详情
医院中子照射器（IHNI-1）研发成功并应用示范——周永茂院士科研团队的研究成果
2016-05-25
在“十二五”国家科技支撑计划项目“恶性肿瘤诊治新技术和新方法研究”的子课题“硼中子俘获疗法技术研究——二元靶向放射治疗技术”（编号：2013BA101B08）的支持下，中国工程院院士、我国著名核反应堆工程专家周永茂教授带领团队成功研发了中国医院中子照射器（IHNI-1），并带领“中子俘获疗法（NCT）”团队开展了肿瘤病患的中子俘获疗法应用示范。
中子源装备研发
IHNI-1是专为NCT治癌的中子源装置，区别于其他研究堆从实验孔道引出中子来，IHNI-1是直接从堆芯外围获取中子，因而能以极低的30kw功率提供可用的治疗束。图1展示了IHNI-1的布局图，它利用有限的堆芯外围空间，在堆芯两侧布设中子能量调节器，分别引出两条中子束，一条为热束（En<0.4eV），作人体浅部肿瘤照射；另一条为超热束（0.4eV<En<10keV），提供较深患部的照射治疗。两条束的照射光圈均配设直径为10、12与14cm的外准直器，可按射野需要而调换。
热束采用高纯石墨为慢化剂，铅、铋为γ射线屏蔽器，金属铋为准直器，适当部位布设含硼、LiF的聚乙烯混合物作人体防护层，使该束具备优越的使用功能：出口自由空间的束流强度2×109n·cm-2·s-1，方向性达0.829，γ与热上中子沾污剂量处于可接受范围。
超热束具有与热束相同的γ射线屏蔽器、准直器与人体防护层外，特设了价廉高效的高能中子慢化剂Al2O3，使其出口的束流强度为0.5×109n·cm-2·s-1，方向性达0.8，沾污辐射同样处于可接受范围。
IHNI-1还从热束框体中段引出一条切向于堆芯的测量束，配备瞬发γ射线的中子活化分析仪，提供实时人体硼浓度分析。IHNI-1的年照射能力为200～300例。除承担NCT治癌研究试验外，尚可接受成熟病例的例行治疗。
临床应用示范
在IHNI-1成功研发的基础上，周院士团队开展了针对皮肤黑色素瘤的应用示范，并为此制订了《中国医院中子照射器（IHNI-1）首例黑色素瘤病患的中子俘获疗法（NCT）临床照射研究大纲》，大纲规定首例临床的宗旨在于验证该技术对我国病患的毒性反应以及对病灶的响应程度。应用示范单位选择了中南大学湘雅三医院。2013年5月17日，该院医学伦理委员会颁发了（2013）伦审第（S118）号审批件，同意对黑色素瘤病患的BNCT有效性和安全性进行临床试验研究。
在硬件保障方面，北京凯佰特科技有限公司在中国中原对外工程有限公司、中国原子能科学研究院和中国人民解放军辐射防护研究院等单位协助和支持下，投资兴建了医院中子照射器装置，并配备了用于人体血硼浓度分析的ICP-AES（电感耦合等离子体原子发射光谱分析仪），用于照射室内病人定位的激光器，以及束流中子通量与γ射线的辐射剂量探测器等服务临床的仪器设备，并统筹组织了大纲的全面实施。
2014年9月，研究团队开展了临床实验，实验结果表明效果满足临床要求。2015年3月9日（照射后0.5年），对患者作全身PET/CT检查，“左足足跟部软组织未见明显增厚，相应部位未见异常放射性浓聚影。”NCT临床照射的结果，为中国大陆填补了中子俘获疗法先进治癌技术的长期空缺，验证了我国自主研发的医院中子照射器的可用性及其独特的固有安全性、操作的简便性，与低廉的治疗成本。
在NCT的国际临床探索实践中，为应对人们尚未完全掌握的癌细胞的多样性及其变异性，国际BNCT临床试治一般在对病人第一次照射后，在1个月到半年时间内，对病人再补一次，即作第二次照射，为防止复发、转移作预防措施。根据这一惯例，研究团队对首例患者于2015年7月23日（首次临床后10个月余）以同样的规范作第二次临床照射，第二次照射后3个月，足底外观完全恢复正常。
随着多例临床治疗的成果开展，NCT临床实践逐渐深入，计划对黑色素瘤的临床实验扩展种类与形态，并准备针对头颈部肿瘤、脑胶质瘤、乳房癌、宫颈癌开展NCT临床治疗试验。此外，还将尝试非肿瘤性的诸如风湿性关节炎的NCT滑膜切除术研究等的探索。
专家简介
周永茂（1931— ），核反应堆工程专家，中国工程院院士。浙江省宁波市镇海区人。1955年毕业于上海国立交通大学。1958年原苏联莫斯科动力学院核能进修班毕业。中原对外工程公司高级工程师。周院士长期在反应堆工程和科技第一线从事设计、研究和建设工作，承担并完成了国家交给的许多核科研任务：完成了“双流程堆芯”潜艇核动力堆本体的早期设计方案，主持开展了为生产堆、动力堆、游泳池堆的燃料元件与氚靶元件的国产工艺定型工作，参与了高通量堆设计建造和工程的重大决策。他还领导民用微堆的开发，并主持开发用中子俘获疗法的核医疗器械“医院中子照射器”。
