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關於 BNCT

什麼是硼中子捕獲治療(Boron Neutron Capture Therapy; BNCT)?

硼中子捕獲治療(Boron Neutron Capture Therapy; BNCT)對於國際放射腫瘤研究並不是一個陌生的領域, 有別於傳統光子放射治療或近日流行的粒子治療觀念技術(質子, 碳離子等)是透過人工操作方式去對位腫瘤, 來提供腫瘤的照射治療的精準度, 硼中子捕獲治療則是利用提供腫瘤攝取一種含硼10的藥物(自然界硼原子的主要組態是硼11, 但硼10是不具放射線的同位素), 然後給予腫瘤照射熱中子, 此等熱中子的照射會誘發硼10藥物的分裂反應, 產生兩個高腫瘤破壞生物效應的粒子(α粒子及反跳鋰核), 這兩個高腫瘤破壞效應的粒子不但生物效應極佳, 更優勢的是其破壞影響的範圍僅5-10μm, 只侷限在一個腫瘤細胞的範圍內, 是一個兼具低正常組織副作用, 高腫瘤破壞效果的優勢放射治療, 近年來相關的研究學者更給其”標靶性粒子放射治療”的定義名稱。

BNCT的簡史

  • 1932年 英國原子物理學家查兌克(James Chadwick) 發現中子

  • 1935年 Taylor、Burcham證明中子撞擊硼10將引起蛻變反應,釋放α射線和γ射線。

  • 1936年 Locher發表由於硼捕獲中子後產生具有高生物破壞能力之輻射性粒子,可將該原理運用於腫瘤醫學治療上。

  • 1951年 全世界第一個硼中子捕獲治療的人體臨床試驗在美國麻省總醫院(Massachusetts General Hospital)展開, 當時的計畫主持人是神經外科醫師 Sweet,但由于引起嚴重的副作用,治療結果不夠理想。

  • 1968年 以來,日本硼中子捕獲治療之父畠中 坦教授 (Hiroshi Hatanaka;神經外科醫師)自美國麻省理工學院之研究團隊學習該等治療觀念,返回日本後一直堅持致力於硼中子捕獲治療的臨床研究,治療64例腦膠母細胞瘤的生存率比傳統的手術、放療和化療要高,再度刺激了NCT的復興。

  • 1984年 成立了NCT國際協作組織,其目的是加強國際間合作研究,共同計劃以促進其發展。

硼中子捕獲腫瘤治療之現況及待突破點:

雖然BNCT有著理想的理論基礎,然其亦有必須面對的現實層面及臨床考量:

一、有效含硼藥物的獲得(必須具特異性腫瘤內積聚能力):

早期之BNCT 研究發現必須有效使硼-10 藥物能專一地為腫瘤細胞所攝取,才能發揮其特殊破壞腫瘤而不傷害正常組織之特性,因此多年來,研究工作者極力研發有效之相關含硼-10 藥物,以增進BNCT 的反應性。另外,腫瘤細胞內濃度與正常組織細胞濃度間之比率必須達三倍以上,否則BNCT反應相較不明顯,因此凸顯如何產生特異性腫瘤攝取含硼藥物之問題性,相關國際臨床學者嘗試研發以動脈給藥、溶脂體(liposome)等方式以提升腫瘤內含硼藥物濃度來增加BNCT反應,並避免周邊組織因反應所產生之傷害性。另外由於現今核醫技術成熟突破發展,在執行BNCT前亦可利用合成之具放射同位素之18F-BPA為示蹤劑,透過正子攝影(PET)方式來偵測病人體內BPA之真實含量分布狀況,可以有效評估BNCT治療之可行性並掌握治療後之療效性。

二、有效中子來源:

BNCT是種二元性(binary)治療法,在克服含硼藥物之藥物問題後,則必須考慮有效之中子射源,而這射源往往必須透過原子反應器的協助方能有效達成,有效的中子射源含蓋其相關品質及能量,能量及通量(flux)不足之中子源無法穿透人體組織對於深部腫瘤提供有效之照射。過往由於中子源技術關係,曾經一度發展開顱後中子照射之BNCT腦瘤治療方式(intra-operative BNCT),但近年來由於核子工程技術突破,足以提供高能中子射出技術,該等治療方式已罕為執行。 國際間目前使用於BNCT研究或臨床治療的反應器包括有美國麻省理工學院反應器(MITR),瑞典Studsvik的Medical AB,芬蘭赫爾辛基之FiR1(芬蘭以國家政府力量投入成立完善之BNCT公司組織BONECA,提供包括藥物研發,反應器營運及臨床試驗研究),荷蘭Petten之R2-0,捷克Rez的LVR-15,日本京都大學原子爐試驗所之KUR及日本原子力研究開發機搆(JAEA)之JRR-4(日本國內具有完整臨床暨基礎研究之BNCT學會,為國際間相對BNCT研究較為成熟之國家),阿根廷Bariloche之RA-6,另外在義大利,韓國以及中國大陸等亦有相關反應器設施運作BNCT。 台灣新竹清華大學亦具有一設備符合世界等級之反應器THOR(Tsing Hua Open-Pool Reactor),在清華大學相關核子工程教授的研究發展下亦是具有潛力提供高品質BNCT之腫瘤醫療環境。

雖然在原子反應器的協助下可以有效提供執行BNCT所需之中子源,然龐大之反應器設施由於核子管理的嚴格性並不是適合醫院運作之設備,因此國際間亦有新的觀念及想法,希望能研發設備較為精簡之中子射源,如透過迴旋加速器(cyclotron)來產生有效之熱中子來源。目前於日本京都大學原子爐試驗中心即安置有世界首座由住友重工業公司(Sumitomo Heavy Industry Ltd)所設計製造之迴旋加速器,透過利用質子撞擊鈹靶(Beryllium)來產生中子源,其在Koji Ono(小野 公二)教授主導下,已進入前臨床試驗尾聲,預計將正式進入臨床治療,這項突破如果可以順利運行,則將來可協助於以醫院為基礎設置該等較為精簡設施以利執行BNCT之臨床治療。

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