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，所述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、对中子射束进行整形的射束整形体，所述射束整形体包括缓速体及包覆于缓速体外周的反射部，所述中子产生部经带电粒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，所述反射部包括能够将偏离的中子导回以提高预设能谱内中子强度的反射体以及能够对反射体形成支撑的支撑件。通过使用铅锑合金作为反射体以改善单纯使用铅材料作为反射体带来的蠕变效应，提高了射束整形体的结构强度。

Neutron capture therapy system

The application provides a neutron capture treatment system, which comprises an accelerator for generating charged particle beam, a neutron generating part for generating neutron beam after being irradiated by charged particle beam, and a beam shaping body for shaping the neutron beam. The beam shaping body includes a retarder and a reflecting part wrapped around the retarder, and the neutron generating part is electrified A neutron is generated after irradiation of a particle beam, and the retarder decelerates the neutron generated from the neutron generating part to a preset energy spectrum, and the reflecting part includes a reflector capable of guiding the deviated neutron back to improve the neutron intensity in the preset energy spectrum and a support capable of forming a support for the reflector. By using lead antimony alloy as reflector, the creep effect caused by using only lead material as reflector is improved, and the structural strength of beam shaping body is improved.

【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，其为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。在加速器硼中子捕获治疗中，一方面中子产生部产生的中子或其他粒子，如γ射线具有放射性，另一方面中子产生部产生的中子通常需要经过射束整形体调整能谱、提高中子产率，因此需要安装反射体以降低粒子辐射泄露率、调整能谱和提高中子产率。铅是传统上用于反射或屏蔽的材料，然而，铅的蠕变效应显著，无法提供结构刚性与长久的使用周期。对于硼中子捕获治疗而言，中子射束品质不仅与射束整形体有关，也与反射体及屏蔽体有关。现有技术中通常使用铅作为反射材料，但是因为铅的蠕变效应会导致结构精度不足，从而影响整个硼中子捕获治疗的安全性。故，有必要提供一种新的中子捕获治疗系统，克服以上技术问题。
技术实现思路
为了解决上述的技术问题，本专利技术的一个方面提供一种中子捕获治疗系统，其在不显著影响中子射束品质的前提下能够提高射束整形体结构强度/精度。所述中子捕获治疗系统包括射束入口、中子产生部、邻接于中子产生部的缓速体、包覆于缓速体外周的反射体、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的辐射屏蔽和射束出口，所述中子产生部与自所述射束入口入射的带电粒子发生核反应以产生中子，所述缓速体将自所述中子产生部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以提高超热中子的强度，所述反射体由具有中子反射能力强的合金材料制成，所述合金材料含有锑元素，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。进一步地，为了满足对中子射束的品质要求，所述合金材料对中子的吸收率不大于10％。在满足中子射束品质要求的前提下，尽可能去提高射束整形体的结构强度，所述合金材料为铅锑合金材料，所述铅锑合金中锑元素的质量与整个铅锑合金元素质量的百分比为3％至8％，所述铅锑合金材料的密度不小于10.74g/cm3且不大于11.10g/cm3，所述铅锑合金的布氏硬度不低于5.3HB且不高于7.0HB。作为一种优选地，所述锑元素与铅锑合金材料总元素的质量百分比为5％。作为一种优选地，所述热中子吸收体和所述射束出口之间设有空气通道，所述空气通道的直径自热中子吸收体向射束出口减小而使空气通道呈锥体状设置。作为一种优选地，为了尽可能得到较多的超热中子，所述锥体状呈0.3640至1.1918的坡度自热中子吸收体向射束出口倾斜。所述中子产生部嵌设于缓速体内，所述缓速体包括靠近射束入口的柱体部和一端邻接于柱体部另一端邻接于热中子吸收体的锥体部，所述锥体部呈0.5626的坡度自柱体部向热中子吸收体倾斜。为了进一步提高射束整形体的结构强度，所述中子捕获治系统还包括设于反射体外周的屏蔽部，所述屏蔽部包括用于支撑反射体的支撑件及设置于支撑件中用于对中子进行屏蔽的屏蔽体。作为一种优选地，所述屏蔽部包括多个栅元，每个栅元形成一个具有容置空间的芯部，所述屏蔽体设于所述芯部的容置空间内，多个芯部连接形成所述支撑件，所述支撑件为一体成型结构，所述屏蔽体材料浇注设置于所述芯部的容置空间内。进一步地，规定数量的芯部连接形成的所述支撑件，所述支撑件的外侧设有相对设置的顶板、底板以及与顶板、底板连接并围设于芯部外周的侧板，所述规定数量连接的芯部、设于芯部内的屏蔽体、顶板、底板以及侧板形成屏蔽体模块，所述屏蔽体模块堆叠形成所述屏蔽部，所述屏蔽体材料为铅，所述芯部、顶板、底板以及侧板的材料为低中子吸收截面及低活化材料，所述芯部、顶板、底板以及侧板的材料总体积占所述反射体的材料体积的比例小于10％。本专利技术的一个方面提供一种中子捕获治疗系统，其在不显著影响中子射束品质的前提下能够提高射束整形体结构强度/精度。所述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、对中子射束进行整形的射束整形体，所述射束整形体包括缓速体及包覆于缓速体外周的反射部，所述中子产生部经带电粒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，所述反射部包括能够将偏离的中子导回以提高预设能谱内中子强度的反射体以及能够对反射体形成支撑的支撑件。进一步地，所述反射部包括多个栅元，每个栅元形成一个具有容置空间的芯部，多个芯部连接形成所述支撑件，所述反射体设于所述芯部的容置空间内。进一步地，所述支撑件为一体成型结构，所述反射体材料浇注设置于所述芯部的容置空间内。作为一种优选地，对反射部进行模块化设计，具体为，采用规定数量的芯部连接形成的支撑件，所述支撑件的外侧设有相对设置的顶板、底板以及与顶板、底板连接并围设于芯部外周的侧板，所述规定数量连接的芯部、设于芯部内的反射体、顶板、底板以及侧板形成反射体模块，所述反射体模块堆叠形成所述反射部。考虑到后续反射体模块之间堆叠的方便，本优选实施例中所述规定数量为20个。为了尽量减少芯部、顶板、底板以及侧板的材料对中子射束品质的影响，本申请中所述芯部、顶板、底板以及侧板的材料为低中子吸收截面及低活化的合金材料，所述合金材料的总体积占所述反射体材料体积本文档来自技高网...

【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入口、中子产生部、邻接于中子产生部的缓速体、包覆于缓速体外周的反射体、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的辐射屏蔽和射束出口，所述中子产生部与自所述射束入口入射的带电粒子发生核反应以产生中子，所述缓速体将自所述中子产生部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以提高超热中子的强度，所述反射体由具有中子反射能力强的合金材料制成，所述合金材料含有锑元素，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。/n

【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入口、中子产生部、邻接于中子产生部的缓速体、包覆于缓速体外周的反射体、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的辐射屏蔽和射束出口，所述中子产生部与自所述射束入口入射的带电粒子发生核反应以产生中子，所述缓速体将自所述中子产生部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以提高超热中子的强度，所述反射体由具有中子反射能力强的合金材料制成，所述合金材料含有锑元素，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。


2.根据权利要求1所述的中子捕获治疗系统，其特征在于：所述合金材料对中子的吸收率不大于10％。


3.根据权利要求2所述的中子捕获治疗系统，其特征在于：所述合金材料为铅锑合金材料，所述铅锑合金中锑元素的质量与整个铅锑合金元素质量的百分比为3％至8％，所述铅锑合金材料的密度不小于10.74g/cm3且不大于11.10g/cm3，所述铅锑合金的布氏硬度不低于5.3HB且不高于7.0HB。


4.根据权利要求3所述的中子捕获治疗系统，其特征在于：所述锑元素与铅锑合金材料总元素的质量百分比为5％。


5.根据权利要求1所述的中子捕获治疗系统，其特征在于：所述热中子吸收体和所述射束出口之间设有空气通道，所述空气通道的直径自热中子吸收体向射束出口减小而使空气通道呈锥体状设置。
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【专利技术属性】
技术研发人员：蔡炅彣，陈韦霖，
申请(专利权)人：中硼厦门医疗器械有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35