Abstract Purpose Since June 2020, boron neutron capture therapy (BNCT) has been a health care service covered by health insurance in Japan to treat locally advanced or recurrent unresectable head and neck cancers. Therefore, we aimed to assess the clinical outcomes of BNCT as a health insurance treatment and explore its role among the standard treatment modalities for head and neck cancers. Materials and Methods We retrospectively analyzed data from patients who were treated using BNCT at Kansai BNCT Medical Center, Osaka Medical and Pharmaceutical University, between June 2020 and May 2022. We assessed objective response rates based on the Response Evaluation Criteria in Solid Tumors version 1.1, and adverse events based on the Common Terminology Criteria for Adverse Events, version 5.0. Additionally, we conducted a survival analysis and explored the factors that contributed to the treatment results. Results Sixty‐nine patients (72 treatments) were included in the study, with a median observation period of 15 months. The objective response rate was 80.5%, and the 1‐year locoregional control, progression‐free survival, and overall survival rates were 57.1% (95% confidence interval [CI]: 43.9%–68.3%), 42.2% (95% CI: 30.1%–53.8%), and 75.4% (95% CI: 62.5%–84.5%), respectively. Locoregional control was significantly longer in patients with earlier TNM staging and no history of chemotherapy. Conclusions BNCT may be an effective treatment option for locally advanced or recurrent unresectable head and neck cancers with no other definitive therapies. If definitive surgery or radiation therapy are not feasible, BNCT should be considered at early disease stages.

Abstract Metastatic spinal tumors are increasingly prevalent due to advancements in cancer treatment, leading to prolonged survival rates. This rising prevalence highlights the need for developing more effective therapeutic approaches to address this malignancy. Boron neutron capture therapy (BNCT) offers a promising solution by delivering targeted doses to tumors while minimizing damage to normal tissue. In this study, we evaluated the efficacy and safety of BNCT as a potential therapeutic option for spine metastases in mouse models induced by A549 human lung adenocarcinoma cells. The animal models were randomly allocated into three groups: untreated ( n = 10), neutron irradiation only ( n = 9), and BNCT ( n = 10). Each mouse was administered 4‐borono‐L‐phenylalanine (250 mg/kg) intravenously, followed by measurement of boron concentrations 2.5 h later. Overall survival, neurological function of the hindlimb, and any adverse events were assessed post irradiation. The tumor‐to‐normal spinal cord and blood boron concentration ratios were 3.6 and 2.9, respectively, with no significant difference observed between the normal and compressed spinal cord tissues. The BNCT group exhibited significantly prolonged survival rates compared with the other groups (vs. untreated, p = 0.0015; vs. neutron‐only, p = 0.0104, log‐rank test). Furthermore, the BNCT group demonstrated preserved neurological function relative to the other groups (vs. untreated, p = 0.0004; vs. neutron‐only, p = 0.0051, multivariate analysis of variance). No adverse events were observed post irradiation. These findings indicate that BNCT holds promise as a novel treatment modality for metastatic spinal tumors.

Abstract BACKGROUND Boron neutron capture therapy (BNCT) is a biologically targeted particle therapy that utilizes the capture reaction between boron and neutrons. Theoretically, tumor cell-selective boron uptake allows for tumor-selective therapy. Recently, BNCT using an accelerator neutron source has been initiated in the area of head and neck cancers and is expected to expand its application to brain tumors. In addition to boronophenylalanine (BPA), which is used in clinical practice, clinical trials for malignant gliomas have been conducted in the past using sodium borocaptate (BSH) in combination. However, to date, surprisingly few reports have accurately evaluated the validation of BNCT with BPA and BNCT with BPA/BSH in animal models. In the present study, we performed a basic research-based validation of BPA/BSH combined BNCT that has been performed in clinical trials in the past. METHODS Brain tumor models of F98 rat malignant glioma brain tumors were prepared. BPA and BSH were administered intravenously 2.5 hours and 12 hours before BNCT were performed, respectively. Each F98 rat malignant glioma brain tumor model was neutron irradiated and evaluated using Kaplan-Meier survival curves. RESULTS No significant difference in survival was observed in the BSH alone group compared to the untreated group. A significant difference in survival was observed in the BPA alone group compared to the untreated group. The BPA/BSH combination group had the longest median survival and a significant difference in survival compared to the untreated group. A significant difference in survival was observed between the BPA/BSH combination group and the BSH alone group. CONCLUSION The combination of BPA and BSH improved BNCT efficacy and prolonged survival. The combination of BPA and BSH, existing boron compounds, is a pioneering method of boron neutron capture therapy using two and more boron compounds, and its use is presumed to have been highly rational.

Abstract BACKGROUND High-grade meningiomas are refractory to repeated surgery and radiotherapy. We have performed boron neutron capture therapy (BNCT) for high-grade meningiomas. We report on BNCT for extensive, deep or multiple lesions in recurrent high-grade meningiomas, using two-directional neutron irradiation in a single machine-time. METHODS BNCT was performed at a reactor power of 5 MW with the Heavy Water Neutron Irradiation Facility in the Institute for Integrated Radiation and Nuclear Science, Kyoto University. The boron compound used was boronophenylalanine (BPA), which was administered intravenously (200 mg/kg/h) for 2-hour before irradiation, followed by continuous BPA administration during irradiation. Those patients were repositioned between the first and second irradiations. Prescribed doses were calculated from the tolerable dose in normal brain and mucosal tissues. RESULTS Two-directional neutron irradiation was planned eight times. The irradiation durations were 40 ± 11.3 min for the first and 34.9 ± 8.7 min for the second. The irradiation interval was 36.7 ± 3.6 min. The second irradiation was interrupted or stopped at 2 cases. The factors for the two-directional irradiation were extensive tumor location, deep midline and multiple lesions. All patients developed treatment-related adverse events within one month, including increased amylase, fever, urine color change and dermatitis. Most adverse events resolved within six months. CONCLUSIONS Two-directional neutron irradiation reduces the dose to normal tissue and allows irradiation of multiple sites, thus ensuring tumor dose to deep midline lesions and allowing irradiation of large or multiple lesions. Adverse events were similar to those seen with BNCT for malignant gliomas at single neutron irradiation, suggesting the safety of two-directional neutron irradiation and continuous administration of BPA. This report may be a pioneer in the use of two-directional neutron irradiation.

Abstract The accelerator-based boron neutron capture therapy (BNCT) system has been approved for specific cases covered by health insurance, and clinical trials for new cases in Japan are currently being conducted on other systems. Owing to the progress of accelerator-based BNCT, the operation of medical physics must be rendered more efficient. A water phantom is used for the quality assurance (QA) of the BNCT beam output procedure; however, a solid phantom is preferred for routine QA because of its ease of use. Additionally, because water phantoms cannot be readily used in some facilities owing to structural problems, solid phantoms are preferred for unified measurements at different facilities to compare beam outputs. In this study, we perform irradiation tests using an acrylic phantom and verify that an acrylic phantom can be used for QA. The distribution of thermal neutron flux and gamma-ray dose rate inside the acrylic phantom are evaluated through experiments and simulations. The results indicate that the acrylic phantom is suitable for routine QA and for comparing beam outputs among different systems. In the future, the same irradiation tests will be conducted at other facilities.

Abstract Clinical research in boron neutron capture therapy (BNCT) has been conducted worldwide. Currently, the Monte Carlo (MC) method is the only dose calculation algorithm implemented in the treatment planning system for the clinical treatment of BNCT. We previously developed the MC-RD calculation method, which combines the MC method and the removal-diffusion (RD) equation, for fast dose calculation in BNCT. This study aimed to verify the partial-MC-RD calculation method, which utilizes the MC-RD calculation method for a portion of the entire neutron energy range, in terms of calculation accuracy and time as the dose calculation method. We applied the partial-MC-RD calculation method to calculate the total dose for head phantom, comprising soft tissue, brain tissue, and bone. The calculation time and accuracy were evaluated based on the full-MC method. Our accuracy verifications indicated that the partial-MC-RD calculation was mostly comparable with full-MC calculation in the accuracy. However, the assumptions and approximation used in the RD calculation mainly occurred the discrepancy from the full-MC calculation result. Additionally, the partial-MC-RD calculation reduced the time required to approximately 45% for the irradiation to the top and cheek region of head phantom, compared to the full-MC calculation. In conclusion, the MC-RD calculation method can be the basis of a fast dose calculation method in BNCT.