俄科学家突破BNCT硼剂量实时监测难题：基于VITA中子源的瞬发伽马能谱法成功验证

俄罗斯科学院西伯利亚分院布德克尔核物理研究所的专家团队，在加速器中子源上成功实现了瞬发伽马能谱分析法（Prompt Gamma-ray Spectroscopy, 简称VITA，这里应为方法名称，原文中“VITA”可能指代该中子源或技术名称，根据后文保留其作为装置名），为硼中子俘获疗法（BNCT）的发展提供了关键剂量监测手段。

BNCT是一种极具前景的高科技恶性肿瘤治疗方法，其核心原理是：将非放射性同位素硼-10靶向输送到肿瘤细胞中并使其富集，随后用中子束照射肿瘤区域。硼-10与中子发生核反应，释放出高能量粒子，其作用范围仅约一个细胞直径，从而选择性地破坏含硼的肿瘤细胞，同时最大限度减少对周围健康组织的损伤。该核反应释放的能量中，约84%用于杀伤肿瘤细胞，剩余16%则以能量为478 keV的瞬发伽马光子形式释放。因此，通过测量这一特征伽马射线的强度，可以实时推算观测体积内发生的核反应数量，进而确定硼的浓度与剂量。

然而，这一方法长期难以实用化，主要挑战在于：高分辨率的伽马探测器对中子极为敏感，易在照射中迅速损坏；而耐中子的探测器分辨率差，无法从复杂辐射背景中有效提取478 keV信号。俄科研团队创新性地提出“远距离探测+多重屏蔽”方案：他们将基于超纯锗半导体的高分辨率伽马能谱仪安装在距中子源6米远的相邻屏蔽掩体中，通过墙体小孔引入辐射束，并在探测器周围布置中子散射体以及镉、铅等材料进行层层屏蔽。这一设计有效降低了中子和伽马背景干扰，成功获得了清晰的478 keV能谱峰。

为验证该方法在真实治疗场景下的可行性，研究团队在10只患有自发性肿瘤的家养猫和狗身上开展了系列实验。这是BNCT动物研究中较为少见的大样本、个体差异明确的验证。结果显示：

该方法能够实时、无创地监测肿瘤区域的硼浓度变化，且信号质量足以用于临床剂量判断。

不同动物个体之间，硼在肿瘤中的积累速率、峰值浓度以及从体内的清除速度存在显著差异。这些差异与肿瘤类型、体积有关，也可能受到未知生理因素影响。

研究者同时采集了血液样本进行常规分析，发现基于血液硼浓度推算肿瘤硼含量的传统方法（例如日本治疗计划系统中常假设肿瘤硼浓度为血液的3倍）与伽马能谱直接测量结果之间存在显著偏差。这提示，简单依赖血液数据可能导致剂量估计失准。

“BNCT的总照射剂量由硼剂量、氮剂量、快中子剂量和伽马剂量四个部分组成。其中硼剂量是治疗的主要贡献者，也是最需要精确监测的部分，”研究所部门负责人、物理数学博士谢尔盖·塔斯卡耶夫指出。“我们的方法首次在动物体内直接证实了瞬发伽马能谱法用于BNCT硼剂量实时监测的可行性，且不会损伤探测器。”

高级研究员、物理数学博士德米特里·卡萨托夫补充道：“BNCT治疗通常持续约一小时，在此期间硼会不断从体内排出。通过实时监测硼浓度变化，我们可以动态调整照射时间或必要时补充硼药物，从而真正做到个体化精准治疗。”

目前，布德克尔核物理研究所已为BNCT开发了专用的VITA加速器中子源。一台设备正用于基础科学研究，另一台已安装在俄罗斯卫生部下属的N.N.布洛欣国家肿瘤医学研究中心，计划于2027年启动临床试验。本研究结果已发表在学术期刊 Applied Radiation and Isotopes 上。

未来，研究团队将继续改进BNCT剂量监测方法，并致力于将该伽马能谱技术整合到临床中子源系统中，实现对治疗过程中硼分布的直接成像与定量分析，为BNCT从实验走向标准临床治疗提供关键技术支持。