中子捕获治疗系统技术方案

为了在中子捕获治疗过程中获得多种能量范围的中子射束以满足在实际治疗过程中需要的中子射束能谱，本发明专利技术提供一种中子捕获治疗系统，包括用于产生带电粒子束的加速器、经带电粒子束照射后产生中子射束的中子产生部、射束整形体以及准直器，所述射束整形体包括缓速体及包覆于缓速体外周的反射体，所述中子产生部经带电离子束照射后产生中子，所述缓速体将自中子产生部产生的中子减速至预设能谱，所述反射体将偏离的中子导回以提高预设能谱内的中子强度，所述准直器将中子产生部产生的中子进行集中照射，在中子捕获治疗过程中，所述中子捕获治疗系统通过改变带电粒子束的能量使照射至中子产生部而产生的中子射束的能量发生改变。

Neutron capture therapy system

In order to obtain neutron beams in a variety of energy ranges in the process of neutron capture to meet the neutron beam energy spectrum needed in the actual treatment process, the invention provides a neutron capture treatment system, including the accelerator for producing charged particles and the neutron generation unit that produces neutron beams after a charged particle beam is illuminated. A beam shaping body and a collimator. The beam shaping body includes a slow speed body and a reflector that is coated at a slow speed circumference. The neutron generation unit produces neutrons after a charged ion beam. The slow speed body decelerates the neutrons produced by the self neutron generation unit to the preset energy spectrum, and the reflector will lead the deviated neutrons back to extract the neutron. The neutron intensity in the high preset energy spectrum, the collimator concentrates the neutron generated by the neutron generation unit, and in the neutron capture treatment process, the neutron capture treatment system changes the energy of the neutron beam produced by changing the energy of the charged particle beam to irradiate the neutron generation unit.

【技术实现步骤摘要】
中子捕获治疗系统
本专利技术涉及一种放射性射线辐照治疗系统，尤其涉及一种中子捕获治疗系统。
技术介绍
随着原子科学的发展，例如钴六十、直线加速器、电子射束等放射线治疗已成为癌症治疗的主要手段之一。然而传统光子或电子治疗受到放射线本身物理条件的限制，在杀死肿瘤细胞的同时，也会对射束途径上大量的正常组织造成伤害；另外由于肿瘤细胞对放射线敏感程度的不同，传统放射治疗对于较具抗辐射性的恶性肿瘤(如：多行性胶质母细胞瘤(glioblastomamultiforme)、黑色素细胞瘤(melanoma))的治疗成效往往不佳。为了减少肿瘤周边正常组织的辐射伤害，化学治疗(chemotherapy)中的标靶治疗概念便被应用于放射线治疗中；而针对高抗辐射性的肿瘤细胞，目前也积极发展具有高相对生物效应(relativebiologicaleffectiveness,RBE)的辐射源，如质子治疗、重粒子治疗、中子捕获治疗等。其中，中子捕获治疗便是结合上述两种概念，如硼中子捕获治疗，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控，提供比传统放射线更好的癌症治疗选择。硼中子捕获治疗(BoronNeutronCaptureTherapy,BNCT)是利用含硼(10B)药物对热中子具有高捕获截面的特性，借由10B(n,α)7Li中子捕获及核分裂反应产生4He和7Li两个重荷电粒子。参照图1，其示出了硼中子捕获反应的示意图，两荷电粒子的平均能量约为2.33MeV，具有高线性转移(LinearEnergyTransfer,LET)、短射程特征，α粒子的线性能量转移与射程分别为150keV/μm、8μm，而7Li重荷粒子则为175keV/μm、5μm，两粒子的总射程约相当于一个细胞大小，因此对于生物体造成的辐射伤害能局限在细胞层级，当含硼药物选择性地聚集在肿瘤细胞中，搭配适当的中子射源，便能在不对正常组织造成太大伤害的前提下，达到局部杀死肿瘤细胞的目的。因硼中子捕获治疗的成效取决于肿瘤细胞位置含硼药物浓度和热中子数量，故又被称为二元放射线癌症治疗(binarycancertherapy)；由此可知，除了含硼药物的开发，中子射源品质在硼中子捕获治疗的研究中占有重要角色。
技术实现思路
为了在中子捕获治疗过程中获得多种能量范围的中子射束以满足在实际治疗过程中需要的中子射束能谱，本专利技术的一个方面提供一种中子捕获治疗系统，包括用于产生带电粒子束的加速器、经带电粒子束照射后产生中子射束的中子产生部、射束整形体以及准直器，所述射束整形体包括缓速体及包覆于缓速体外周的反射体，所述中子产生部经带电离子束照射后产生中子，所述缓速体将自中子产生部产生的中子减速至预设能谱，所述反射体将偏离的中子导回以提高预设能谱内的中子强度，所述准直器将中子产生部产生的中子进行集中照射，在中子捕获治疗过程中，所述中子捕获治疗系统通过改变带电粒子束的能量使照射至中子产生部而产生的中子射束的能量发生改变。本申请主要是通过改变带电粒子束的能量间接改变中子射束的能量，进而改变中子捕获治疗系统的深度剂量分布。进一步地，本申请中，通过能够产生不同脉冲的微波产生器对加速器中的离子源进行加速，从而使得加速器产生不同能量的带电粒子射。所述中子捕获治疗系统设有能够向加速器注入微波的微波产生器，所述加速器根据注入的不同频率的微波改变输出的带电粒子束的能量，当产生的带电粒子束的能量为第一值时，所述带电粒子与中子产生部反应产生第一中子射束能量值，当产生的带电粒子束的能量为第二值时，所述带电粒子与中子产生部反应产生第二中子射束能量值，其中所述第一值低于第二值，第一中子射束能量低于第二中子射束能量。进一步地，所述中子捕获治疗系统产生的带电粒子束的能量通过加速器端电场强度的改变而改变。本申请中子捕获治疗系统中，所述带电粒子与中子产生部发生核反应之前的结构均应理解为加速器端。进一步地，所述真空管或/和中子产生部外设有能够产生电场并且对真空管中传输的带电粒子束/照射至中子产生部前的带电粒子束加速或者减速的电场供应装置，所述电场供应装置是指能够在真空管外周或中子产生部的外周产生电场并且借助产生的电场使照射至中子产生部之前的带电粒子能够加速或者减速的外设装置，例如通电电极。进一步地，所述中子捕获治疗系统还具有能够对所述带电粒子束的能量进行调节的射束能谱调节件，当所述射束能谱调节件位于真空管中并且位于所述中子产生部前方时，所述带电粒子束照射至射束能谱调节件进行能量调节后再照射至中子产生部而产生中子射束。进一步地，所述真空管内设有容置部，所述射束能谱调节件收容于所述容置部并且连接有能够使射束能谱调节件运动的驱动机构，当所述驱动机构控制射束能谱调节件运动至中子产生部前方时，所述带电粒子照射至射束能谱调节件后进行能量调节后再照射至中子产生部；当所述驱动机构控制所述射束能谱调节件收容于容置部而不位于中子产生部前方时，所述带电粒子束直接照射于所述中子产生部。作为一种优选地，所述容置部位于所述中子产生部的下方，当所述驱动机构控制射束能谱调节件向上运动时，所述射束能谱调节件运动至中子产生部前方，所述带电粒子照射至射束能谱调节件后进行能量调节后再照射至中子产生部；当所述驱动机构控制所述射束能谱调节件向下运动时，所述射束能谱调节件收容于容置部，所述带电粒子束直接照射于所述中子产生部。进一步地，所述射束能谱调节件具有多个，不同数量的射束能谱调节件对带电粒子束的能量调节作用不同，所述驱动机构能够驱动每个射束能谱调节件分别上下运动以对带电粒子束的能量进行调节。并且，所述中子能谱调节件可以采用能够产生中子的材料制造，比如铍、锂。进一步地，所述每个射束能谱调节件采用不同的材料制造，不同材料的射束能谱调节件对带电粒子束的能量调节效果不同。进一步地，所述中子产生部连接于一供电装置，通过所述供电装置对所述中子产生部通电，所述带电粒子束的射束能谱在带电粒子照射至通电的中子产生部后发生改变。与现有技术相比，本申请中子捕获治疗系统通过对带电粒子束的能量进行调节，间接改变产生的中子射束的能量，以满足在不同治疗情况下不同对中子射束的能量的不同要求，结构简单，易于实现。附图说明图1是硼中子捕获反应示意图；图2是本申请中子捕获治疗系统的示意图；图3是设有微波产生器的中子捕获治疗系统的示意图；图4是设有电场提供装置的中子捕获治疗系统的示意图；图5是设有射束能谱调节件的中子捕获治疗系统的示意图；图6是对中子产生部的镀层进行通电的示意图。具体实施方式中子捕获治疗作为一种有效的治疗癌症的手段近年来的应用逐渐增加，其中以硼中子捕获治疗最为常见，供应硼中子捕获治疗的中子可以由核反应堆或加速器供应。本申请的实施例以加速器硼中子捕获治疗为例，加速器硼中子捕获治疗的基本组件通常包括用于对带电粒子(如质子、氘核等)进行加速的加速器、中子产生部、热移除系统以及射束整形体，其中加速带电粒子与中子产生部作用产生中子，依据所需的中子产率与能量、可提供的加速带电粒子能量与电流大小、中子产生部的物化性等特性来挑选合适的核反应，常被讨论的核反应有7Li(p,n)7Be及9Be(p,n)9B，这两种反应皆为吸热反应。两种核反应的能量阀值分别为1.881MeV和2.055MeV，由于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种中子捕获治疗系统，其特征在于：包括用于产生带电粒子束的加速器、经带电粒子束照射后产生中子射束的中子产生部、用于将经加速器加速后的带电粒子传输至中子产生部的真空管、射束整形体以及准直器，所述射束整形体包括缓速体及包覆于缓速体外周的反射体，所述缓速体将自中子产生部产生的中子减速至预设能谱，所述反射体将偏离的中子导回以提高预设能谱内的中子强度，所述准直器将中子产生部产生的中子进行集中，所述中子捕获治疗系统通过改变带电粒子束的能量使照射至中子产生部而产生的中子射束的能量发生改变。

【技术特征摘要】
1.一种中子捕获治疗系统，其特征在于：包括用于产生带电粒子束的加速器、经带电粒子束照射后产生中子射束的中子产生部、用于将经加速器加速后的带电粒子传输至中子产生部的真空管、射束整形体以及准直器，所述射束整形体包括缓速体及包覆于缓速体外周的反射体，所述缓速体将自中子产生部产生的中子减速至预设能谱，所述反射体将偏离的中子导回以提高预设能谱内的中子强度，所述准直器将中子产生部产生的中子进行集中，所述中子捕获治疗系统通过改变带电粒子束的能量使照射至中子产生部而产生的中子射束的能量发生改变。2.根据权利要求1所述的中子捕获治疗系统，其特征在于：所述中子捕获治疗系统设有能够向加速器注入微波的微波产生器，所述加速器根据注入的不同频率的微波改变输出的带电粒子束的能量，当产生的带电粒子束的能量为第一值时，所述带电粒子与中子产生部反应产生第一中子射束能量值，当产生的带电粒子束的能量为第二值时，所述带电粒子与中子产生部反应产生第二中子射束能量值，其中所述第一值低于第二值，第一中子射束能量值低于第二中子射束能量值。3.根据权利要求1所述的中子捕获治疗系统，其特征在于：所述中子捕获治疗系统产生的带电粒子束的能量通过加速器端电场强度的改变而改变。4.根据权利要求3所述的中子捕获治疗系统，其特征在于：所述真空管或/和中子产生部外设有能够产生电场并且通过产生的电场使带电粒子束在照射至中子产生部前加速或者减速的电场供应装置。5.根据权利要求1所述的中子捕获治疗系统，其特征在于：所述中子捕获治疗系统还具有能够对所述带电...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘渊豪，
申请(专利权)人：南京中硼联康医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32