中子捕获治疗系统及用于中子捕获治疗系统的射束整形体技术方案

一种中子捕获治疗系统及用于中子捕获治疗系统的射束整形体，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，射束整形体包括用于支撑所述射束整形体的支撑部，所述支撑部包括围绕所述主轴的壁，所述基本部分和补充部分的材料不同并由所述壁间隔开。

【技术实现步骤摘要】
中子捕获治疗系统及用于中子捕获治疗系统的射束整形体
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用于中子捕获治疗系统的射束整形体，所述中子捕获治疗系统包括中子产生装置，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所述中子，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，所述缓速体将所述中子产生装置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，所述缓速体包括基本部分和包围所述基本部分的补充部分，所述射束整形体还包括用于支撑所述射束整形体的支撑部，所述支撑部包括围绕所述主轴的壁，所述基本部分和补充部分的材料不同并由所述壁间隔开。通过设置支撑部可以防止射束整形体主体材料变形损坏，影响换靶及射束品质；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。作为一种优选地，所述壁包括沿所述中子束方向依次设置并围绕所述中子束方向周向封闭的第一壁、第二壁及连接所述第一壁和第二壁的横板，所述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，所述第二壁形成所述缓速体的基本部分的容纳腔；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。进一步地，所述基本部分包括与所述中子束方向基本垂直的第一、第二端面，所述第一、第二端面沿所述中子束方向依次设置，所述第一端面设置中心孔，所述中心孔用于容纳所述传输管和靶材，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。与所述第二端面邻接设置屏蔽板，所述屏蔽板为铅板，铅可以吸收缓速体中释放的伽玛射线，所述屏蔽板在所述中子束方向的厚度小于等于5cm，不会反射穿过缓速体的中子。作为另一种优选地，所述支撑部还包括将所述补充部分在围绕所述主轴的周向上分为至少两个子模块的径向隔板，所述径向隔板所在的平面延伸穿过所述主轴，所述至少两个子模块由所述径向隔板间隔开。作为另一种优选地，所述补充部分包括邻接的第一、第二补充单元，所述基本部分、第一、第二补充单元的材料均不同，所述基本部分为柱状，所述第一和第二补充单元整体设置成包括至少一个锥体状的形状，能够获得更好的射束品质及治疗效果。进一步地，所述第一补充单元的材料包括Zn、Mg、Al、Pb、Ti、La、Zr、Bi、Si、C中的至少一种，所述第二补充单元的材料为特氟龙或石墨。所述第一、第二补充单元沿所述中子束方向依次设置，所述第一、第二补充单元整体设置成两个相反方向相互邻接的锥体状。缓速体第一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；第二补充部分选用比第一补充部分的快中子吸收效果更好的材料，可以降低射束中的快中子含量。进一步地，所述第一补充单元设置成两个相反方向相互邻接的锥体状，所述第一补充单元包括沿所述中子束方向依次设置的第一锥体部和第二锥体部，所述第一锥体部的外轮廓的径向尺寸沿所述中子束方向整体趋势逐渐变大，所述第二锥体部在所述第一锥体部外轮廓的径向尺寸最大处与所述第一锥体部连接，所述第二锥体部的外轮廓的径向尺寸沿所述中子束方向整体趋势逐渐缩小，所述第二补充单元在所述第二锥体部外轮廓的径向尺寸最小处与所述第二锥体部邻接，所述第二补充单元外轮廓的径向尺寸沿所述中子束方向整体趋势逐渐缩小。更进一步地，所述第一、第二补充单元在沿所述主轴所在的平面的横截面轮廓为不规则四边形或多边形，所述第一补充单元在所述第一锥体部具有与所述反射体接触的第一侧、在所述第二锥体部具有与所述反射体接触的第二侧和与所述第二补充单元接触的第三侧、在所述第一和第二锥体部共同具有与所述壁接触的第四侧，所述第二补充单元具有与所述第一补充单元接触的第五侧、与所述反射体接触的第六侧、与所述壁接触的第七侧，所述第三侧和第五侧邻接并作为所述第一、第二补充单元的分界面，所述分界面垂直于所述中子束方向。本技术所述的中子捕获治本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于中子捕获治疗系统的射束整形体，所述中子捕获治疗系统包括中子产生装置，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所述中子，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，所述缓速体将所述中子产生装置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，其特征在于，所述缓速体包括基本部分和包围所述基本部分的补充部分，所述射束整形体还包括用于支撑所述射束整形体的支撑部，所述支撑部包括围绕所述主轴的壁，所述基本部分和补充部分的材料不同并由所述壁间隔开。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于中子捕获治疗系统的射束整形体，所述中子捕获治疗系统包括中子产生装置，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所述中子，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，所述缓速体将所述中子产生装置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，其特征在于，所述缓速体包括基本部分和包围所述基本部分的补充部分，所述射束整形体还包括用于支撑所述射束整形体的支撑部，所述支撑部包括围绕所述主轴的壁，所述基本部分和补充部分的材料不同并由所述壁间隔开。


2.根据权利要求1所述的用于中子捕获治疗系统的射束整形体，其特征在于，所述壁包括沿所述中子束方向依次设置并围绕所述中子束方向周向封闭的第一壁、第二壁及连接所述第一壁和第二壁的横板，所述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，所述第二壁形成所述缓速体的基本部分的容纳腔。


3.根据权利要求2所述的用于中子捕获治疗系统的射束整形体，其特征在于，所述基本部分包括与所述中子束方向基本垂直的第一、第二端面，所述第一、第二端面沿所述中子束方向依次设置，所述第一端面设置中心孔，所述中心孔用于容纳所述传输管和靶材，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。


4.根据权利要求3所述的用于中子捕获治疗系统的射束整形体，其特征在于，与所述第二端面邻接设置屏蔽板，所述屏蔽板为铅板，所述屏蔽板在所述中子束方向的厚度小于等于5cm。


5.根据权利要求1所述的用于中子捕获治疗系统的射束整形体，其特征在于，所述支撑部还包括将所述补充部分在围绕所述主轴的周向上分为至少两个子模块的径向隔板，所述径向隔板所在的平面延伸穿过所述主轴，所述至少两个子模块由所述径向隔板间隔开...

【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