При бор-нейтронозахватной терапии (БНЗТ) пациенту вводят изотоп бор-10, который избирательно накапливается в опухолевых клетках. Затем область опухоли облучают потоком тепловых нейтронов. Нейтрон, захваченный ядром бора-10, вызывает ядерную реакцию: ядро расщепляется на гелий (альфа-частицу) и литий-7 с выделением кинетической энергии около 2,3 МэВ. Эта энергия, выделившаяся непосредственно внутри раковой клетки, разрушает её биомолекулы, приводя к гибели. Ключевая проблема БНЗТ — точно, в реальном времени и неинвазивно измерить, сколько бора-10 действительно накопилось в опухоли у конкретного пациента, чтобы выбрать оптимальный момент для облучения.

Решение — регистрировать «эхо» нейтронов. Поскольку тело человека по большей части состоит из воды (атомы водорода), оно слабо поглощает нейтроны, но упруго рассеивает их, возвращая часть обратно к источнику. Бор-10, обладая аномально высоким сечением захвата для тепловых нейтронов, резко гасит это отражённое излучение. Сравнивая интенсивность отражённого нейтронного сигнала от области опухоли и от заведомо здоровой ткани, детектор вычисляет концентрацию бора. Принцип напоминает спектроскопию: по характерному отклику вещества на зондирующее излучение определяют его элементный состав, только здесь анализируется не поглощение, а изменение обратного рассеяния.

Метод работает на глубине до 6 см от поверхности, улавливая концентрации менее 10 частей на миллион — это как обнаружить крупинку соли, растворённую в плавательном бассейне. Удивительная чувствительность обусловлена тем, что бор-10 в тысячи раз эффективнее захватывает нейтроны, чем основные элементы мягких тканей — углерод и азот. Сама процедура измерения почти не добавляет лучевой нагрузки, поскольку используются очень слабые нейтронные потоки. Этот подход, как и предвидел Энрико Ферми, чьи работы по замедлению нейтронов заложили основы метода, открывает путь к истинно персонализированной бор-нейтронозахватной терапии.