RU2212260C2 - Method for planning neutron capture therapy - Google Patents

Method for planning neutron capture therapy

Info

Publication number
RU2212260C2
RU2212260C2 RU2001111347/14A RU2001111347A RU2212260C2 RU 2212260 C2 RU2212260 C2 RU 2212260C2 RU 2001111347/14 A RU2001111347/14 A RU 2001111347/14A RU 2001111347 A RU2001111347 A RU 2001111347A RU 2212260 C2 RU2212260 C2 RU 2212260C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
tumor
neutron capture
section
boron
accumulation
Prior art date
Application number
RU2001111347/14A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2001111347A (en
Inventor
ненко С.Е. Уль
С.Е. Ульяненко
кин С.Н. Кор
С.Н. Корякин
В.А. Ядровска
В.А. Ядровская
Е.П. Савина
Н.Г. Горбушин
Original Assignee
Медицинский радиологический научный центр РАМН
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Медицинский радиологический научный центр РАМН filed Critical Медицинский радиологический научный центр РАМН
Priority to RU2001111347/14A priority Critical patent/RU2212260C2/en
Publication of RU2001111347A publication Critical patent/RU2001111347A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2212260C2 publication Critical patent/RU2212260C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Medicines Containing Antibodies Or Antigens For Use As Internal Diagnostic Agents (AREA)
  • Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)

Abstract

FIELD: medicine. SUBSTANCE: method involves administering tumorothropic gammaradiation-labeled preparation possessing high cross- section of heat neutron capture. Preparation accumulation and removal dynamics is studied by means of gamma-tomograph device. Time interval is selected for administering neutron capture therapy under condition of
Figure 00000002
where Ctumor(t) and Ctisue(t) - is the high heat neutron capture cross-section chemical element concentration in tumor and surrounding tissues, minCtumor(t) is the minimum high heat neutron capture cross-section chemical element concentration in tumor enabling heat neutron irradiation results in effective absorption dose. Radiation dose power due to neutron capture reaction taking place is calculated. Labeled substance accumulation dynamics is studied from the moment of its administration within 48 h. Dose power is determined from P = Φ•(Ctumor•NA/M)•σ•E•K, where P is the dose power, cGr/s, Φ is the heat neutron flux density, n/sq.cm, NA is the Avogadro number, M is molecular mass of the chemical element having high cross-section of heat neutron capture, σ is the heat neutron capture cross-section in sq.cm, E is the reaction product energy in MeV, K is the dimension coordination coefficient equal to 1,6•10-8 cGrg/MeV. EFFECT: enhanced effectiveness of treatment planning in the cases of complex malignant tumor forms. 3 cl, 3 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области лучевой терапии, в частности нейтрон-захватной терапии (НЗТ), с использованием препаратов, содержащих химические элементы с большим сечением захвата тепловых нейтронов. The invention relates to the field of radiation therapy, in particular neutron capture therapy (NRT), using preparations containing chemical elements with a large capture cross section of thermal neutrons.

Известен способ планирования нейтрон-захватной терапии (НЗТ) на основе определения концентрации бора в образцах тканей посредством атомно-эмиссионной спектроскопии с индуктивно связанной плазмой [1]. Сущность способа в том, что многие химические элементы при возбуждении испускают излучение с характерными длинами волн. Определение количества бора основано на эмпирической зависимости между интенсивностью испускаемого излучения при определенных длинах волн и количеством элемента в образце ткани. Этот способ включает: 1) отбор образцов опухоли и тканей; 2) подготовку гомогенных растворов; 3) впрыскивание проб в плазму (Т=8000 К), образующуюся за счет передачи энергии высокочастотного переменного поля газу (аргон) посредством магнитной индукции; 4) фиксирование на спектрографе излучения бора при длине волны 249,678 нм; 5) определение концентрации бора в опухоли на момент облучения тепловыми нейтронами по уровню бора в крови и по ранее установленному соотношению (бор в опухоли)/(бор в крови). A known method of planning neutron capture therapy (NRT) based on the determination of boron concentration in tissue samples by atomic emission spectroscopy with inductively coupled plasma [1]. The essence of the method is that many chemical elements upon excitation emit radiation with characteristic wavelengths. The determination of the amount of boron is based on an empirical relationship between the intensity of the emitted radiation at specific wavelengths and the number of elements in the tissue sample. This method includes: 1) taking samples of the tumor and tissues; 2) preparation of homogeneous solutions; 3) injection of samples into the plasma (T = 8000 K), formed by transferring the energy of a high-frequency alternating field to a gas (argon) by means of magnetic induction; 4) recording on the spectrograph of boron radiation at a wavelength of 249.678 nm; 5) determination of the concentration of boron in the tumor at the time of irradiation with thermal neutrons by the level of boron in the blood and the previously established ratio (boron in the tumor) / (boron in the blood).

Недостатками способа являются:
1) значительные затраты времени на приготовление образцов и большая трудоемкость при проведении аналитических исследований;
2) проведение анализа только в отдельных медико-биологических образцах (in vitro);
3) одноразовый отбор образцов ткани для анализа (при проведении хирургической операции) и как следствие невозможность прямого определения концентрации бора в разные сроки после введения борсодержащего препарата.
The disadvantages of the method are:
1) significant time spent on sample preparation and a lot of labor when conducting analytical studies;
2) analysis only in selected biomedical samples (in vitro);
3) one-time selection of tissue samples for analysis (during a surgical operation) and, as a result, the impossibility of directly determining the concentration of boron at different times after administration of a boron-containing preparation.

Известен способ планирования НЗТ на основе определения количества бора методом нейтрон-активационной радиографии [2, 3] . При этом используют твердотельные трековые детекторы (разные типы полимерных пленок) для оценки распределения и количественного содержания в тканях 10В, обладающего большим сечением захвата в реакции 10В(n,α,γ)7Li. Образующиеся при этом α-частицы вызывают повреждения в детекторе и появление на его поверхности ультрамикроотверстий - треков, которые анализируют на оптическом микроскопе. Количество треков пропорционально концентрации бора в образце. Этот метод включает: 1) отбор образцов опухоли, тканей, крови; 2) приготовление из образцов высушенных, спрессованных таблеток; 3) крепление к поверхности таблеток детекторов; 4) облучение нейтронами; 5) анализ образовавшихся треков на оптическом микроскопе; 6) определение концентрации бора в опухоли на момент проведения НЗТ по уровню бора в крови и по ранее установленному соотношению (бор в опухоли)/(бор в крови). Недостатками способа являются:
1) длительность (6-7 дней) и сложность анализа;
2) необходимость использования источника тепловых нейтронов для определения концентрации бора;
3) проведение анализа только in vitro;
4) одноразовый отбор образцов ткани для анализа (при проведении хирургической операции и как следствие невозможность прямого определения концентрации бора в разные сроки после введения борсодержащего препарата.
A known method of planning NRT based on determining the amount of boron by the method of neutron activation radiography [2, 3]. In this case, solid-state track detectors (different types of polymer films) are used to assess the distribution and quantitative content of 10 V in tissues, which has a large capture cross section in the 10 V (n, α, γ) 7 Li reaction. The resulting α particles cause damage to the detector and the appearance of ultramicro-holes on its surface - tracks that are analyzed using an optical microscope. The number of tracks is proportional to the concentration of boron in the sample. This method includes: 1) sampling of a tumor, tissue, blood; 2) preparation of dried, compressed tablets from samples; 3) fastening to the surface of the tablets of the detectors; 4) neutron irradiation; 5) analysis of the resulting tracks on an optical microscope; 6) determination of boron concentration in the tumor at the time of NRT by the level of boron in the blood and the previously established ratio (boron in the tumor) / (boron in the blood). The disadvantages of the method are:
1) the duration (6-7 days) and the complexity of the analysis;
2) the need to use a source of thermal neutrons to determine the concentration of boron;
3) analysis only in vitro;
4) one-time selection of tissue samples for analysis (during a surgical operation and, as a result, the impossibility of directly determining the concentration of boron at different times after administration of the boron-containing preparation.

Известен способ планирования НЗТ с помощью количественного определения бора посредством спектрометрии мгновенного гамма-излучения [4, 5]. Концентрацию определяют в небольших медико-биологических образцах и в целостном организме. Способ основан на определении концентрации бора непосредственно в процессе облучения образцов тепловыми нейтронами (nт) по регистрации мгновенного гамма-излучения от реакции nт+10В-->7Li+4Не+γ. Интенсивность испускаемого гамма-излучения пропорциональна концентрации бора в образце. Этот способ включает: 1) введение в организм борсодержащего препарата; 2) отбор и подготовка образцов биологических тканей (в случае in vitro); 3) облучение образцов ткани или живого организма пучком тепловых нейтронов из реактора; 4) регистрация гамма-излучения. Полученные данные о концентрации бора в опухоли позволяют корректировать мощность дозы тепловых нейтронов при проведении НЗТ. Недостатками способа являются:
1) необходимость использования источника тепловых нейтронов для определения концентрации бора;
2) многократная лучевая нагрузка на организм (облучение на реакторе) при изучении динамики накопления борсодержащего препарата;
3) высокая стоимость реализации способа.
A known method of planning NRT using the quantitative determination of boron by spectrometry of instant gamma radiation [4, 5]. The concentration is determined in small biomedical samples and in the whole organism. The method is based on determining boron concentration directly in the process of irradiation of samples with thermal neutrons (n t ) by detecting instant gamma radiation from the reaction n t + 10 V -> 7 Li + 4 He + γ. The intensity of the emitted gamma radiation is proportional to the concentration of boron in the sample. This method includes: 1) introducing a boron-containing preparation into the body; 2) selection and preparation of samples of biological tissues (in the case of in vitro); 3) irradiation of tissue or living organism samples with a beam of thermal neutrons from the reactor; 4) registration of gamma radiation. The obtained data on the concentration of boron in the tumor allow you to adjust the dose rate of thermal neutrons during NRT. The disadvantages of the method are:
1) the need to use a source of thermal neutrons to determine the concentration of boron;
2) repeated radiation load on the body (radiation at the reactor) when studying the dynamics of accumulation of boron-containing preparation;
3) the high cost of implementing the method.

Прототипом предлагаемого технического решения является способ планирования НЗТ на основе количественного определения бора в организме с помощью позитронной эмиссионной томографии [6]. Этот способ основан на использовании в качестве радиоактивной метки позитрон-излучающих ультракороткоживущих изотопов, которые в комплексе с борсодержащими соединениями вводят в организм. Позитрон аннигилирует с электроном, что сопровождается выделением двух фотонов, регистрируемых с помощью системы детекторов. Компьютерная обработка полученных данных позволяет представить картину объемного распределения бора в живом организме и рассчитать его концентрацию в опухоли и окружающих тканях. Этот способ включает: 1) синтез меченого позитрон-излучающего изотопа (18F) с борсодержащим соединением, для которого максимум накопления бора в опухоли приходится на первые часы после введения (например, борфенилаланин (ВРА)); 2) введение меченого соединения в организм, 3) исследование накопления бора в опухоли на позитрон-эмиссионном томографе; 4) компьютерный анализ, позволяющий определять концентрацию бора в опухоли и отношение (бор в опухоли)/(бор в окружающих тканях) на протяжении первых часов (0-6 ч) с момента введения меченого препарата.The prototype of the proposed technical solution is the method of planning NRT based on the quantitative determination of boron in the body using positron emission tomography [6]. This method is based on the use of positron-emitting ultrashort-lived isotopes as a radioactive label, which, in combination with boron-containing compounds, are introduced into the body. The positron annihilates with the electron, which is accompanied by the release of two photons recorded using a system of detectors. Computer processing of the obtained data allows us to present a picture of the volume distribution of boron in a living organism and calculate its concentration in the tumor and surrounding tissues. This method includes: 1) synthesis of a labeled positron-emitting isotope ( 18 F) with a boron-containing compound for which the maximum accumulation of boron in the tumor occurs in the first hours after administration (for example, borphenylalanine (BPA)); 2) the introduction of a labeled compound into the body; 3) the study of the accumulation of boron in the tumor on a positron emission tomograph; 4) computer analysis, which allows to determine the concentration of boron in the tumor and the ratio (boron in the tumor) / (boron in the surrounding tissues) during the first hours (0-6 hours) from the moment of administration of the labeled drug.

Недостатками способа являются:
1) быстрый распад позитрон-излучающих изотопов, что исключает возможность синхронизировать процесс физического распада изотопов с кинетикой накопления препаратов, у которых максимум накопления бора в опухоли приходится на более поздние сроки;
2) необходимость привлечения специалистов разного профиля;
3) необходимость совмещения в одном научном центре циклотрона, лаборатории по синтезу меченого борсодержащего соединения и позитрон-эмиссионного томографа;
4) высокая стоимость реализации способа.
The disadvantages of the method are:
1) the rapid decay of positron-emitting isotopes, which excludes the possibility of synchronizing the process of physical decay of isotopes with the kinetics of drug accumulation, in which the maximum accumulation of boron in the tumor occurs at a later date;
2) the need to attract specialists of various profiles;
3) the need to combine in one scientific center a cyclotron, a laboratory for the synthesis of labeled boron-containing compounds and a positron emission tomograph;
4) the high cost of implementing the method.

Целью изобретения является устранение недостатков прототипа и обеспечение возможности определения оптимального соотношения между содержанием бора в опухоли и окружающих тканях в течение продолжительного времени с момента введения в организм борсодержащего соединения. The aim of the invention is to eliminate the disadvantages of the prototype and to enable the determination of the optimal ratio between the boron content in the tumor and surrounding tissues for a long time from the moment of administration of the boron-containing compound into the body.

Для достижения указанной цели в способе, включающем введение в организм туморотропного борсодержащего препарата, измерение в динамике накопление бора в опухоли и окружающих тканях, используют в качестве метки борсодержащего препарата гамма-излучатель, например изотоп йода. По величине его радиоактивности с помощью гамма-томографа измеряют динамику накопления бора в течение нескольких суток. При этом после достижения максимального накопления радиойода в опухоли и по соотношению концентрации бора в опухоли и окружающих тканях задают оптимальный режим нейтрон-захватной терапии. To achieve this goal, in a method involving the administration of a tumorotropic boron-containing preparation into the body, measuring the dynamics of boron accumulation in the tumor and surrounding tissues, a gamma emitter, for example, an iodine isotope, is used as a label for the boron-containing preparation. The magnitude of its radioactivity using a gamma tomograph measures the dynamics of the accumulation of boron over several days. Moreover, after reaching the maximum accumulation of radioiodine in the tumor and the ratio of boron concentration in the tumor and surrounding tissues, the optimal regime of neutron capture therapy is set.

Перечень фигур:
Фиг. 1. Кинетика распределения меченых борсодержащих соединений в опухоли:
1 - туморотропное соединение, меченное изотопом йодом (131I-BSH);
2 - туморотропное соединение, меченное позитрон - излучающим изотопом (18F-BPA).
List of figures:
FIG. 1. Kinetics of the distribution of labeled boron compounds in the tumor:
1 - tumorotropic compound labeled with iodine isotope ( 131 I-BSH);
2 - a tumor -otropic compound labeled with a positron - a radiating isotope ( 18 F-BPA).

Фиг. 2. Распределение меченого борсодержащего соединения (131I-BSH) в тканях:
1 - накопление в опухоли;
2 - накопление в окружающей ткани;
3 - область, в которой можно проводить нейтрон-захватную терапию.
FIG. 2. Distribution of labeled boron compound ( 131 I-BSH) in tissues:
1 - accumulation in the tumor;
2 - accumulation in the surrounding tissue;
3 - an area in which neutron capture therapy can be performed.

Фиг. 3. Компьютерное изображение лапки с опухолью, полученное для точки 24 ч:
1 - окружающая ткань; 2 - опухоль; 3 - органы выведения.
FIG. 3. The computer image of the paw with a tumor, obtained for the point 24 hours:
1 - surrounding tissue; 2 - a tumor; 3 - excretory organs.

Примеры реализации способа
Пример 1. В предлагаемом техническом решении использовано туморотропное борсодержащее соединение, меченное гамма-излучателем (меркаптододекаборат натрия Na2B12H11SH(BSH), меченный 131I (131I-BSH)). Схема его синтеза может быть представлена в следующем виде:

Figure 00000003

Здесь хлористый йод, меченный йодом-131, получали изотопным обменом нерадиоактивного IC1 (HICl2) с Na131I при простом смешении их водных растворов. Реакцией S-монотиурониевого производного додекабората (I) с меченным хлористым йодом при комнатной температуре получали меченое соединение (II), которое без выделения обрабатывали водным раствором КОН для получения соединения (III), содержащего прочную связь бор - йод (В-I). Радиохимический выход этого соединения составил 95-97%.Method implementation examples
Example 1. In the proposed technical solution, a tumor -otropic boron-containing compound labeled with a gamma emitter was used (sodium mercaptododecaborate Na 2 B 12 H 11 SH (BSH), labeled 131 I ( 131 I-BSH)). The scheme of its synthesis can be represented as follows:
Figure 00000003

Here, iodine chloride labeled with iodine-131 was obtained by isotopic exchange of non-radioactive IC1 (HICl 2 ) with Na 131 I by simple mixing of their aqueous solutions. The reaction of the S-monothiuronium derivative of dodecaborate (I) with labeled iodine chloride at room temperature yielded labeled compound (II), which was treated without treatment with an aqueous KOH solution to obtain compound (III) containing a strong boron - iodine bond (B-I). The radiochemical yield of this compound was 95-97%.

Фармакокинетические исследования показали, что 131I-BSH достаточно долго задерживается в опухоли (табл. 1).Pharmacokinetic studies have shown that 131 I-BSH lingers for a long time in the tumor (Table 1).

В соответствии с прототипом использование борсодержащих соединений, меченных позитрон-излучающими изотопами для планирования НЗТ, вызывает затруднение из-за быстрого распада изотопов, что исключает возможность синхронизировать процесс физического распада изотопов с кинетикой накопления препаратов в опухоли (фиг.1, кривая 2). In accordance with the prototype, the use of boron-containing compounds labeled with positron-emitting isotopes for planning NRT is difficult due to the rapid decay of isotopes, which excludes the possibility of synchronizing the process of physical decay of isotopes with the kinetics of drug accumulation in the tumor (Fig. 1, curve 2).

Таким образом, для планирования НЗТ важны преимущества предлагаемого способа:
возможность изучать динамику накопления и выведения бора в течение длительного интервала времени (более 48 ч); высокая стабильность связи бор - йод.
Thus, for planning NRT, the advantages of the proposed method are important:
the ability to study the dynamics of the accumulation and elimination of boron over a long time interval (more than 48 hours); high stability of boron - iodine bonds.

Пример 2. Для получения изображения опухоли проводили внутрибрюшинное введение туморотропного борсодержащего препарата Na2B12H11SH (BSH), меченного индикаторным количеством радиойодом (131I-BSH) (активность 60 мкКи) лабораторным животным-опухоленосителям (мыши с меланомой В-16). С помощью специального приспособления мышь фиксировали на рабочем столе гамма-томографа. Первую точку измерения активности излучателя производили с помощью гамма-томографа через 15-30 мин с момента введения соединения, что позволяет определить эффективность счета гамма -томографа для конкретного организма. Для исследования динамики накопления меченого соединения измерения проводили через 20 мин, 1, 3, 6, 9, 12, 24 и 48 ч с момента введения (фиг.2, кривые 1 и 2). Интервал записи отдельного изображения задавали от 5 до 30 мин в обратно пропорциональной зависимости от радиоактивности меченого соединения.Полученные изображения распределения 131l-BSH записывали в память компьютера для последующей компьютерной обработки (фиг.3).Example 2. To obtain a tumor image, an intraperitoneal administration of a tumorotropic boron-containing preparation Na 2 B 12 H 11 SH (BSH) labeled with an indicator amount of radioiodine ( 131 I-BSH) (60 μCi activity) to laboratory tumor-bearing animals (mice with B-16 melanoma was performed) ) Using a special device, the mouse was fixed on the desktop of the gamma-ray tomograph. The first point of measurement of the emitter activity was performed using a gamma tomograph 15-30 minutes after the introduction of the compound, which allows us to determine the effectiveness of the gamma tomograph counting for a specific organism. To study the dynamics of the accumulation of the labeled compound, measurements were performed after 20 minutes, 1, 3, 6, 9, 12, 24, and 48 hours from the moment of administration (Fig. 2, curves 1 and 2). The recording interval of a single image was set from 5 to 30 min in inverse proportion to the radioactivity of the labeled compound. The resulting images of the distribution of 131 l-BSH were recorded in computer memory for subsequent computer processing (figure 3).

Пример 3. Схема планирования НЗТ. Полученные радиометрические данные о динамике накопления и выведения меченого борсодержащего соединения (131I-BSH) позволяют представить алгоритм выбора режимов НЗТ.Example 3. The planning scheme of NRT. The obtained radiometric data on the dynamics of accumulation and excretion of labeled boron-containing compounds ( 131 I-BSH) allow us to present an algorithm for selecting the NRT modes.

Необходимые условия для проведения НЗТ:
1. Cопухоль(t)/Cткань(t)>1;
2. Cопухоль(t)>minCопухольткань(t),
где Сопухоль(t) и Сткань(t) - концентрации бора в опухоли и окружающих тканях, мкг/г ткани;
minСопухоль - минимальная концентрация бора в опухоли, при которой облучение тепловыми нейтронами формирует эффективную поглощенную дозу.
Necessary conditions for NRT:
1. C tumor (t) / C tissue (t)>1;
2. C tumor (t)> min C tumor > C tissue (t),
where C is the tumor (t) and C tissue (t) is the concentration of boron in the tumor and surrounding tissues, μg / g of tissue;
min C tumor - the minimum concentration of boron in the tumor at which exposure to thermal neutrons forms an effective absorbed dose.

Формула для расчета мощности дозы излучения за счет реакции нейтронного захвата (nт+10B --> 7Li+4Hе+γ) имеет следующий вид:
Р=Ф•(Сопухоль•NА/M•σ•Е•К,
где Р - мощность дозы, сГр/с;
Ф - плотность потока тепловых нейтронов, н/(см2•c);
Сопухоль - концентрация 10В в опухоли, г/г ткани;
NА- число Авогадро, 6,02•1023 1/моль;
М - молекулярная масса 10В, г/моль;
σ - сечение реакции, σ =3838•10-24 см2;
Е - энергия от продуктов реакции, Е=2,34 МэВ;
К - коэффициент согласования размерности, К=1,6•10-8 сГр•г/МэВ.
The formula for calculating the radiation dose rate due to the neutron capture reaction (n t + 10 B -> 7 Li + 4 He + γ) has the following form:
P = F • (C tumor • N A / M • σ • E • K,
where P is the dose rate, sGy / s;
Ф - thermal neutron flux density, n / (cm 2 • s);
C tumor - concentration of 10 V in the tumor, g / g of tissue;
N A is the Avogadro number, 6.02 • 10 23 1 / mol;
M — molecular weight 10 V, g / mol;
σ is the reaction cross section, σ = 3838 • 10 -24 cm 2 ;
E is the energy from the reaction products, E = 2.34 MeV;
K is the coefficient of coordination of the dimension, K = 1.6 • 10 -8 cGy • g / MeV.

Из (фиг.2) следует:
1) для временного интервала 0-2 ч имеет место ситуация Сопухоль(t)/Сткань(t)<1, Сткань(t)>Сопухоль(t)>minСопухоль, что не удовлетворяет необходимым условиям проведения НЗТ;
2) для временного интервала 2-14 ч имеет место ситуация Сопухоль(t)>Сткань(t)>minСопухоль, что нарушает условие 2;
3) для временного интервала 14-26 ч все необходимые условия выполняются;
4) для временного интервала 26-48 ч имеет место ситуация minСопухольопухоль(t)>Сткань(t), что нарушает условие 2.
From (figure 2) it follows:
1) for a time interval of 0-2 h, the situation is C tumor (t) / C tissue (t) <1, C tissue (t)> C tumor (t)> min C tumor , which does not satisfy the necessary conditions for NRT;
2) for a time interval of 2-14 hours, the situation is C tumor (t)> C tissue (t)> min C tumor , which violates condition 2;
3) for a time interval of 14-26 hours, all necessary conditions are met;
4) for a time interval of 26-48 hours, the situation is min C tumor > C tumor (t)> C tissue (t), which violates condition 2.

Таким образом, нейтрон-захватную терапию целесообразно осуществлять во временном интервале 14-26 ч с момента введения борсодержащего соединения. Thus, it is advisable to carry out neutron capture therapy in a time interval of 14-26 hours from the moment of administration of the boron-containing compound.

Для наиболее оптимального времени начала НЗТ (через 21 ч после введения борсодержащего соединения), при плотности потока тепловых нейтронов 2,5•109 н/см2с и концентрации бора в опухоли 30 мкг/г мощность дозы излучения за счет реакции нейтронного захвата составит 0,39 Гр/мин. При этом величина дозы в окружающих тканях составит 25% по сравнению с дозой в опухоли, что обеспечит максимальное поражение опухоли при минимальном повреждении окружающих тканей.For the most optimal start time of NRT (21 hours after the introduction of the boron-containing compound), with a thermal neutron flux density of 2.5 • 10 9 n / cm 2 s and boron concentration in the tumor of 30 μg / g, the dose rate due to the neutron capture reaction will 0.39 Gy / min. Moreover, the dose in the surrounding tissues will be 25% compared with the dose in the tumor, which will ensure maximum tumor damage with minimal damage to surrounding tissues.

Технико-экономическая эффективность
Предлагаемое техническое решение обеспечивает возможность изучения динамики накопления бора в опухоли и окружающих тканях in vivo. Оно расширяет диапазон исследования накопления бора до нескольких суток благодаря введению в организм меченного радиоиодом борсодержащего соединения. Способ позволяет увеличить перечень исследуемых и применяемых на практике борсодержащих препаратов, улучшает качество НЗТ благодаря выбору для конкретного пациента оптимального по бору отношения опухоль/окружающие ткани и тем самым снижает радиационное воздействие на нормальные ткани при облучении тепловыми нейтронами. Процедура установления оптимальных условий для НЗТ способствует повышению эффективности лечения. При этом значительно упрощается подготовительная процедура реализации предлагаемого способа благодаря использованию гамма-томографа, прибора, доступного для большинства медицинских центров. Перечисленные факторы позволяют проводить индивидуальное планирование НЗТ при лечении больных с наиболее сложными формами злокачественных новообразований и в конечном счете создают условия для клинического применения НЗТ в нашей стране.
Feasibility
The proposed technical solution provides the opportunity to study the dynamics of the accumulation of boron in the tumor and surrounding tissues in vivo. It extends the range of studies of boron accumulation up to several days due to the introduction of a boron-containing compound labeled with a radioiodine into the body. The method allows to increase the list of boron-containing preparations studied and used in practice, improves the quality of NRT by choosing the tumor / surrounding tissue ratio that is optimal for a particular patient, and thereby reduces the radiation effect on normal tissues when irradiated with thermal neutrons. The procedure for establishing optimal conditions for NRT improves the effectiveness of treatment. At the same time, the preparatory procedure for the implementation of the proposed method is greatly simplified through the use of a gamma-ray tomograph, a device available for most medical centers. These factors allow individual planning of NRT in the treatment of patients with the most complex forms of malignant neoplasms and ultimately create the conditions for the clinical use of NRT in our country.

Список литературы
1. Haritz D., Gabel D., Huiskamp R. Clinical phase-I study of Na2B12H11SH (BSH) in patients with malignant glioma as precondition for boron neutron capture therapy (BNCT). // J. Radiat. Oncol. Biol. Phys., 1994, Vol.28, No.5, P.1175-1181.
List of references
1. Haritz D., Gabel D., Huiskamp R. Clinical phase-I study of Na 2 B 12 H 11 SH (BSH) in patients with malignant glioma as precondition for boron neutron capture therapy (BNCT). // J. Radiat. Oncol. Biol. Phys., 1994, Vol. 28, No.5, P.1175-1181.

2. Никитина Р.Г., Фролова Е. И. Методика определения 10В в биологических образцах. // Медицинская радиология. 1981, 1, с.44-48.2. Nikitina R. G., Frolova E. I. Method for determining 10 V in biological samples. // Medical radiology. 1981, 1, pp. 44-48.

3. Takagaki M., Oda Y., Miyatake S., Kikuchi H., Kobayashi Т., Sakurai Y. , Osawa M. , Mori K., Ono K. Boron neutron capture therapy: preliminary study of BNCT with sodium borocaptate (Na2B12H11SH) on glioblastoma. // J. Neurooncol, 1997, Vol.35, No.2, P.177-185.3. Takagaki M., Oda Y., Miyatake S., Kikuchi H., Kobayashi T., Sakurai Y., Osawa M., Mori K., Ono K. Boron neutron capture therapy: preliminary study of BNCT with sodium borocaptate ( Na 2 B 12 H 11 SH) on glioblastoma. // J. Neurooncol, 1997, Vol. 35, No.2, P.177-185.

4. Moore D. E. A review of techniques for the analysis of boron in the development of neutron capture therapy agents. // J. Pharmaceutical & Biomedical Analysis, 1990, Vol.8, No.7, P.547-553. 4. Moore D. E. A review of techniques for the analysis of boron in the development of neutron capture therapy agents. // J. Pharmaceutical & Biomedical Analysis, 1990, Vol.8, No.7, P.547-553.

5. Raaijmakers С.P., Konijnenberg M.W., Dewit L., Haritz D., Huiskamp R. , Philipp K. , Siefert A. Monitoring of blood -10B concentration for boron neutron capture therapy using prompt gamma-ray analysis. // Acta Oncol., 1995, Vol.34, No.4, P.517-523.5. Raaijmakers C.P., Konijnenberg MW, Dewit L., Haritz D., Huiskamp R., Philipp K., Siefert A. Monitoring of blood - 10 B concentration for boron neutron capture therapy using prompt gamma-ray analysis. // Acta Oncol., 1995, Vol. 34, No.4, P.517-523.

6. Imahori Y. , Ueda S., Ohmori Y., Sakae K., Kusuki Т., Kobayashi Т., Takagaki M., Ono K., Ido T. Positron emission tomography-based boron neutron capture therapy using boronophenylalanine for high-grade gliomas. // Clin. Cancer Res., 1998, Vol.4, No.8, P.1825-1841. 6. Imahori Y., Ueda S., Ohmori Y., Sakae K., Kusuki T., Kobayashi T., Takagaki M., Ono K., Ido T. Positron emission tomography-based boron neutron capture therapy using boronophenylalanine for high -grade gliomas. // Clin. Cancer Res., 1998, Vol.4, No.8, P.1825-1841.

Claims (3)

1. Способ планирования нейтрон-захватной терапии, включающий введение в организм туморотропного препарата с высоким сечением захвата тепловых нейтронов, измерение динамики накопления препарата в опухоли и окружающих тканях, отличающийся тем, что вводят туморотропный препарат с высоким сечением захвата тепловых нейтронов, меченный гамма-излучателем, измеряют динамику накопления и выведения препарата с помощью гамма-томографа и выбирают временной интервал для проведения нейрон-захватной терапии при условии, когда Сопухоль(t)/Сткань(t)>1 и Сопухоль(t)>minСопухольткань(t), где Сопухоль(t) и Сткань(t) - концентрация химического элемента с высоким сечением захвата тепловых нейтронов в опухоли и окружающих тканях, minСопухоль - минимальная концентрация химического элемента с высоким сечением захвата тепловых нейтронов в опухоли, при которой облучение тепловыми нейтронами формирует эффективную поглощенную дозу, и рассчитывают мощность дозы излучения, появляющегося в результате реакции нейтронного захвата.1. A method for planning neutron capture therapy, comprising introducing into the body a tumor substance with a high thermal neutron capture cross section, measuring the dynamics of drug accumulation in the tumor and surrounding tissues, characterized in that a tumor substance with a high thermal neutron capture cross section, labeled with a gamma emitter, is introduced , measure the dynamics of accumulation and excretion of the drug using a gamma-ray tomograph and select a time interval for neuron-capture therapy, provided that C tumor (t) / C tissue (t) > 1 and C tumor (t)> min C tumor > C tissue (t), where C tumor (t) and C tissue (t) is the concentration of a chemical element with a high thermal neutron capture cross section in the tumor and surrounding tissues, min C tumor - the minimum concentration of a chemical element with a high thermal neutron capture cross section in the tumor, at which thermal neutron irradiation forms an effective absorbed dose, and the dose rate of the radiation resulting from the neutron capture reaction is calculated. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что динамику накопления меченого соединения исследуют в диапазоне от момента введения до 48 ч. 2. The method according to p. 1, characterized in that the dynamics of accumulation of the labeled compound is investigated in the range from the time of administration to 48 hours 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что мощность дозы определяют по соотношению Р= Ф•(Сопухоль•NA/М)•σ•Е•К, где Р - мощность дозы, сГр/с; Ф - плотность потока тепловых нейтронов, н/(cм2•c); NA - число Авогадро; М - молекулярная масса химического элемента с высоким сечением захвата тепловых нейтронов; σ - сечение захвата тепловых нейтронов, см2; Е - энергия от продуктов реакции, МэВ; К - коэффициент согласования размерностей - 1,6•10-8сГр•г/МэВ.3. The method according to p. 1, characterized in that the dose rate is determined by the ratio P = F • (C tumor • N A / M) • σ • E • K, where P is the dose rate, sGy / s; Ф - thermal neutron flux density, n / (cm 2 • s); N A is the Avogadro number; M is the molecular mass of a chemical element with a high capture cross section of thermal neutrons; σ is the capture cross section of thermal neutrons, cm 2 ; E is the energy from the reaction products, MeV; K - coefficient of coordination of dimensions - 1.6 • 10 -8 cGy • g / MeV.
RU2001111347/14A 2001-04-26 2001-04-26 Method for planning neutron capture therapy RU2212260C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001111347/14A RU2212260C2 (en) 2001-04-26 2001-04-26 Method for planning neutron capture therapy

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001111347/14A RU2212260C2 (en) 2001-04-26 2001-04-26 Method for planning neutron capture therapy

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2001111347A RU2001111347A (en) 2003-02-27
RU2212260C2 true RU2212260C2 (en) 2003-09-20

Family

ID=29776674

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001111347/14A RU2212260C2 (en) 2001-04-26 2001-04-26 Method for planning neutron capture therapy

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2212260C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2810811C1 (en) * 2020-07-03 2023-12-28 Нойборон Терапи Систем Лтд. Neutron capture therapy device and operation stages of its monitoring system

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
IMAHORI Y. et al. Positron emission tomography - based boroncapture therapy using boronophenyl a1anine for high - grade gliomas. Clin. Cancer Res. - 1998, v.4, No.8, p.1825-1841. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2810811C1 (en) * 2020-07-03 2023-12-28 Нойборон Терапи Систем Лтд. Neutron capture therapy device and operation stages of its monitoring system
RU2811294C1 (en) * 2020-07-03 2024-01-11 Нойборон Терапи Систем Лтд. Neutron capture therapy device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Paans et al. Positron emission tomography: the conceptual idea using a multidisciplinary approach
RU2606337C1 (en) Method of measuring absorbed dose in boron neutron capture therapy of malignant tumors
Grunewald et al. On the applicability of [18F] FBPA to predict L-BPA concentration after amino acid preloading in HuH-7 liver tumor model and the implication for liver boron neutron capture therapy
Munck af Rosenschöld et al. Toward clinical application of prompt gamma spectroscopy for in vivo monitoring of boron uptake in boron neutron capture therapy
Harling et al. Boron neutron capture therapy and radiation synovectomy research at the Massachusetts Institute of Technology Research Reactor
Floyd Jr et al. Neutron stimulated emission computed tomography of stable isotopes
RU2212260C2 (en) Method for planning neutron capture therapy
Göksu et al. Thin layer o-Al2O3: C beta dosemeters for the assessment of current dose rate in teeth due to 90Sr intake, and comparison with electron paramagnetic resonance dosimetry
Huang et al. Neutron activation survey on patients following BNCT clinical trials at THOR
Nkepang et al. Production of [13N] ammonia from [13C] methanol on a 7.5 MeV cyclotron using 13C (p, N) 13N reaction: detection of myocardial infarction in a mouse model
RU2709682C1 (en) Method for determining absorbed dose from thermal neutrons in boron-neutron capture therapy of malignant tumors
Okazaki et al. Improving the spatial resolution of a pixelated LaBr3 (Ce) scintillator coupled with a multi-pixel photon counter array for boron neutron capture therapy
Pratx A tale of two photons: radioluminescence and its application in molecular imaging
Matsubayashi et al. Air ionization chamber combined with LiCaAlF6 scintillator for γ-ray dose evaluation in boron neutron capture therapy
Pass et al. High radiation doses from radiotherapy measured by electron spin resonance in dental enamel
TWI849723B (en) Method and device for direct production of radio-isotope based cancer treatment pharmaceuticals
CN118191894B (en) Method, device, system and medium for detecting absorbed dose in boron neutron capture therapy
Arzenton Monte Carlo based dosimetry using PET/CT and SPECT/CT imaging in radiopharmaceutical therapy in the context of the ISOLPHARM project
Takagaki et al. Boron-10 quantitative analysis of neutron capture therapy on malignant melanoma by spectrophotometric α-track reading
Okazaki et al. Development of a prompt gamma-ray detector with an 8× 8 array LaBr 3 (Ce) scintillator and a multi-pixel photon counter for boron neutron capture therapy
Cai et al. Advanced biological optical sensors for visualization and quantification of radionuclides
Medich et al. Feasibility of Small Animal Anatomical and Functional Imaging with Neutrons: A Monte Carlo Simulation Study
Zherebchevsky et al. Modern Technologies for Producing Radionuclides for Nuclear Medicine
Arani et al. Production, quality control, and bio-distribution studies of 159Gd-EDTMP as a palliative agent for bone pain
RU2174015C1 (en) Method for producing preparation and treating oncologic diseases

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20040427