[發(fā)明專利]輻照方法及系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201880069367.5
• 申請(qǐng)日: 2018-09-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111629783A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-09-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: M·薩法維納伊尼;A·S·查肯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 澳大利亞核科學(xué)和技術(shù)組織;伍倫貢大學(xué)
• 主分類號(hào): A61N5/10
• 分類號(hào): A61N5/10;A61N5/01;G21G1/04
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 董志勇

一種用于輻照靶標(biāo)體積的輻照方法和系統(tǒng)，該方法包括：在靶標(biāo)體積處提供熱中子吸收核素(比如，高中子橫截面劑形式)；和通過(guò)用由質(zhì)子、氘核、氚核和重離子中的任一種或多種組成的粒子射束輻照靶標(biāo)體積中或鄰近靶標(biāo)體積的原子核來(lái)產(chǎn)生中子，從而通過(guò)射束路徑(包括靶標(biāo))中的原子與粒子之間的非彈性碰撞促進(jìn)中子產(chǎn)生。中子吸收核素吸收在非彈性碰撞中產(chǎn)生的中子，從而產(chǎn)生輻照靶標(biāo)體積的捕獲產(chǎn)物或碎片。

相關(guān)申請(qǐng)

本申請(qǐng)基于并要求2017年9月14日提交的AU申請(qǐng)?zhí)?017903739的申請(qǐng)日和優(yōu)先權(quán)日的權(quán)益，其提交的內(nèi)容通過(guò)引用以其全部并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及輻照方法和系統(tǒng)，特別是但絕非排他性的在生物材料的輻照中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

所有形式的輻射治療的主要目的是向靶標(biāo)遞送最大的治療輻射劑量，同時(shí)保留周圍的健康組織。放射治療的最大挑戰(zhàn)之一是最小化其潛在影響，包括繼發(fā)癌癥的風(fēng)險(xiǎn)，這種風(fēng)險(xiǎn)可能在治療后的五年到幾十年發(fā)生[1-4]。目標(biāo)是通過(guò)使遞送劑量與靶標(biāo)體積的一致性最大化來(lái)使正常組織并發(fā)癥概率(NTCP)最小化，其包括發(fā)生治療誘發(fā)的癌癥的可能性[4、5]。放射治療的技術(shù)進(jìn)步(比如強(qiáng)度調(diào)制放射治療、圖像引導(dǎo)放射治療和粒子治療)使得能夠更準(zhǔn)確且更有選擇性地靶向腫瘤，而放射增敏劑的使用提高了治療劑量相對(duì)于健康組織的局部生物學(xué)效應(yīng)[6、7]。

粒子(或“強(qiáng)子”)治療是一種形式的放射治療，其中使用高能質(zhì)子束或重離子射束將治療輻射劑量遞送到治療區(qū)域。質(zhì)子和重離子的單能束展現(xiàn)出非常清晰的布拉格峰，具有取決于能量的最大劑量深度，這允許實(shí)現(xiàn)高度一致的劑量遞送。這種深度選擇性允許治療深層組織，而不會(huì)向其他深度處的健康組織遞送有害劑量，這使得質(zhì)子/重離子治療成為比光子和電子束更優(yōu)異的治療選擇[6、8、9]。

在粒子治療期間，射束中的大多數(shù)原始粒子通過(guò)多次電磁相互作用沉積其動(dòng)能。然而，這些粒子中的一部分將經(jīng)歷與靶標(biāo)中的原子核的非彈性碰撞。這導(dǎo)致在目標(biāo)位置處產(chǎn)生一系列核碎片，包括短距離、高LET帶電粒子和中子，它們被從碰撞點(diǎn)大致各向同性地發(fā)射，并將其能量沉積在入射離子射束的路徑周圍的區(qū)域中[10、11]。不幸地是，這些碎片無(wú)差別地輻照靶標(biāo)組織和非靶標(biāo)組織，包括將一部分射束的動(dòng)能沉積到靶標(biāo)體積外部[9、12]。這種相互作用通常被認(rèn)為是令人討厭的事情，尤其是當(dāng)它們發(fā)生在治療區(qū)域外部時(shí)，這是因?yàn)樗鼈兊拇嬖谄茐牧肆Ｗ又委煹闹饕獌?yōu)勢(shì)之一——即大的峰-平劑量比(peak-to-plateau dose ratio)。

輕水——人體組織的主要成分，具有適度的熱中子橫截面(0.335靶)，其可以通過(guò)施用含有同位素的試劑，比如具有非常高的中子橫截面的¹⁰B或¹⁵⁷Gd(分別為3838和254000靶)，來(lái)大大增加。與水的非彈性熱中子相互作用主要導(dǎo)致中子的氫捕獲和高能伽馬光子的釋放，但與¹⁰B或¹⁵⁷Gd的非彈性熱中子相互作用導(dǎo)致產(chǎn)生具有較高相對(duì)生物學(xué)有效性的高能帶電粒子(RBE)：這是中子捕獲治療(NCT)的基本操作原理。

在NCT中，由于捕獲劑的存在而導(dǎo)致的生物劑量取決于物理劑量(而物理劑量又取決于中子捕獲劑的濃度)，以及由特定NCA所確定的次級(jí)粒子的相對(duì)生物學(xué)有效性(RBE)。后一種因素在不同的細(xì)胞類型和環(huán)境之間(即，體外對(duì)體內(nèi))顯著不同；它也對(duì)每種特定的中子捕獲劑都具有特異性。在BNCT文獻(xiàn)中，該化合物特異性的RBE因素通常被稱為“化合物生物學(xué)有效性”(CBE)，但是大多數(shù)使用釓的研究人員將其簡(jiǎn)稱為RBE。

在¹⁰B的情況下，捕獲機(jī)制導(dǎo)致產(chǎn)生幾種高LET產(chǎn)物[15]：

¹⁰B+n_th→[¹¹B]*→α+⁷Li+γ(2.31MeV)