获疗法（BNCT）复兴。研究人员为探索先进治疗方案可行性，研究硼中子俘获反应在快裂变中子放疗中的剂量沉积增强。结果显示，临床 FNT 与 BNCT 方案组合的剂量率提升有限，但修改谱中热成分有潜力。这为放疗发展提供新思路。

　　在癌症治疗的漫漫征途中，放疗一直是重要的 “武器”。快中子疗法（FNT）曾在癌症治疗中占据一席之地，但近年来，提供 FNT 的治疗中心数量逐渐减少。与之形成鲜明对比的是，硼中子俘获疗法（BNCT）却迎来了复兴。传统的 FNT 使用加速器产生的快中子源，而位于慕尼黑工业大学（TUM）研究反应堆 FRM II 的医疗应用设施 MEDAPP，曾利用快裂变中子为患者治疗。然而，FNT 的快中子谱并不适合传统的 BNCT，二者结合也未成为常见的治疗方式。那么，能否找到一种方法，让它们 “携手合作”，发挥更大的治疗潜力呢？这成为了科研人员亟待解决的问题。
为此，来自慕尼黑工业大学（TUM）的研究人员开展了一项极具意义的研究。他们深入探究在基于裂变的快中子疗法中，硼中子俘获反应（Boron Neutron Capture Reaction）对剂量沉积（Dose Deposition）的增强作用。通过一系列研究，他们发现临床 FNT 谱与临床 B₁₀浓度组合时，B₁₀浓度对剂量率的影响小于 3%；而中子输入谱中的热成分能显著提高剂量率。虽然目前临床可用的 FNT 和 BNCT 治疗方案组合的剂量率增强较低，但修改后的谱中热成分的开发具有很大潜力。这项研究成果发表在《Applied Radiation and Isotopes》上，为癌症放疗领域带来了新的思考和方向。
在研究过程中，研究人员主要采用了蒙特卡罗模拟（Monte Carlo Simulations）技术。首先，模拟中子从反应堆池经束管和滤波器的传输过程，得到用于剂量计算的医疗裂变谱和铅过滤裂变谱；然后，利用这些谱计算在水模体（Water Phantom）中不同深度含 B₁₀富集区域的剂量率。
下面来看具体的研究结果：

• 输入谱对剂量计算的影响：研究人员给出了经束管传输后用于剂量增强研究的输入谱结果。红色曲线表示经医疗滤波器（B₄C 和 Pb）过滤后的谱，绿色曲线是仅经铅过滤的谱，它是快裂变谱和来自反应堆芯的慢化热成分的混合。对比红、绿谱可清晰看出热 B₄C 滤波器的影响。蓝色曲线代表其他相关谱（文中未详细说明其具体意义）。通过这些谱的分析，为后续研究不同 B₁₀浓度对剂量率的影响奠定了基础。
• B₁₀浓度对剂量率的影响：不出所料，B₁₀浓度对感兴趣区域（ROI，Region of Interest）的剂量率有显著影响。当使用用于 FNT 的医疗谱照射 B₁₀浓度为 20μg/g 的区域时，根据水模体中 ROI 的不同位置，平均增强幅度在 1 - 2.4% 之间。并且，随着 B₁₀浓度增加，平均相对增强大致成比例增加。这表明 B₁₀浓度与剂量率之间存在密切关联。
  研究结论和讨论部分指出，在水中两种 B₁₀浓度（一种是临床所需浓度，另一种是假设的高浓度）对物理剂量的增强，既取决于模拟体积中 B₁₀富集感兴趣区域的位置，也取决于输入谱。虽然临床所需 B₁₀浓度（20μg/g）与过去临床 FNT 使用的医疗中子谱组合时，剂量率的可能增加仅在几个百分点的范围内，但修改后的谱中热成分的进一步评估和利用具有广阔前景。这意味着，尽管目前 FNT 与 BNCT 结合的治疗方案在剂量率提升方面存在一定局限，但通过对中子谱的优化和调整，有望在未来为癌症患者提供更有效的放疗手段，推动癌症治疗领域的发展。