一种用于中子俘获治疗的射束整形体制造技术

本实用新型专利技术属于中子俘获治疗领域，公开了一种用于中子俘获治疗的射束整形体，包括：射束通道部、射束整形部和射束屏蔽部；其中，所述射束通道部包括射束入口、靶材和射束出口，所述射束整形部包括射束缓速体和反射体，所述射束屏蔽部包括辐射屏蔽体和出口屏蔽体。本实用新型专利技术在射束出口处设置有出口屏蔽体，使得在对中子束质量影响尽量小的影响下，最大限度的减少治疗时无用的或有害的射线从射束出口射出，减小治疗时非治疗射线对患者造成的伤害，同时，将反射体内表面设置为抛物线曲面，可以对中子束的方向进行控制，使其尽量沿着治疗所需的方向从射束出口平行射出，可以增加射束出口处的治疗射束强度，提高治疗效果和安全性。

A Beam Shaping Body for Neutron Capture Therapy

The utility model belongs to the field of neutron capture therapy, and discloses a beam shaping body for neutron capture therapy, which comprises a beam channel section, a beam shaping section and a beam shielding section, wherein the beam channel section comprises a beam inlet, a target material and a beam outlet, and the beam shaping section comprises a beam retarder and a reflector, and the beam shielding section comprises a radiation shield body and a beam shielding body. Export shield. The utility model is equipped with an exit shield at the exit of the beam, which minimizes the influence on the quality of the neutron beam, minimizes the useless or harmful radiation emitted from the exit of the beam, reduces the damage caused by the non-therapeutic radiation during the treatment, and sets the surface of the reflecting body as a parabolic surface to control the direction of the neutron beam. It can increase the intensity of the therapeutic beam at the exit of the beam and improve the therapeutic effect and safety.

【技术实现步骤摘要】
一种用于中子俘获治疗的射束整形体
本技术涉及中子俘获治疗领域，特别是涉及一种用于中子俘获治疗的射束整形体。
技术介绍
中子俘获治疗结合了化学治疗与放射治疗的特点，将化学治疗中的标靶治疗概念便被用于放射治疗中，作为一种有效的治疗癌症的手段近年来的应用逐渐增加。其中以硼中子俘获治疗最为常见，其借由含硼药物在肿瘤细胞的特异性集聚，配合精准的中子射束调整，提供比传统放射线更好的癌症治疗选择。由于硼中子俘获治疗的理想中子源为keV能量等级的超热中子，供应硼中子俘获治疗的中子可以由核反应堆或加速器供应。为产生足够大的中子通量，通常选用较高能量的质子来引发核反应。可以选择核反应堆或加速器带电粒子与靶材的核反应，核反应产生的射束皆为混合辐射场，即射束包含了低能至高能的中子、光子；对于深部肿瘤的硼中子俘获治疗，除了超热中子外，其余的辐射线含量越多，造成正常组织非选择性剂量沉积的比例越大，因此这些会造成不必要剂量的辐射应尽量降低。中子束整形体是硼中子俘获治疗中的中子束产生部件，通常与加速器连接应用于硼中子俘获治疗，现有的中子束整形体存在不同方面的风险：一方面，中子束出口敞开，存在有害射线从中子束出口泄露的风险，同时在核反应过程中产生的有害的化学物质可能会从出口溢出，在治疗时，患者有可能接触到中子束出口处出来的有害射线及有害化学物质，对正在治疗的患者造成伤害；另一方面，反射体仅仅将中子导回到轴线，但是对中子射线的方向没有调整和控制，造成中子射线方向过于发散，造成从出口射出的中子束方向性不好。因此，有必要设计一种安全的、可靠的中子束整形体结构应用于硼中子俘获治疗中。
技术实现思路
为此，本技术的一个目的在于提出一种用于中子俘获治疗的射束整形体，具有照射强度大、密闭性好等特点，能有效提高中子俘获治疗的治疗效果和安全性能。根据本技术实施例的用于中子俘获治疗的射束整形体，包括：射束通道部、射束整形部和射束屏蔽部；其中，所述射束通道部包括射束入口、靶材和射束出口，所述射束整形部包括射束缓速体和反射体，所述射束屏蔽部包括辐射屏蔽体和出口屏蔽体。具体的，所述靶材与所述射束入口连接，所述射束缓速体与所述靶材连接，所述反射体包围在所述射束缓速体与所述靶材外围，所述反射体内表面形成腔体，所述射束缓速体在所述反射体腔体中靠近靶材的一端，在远离所述射束缓速体的一端，所述反射体腔体成开口设置形成所述射束出口，所述出口屏蔽体设置在所述射束出口处，并与所述射束出口密闭连接，所述辐射屏蔽体包围在除所述射束出口之外的所述射束整形体外周。根据本技术的一个示例，所述射束入口、靶材、反射体和射束出口在同一轴线上，以确保中子束沿着轴线方向射出。根据本技术的一个示例，所述靶材为金属靶材。进一步的，所述金属靶材为锂金属靶材或铍金属靶材。理想的靶材应用备高中子产率、产生的中子能量分布接近超热中子能区、无太多强穿透辐射产生、安全便宜易于操作且耐高温等特性，但是本领域技术人员熟知的，靶材的材料也可以由其他除了上述谈论到的金属材料之外的金属材料制成。质子束从所述射束入口射入后，打在所述靶材上并发生核反应产生中子，包含了低能至高能的中子，中子按照不同能区进行划分，其中，超热中子能区在0.5eV到40keV之间，热中子的能区小于0.5eV，快中子能区大于40keV，在中子俘获治疗中，有效的治疗射束为在0.5eV到40keV之间的超热中子，而且在核反应过程中还可能会产生部分γ光子和部分有害化学物质。从所述靶材打出的中子束经过所述射束缓速体，所述射束缓速体可以将中子束速至超热中子能区，即所述射束缓速体的作用主要是将高速运行的中子束降为治疗过程中的有效治疗射束。根据本技术的一个示例，所述射束缓速体的材料包括LiF、LiCO3、Al2O3、AlF3、CaF2、MgF2中的至少一种。进一步的，所述射束缓速体的材料经粉末烧结设备通过粉末烧结工艺由粉末或粉末压坯变成块。但是本领域技术人员熟知的，所述射束缓速体还可以由其他具有快中子截面大、超热中子作用截面小的材料制成。根据本技术的一个示例，所述反射体由的具有中子反射能力强的材料制成。进一步的，所述反射体的材料为Pb、Ni或其组合。根据本技术的一个示例，所述反射体为具有一定厚度的立体块，以防止中子束穿透反射体而溢出。进一步的，所述反射体为矩形立体块，以便于加工和安装。根据本技术的一个示例，所述反射体的内表面为具有弧度的曲面，以对中子射束的方向进行有效的控制，尽量减小中子射束的散射角度。根据本技术的一个示例，所述反射体包括第一反射体内表面，所述第一反射体内表面为抛物线形曲面。进一步的，所述靶材设置在抛物线形曲面的焦点处，以将各个方向散射的中子束反射为沿平行于轴线方向运动的中子束。进一步的，所述第一反射体内表面靠近靶材一端包围有所述射束缓速体。由抛物线的特性可知，从焦点处发出的光线照射到抛物线的任意一点，经过抛物线反射后，光线的传播方向均变成平行于轴线的方向。在中子俘获治疗中，平行于轴线方向射出的中子束有更好的治疗效果和安全性能，在照射治疗时，射束出口的大小与治疗区大小相对应，如图1所示，现有技术中，中子束方向没有沿着轴线方向平行射出，部分射线会照射到非治疗区，不仅减少了治疗区的中子束强度，降低了治疗区的辐射剂量，而且会对非治疗区造成不必要的伤害；如图2所示，本技术中，中子束沿着轴线方向平行射出，中子束只照射在治疗区，更多的中子束会照射到治疗区，提高治疗区的辐射剂量，降低非治疗区的正常组织的剂量，提高治疗效果和安全性。本技术中将反射体内表面设置为抛物线形曲面，并将靶材设置在抛物线形曲面的焦点处，当从靶材射出的中子束沿着轴线方向射出时，直接从射束出口处射出，当从靶材射出的中子束偏离轴线方向射出时，经过抛物线形曲面的反射体内表面反射调整为与轴线平行的方向，从而可以从射束出口处沿轴线方向水平射出，能够有效的减小中子束的散射角，提高中子束的平行度。这样一方面可使从射束出口射出的中子束更多的照射到治疗区，提高治疗区的辐射剂量，提高治疗效果；另一方面，由于更多的中子束照射到治疗区，非治疗区的辐射剂量相应降低，正常组织受到的辐射剂量相应减小，提高治疗的安全性；再一方面由于中子束经过抛物线形曲面的反射后变成沿着轴线方向运动后，则在反射体腔体内有更多的中子有机会从射束出口射出，而不是在反射体腔体内杂乱无章的反射，从而提高从射束出口射出的中子束的束流强度，进而提高治疗区的辐射剂量，提高治疗效果。根据本技术的一个示例，所述反射体包括第一反射体内表面和第二反射体内表面，所述第二反射体内表面与所述第一反射体内表面相连接，所述第一反射体内表面为抛物线形曲面，所述第二反射体内表面沿着远离靶材的方向横截面逐渐减小。进一步的，所述第二反射体内表面的出口位置设置在所述第一反射体内表面抛物线形曲面的焦点处，所述第二反射体内表面包围所述射束缓速体。所述第二反射体内表面作用是将散射的中子导回到轴线，所述第一反射体内表面作用是将散射中子束反射为与轴线平行的中子束，减小中子束的散射角并增加射束出口处中子束的强度。根据本技术的一个示例，所述射束屏蔽部包围整个所述射束整形体外周，其中，所述出口屏蔽体设置在射束出口处，以确保治疗区的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于中子俘获治疗的射束整形体，包括：射束通道部、射束整形部和射束屏蔽部，其特征在于，所述射束通道部包括射束入口、靶材和射束出口，所述射束整形部包括射束缓速体和反射体，所述射束屏蔽部包括辐射屏蔽体和出口屏蔽体；所述靶材与所述射束入口连接，所述射束缓速体与所述靶材连接，所述反射体包围在所述射束缓速体与所述靶材外围，所述反射体内表面形成腔体，所述射束缓速体在所述反射体腔体中靠近靶材的一端，在远离所述射束缓速体的一端，所述反射体腔体成开口设置形成所述射束出口，所述出口屏蔽体设置在所述射束出口处，并与所述射束出口密闭连接，所述辐射屏蔽体包围在除所述射束出口之外的所述射束整形体外周。

【技术特征摘要】
1.一种用于中子俘获治疗的射束整形体，包括：射束通道部、射束整形部和射束屏蔽部，其特征在于，所述射束通道部包括射束入口、靶材和射束出口，所述射束整形部包括射束缓速体和反射体，所述射束屏蔽部包括辐射屏蔽体和出口屏蔽体；所述靶材与所述射束入口连接，所述射束缓速体与所述靶材连接，所述反射体包围在所述射束缓速体与所述靶材外围，所述反射体内表面形成腔体，所述射束缓速体在所述反射体腔体中靠近靶材的一端，在远离所述射束缓速体的一端，所述反射体腔体成开口设置形成所述射束出口，所述出口屏蔽体设置在所述射束出口处，并与所述射束出口密闭连接，所述辐射屏蔽体包围在除所述射束出口之外的所述射束整形体外周。2.根据权利要求1所述的用于中子俘获治疗的射束整形体，其特征在于，所述靶材为金属靶材，所述金属靶材为锂金属靶材或铍金属靶材。3.根据权利要求1所述的用于中子俘获治疗的射束整形体，其特征在于，所述射束缓速体的材料包括LiF、LiCO3、Al2O3、AlF3、CaF2、MgF2中的至少一种。4.根据权利要求1所述的用于中子俘获治疗的射束整形体，其特征在于，所述反射体的材料为Pb、Ni或其组合。5.根据权利要求1所述的用于中子俘获治疗的射束整形体，其特征在于，所述反射体包括第一反射体内表面，所述第一反射体内表面为抛物线形曲面，所述靶材...

【专利技术属性】
技术研发人员：林洪涛，陈朝斌，李国威，李建霖，
申请(专利权)人：广东东阳光药业有限公司，东莞中子科学中心，
类型：新型
国别省市：广东,44