Бор внутри опухоли теперь можно отслеживать неинвазивным способом: российские ученые протестировали технологию на больных раком собаках и кошках, и добились значительного результата.
Исследователи Института ядерной физики имени Будкера СО РАН создали и впервые эффективно применили метод безопасного контроля концентрации бора в опухоли в процессе бор-нейтронозахватной терапии (БНЗТ). Эксперимент проводился на ускорительном источнике нейтронов VITA в Новосибирске. Результаты опубликованы в журнале Applied Radiation and Isotopes.
БНЗТ считается одним из наиболее эффективных, но при этом и рискованных методов лечения онкологических заболеваний. В опухоль вводят препарат со стабильным изотопом бор-10, который накапливается в раковых клетках. После облучения тепловыми нейтронами начинается ядерная реакция. Атом 10B на мгновение превращается в нестабильный изотоп 11B, который сразу распадается на 4He и 7Li. При этом выделяется около 2,3 МэВ тепловой энергии — опухолевые клетки разрушаются изнутри благодаря термическому воздействию. К сожалению, при высоком содержании бора в опухоли тепло ядерной реакции может повредить и соседние здоровые ткани.
Для врачей важнейшим вопросом является количество накопившегося 10B и скорость его выведения из ткани. Это определяет дозу, эффективность и безопасность лечения. Ранее измерять концентрацию непосредственно в процессе терапии было крайне сложно — онкологам приходилось опираться на косвенные данные и принимать неизбежные риски.
Детектор убрали на шесть метров — и это сработало
Физики из Новосибирска применили гамма-спектрометрию — метод, известный давно, но практически не использовавшийся в БНЗТ. Ранее детекторы пытались размещать рядом с пациентом, однако интенсивный поток нейтронов быстро выводил чувствительную аппаратуру из строя.
С инженерной точки зрения решение оказалось нестандартным. Спектрометр из высокочистого германия установили в соседнем бункере на расстоянии примерно шести метров от источника излучения. В стене сделали специальное отверстие, а сам прибор защитили экранами из свинца и кадмия. Это позволило регистрировать фотоны с энергией 478 кэВ — именно они образуются в процессе реакции бора с нейтроном. По интенсивности этих фотонов ученые смогли определить, сколько реакций распада произошло внутри опухоли.
Методику тестировали на десяти домашних животных — кошках и собаках с онкологическими заболеваниями. Эксперимент подтвердил: неинвазивный мониторинг возможен, причем накопление бора значительно варьируется даже у животных с одинаковыми диагнозами. Это особенно актуально для индивидуального подбора терапии.
Для справки
В классических установках БНЗТ нейтроны получали на ядерных реакторах. Современные автономные ускорительные источники, такие как VITA, делают эту технологию доступной для обычных клиник.
Международные исследовательские группы также работают именно с линией фотонов 478 кэВ: в 2025 году японские ученые подтвердили, что по ней можно количественно отслеживать распределение бора во время терапии.
Особый интерес БНЗТ вызывает при быстрорастущих опухолях и в ситуациях, когда важно максимально сохранить здоровые ткани вокруг очага.
У различных животных бор накапливался и выводился по-разному, это зависело как от вида опухоли, так и от ее объема, а также от других факторов, которые мы пока не можем объяснить. Кроме информации, полученной с детектора, мы проводили анализ крови у животных до и после облучения. Это стандартная практика для БНЗТ. При планировании терапии количество бора в опухоли рассчитывается исходя из анализов на содержание бора в крови. Например, в японских системах планирования предполагается, что концентрация бора в опухоли в три раза выше, чем в крови. Мы наблюдали, что результаты гамма-спектрометрии и анализа крови могут значительно отличаться, поэтому мы намерены продолжить исследования. Но уже сейчас ясно, что необходимо оснащать источники нейтронов оборудованием для реализации метода мгновенной гамма-спектрометрии и применять этот метод визуализации бора в ходе лечения.
Фото: hi-tech.mail.ru