BORON NEUTRON CAPTURE THERAPHY ΠΟΛΛΑΚΗΣ ΓΕΡΑΣΙΜΟΣ Υπ. Καθηγήτρια: ΒΛΑΣΤΟΥ ΡΟΖΑ
Καρκίνο του τραχήλου Καρκίνο λεμφαδένων Καρκίνο προστάτη Γλοιοβλάστωμα Γλοιώμα Μελάνωμα Καρκίνο στον πνεύμονα Καρκίνο στο συκώτι Καρκίνο στο λαιμό 2
Όταν το 10 B συλλάβει ένα n έχουμε:. 10 B + n 11 B α + 7 Li 7 Li + γ(478 kev) Ενεργός διατομή 4000 barns Μεγάλη γραμμική μεταφορά ενέργειας (LET) Εμβέλεια 4-8 μm ~ μέγεθος κυττάρου 3
Σύγκρουση σωματίων α και Li με τα άτομα του ιστού ιονισμός και διέγερση ατόμων δευτερογενείς ιονισμοί και διεγέρσεις Καταστροφή χημικών ενώσεων ακόμα και μορίων. ΣΤΟΧΟΣ: Καταστροφή του μορίου του DNA των καρκινικών κυττάρων Κλωνογονικός ή Αποπτωτικός θάνατός τους. 4
Το DNA προστατεύεται με ένα ακριβές επιδιορθωτικό σύστημα. Χρειαζόμαστε τοπικό ιονισμό μεγάλης πυκνότητας Σύνολο γειτονικών βλαβών στο DNA Αδυναμία επιδιόρθωσής του. Με την BNCT είναι δυνατή η εναπόθεση μεγάλης δόσης στον όγκο ακόμα και με πολύ μικρή φυσική δόση. Έως και 70 Gy σε 1 ώρα όταν με κλασική ακτινοβολία θα απαιτούνταν 6-7 βδομάδες! 5
Σημαντικό κομμάτι της θεραπείας είναι η μεταφορά του 10 Β στα κύτταρα του όγκου. Απαιτείται μεγάλη συγκέντρωση στον όγκο και η ελάχιστη δυνατή στους υπόλοιπους ιστούς. Χρήση φαρμάκωνφορέων 10 Β που έχουν την τάση να εντοπίζονται στα καρκινικά κύτταρα. BSH To BSH (Na 2 10 B 12 H 10 -SH) χρησιμοποιείται για γλοιοβλαστώματα, κακοήθη γλοιώματα και όγκους εγκεφάλου και λαιμού. 6
BPA Το ΒPA (C 9 H 12 10 BNO 4 ) χρησιμοποιείται για μελανώματα και γλοιοβλαστώματα. Η έρευνα για την βελτιστοποίηση και την εύρεση νέων φορέων είναι πολλή έντονη σήμερα καθώς η εναπόθεση των φαρμάκων στα καρκινικά κύτταρα εξαρτάται από πολλούς παράγοντες όπως Η μορφολογία του όγκου Ο τρόπος αιμάτωσης του όγκου Οι διαφορετικοί ρυθμοί μίτωσης Η τάση άλλων ιστών να απορροφούν το φάρμακο κ.α. 7
Κατά κύριο λόγο χρησιμοποιούνται επιθερμικά νετρόνια (10-0,5 ev) καθώς τα θερμικά έχουν περιορισμένη διεισδυτικότητα. Θερμικά νετρόνια βρίσκουν εφαρμογή σε επιφανειακούς όγκους και σε πειραματικές μελέτες. Οι σημαντικότερες πηγές είναι πυρηνικοί αντιδραστήρες Σε κάποια ερευνητικά κέντρα χρησιμοποιούνται επιταχυντές που βομβαρδίζουν 7 Li ή Be με φωτόνια. 8
Στον πυρήνα του αντιδραστήρα παράγονται νετρόνια διαφόρων ενεργειών καθώς και ακτινοβολίες γ. Ένας συμπαγής τοίχος από Bi περικυκλώνει τον αντιδραστήρα και απορροφά τις ακτίνες γ. 9
Τα νετρόνια που παράγονται στον αντιδραστήρα είναι διαφόρων ενεργειών. Θα πρέπει λοιπόν να επιβραδυνθούν ώστε να γίνουν επιθερμικά ή θερμικά. Ως επιβραδυντής χρησιμοποιείται ένα σύστημα από πετάσματα τα οποία ανεβοκατεβαίνουν με ένα υδραυλικό σύστημα. Τα πετάσματα αυτά περιέχουν είτε D 2 O είτε Al ή Al 2 O 3. D 2 O θερμικά νετρόνια Al ή Al 2 O 3 επιθερμικά νετρόνια Εξαιρετική δέσμη νετρονίων τόσο σε ένταση όσο και σε ποιότητα. 10
Η δέσμη των νετρονίων έχει μέγεθος τέτοιο που θα ακτινοβολούσε όλο το σώμα και όχι μόνο το κεφάλι και το λαιμό. Εντάσσεται στη διάταξη ένας κατευθυντήρας Είναι κατασκευασμένος από πολυαιθυλένιο εμπλουτισμένο με 6 Li 2 CO 2. Στο κέντρο του έχει μία κοιλότητα κωνικού σχήματος. 11
Σχεδιασμός κρανίου και αυχένα με τη χρήση αξονικού τομογράφου. Προσδιορισμός των ορίων του όγκου με MRI και PET. Υπολογισμός της δόσης με Monte Carlo (η μέγιστη δόση καθορίζεται από την κρισιμότητα των γειτονικών ιστών). Ακτινοβόληση. Συνήθως η θεραπεία περιλαμβάνει 2 ακτινοβολήσεις σε διάστημα 3 με 5 εβδομάδων. 12
H γνώση της κατανομής του 10 Β τόσο στους διαφόρους ιστούς (μακρο-κατανομή) όσο και μέσα στο κύτταρο (μίκροκατανομή) είναι πολύ σημαντική κατά το σχεδιασμό και κατά τη διάρκεια της θεραπείας. Άμεση Φασματοσκοπία ακτινών γ (PGRA) Plasma-Atomic Emission Spectroscopy High Resolution Alpha Autoradiography Neutron Capture Radiography Laser post-ionization Secondary Neutron Mass Spectrometry (Laser-SNMS) Electron Energy Loss Spectroscopy (EELS) Ion Trap Mass Spectrometry and Proteomic Technologies NMR-MRI Positron Emission Tomography (PET) 13
Ανιχνεύεται η ακτινοβολία γ (478 kev) από την αποδιέγερση του Li. Η καμπύλη που προκύπτει συγκρίνεται με μία αντίστοιχη προερχόμενη από δείγμα γνωστής συγκέντρωσης. Εκτίμηση της συγκέντρωσης Έλεγχος ποιότητας των φαρμάκων-φορέων Μελέτη πρόσληψης του βορίου Φαρμακοκινητικές μελέτες Μέτρηση της συγκέντρωσης στο αίμα κατά τη διάρκεια της θεραπείας. 14
Ένα κανόνι μεταλλικών ιόντων δημιουργεί μια δέσμη διαμέτρου ~100 nm. Η δέσμη βομβαρδίζει παλμικά το στόχο και αποκολλά τα άτομα και μόριά του. Κάποια από τα άτομα διαφεύγουν από την επιφάνεια σαν ιόντα. Φασματόμετρο Μάζας ανάλυση της μάζας τους Φασματόμετρο χρόνου πτήσης ανίχνευση όλων των μαζών για κάθε πρωτογενή παλμό ιόντων. Σαρώνοντας ολόκληρο το δείγμα παίρνουμε μια εικόνα της κατανομής του BSH και του BPA σε υποκυτταρικό επίπεδο. 15
Οι παρενέργειες που αναφέρονται είναι παρόμοιες με εκείνες μιας κλασικής ακτινοθεραπείας. Η BNCT μπορεί να θεωρηθεί ανεκτή θεραπεία. 16
Το 83% των ασθενών ανταποκρίθηκε στη θεραπεία 53% είχε πλήρη ανταπόκριση 25% μερική ανταπόκριση 17% σταθεροποίηση της νόσου Το 33% των ασθενών επιβίωσαν χωρίς να επανεμφανίσουν καρκίνο. Αν λάβουμε υπ όψιν μας ότι τα περιστατικά που υποβλήθηκαν στην BNCT ήταν πολύ προχωρημένα μπορούμε να συμπεράνουμε ότι είναι δυνατή η ιδανική θεραπεία!!! 17
18
19
1. A H Beddoe. Boron neutron capture therapy. The British Journal of Radiology. 1997; 70: 665-667. 2. Hugyuan B. Liu, Dennis D. Greenberg, Jacek Capala, Floyd J. Wheeler. An improved neutron collimator for brain tumor irradiation boron neutron capture therapy. 1996; 3. Andrea Wittig, Jean Michel, Raymond L. Moss, et al. Boron analysis and boron imaging in biological materials for BNCT. Critical Reviews in Oncology/Hemtology. 2008; 68: 66-90. 4. Leena Kankaanranta, Tiina Seppala, et al. Boron Neutron Capture Therapy in the treatment of locally recurred head and neck cancer. Int. J. Radiation Oncology Biol. Phys. 2007; 69(2): 475-482. doi:10.1016/j.ijrobp.2007.03.039 5. Mauri Kouri, Leena Kankaanranta, et al. Undifferentiated sino nasal carcinoma may respond to single-fraction boron neutron capture therapy. Radiotherapy and Oncology. 2004; 72: 83-85. 6. Katalin Hideghety, Wolfgang Sauerwein, et. al. Tissue uptake of BSH in patients with glioblastoma in EORTC 11961 phase I BNCT trial. Journal of Neuro-Oncology. 2003; 62: 145-156. 7. David W. Nigg. Same recent trends and progress in the physics and biophysics of Neutron Capture therapy. Progress in Nuclear Energy. 1999; 35(1): 79-127. 8. F.M. Wagner, B.Loeper-Kabasakal and H. Breitkrente. Neutron medical treatment of tumors a survey of facilities. 2 nd International Workshop on Fast Neutron Detectors and Application; 2011 Nov 6-11; Ein Gedi, Israel. 9. T. Kageji, V. Mizobuchi, et. al. Clinical results of boron neutron capture therapy (BNCT) for glioblastoma. Applied Radiation and Isotopes. 2011; 1823-1825. 10. Tetsuo Matsumoto. Design of neutron beams for boron neutron capture therapy for TRIGA reactor. Journal of Nuclear Science and Technology. 1996; 33(2): 171-178. 20
10 7 7 11. Donald Bogart, Lowell L. Nichols. Measurement of the B n, a Li, Li relative cross sections in the kev region. Nuclear Physics. 1969; A125: 463-476. 12. A.A. Burlon, S.Girola et. al. Design of a beam shaping assembly and preliminary modeling of atreatment room for accelerator- based BNCT at CNEA. Applied Radiation and Isotopes. 2011; 69: 1688-1691. 13. R. Terlizzi, N.Colonna, et. al. Design of an accelerator-based neutron source for neutron capture therapy. Applied Radiation and Isotopes. 2009; 67: 5292-5295. 14. Mohd Rafi Mohd Solleh, Abd. Aziz Tajuddin et. al. Collimator and shielding design for boron neutron capture therapy (BNCT) facility at TRIGA MARK II reactor. Journal of Nuclear and Related Technologies. December 2011 vol 8 N o 2. 21