用于中子捕获治疗的射束整形体制造技术

提供一种用于中子捕获系统的能够改变中子射束照射范围的射束整形体，包括射束入口、靶材、邻接于所述靶材的缓速体、包围在缓速体外的反射体、与缓速体邻接的热中子吸收体、设置在射束整形体内的辐射屏蔽体和射束出口，靶材与自射束入口入射的质子束发生核反应以产生中子，中子形成中子射束，中子射束限定一根主轴，缓速体将自所述靶材产生的中子减速至超热中子能区，反射体将偏离主轴的中子导回所述主轴以达到汇聚超热中子的效果，热中子吸收体用于吸收热中子以避免治疗时与浅层正常组织造成过多剂量，辐射屏蔽体用于屏蔽渗漏的中子和光子以减少非照射区的正常组织剂量，射束整形体还包括能够自射束整形体中装拆以改变中子射束照射范围的替换件。

Beam shaping body for neutron capture therapy

A beam shaping body capable of changing the irradiation range of a neutron beam for a neutron capture system is provided, comprising a beam inlet, a target, a retarder adjacent to the target, a reflector surrounded by the retarder, a thermal neutron absorber adjacent to the retarder, a radiation shield provided in the beam shaping body, and a beam emission. The target reacts with the incident proton beam at the entrance of the self-emission beam to produce neutrons. The neutron beam forms a neutron beam. The neutron beam defines a spindle. The retarder reduces the neutrons generated from the target to the superheated neutron energy region. The reflector guides the neutrons away from the spindle back to the spindle in order to converge the superheated neutrons. As a result, thermal neutron absorbers are used to absorb thermal neutrons to avoid excessive doses with shallow normal tissues during treatment, radiation shields are used to shield leakage neutrons and photons to reduce normal tissue doses in non-irradiated areas, and beam shaping includes substitutes that can be mounted and dismantled in a self-irradiating beam shaping to change the irradiation range of the neutron beam. Change.

【技术实现步骤摘要】
用于中子捕获治疗的射束整形体
本技术涉及一种射束整形体，尤其涉及一种用于中子捕获治疗的射束整形体。
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和图2，其分别示出了硼中子捕获反应的示意图和10B(n,α)7Li中子捕获核反应方程式，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)；现有AB-BNCT设施所使用的射束整形体多采以多样化不同孔径的准直器调整中子射束的大小，然而，在未加载准直器的情况下，射束出口则由反射体及中子屏蔽所构成，所以单单倚赖准直器对射束出口的限缩，射束出口的可变范围就受到了限制。例如，当未加准直器的射束整形体的射束出口半径为7公分，而肿瘤区域较大时，会因射束照射范围较小而无法完整地照射肿瘤患处；当未加准直器的射束整形体的射束出口半径为10公分，而肿瘤区域较小时，即使加置准直器，准直器受限于其厚度，也会因为射束照射范围太大，无法有效地限缩射束照射面积，导致周围正常组织受到无谓的照射。
技术实现思路
为了提供一种能够改变中子射束照射范围的射束整形体，本技术的一个方面提供一种用于中子捕获治疗的射束整形体，所述射束整形体包括射束入口、靶材、邻接于所述靶材的缓速体、包围在所述缓速体外的反射体、与所述缓速体邻接的热中子吸收体、设置在所述射束整形体内的辐射屏蔽体和射束出口，所述靶材与自所述射束入口入射的质子束发生核反应以产生中子，所述中子形成中子射束，所述中子射束限定一根主轴，所述缓速体将自所述靶材产生的中子减速至超热中子能区，所述反射体将偏离所述主轴的中子导回所述主轴以汇聚超热中子，所述热中子吸收体用于吸收热中子以避免治疗时与浅层正常组织造成过多剂量，所述辐射屏蔽体用于屏蔽渗漏的中子和光子以减少非照射区的正常组织剂量，所述射束整形体还包括安装于所述射束整形体中并且能够从所述射束整形体中拆卸以改变中子射束照射范围的替换装置，所述替换装置形成所述射束出口。进一步地，所述替换装置包括第一替换件和第二替换件，所述第一替换件包括远离所述靶材的具有第一直径的第一端和靠近所述靶材的具有第二直径的第二端，所述第二替换件包括远离所述靶材的具有第三直径的第三端和靠近所述靶材的具有第四直径的第四端，所述第一替换件的第一端形成具有第一口径的射束出口，所述第二替换件的第三端形成具有第二口径的射束出口，所述第一口径不等于第二口径。作为一种优选地，所述第一替换件具有连接第一端和第二端的主体部，所述主体部的外表面与所述主轴平行，可以理解为所述主体部的轮廓为柱体状。作为一种优选地，所述第一替换件具有连接第一端和第二端的主体部，所述主体部的外表面自第一端向第二端倾斜形成直径逐渐变小的锥体状，可以理解为所述替换件的主体部为锥体状，所述主体部的内表面自第二端向第一端倾斜形成直径逐渐变小的锥体状。作为其他实施例，所述第一替换件具有连接第一端和第二端的主体部，所述主体部的外表面自第二端向第一端倾斜形成直径逐渐变小的锥体状，所述主体部的内表面也自第二端向第一端倾斜形成直径逐渐变小的锥体状。此实施例中，由于第二端的第二直径大于第一端的第一直径，导致一体成形的第一替换件无法直接安装到射束整形体内。因此可以设置成多个沿圆周方向分割开的子替换件，通过逐个安装子替换件从而形成完整的第一替换件。进一步地，所述第一端设有贯穿至第二端的通孔，所述通孔在第一端上形成所述射束出口，所述中子射束自所述射束出口照射出。进一步地，所述射束整形体具有内表面，所述辐射屏蔽体具有端部，所述第一替换件具有连接第一端和第二端的主体部，所述第一替换件自所述端部安装于所述射束整形体中，所述主体部的外表面与所述射束整形体的内表面接触，所述第一端与所述端部齐平或沿远离所述靶材的方向突出于所述端部。进一步地，所述第一替换件沿质子束的入射方向设于缓速体的前侧而与所述端部齐平或沿远离所述靶材的方向突出于所述端部，所述第一替换件为部分反射体和/或部分辐射屏蔽体。进一步地，所述缓速体包含两个相互邻接的锥体部，所述其中一个锥体部靠近射束入口，另一个锥体部靠近射束出口，所述第一替换件邻接于缓速体靠近所述射束出口的锥体部后侧。进一步地，所述反射由Pb或Ni中的任意一种或多种制成，所述辐射屏蔽体包括由Pb制成的光子屏蔽和由聚乙烯制成的中子屏蔽。进一步地，所述射束整形体进一步用于加速器硼中子捕获治疗，加速器硼中子捕获治疗通过加速器将质子束加速，所述靶材由金属制成，所述质子束加速至足以克服靶材原子核库伦斥力的能量，与所述靶材发生核反应以产生中子。所述射束整形体能将中子缓速至超热中子能区，并降低热中子及快中子含量，超热中子能区在0.5eV到40keV之间，热中子能区小于0.5eV，快中子能区大于40keV。本申请实施例中所述的“柱体状”是指沿着图示方向的一侧到另一侧其外轮廓的整体趋势基本不变的结构，外轮廓的其中一条轮廓线可以是线段，如圆柱体状的对应的轮廓线，也可以是曲率较大的接近线段的圆弧，如曲率较大的球面体状的对应的轮廓线，外轮廓的整个表面可以是圆滑过渡的，也可以是非圆滑过渡的，如在圆柱体状或曲率较大的球面体状的表面做了很多凸起和凹槽。本申请实施例中所述的“锥体状”是指沿着图示方向的一侧到另一侧其外轮廓的整体趋势逐渐变小的结构，外轮廓的其中一条轮廓线可以是线段，如圆锥体状的对应的轮廓线，也可以是圆弧，如球面体状的对应的轮廓线，外轮廓的整个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于中子捕获治疗的射束整形体，其特征在于：所述射束整形体包括射束入口、靶材、邻接于所述靶材的缓速体、包围在所述缓速体外的反射体、与所述缓速体邻接的热中子吸收体、设置在所述射束整形体内的辐射屏蔽体和射束出口，所述靶材与自所述射束入口入射的质子束发生核反应以产生中子，所述中子形成中子射束，所述中子射束限定一根主轴，所述缓速体将自所述靶材产生的中子减速至超热中子能区，所述反射体将偏离所述主轴的中子导回所述主轴以汇聚超热中子，所述热中子吸收体用于吸收热中子以避免治疗时与浅层正常组织造成过多剂量，所述辐射屏蔽体用于屏蔽渗漏的中子和光子以减少非照射区的正常组织剂量，所述射束整形体还包括安装于所述射束整形体中并且能够从所述射束整形体中拆卸以改变中子射束照射范围的替换装置，所述替换装置形成所述射束出口。

【技术特征摘要】
1.一种用于中子捕获治疗的射束整形体，其特征在于：所述射束整形体包括射束入口、靶材、邻接于所述靶材的缓速体、包围在所述缓速体外的反射体、与所述缓速体邻接的热中子吸收体、设置在所述射束整形体内的辐射屏蔽体和射束出口，所述靶材与自所述射束入口入射的质子束发生核反应以产生中子，所述中子形成中子射束，所述中子射束限定一根主轴，所述缓速体将自所述靶材产生的中子减速至超热中子能区，所述反射体将偏离所述主轴的中子导回所述主轴以汇聚超热中子，所述热中子吸收体用于吸收热中子以避免治疗时与浅层正常组织造成过多剂量，所述辐射屏蔽体用于屏蔽渗漏的中子和光子以减少非照射区的正常组织剂量，所述射束整形体还包括安装于所述射束整形体中并且能够从所述射束整形体中拆卸以改变中子射束照射范围的替换装置，所述替换装置形成所述射束出口。2.根据权利要求1所述的用于中子捕获治疗的射束整形体，其特征在于：所述替换装置包括第一替换件和第二替换件，所述第一替换件包括远离所述靶材的具有第一直径的第一端和靠近所述靶材的具有第二直径的第二端，所述第二替换件包括远离所述靶材的具有第三直径的第三端和靠近所述靶材的具有第四直径的第四端，所述第一替换件的第一端形成具有第一口径的射束出口，所述第二替换件的第三端形成具有第二口径的射束出口，所述第一口径不等于第二口径。3.根据权利要求2所述的用于中子捕获治疗的射束整形体，其特征在于：所述第一替换件具有连接第一端和第二端的主体部，所述主体部的外表面与所述主轴平行。4.根据权利要求2所述的用于中子捕获治疗的射束整形体，其特征在于：所述第一替换件具有连接第一端和第二端的主体部，所述主体部的外表面自第一端向第二端倾斜形成直径逐渐变小的锥体状，所述主体部的内表面自第二端向第一端倾斜形成直径逐渐变小的锥体状。5.根据...

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