氦-4(4He)核素放疗：从α粒子内照射到外束治疗的临床转化与剂量监测挑战

本文聚焦α粒子在肿瘤放疗中的独特优势与剂量监测难题，研究人员系统综述了4He核素在αRT（放射性药物治疗）、DaRT（扩散α发射体放疗）、BNCT（硼中子俘获治疗）及外束治疗中的应用进展，提出需建立融合物理剂量分布与生物效应的新型剂量模型。该研究为精准放疗提供了关键理论支撑，发表于《Applied Radiation and Isotopes》。

　　

在肿瘤治疗领域，传统放疗面临缺氧肿瘤抵抗、正常组织损伤等瓶颈。α粒子因其高线性能量转移(LET)和短射程(<100μm)特性，能精准杀伤癌细胞并减少周围组织损伤，成为放疗研究热点。然而，这种"双刃剑"特性也带来核心难题：α粒子及其伴随核素(⁷Li等)无法直接监测，导致治疗剂量与生物效应难以精准匹配。

波兰国家核研究中心的研究团队在《Applied Radiation and Isotopes》发表综述，系统梳理了⁴He核素在四大治疗模式中的应用：1）αRT利用²²⁵Ac等核素标记靶向分子；2）DaRT通过²²⁴Ra植入体释放α粒子；3）BNCT依赖¹⁰B(n,α)⁷Li反应；4）外束治疗采用加速器产生⁴He离子束。研究重点探讨了剂量监测技术创新，包括间接成像法、生物剂量模型构建等。

关键技术涉及：1) α粒子微剂量学测量技术；2) 基于PET/SPECT的间接分布成像；3) 考虑旁观者效应的三维剂量模型；4) 临床前研究队列的放射生物学评估。

【Alpha-emitters based Radiopharmaceutical Therapy (αRT)】
通过²²⁵Ac-J591等靶向载体实现前列腺癌特异性聚集，临床数据显示单次给药可使肿瘤吸收剂量达50-100Gy，但需解决放射性核素逃逸导致的骨髓抑制问题。

【Diffusing Alpha-Emitters Radiation Therapy (DaRT)】
²²⁴Ra导线植入治疗头颈鳞癌的I期试验显示，3.66天半衰期可实现自我剂量调节，肿瘤控制率达70%，但需优化植入几何以降低剂量异质性。

【Boron Neutron Capture Therapy (BNCT)】
新型含硼药物BPA-F实现肿瘤/正常组织摄取比>3:1，配合超热中子束(0.5-10keV)使局部RBE加权剂量提升3-5倍，但需完善CBE(临床生物效应)因子数据库。

【Alpha Particle External Beam Radiotherapy】
2021年重启的⁴He离子治疗显示Bragg峰展宽比质子窄15%，RBE达1.5-2.5，尤其适合颅底肿瘤，但需解决束流碎片监测难题。

该研究突破性提出"等效剂量"新范式，整合α/⁷Li协同效应与非靶向效应(如旁观者效应)。通过建立LET-RBE-Oxygen三维模型，将剂量预测误差从传统模型的±25%降至±8%。这些进展为个体化α粒子放疗奠定了方法论基础，但线粒体损伤机制等科学问题仍需深入探索。正如作者Natalia Knake强调，未来需开展多中心临床研究验证新型剂量学体系，这对推动放射肿瘤学精准化具有里程碑意义。