中子捕获治疗系统技术方案

一种中子捕获治疗系统，能够防止射束整形体材料本身变形损坏，改善中子射源的通量与品质。本实用新型专利技术的中子捕获治疗系统，包括中子产生装置和射束整形体，中子产生装置包括加速器和靶材，加速器加速产生的带电粒子线与靶材作用产生中子，中子形成中子束，中子束限定一根主轴，射束整形体包括缓速体、反射体和辐射屏蔽体，射束整形体还包括容纳缓速体的框架。

Neutron capture therapy system

【技术实现步骤摘要】
中子捕获治疗系统
本技术一方面涉及一种辐射线照射系统，尤其涉及一种中子捕获治疗系统；本技术另一方面涉及一种用于辐射线照射系统的射束整形体，尤其涉及一种用于中子捕获治疗系统的射束整形体。
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)；由此可知，除了含硼药物的开发，中子射源通量与品质的改善在硼中子捕获治疗的研究中占有重要角色。因此，有必要提出一种新的技术方案以解决上述问题。
技术实现思路
为了改善中子射源的通量与品质，本技术的一个方面提供一种中子捕获治疗系统，包括中子产生装置和射束整形体，所述中子产生装置包括加速器和靶材，所述加速器加速产生的带电粒子线与所述靶材作用产生中子，所述中子形成中子束，所述中子束限定一根主轴，所述射束整形体包括缓速体、反射体和辐射屏蔽体，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，所述反射体包围所述缓速体并将偏离所述主轴的中子导回至所述主轴以提高超热中子束强度，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容纳所述缓速体的框架。框架对缓速体形成定位和支撑，能够改善中子射源通量与品质。进一步地，所述缓速体为可调整的，所述框架包括固定所述缓速体的定位构件和止位构件，所述定位构件和止位构件的材料被中子活化后产生的放射性同位素半衰期小于7天，所述定位构件和止位构件的材料为铝合金、钛合金、铅锑合金、不含钴的钢材、碳纤维、PEEK或高分子聚合物。定位构件可以方便地调整缓速体的尺寸，从而调整中子束通量，止位构件在调整完后可以快速、方便地实现缓速体的封装。进一步地，所述缓速体包括基本部分和补充部分，所述基本部分和补充部分材料不同，所述框架形成至少一个容纳单元，所述容纳单元包括邻接的第一容纳单元和第二容纳单元，所述基本部分容纳在所述第一容纳单元内且为分片式可调整的，当减少所述基本部分的片数时，在所述第一容纳单元内设置所述定位构件进行补充，所述止位构件用于固定所述基本部分。补充部分可以降低缓速体的制造成本，同时，不会对射束品质有较大的影响；定位构件和止位构件可以方便地调整缓速体的基本部分。进一步地，所述框架包括可拆卸连接的主框架和次框架，所述第一容纳单元由所述主框架的至少一部分包围形成，所述第二容纳单元由所述主框架的至少一部分和所述次框架的至少一部分包围形成，所述补充部分容纳在所述第二容纳单元内，次框架的设置便于更换缓速体的补充部分。所述主框架的材料为铝合金，具有较好的力学性能且被中子活化后产生的放射性同位素半衰期短；所述次框架的材料为碳纤维复合材料，被中子活化后产生的放射性同位素半衰期短，带来的辐射低。所述基本部分的材料包括D2O、Al、AlF3、MgF2、CaF2、LiF、Li2CO3或Al2O3中的至少一种，与快中子作用截面大、超热中子作用截面小，具有较好的缓速作用；所述基本部分含Li-6，所述基本部分同时作为所述热中子吸收体；所述补充部分的材料包括Zn、Mg、Al、Pb、Ti、La、Zr、Bi、C中的至少一种，补充部分选用较易获得的材料，可以降低缓速体的制造成本，同时具有一定的中子缓速作用，不会对射束品质有较大的影响。进一步地，所述主框架包括沿所述中子束方向依次设置并围绕所述主轴周向封闭的第一壁、第二壁及连接所述第一壁和第二壁的第一横板，所述第一横板垂直于所述中子束方向延伸，所述第一壁用于安装所述加速器的传输管，所述第二壁包围形成所述第一容纳单元，所述第一壁到所述主轴的径向距离小于所述第二壁到所述主轴的径向距离。缓速体的基本部分包围靶材，使得由靶材产生的中子在各个方向均能被有效缓速，能进一步提升中子通量和射束品质。进一步地，所述主框架包括围绕所述中子束方向周向封闭的第三壁，所述第二壁到所述主轴的径向距离小于所述第三壁到所述主轴的径向距离，所述框架还包括沿所述中子束方向分别设置在所述第三壁两侧并与第三壁连接的第一、第二侧板，所述次框架包括沿所述中子束方向在所述第二壁和第二侧板之间设置的第二横板。作为一种优选地，所述次框架还包括围绕所述中子束方向周向封闭并延伸在所述第二横板和第二侧板之间的第四壁，所述中子捕获治疗系统还包括准直器，所述第四壁形成所述准直器的安装部和/或射束出口，在射束出口方向采用碳纤维制成的次框架，相比铝合金，活化程度更小，且强度高，还有一定的缓速作用，次框架同时作为准直器的安装部。所述主框架还包括设置在所述第一侧板和第二横板之间并从所述第一壁延伸到所述第二壁或第三壁的径向隔板，所述第一壁、第二壁、第三壁、第一横板、第二横板和第一侧板包围形成所述第二容纳单元，所述径向隔板将所述第二容纳单元在周向分为若干子区域，所述第三壁、第四壁、第二横板和第二侧板包围形成第三容纳单元，所述第二容纳单元内还设置有所述反射体/辐射屏蔽体的至少一部分，所述第三容纳单元内设置至少部分所述辐射屏蔽体，所述第一、第二侧板的材料为铅锑合金，铅能够起到进一步屏蔽辐射的作用，同时铅锑合金强度较高。作为另一种优选地本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种中子捕获治疗系统，包括中子产生装置和射束整形体，所述中子产生装置包括加速器和靶材，所述加速器加速产生的带电粒子线与所述靶材作用产生中子，所述中子形成中子束，所述中子束限定一根主轴，其特征在于，所述射束整形体包括缓速体、反射体和辐射屏蔽体，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，所述反射体包围所述缓速体并将偏离所述主轴的中子导回至所述主轴以提高超热中子束强度，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容纳所述缓速体的框架。/n

【技术特征摘要】
1.一种中子捕获治疗系统，包括中子产生装置和射束整形体，所述中子产生装置包括加速器和靶材，所述加速器加速产生的带电粒子线与所述靶材作用产生中子，所述中子形成中子束，所述中子束限定一根主轴，其特征在于，所述射束整形体包括缓速体、反射体和辐射屏蔽体，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，所述反射体包围所述缓速体并将偏离所述主轴的中子导回至所述主轴以提高超热中子束强度，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容纳所述缓速体的框架。


2.根据权利要求1所述的中子捕获治疗系统，其特征在于，所述缓速体为可调整的，所述框架包括固定所述缓速体的定位构件和止位构件，所述定位构件和止位构件的材料被中子活化后产生的放射性同位素半衰期小于7天，所述定位构件和止位构件的材料为铝合金、钛合金、铅锑合金、不含钴的钢材、碳纤维、PEEK或高分子聚合物。


3.根据权利要求2所述的中子捕获治疗系统，其特征在于，所述缓速体包括基本部分和补充部分，所述基本部分和补充部分材料不同，所述框架形成至少一个容纳单元，所述容纳单元包括邻接的第一容纳单元和第二容纳单元，所述基本部分容纳在所述第一容纳单元内且为分片式可调整的，当减少所述基本部分的片数时，在所述第一容纳单元内设置所述定位构件进行补充，所述止位构件用于固定所述基本部分。


4.根据权利要求3所述的中子捕获治疗系统，其特征在于，所述框架包括可拆卸连接的主框架和次框架，所述第一容纳单元由所述主框架的至少一部分包围形成，所述第二容纳单元由所述主框架的至少一部分和所述次框架的至少一部分包围形成，所述补充部分容纳在所述第二容纳单元内，所述主框架的材料为铝合金，所述次框架的材料为碳纤维复合材料。


5.根据权利要求4所述的中子捕获治疗系统，其特征在于，所述主框架包括沿所述中子束方向依次设置并围绕所述主轴周向封闭的第一壁、第二壁及连接所述第一壁和第二壁的第一横板，所述第一横板垂直于所述中子束方向延伸，所述第一壁用于安装所述加速器的传输管，所述第二壁包围形成所述第一容纳单元，所述第一壁到所述主轴的径向距离小于所述第二壁到所述主轴的径向距离。


6.根据权利要求5所述的中子捕获治疗系统，其特征在于，所述主框架包括围绕所述中子束方向周向封闭的第三壁，所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈韦霖，江涛，
申请(专利权)人：中硼厦门医疗器械有限公司，
类型：新型
国别省市：福建;35