中子捕获治疗系统技术方案

本申请提供一种中子捕获治疗系统，包括射束整形体、设置于射束整形体内的真空管及至少一个冷却装置，所述射束整形体包括射束入口、容纳所述真空管的容纳腔、邻接于所述容纳腔端部的缓速体、包围在所述缓速体外的反射体、设置在所述射束整形体内的辐射屏蔽和射束出口，所述真空管端部设有靶材，所述冷却装置用于对靶材进行冷却，所述靶材与自所述射束入口入射的带电粒子束发生核反应以产生中子，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，所述反射体将偏离的中子导回至所述缓速体以提高超热中子射束强度，所述射束整形体内还设有至少一个容纳所述冷却装置的容纳管道，所述冷却装置与容纳管道的内壁之间填充有填充物。

Neutron capture therapy system

The present application provides a neutron capture therapy system comprising a beam shaping body, a vacuum tube arranged in the beam shaping body, and at least one cooling device, the beam shaping body comprising a beam inlet, a receptacle containing the vacuum tube, a retarder adjacent to the end of the receptacle, and a reverse enclosing the retarder body. A radiation shield and a beam exit are arranged in the beam shaping body, and the end of the vacuum tube is provided with a target material, the cooling device is used for cooling the target material, the target material reacts with the charged particle beam incident at the beam inlet to produce neutrons, and the retarder will be generated from the target material in the middle. The reflector guides the deviated neutron back to the retarder to improve the intensity of the superheated neutron beam. The beam shaping body is also provided with at least one accommodation pipe for accommodating the cooling device, which is filled with a filler between the cooling device and the inner wall of the accommodation pipe.

【技术实现步骤摘要】
中子捕获治疗系统
本技术涉及一种放射性射线辐照系统，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。在加速器中子捕获治疗系统中，通过加速器将带电粒子束加速，所述带电粒子束加速至足以克服射束整形体内的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，因此在产生中子的过程中靶材会受到高功率的加速带电粒子束的照射，靶材的温度会大幅上升，从而影响靶材的使用寿命。一种带冷却装置的中子捕获治疗系统，其一般包括用于输入冷却介质的管状第二冷却部、用于输出冷却介质的管状第三冷却部及连接于第二、第三冷却部之间与靶材直接接触用于冷却靶材的第一冷却部。在该结构中，管状的第二、第三冷却部暴露在空气中，在靶材上产生的部分中子将从第二、第三冷却部的周围穿过空气中散射到射束整形体外部，从而降低了有效中子的产率，且散射到射束整形体外部的中子将对中子捕获治疗系统内的器械产生影响并且有可能导致辐射泄露，降低中子捕获治疗系统的使用寿命并存在辐射安全隐患。
技术实现思路
为了解决上述问题，本申请的一个实施例提供一种中子捕获治疗系统，其包括射束整形体、设置于射束整形体内的真空管及至少一个冷却装置，射束整形体包括射束入口、容纳真空管的容纳腔、邻接于容纳腔端部的缓速体、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和射束出口，真空管端部设有靶材，冷却装置用于对靶材进行冷却，靶材与自射束入口入射的带电粒子束发生核反应以产生中子，中子形成中子射束，中子射束限定一根中子射束轴，缓速体将自靶材产生的中子减速至超热中子能区，反射体将偏离的中子导回至缓速体以提高超热中子射束强度，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，射束整形体内还设有至少一个容纳冷却装置的容纳管道，冷却装置与容纳管道的内壁之间填充有填充物。与现有技术相比，本实施例记载的技术方案具有以下有益效果：在冷却装置与容纳管道的内壁之间填充填充物，提高中子捕获治疗装置的使用寿命、防止中子泄露和增强中子射束强度。优选地，填充物为铝合金或铅合金，与冷却装置与容纳管道的内壁之间未填充填充物的技术方案相比，其能够有效提高超热中子产率，降低快中子污染，缩短照射时间。进一步地，容纳管道位于所述容纳腔的内壁之外。优选地，冷却装置包括用于冷却靶材的第一冷却部、位于第一冷却部两侧并分别与第一冷却部连通的第二冷却部和第三冷却部；所述容纳管道包括位于靶材与缓速体之间的第一容纳管道及位于第一容纳管道两侧并分别与第一容纳管道连通的第二、第三容纳管道，第一、第二、第三冷却部分别容纳在第一、第二、第三容纳管道内，所述填充物填充在第二冷却部与第二容纳管道的内壁及第三冷却部与第三容纳管道的内壁之间。进一步地，第二、第三冷却部为管状结构，所述第二、第三容纳管道设置成沿平行于中子射束轴线方向延伸的横截面为圆形的管道。优选地，第一冷却部位于真空管的端部而与所述靶材平面接触，所述第二冷却部和第三冷却部沿平行于中子射束轴线的方向延伸且分别位于真空管的上下两侧而与第一冷却部形成匚型结构；第二、第三容纳管道沿平行于中子射束轴线的方向延伸且分别位于真空管的上下两侧而与所述第一容纳管道形成匚型结构。优选地，第一冷却部位于真空管的端部而与所述靶材平面接触，所述第二冷却部和第三冷却部与中子射束轴线之间的夹角大于0°小于等于180°；第二、第三容纳管道中子射束轴线之间的夹角大于0°小于等于180°。优选地，第二冷却部向第一冷却部输入冷却介质，所述第三冷却部将第一冷却部中的冷却介质输出。进一步地，反射体在中子射束轴线的两侧均凸出缓速体，所述真空管包括被反射体包围的延伸段及自延伸段延伸嵌入缓速体的嵌入段，所述靶材设于所述嵌入段的端部。优选地，缓速体设置成包含至少一个锥状体。本申请实施例中所述的“锥体”或“锥状体”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，如圆锥状体的对应的轮廓线，也可以是圆弧，如球面体的对应的轮廓线，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，如在圆锥状体或球面体的表面做了很多凸起和凹槽。附图说明图1是本申请实施例一中的中子捕获治疗系统的示意图，其中，冷却装置的第二冷却部和第三冷却部与中子射束轴线平行；图2是本申请实施例一中的沿图1中垂直于中子射束轴线的中子捕获治疗系统的剖视图；图3是本申请实施例一中的中子捕获治疗系统的示意图，其中，真空管和射束整形体之间的间隙未填充填充物；图4是本申请实施例一中的中子捕获治疗系统的冷却装置的局部放大示意图；图5是本申请实施例二中的中子捕获治疗系统的示意图，其中，冷却装置的第二冷却部和第三冷却部与中子射束轴线垂直；图6是本申请实施例三中的中子捕获治疗系统的示意图，其中，冷却装置的第二冷却部和第三冷却部与中子射束轴线的夹角大于90°；图7是本申请实施例中的中子捕获治疗系统中的靶材结构示意图。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、中子产生部与热移除系统以及射束整形体。其中加速带电粒子与金属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、金属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。由于硼中子捕获治疗的理想中子源为keV能量等级的超热中子，理论上若使用能量仅稍高于阀值的质子轰击金属锂中子产生部，可产生相对低能的中子，不须太多的缓速处理便可用于临床，然而锂金属(Li)和铍金属(Be)两种中子产生部与阀值能量的质子作用截面不高，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。理想的靶材应具备高中子产率、产生的中子能量分布接近超热中子能本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种中子捕获治疗系统，其特征在于：所述中子捕获治疗系统包括射束整形体、设置于射束整形体内的真空管及至少一个冷却装置，所述射束整形体包括射束入口、容纳所述真空管的容纳腔、邻接于所述容纳腔端部的缓速体、包围在所述缓速体外的反射体、设置在所述射束整形体内的辐射屏蔽和射束出口，所述真空管端部设有靶材，所述冷却装置用于对靶材进行冷却，所述靶材与自所述射束入口入射的带电粒子束发生核反应以产生中子，所述中子形成中子射束，所述中子射束自射束出口射出并限定一根中子射束轴线，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，所述反射体将偏离的中子导回至所述缓速体以提高超热中子射束强度，所述辐射屏蔽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，所述射束整形体内还设有至少一个容纳所述冷却装置的容纳管道，所述冷却装置与容纳管道的内壁之间填充有填充物。

【技术特征摘要】
1.一种中子捕获治疗系统，其特征在于：所述中子捕获治疗系统包括射束整形体、设置于射束整形体内的真空管及至少一个冷却装置，所述射束整形体包括射束入口、容纳所述真空管的容纳腔、邻接于所述容纳腔端部的缓速体、包围在所述缓速体外的反射体、设置在所述射束整形体内的辐射屏蔽和射束出口，所述真空管端部设有靶材，所述冷却装置用于对靶材进行冷却，所述靶材与自所述射束入口入射的带电粒子束发生核反应以产生中子，所述中子形成中子射束，所述中子射束自射束出口射出并限定一根中子射束轴线，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，所述反射体将偏离的中子导回至所述缓速体以提高超热中子射束强度，所述辐射屏蔽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，所述射束整形体内还设有至少一个容纳所述冷却装置的容纳管道，所述冷却装置与容纳管道的内壁之间填充有填充物。2.根据权利要求1所述的中子捕获治疗系统，其特征在于：所述填充物为铅合金或铝合金。3.根据权利要求1所述的中子捕获治疗系统，其特征在于：所述容纳管道位于所述容纳腔的内壁之外。4.根据权利要求1所述的中子捕获治疗系统，其特征在于：所述冷却装置包括用于冷却靶材的第一冷却部、位于第一冷却部两侧并分别与第一冷却部连通的第二冷却部和第三冷却部；所述容纳管道包括位于靶材与缓速体之间的第一容纳管道及位于第一容纳管道两侧并分别与第一容纳管道连通的第二、第三容纳管道，第一、第二、第三冷却部分别容纳在第一、第二、第三容纳...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈韦霖，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：新型
国别省市：江苏,32