Специалисты Института ядерной физики имени Будкера СО РАН разработали и впервые успешно реализовали метод безопасного прямого контроля концентрации бора в опухоли во время бор-нейтронозахватной терапии (БНЗТ). Исследование провели на ускорительном источнике нейтронов VITA в Новосибирске. Результаты опубликованы в журнале Applied Radiation and Isotopes.
БНЗТ считается одним из самых эффективных, но в то же время рискованных методов лечения онкозаболеваний. В опухоль вводят препарат со стабильным изотопом бор-10, который накапливается в раковых клетках. После облучения тепловыми нейтронами начинается ядерная реакция. Атом 10B на долю секунды превращается в нестабильный изотоп 11B, который тут же делится на 4He и 7Li. При этом выделяется примерно 2,3 МэВ тепловой энергии — опухолевые клетки разрушаются изнутри за счет термического воздействия. К сожалению, если бора в опухоли много, жар ядерной реакции щадит и соседние здоровые ткани.
Ключевой вопрос для врачей — сколько именно готового к распаду 10B накопилось в ткани и как быстро он выводится. От этого зависит доза, эффективность и безопасность лечения. До сих пор измерять концентрацию напрямую в процессе терапии было крайне сложно — онкологам приходилось полагаться на косвенные данные и допускать неизбежные риски.
Детектор убрали на шесть метров — и это сработало
Новосибирские физики использовали гамма-спектрометрию — метод, известный давно, но практически нереализованный 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 особо чистого германия установили в соседнем бункере примерно в шести метрах 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 возникают в ходе реакции бора с нейтроном. По интенсивности этих фотонов ученые смогли определить, сколько реакций распада произошло внутри опухоли.
Методику проверили на десяти домашних животных — кошках и собаках с онкологическими заболеваниями. Эксперимент подтвердил: неинвазивный мониторинг возможен, а накопление бора заметно различается даже у животных со схожими диагнозами. Это особенно важно для персонализированного подбора терапии.
Для справки
В классических установках БНЗТ нейтроны получали на ядерных реакторах. Современные автономные ускорительные источники, такие как VITA, делают технологию пригодной для рядовых 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 случаях, когда важно максимально сохранить здоровые ткани вокруг очага.
У разных животных бор накапливался и выводился по-разному, это зависело и от вида опухоли, и от ее объема, и еще от чего-то, чего мы пока не понимаем. Помимо информации, которую мы получали с детектора, мы брали у животных анализ крови до и после облучения. Это обычная практика для БНЗТ. Когда планируют терапию, то количество бора в опухоли рассчитывают исходя из результатов анализов на наличие бора в крови. Например, в японских системах планирования предполагается, что концентрация бора в опухоли в три раза больше, чем в крови. Мы видели, что результаты гамма-спектрометрии и анализа крови могут сильно отличаться, поэтому мы планируем продолжить исследования, но уже сейчас ясно, что необходимо оснащать источники нейтронов оборудованием для реализации метода мгновенной гамма-спектрометрии и использовать этот метод визуализации бора при проведении терапии.Сергей Таскаев
Недавно мы рассказали об удивительной схожести онкологических заболеваний людей и домашних кошек — это помогает находить новые схемы лечения рака.