由于將帶電粒子的能量轉(zhuǎn)移到周圍組織的特定機(jī)制，質(zhì)子和離子治療比傳統(tǒng)的光子治療具有基本的臨床優(yōu)勢(shì)——布拉格峰。布拉格峰的位置(受照射組織所在的深度)取決于粒子的能量，因此可以通過(guò)改變質(zhì)子能量，在選定的腫瘤體積上移動(dòng)布拉格峰(圖1)。

圖1.PBCT草圖，腫瘤中的劑量通過(guò)質(zhì)子靶向布拉格峰面積(用紅方塊標(biāo)記)和細(xì)胞靶向(攝取增加用綠色表示)

盡管質(zhì)子相對(duì)于光子具有明顯的物理學(xué)優(yōu)勢(shì)，并且發(fā)展了更好的質(zhì)子治療技術(shù)，如調(diào)強(qiáng)質(zhì)子治療和圖像引導(dǎo)質(zhì)子治療，進(jìn)一步提高了幾何靶向的精度，但還沒開發(fā)出質(zhì)子的全部治療潛力，包括質(zhì)子劑量分布對(duì)分次間和分次內(nèi)解剖結(jié)構(gòu)變化的敏感，以及質(zhì)子的大半影。因此，靠近靶區(qū)體積的正常組織可能受到高劑量照射。在單次分次和質(zhì)子治療整個(gè)療程中，質(zhì)子路徑上的解剖變化會(huì)損害靶區(qū)中劑量分布的適形性和均勻性，并危及正常組織的保護(hù)。質(zhì)子治療計(jì)劃中的上述因素可能會(huì)導(dǎo)致用于治療決策的劑量分布與放療過(guò)程中實(shí)際照射到患者身上的生物有效劑量分布有很大差異。

二元技術(shù)(binary technologies)可以將特定試劑引入生物環(huán)境，旨在增加腫瘤對(duì)正常組織的劑量效應(yīng)，從根本上提高放射治療效率的潛力。代替或是除了物理靶向之外，二元方法通常會(huì)利用特殊試劑，這些試劑能聚集在腫瘤中。試劑包括在腫瘤細(xì)胞中特異性積累的放射增敏劑，以及用于正常組織的放射防護(hù)劑、用于光動(dòng)力治療的藥物和用于光子激活治療的重原子。

依賴于細(xì)胞靶向的放射治療方式之一是硼中子俘獲療法(BNCT)，基于熱中子和超熱中子與非放射性¹⁰B核的核反應(yīng)，導(dǎo)致富含¹⁰B同位素的組織中產(chǎn)生高能α粒子。因?qū)ｉT為醫(yī)療目的設(shè)計(jì)的專用緊湊型中子源的出現(xiàn)，BNCT擁有了新的推動(dòng)力。BNCT的關(guān)鍵之一是對(duì)腫瘤遞送¹⁰B的化合物，需要滿足高腫瘤攝取、低正常組織攝取、低毒性和治療后快速清除的要求。目前有兩種化合物，硼磷酸鈉(BSH)和硼苯丙氨酸(BPA)，可以使腫瘤與正常組織的攝取率達(dá)到幾倍的差值。

最近提出的PBCT旨在通過(guò)利用入射質(zhì)子與引入腫瘤的硼-11核的核反應(yīng)，增加質(zhì)子遞送到靶區(qū)體積的累積劑量，而不增加正常組織的劑量負(fù)荷。使用含硼藥物如果可以在PBCT中增加靶區(qū)劑量，有可能發(fā)展成為一種全新治療方法，將BNCT的細(xì)胞生物學(xué)優(yōu)勢(shì)與質(zhì)子治療的物理靶向優(yōu)勢(shì)和更高的設(shè)施可用性結(jié)合起來(lái)。PBCT起初主要使用模擬[蒙特卡洛N粒子(MCNP)和幾何與跟蹤(GEANT4)代碼]來(lái)進(jìn)行研究，但自2018年以來(lái)，實(shí)驗(yàn)證據(jù)也顯示了樂觀的體外結(jié)果。然而，硼輻射增敏作用的理論預(yù)測(cè)和實(shí)驗(yàn)證實(shí)仍有矛盾，其機(jī)制仍有爭(zhēng)議。

接下來(lái)，小編將繼續(xù)給大家介紹PBCT的理論和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。(質(zhì)子中國(guó) 編譯報(bào)道)