Εφαρμογή της νετρονικής σύλληψης στη θεραπεία του καρκίνου

1. Εφαρμογή της νετρονικής σύλληψης στη θεραπεία τουκαρκίνου Boron Neutron Capture Therapy BNCT Εκπόνηση: Σαγιά Ελένη

2. Kάθε χρόνο όλο και περισσότεροι άνθρωποι πεθαίνουν από καρκίνο, παρά από AIDS, φυματίωση και ελονοσία μαζί, γεγονός που οφείλεται σύμφωνα με τους επιστήμονες στον δυτικοποιημένο τρόπο ζωής, τον τρόπο διατροφής, την ποιότητα του φαγητού και την περιορισμένη σωματική άσκηση που όλα μαζί ευνοούν την ανάπτυξη καρκινικών όγκων. • Σύμφωνα με τον ΟΗΕ, σε είκοσι χρόνια τα περιστατικά στον αναπτυσσόμενο κόσμο θα είναι τόσα πολλά, ώστε θα είναι αδύνατο να αντιμετωπιστούν, παρόλη τη βελτίωση των ιατρικών μηχανημάτων και τη χορήγηση φαρμάκων νέας γενιάς.

3. Παράλληλα με την αύξηση των περιστατικών του καρκίνου αναπτύσσεται και η ιατρική τεχνογνωσία, οι πρακτικές έγκαιρης διάγνωσης και οι μέθοδοι θεραπείας.Κυρίως όμως στην υπηρεσία της ιατρικής έχει τεθεί η πυρηνική φυσική, με τη μορφή της χρήσης της ραδιενέργειας.

4. Μερικά χαρακτηριστικά παραδείγματα: • Βαρέα ιόντα • Φωτόνια • Φορτισμένα σωματίδια • Ηλεκτρόνια-Ποζιτρόνια • Πιόνια • Μιόνια

5. Ελπίδες στη μάχη κατά του καρκίνου δίνει μια επαναστατική μέθοδος που βασίζεται σε τεχνικές που συνδυάζουν την πυρηνική φυσική με την ογκολογία: Η ακτινοθεραπεία με σύλληψη νετρονίων από Βόριο (Boron Neutron Capture Therapy - BNCT).

6. Η πυρηνική αντίδραση • 10B + n →α+ 7Li  +2.31MeV + γ(0.48MeV)    94% • 10B + n → α + 7Li  +2.79MeV        6%

8. Η ενεργός διατομή της αντίδρασης είναι πολύ υψηλή.

9. Παράγονται Li και He των οποίων η εμβέλεια στον ιστό είναι 5μm και 9μm αντίστοιχα,δηλαδή περίπου όσο η διάμετρος ενός πυρήνα κυττάρων επομένως, όλη η ενέργεια απελευθερώνεται μέσα στο καρκινικό κύτταρο, ενώ τα γειτονικά κύτταρα δεν βλάπτονται.

12. Φορείς του Βορίου • Απαραίτητη η εναπόθεση μεγάλου αριθμού ατόμων βορίου ~ 10 9 σε κάθε καρκινικό κύτταρο. • Εξαπατά τα κύτταρα και αντικαθιστά δομικό τους στοιχείο • Χαμηλή τοξικότητα και επιλεκτικός εντοπισμός στην καρκινική περιοχή του φορέα. • Ανάλογα με τον όγκο: • BSH→αμινοξύ • ΒΟPP→πορφυρίνη

13. Πηγές των νετρονίων • Πυρηνικοί αντιδραστήρες • Επιταχυντικές διατάξεις

14. Πυρηνικός Αντιδραστήρας • Σε αυτή την περίπτωση τα νετρόνια είναι προϊόντα σχάσηςβαριών πυρήνων όπως235U και 239Pu .

17. Επιταχυντικές διατάξεις • Επιταχυντές πρωτονίων:βομβαρδισμός πυρήνεςόπως Li και Be. • Νeutron Τubes:βομβαρδισμός μεταλλικού στόχουπου έχει προσρόφηση δευτερίου ή τριτίου με δέσμη δευτερίου. d + d → 3He + n + 3.27MeV d + t → 4He + n + 17.59MeV

19. Δόση 3.2 έως 4.6 x 109 n /cm2 s Διάρκεια 20 min

20. Δοσιμετρία • Η ποσότητα βορίου που έχουν απορροφήσει τα καρκινικά κύτταρα δεν είναι δεδομένη. Προσδιορίζεται έμμεσα μέσω της ανίχνευσης της ακτινοβολίας γ που προκύπτει από τη νετρονική σύλληψη.

21. Τα φωτόνια που προκύπτουν από τα θερμικά νετρόνια που συλλαμβάνονται από το βόριο του δείγματος συλλέγονται από έναν ανιχνευτή HPGe και αναλύονται για να καθορίσουν την περιεκτικότητα του δείγματος σε βόριο.

22. Ανιχνευτές • TEPC(Tissue-Εquivalent gas ProportionalCounters) • TLD(ThermoLuminescent Detectors)

23. Περιπτώσεις εφαρμογής • Glioblastoma (επιθετικός καρκίνος εγκεφάλου) • Κακοήθες μελάνωμα (καρκίνος του δέρματος) • Κακοήθεις όγκοι σιελογόνων αδένων • Τοπικά ανεπτυγμένος καρκίνος προστάτη

24. Κέντρα εφαρμογής • Νέα Υόρκη • Βοστώνη • Τόκιο • Κιότο • Πέτεν • Ελσίνκι

25. Πορεία ανάπτυξης της μεθόδου • 1936 : Locher ο εμπνευστής της ιδέας • 1938 : University of Illinois πρώτες μελέτες • 1951 : Brookhaven National Laboratory • 1959 : Massachusetts Institute of Technology • 1968 : Hatanaka(U.S.A) με ενθαρρυντικά αποτελέσματα

26. Berkeley University of California • Ερευνητικά κέντρα της Ιαπωνίας • Ερευνητικά κέντρα της Σουηδίας • University of Essen in Netherlands • University of Pisa • Επιστήμονες σε όλο τον κόσμο

27. Έρευνα • Εύρεση νέων φορέωνβορίου : D-CDU → Αtlanta • Bελτίωση ανιχνευτικών διατάξεων • Εφαρμόγή σε άλλα είδη κακοηθειών : πνεύμονα, παγκρέατος • Υλοποίηση γεννήτριας νετρονίων : • Berkeley • Birmingham • Texas • Ιταλία • Ιαπωνία

28. Στατιστικά - Αποτελέσματα • Κάθε χρόνο 12.500 άνθρωποι νοσούν στις ΗΠΑ από Glioblastoma. • Στο 8ο διεθνές συνέδριο ΒNCT : 201 ασθενείς είχαν λάβει τη θεραπεία • 40 από αυτούς ήταν ζωντανοί μετά από 3 χρόνια • 10 ήταν ζωντανοί μετά από 10 χρόνια • 3 ήταν χειρότερα από πριν • Παρενέργειες παρόμοιες με εκείνες της συμβατικής ακτινοθεραπείας

29. Ανακεφαλαίωση • ΒNCT είναι μια ελπιδοφόρος μέθοδος για τη θεραπεία του καρκίνου • Καμία τοξικότητα δεν έχει παρατηρηθεί στις πειραματικές κλινικές δοκιμές στη Νέα Υόρκη και τη Βοστώνη • Η ανάπτυξη των γεννητριών νετρονίων θα το καταστήσει διαθέσιμο στο επίπεδο νοσοκομείων στο εγγύς μέλλον • Η έρευνα συνεχίζεται και αποτελεί αναγκαιότητα για την καταπολέμηση αυτής της ασθένειας που αποτελεί πλέον μάστιγα

30. Βιβλιογραφία • On the optimal energy of epithermal neutron beams for BNCT Phys. Med. Biol. 45 (2000) 49–58. Printed in the UK • First Attempt of Boron Neutron Capture Therapy for Hepatocellular Carcinoma Japanese Journal of Clinical Oncology Advance Access published June 19, 2007 • Measurement and Calculation of Neutron and Gamma Absorbed Dose in a Head Phantom in Boron Neutron Capture Theory University of Tehran- Iran • TWO MINIATURISED TEPCs IN A SINGLE DETECTOR FOR BNCT MICRODOSIMETRY Radiation Protection Dosimetry (2006), Vol. 122, No. 1–4, pp. 396–400 • APPLICATION OF DIFFERENT TL DETECTORS FOR THE PHOTON DOSIMETRY IN MIXED RADIATION FIELDS USED FOR BNCT Radiation Protection Dosimetry (2006), Vol. 120, No. 1–4, pp. 83–86 • DOSIMETRY OF BNCT BEAMS WITH NOVEL THERMOLUMINESCENT DETECTORS Radiation Protection Dosimetry (2004), Vol. 110, Nos 1-4, pp. 623-626

31. Performance of silicon microdosimetry detectors in boron neutron capture therapy University of Wollongong – Australia Brookhaven National Laboratory – New York • The boron–neutron capture agent D-CDU accumulates preferentially in dividing brain tumor cells Journal of Neuro-Oncology (2005) 74: 275–280

32. http://web.mit.edu/nrl/ww/bnct/bncthome.html • http://www.pd.infn.it/~torniell/ricecra/bnct.html • www.jaea.go.jp • http://www.virtualtrials.com/bnct.cfm • www.nrg-nl.com • http://www.bbc.co.uk • http://www.cab.cnea.gov.ar/BNCT • http://www.lbl.gov/Science-Articles/Archive/boron-capture.html

33. http://www.canberra.edu.au/irps/Archives/vol16no3/mempap.htmlhttp://www.canberra.edu.au/irps/Archives/vol16no3/mempap.html • www-ibt.lbl.gov/PIS/ng_research.html • http://www.eurekalert.org/features/doe/2001-11/dbnl-nwt061802.php • International Journal of Radiation Oncology Biol. Phys