CN108236760B

CN108236760B - 中子捕获治疗系统

Info

Publication number: CN108236760B
Application number: CN201611205434.0A
Authority: CN
Inventors: 刘渊豪
Original assignee: Neuboron Medtech Ltd
Current assignee: Neuboron Medtech Ltd
Priority date: 2016-12-23
Filing date: 2016-12-23
Publication date: 2023-09-26
Anticipated expiration: 2036-12-23
Also published as: CN117018474A; CN108236760A

Abstract

本申请提供一种中子捕获治疗系统，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以及准直器，所述射束整形体包括缓速体及包覆于缓速体外周的反射体，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，所述反射体将偏离的中子导回以提高预设能谱内的中子强度，所述准直器将中子产生部产生的中子进行集中，所述中子产生部为多个连续连接的波折结构。本申请主要是通过改变中子产生部的结构，即将中子产生部设置为多个连续连接的波折结构，来增加带电粒子束照射至中子产生部而发生反应的反应面积。

Description

中子捕获治疗系统

技术领域

本发明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。

背景技术

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(glioblastoma multiforme)、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(relative biological effectiveness,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(Boron Neutron Capture Therapy,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，其示出了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(Linear Energy Transfer,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，加速器硼中子捕获治疗通过加速器将质子束加速，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，因此在产生中子的过程中靶材会受到非常高能量等级的加速质子束的照射，靶材的温度会大幅上升，从而影响靶材的使用寿命。

发明内容

为了在中子捕获治疗过程中提高带电粒子束与中子产生部的反应面积，本发明的一个方面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以及准直器，所述射束整形体包括缓速体及包覆于缓速体外周的反射体，所述缓速体将自中子产生部产生的中子减速至预设能谱，所述反射体将偏离的中子导回以提高预设能谱内的中子强度，所述准直器将中子产生部产生的中子进行集中，所述中子产生部为波折结构。本申请主要是通过改变中子产生部的结构，即将中子产生部设置为多个连续连接的波折结构，来增加带电粒子束照射至中子产生部而发生反应的反应面积。本申请所述波折结构可以是多个类似于锯齿形(如V型)的结构连接而成，也可以是多个类似于圆弧形(如波浪型)的结构连接而成。

进一步地，作为一种优选地，本申请中，所述中子产生部的波折结构包括至少两个第一倾斜部及位于至少两个第一倾斜部之间并与两个第一倾斜部连接的第二倾斜部，所述第一倾斜部和所述第二倾斜部之间呈夹角设置。

进一步地，所述第一倾斜部之间相互平行。

进一步地，所述中子捕获治疗系统还包括对中子产生部进行冷却的冷却装置，所述冷却装置包括与所述中子产生部直接接触的第一冷却管，为了增加冷却装置对中子产生部的冷却效率，所述第一冷却管沿着中子产生部的波折结构延伸方向排列于所述中子产生部一侧，所述第一冷却管和所述中子产生部之间接触产生的接触面与所述中子产生部的波折结构相吻合,即，增加所述中子产生部与所述第一冷却管的接触面积，当中子射束与中子产生部发生作用产生热量时，所述冷却装置通过在第一冷却管中流通的冷却介质带走中子产生部产生的热量。本申请中所述波折结构延伸方向是指中子产生部的波折结构连续连接的方向。

进一步地，为了使得所述冷却介质在第一冷却管中的高冷却能力，所述第一冷却管由六个平板状的第一冷却管壁连接而成，所述第一冷却管的横截面为六边形，同一第一冷却管的两个第一冷却管壁均与所述中子产生部的波折结构直接接触并重合，相邻两个第一冷却管相对设置的第一冷却管壁相互接触并重合。

进一步地，为了增加散热效果，对第一冷却管进行散热。所述冷却装置还包括位于第一冷却管和缓速体之间并与所述第一冷却管直接接触的第二冷却管，每个第二冷却管排列设置于两个相邻的第一冷却管之间而位于所述第一冷却管的一侧，所述第一冷却管和第二冷却管接触的部分为面接触。

进一步地，当所述第一冷却管的结构为六边形的管状结构时，所述第二冷却管的结构与所述第一冷却管的结构相同，所述第二冷却管排列在所述第一冷却管一侧的排列方式与所述第一冷却管排列在所述中子产生部一侧的排列方式相同，所述同一第二冷却管的两个冷却管壁与两个相邻的第一冷却管的第一冷却管壁分别直接接触并重合。

所述中子产生部包括与带电粒子束发生作用的作用层、用于防止所述作用层氧化的抗氧化层以及对所述作用层起支撑作用的背板层，所述作用层为锂靶层，所述抗氧化层由Al、Ti或者不锈钢制成，所述背板层采用Ta、Fe或V制成。

作为一种优选地，所述作用层与所述背板层通过蒸镀或溅射工艺连接，所述第一冷却管与所述中子产生部的背板层通过焊接或HIP(Hot Isostatic Pressing：热等静压)工艺连接，所述抗氧化层与所述背板层通过焊接或热等静压工艺连接。

进一步地，所述中子捕获治疗系统还具有位于所述射束整形体外侧的第一支撑件和第二支撑件，所述第一支撑件和所述第二支撑件由具有散热功能的材料制成，所述第一冷却管延伸出射束整形体的部分支撑于所述第一支撑件和第二支撑件

本申请中，所述的接触并重合是指两个物体具有相匹配的面，并且这两个相匹配的面在接触后是完全重合在一起的。比如，所述第一冷却管是由六个平板状的第一冷却管壁连接而成，所述第二冷却管的结构跟第一冷却管的结构一致，第一冷却管和第二冷却管接触时，第一冷却管的平板状冷却管壁与第二冷却管的平板状冷却管壁就能够相匹配，当第二冷却管设置在第一冷却管的一侧并与第一冷却管接触时，所述第一冷却管的某个冷却管壁和第二冷却管接触的某个冷却管壁完全重合在一起，此处，就认为这两个完全重合在一起的冷却管壁为接触并重合。

本申请中，所谓的“波折结构”至少具有第一侧和第二侧，以垂直于质子束照射的平面为参考面，第一侧到参考面的距离小于第二侧到参考面的距离。例如，波折结构为多个类似于锯齿形的结构，其具有第一侧和第二侧，当其置于射束整形体内时，第一侧到参考面的距离小于第二侧到参考面的距离；又或者波折结构为多个类似于圆弧形的结构，其具有第一侧和第二侧，当其置于射束整形体内时，第一侧到参考面的距离小于第二侧到参考面的距离。也就是说，“波折结构”为非单一平面的设计，其至少第一侧和第二侧，而第一侧和第二侧所在的平行于参照面的平面不是同一平面。本技术领域技术人员熟知的“波折结构”不限于锯齿形结构或者弧形结构。

与现有技术相比，本申请中子捕获治疗系统通过将中子产生部设置为多个连续连接的波折结构而增加带电粒子束与中子产生部的反应面积，同时将第一冷却管设置为与中子产生部直接接触的结构，并且所述第一冷却管和所述中子产生部之间接触产生的接触面与所述中子产生部的波折结构相吻合，以提高冷却装置对中子产生部的散热效果，结构简单，易于实现。

附图说明

图1是本申请硼中子捕获反应示意图；

图2是本申请中子捕获治疗系统的剖视图；

图3是本申请中子产生部为V字型结构，所述第一冷却管的结构为六边形的管状结构时的示意图；

图4是本申请所述中子产生部为波浪型时的示意图；

图5是本申请所述第一冷却管的结构为菱形管状结构时的示意图；

图6是本申请所述中子产生部的剖视图

图7是本申请所述冷却装置的部分示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它成分或其组合的存在或添加。本文所使用的诸如“接触”以及“连接”等术语如无特别说明的，均包括直接或间接的方式“接触”或“连接”。

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、热移除系统以及射束整形体，其中加速带电粒子与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、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靶材，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)两种材料的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。

无论硼中子捕获治疗的中子源来自核反应堆或加速器带电粒子与中子产生部的核反应，产生辐射场的皆为混合辐射场，即射束包含了低能至高能的中子、光子；对于深部肿瘤的硼中子捕获治疗，除了超热中子外，其余的辐射线含量越多，造成正常组织非选择性剂量沉积的比例越大，因此这些会造成不必要剂量的辐射应尽量降低。除了空气射束品质因素，为更了解中子在人体中造成的剂量分布，本申请的实施例中使用人体头部组织假体进行剂量计算，并以假体射束品质因素来作为中子射束的设计参考，将在下文详细描述。

国际原子能机构(IAEA)针对临床硼中子捕获治疗用的中子源，给定了五项空气射束品质因素建议，此五项建议可用于比较不同中子源的优劣，并供以作为挑选中子产生途径、设计射束整形体时的参考依据。这五项建议分别如下：

超热中子射束通量Epithermal neutron flux>1x 10⁹n/cm²s

快中子污染Fast neutron contamination<2x 10^-13Gy-cm²/n

光子污染Photon contamination<2x 10^-13Gy-cm²/n

热中子与超热中子通量比值thermal to epithermal neutron flux ratio<0.05

中子电流与通量比值epithermal neutron current to flux ratio>0.7

注：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。

1、超热中子射束通量：

中子射束通量和肿瘤中含硼药物浓度共同决定了临床治疗时间。若肿瘤含硼药物浓度够高，对于中子射束通量的要求便可降低；反之，若肿瘤中含硼药物浓度低，则需高通量超热中子来给予肿瘤足够的剂量。IAEA对于超热中子射束通量的要求为每秒每平方厘米的超热中子个数大于10⁹，此通量下的中子射束对于目前的含硼药物而言可大致控制治疗时间在一小时内，短治疗时间除了对病人定位和舒适度有优势外，也可较有效利用含硼药物在肿瘤内有限的滞留时间。

2、快中子污染：

由于快中子会造成不必要的正常组织剂量，因此视之为污染，此剂量大小和中子能量呈正相关，因此在中子射束设计上应尽量减少快中子的含量。快中子污染定义为单位超热中子通量伴随的快中子剂量，IAEA对快中子污染的建议为小于2x 10^-13Gy-cm²/n。

3、光子污染(γ射线污染)：

γ射线属于强穿辐射，会非选择性地造成射束路径上所有组织的剂量沉积，因此降低γ射线含量也是中子束设计的必要要求，γ射线污染定义为单位超热中子通量伴随的γ射线剂量，IAEA对γ射线污染的建议为小于2x 10^-13Gy-cm²/n。

4、热中子与超热中子通量比值：

由于热中子衰减速度快、穿透能力差，进入人体后大部分能量沉积在皮肤组织，除黑色素细胞瘤等表皮肿瘤需用热中子作为硼中子捕获治疗的中子源外，针对脑瘤等深层肿瘤应降低热中子含量。IAEA对热中子与超热中子通量比值建议为小于0.05。

5、中子电流与通量比值：

中子电流与通量比值代表了射束的方向性，比值越大表示中子射束前向性佳，高前向性的中子束可减少因中子发散造成的周围正常组织剂量，另外也提高了可治疗深度及摆位姿势弹性。IAEA对中子电流与通量比值建议为大于0.7。

利用假体得到组织内的剂量分布，根据正常组织及肿瘤的剂量-深度曲线，推得假体射束品质因素。如下三个参数可用于进行不同中子射束治疗效益的比较。

1、有效治疗深度：

肿瘤剂量等于正常组织最大剂量的深度，在此深度之后的位置，肿瘤细胞得到的剂量小于正常组织最大剂量，即失去了硼中子捕获的优势。此参数代表中子射束的穿透能力，有效治疗深度越大表示可治疗的肿瘤深度越深，单位为cm。

2、有效治疗深度剂量率：

即有效治疗深度的肿瘤剂量率，亦等于正常组织的最大剂量率。因正常组织接收总剂量为影响可给予肿瘤总剂量大小的因素，因此参数影响治疗时间的长短，有效治疗深度剂量率越大表示给予肿瘤一定剂量所需的照射时间越短，单位为cGy/mA-min。

3、有效治疗剂量比：

从大脑表面到有效治疗深度，肿瘤和正常组织接收的平均剂量比值，称之为有效治疗剂量比；平均剂量的计算，可由剂量-深度曲线积分得到。有效治疗剂量比值越大，代表该中子射束的治疗效益越好。

为了使射束整形体在设计上有比较依据，除了五项IAEA建议的空气中射束品质因素和上述的三个参数，本申请实施例中也利用如下的用于评估中子射束剂量表现优劣的参数：

1、照射时间≤30min(加速器使用的质子电流为10mA)

2、30.0RBE-Gy可治疗深度≥7cm

3、肿瘤最大剂量≥60.0RBE-Gy

4、正常脑组织最大剂量≤12.5RBE-Gy

5、皮肤最大剂量≤11.0RBE-Gy

注：RBE(Relative Biological Effectiveness)为相对生物效应，由于光子、中子会造成的生物效应不同，所以如上的剂量项均分别乘上不同组织的相对生物效应以求得等效剂量。

由于带电粒子束加速至足以克服中子产生部原子核库伦斥力的能量，与所述中子产生部发生核反应以产生中子，因此在产生中子的过程中中子产生部会受到非常高能量等级的加速带电粒子束的照射，中子产生部的温度会大幅上升，从而影响中子产生部的使用寿命。

如图2所示，本申请提供一种中子捕获治疗系统100，所述中子捕获治疗系统100包括用于产生带电粒子束P的加速器200、经带电粒子束P照射后产生中子射束的中子产生部10、对中子射束进行整形的射束整形体20以及准直器30。所述射束整形体20包括缓速体21及包覆于缓速体外周的反射体22，所述中子产生部10经带电粒子束照射后产生中子束N，所述缓速体21将自中子产生部10产生的中子束N减速至预设能谱，所述反射体22将偏离的中子导回以提高预设能谱内的中子强度，所述准直器30将中子产生部10产生的中子进行集中。

如图3所示，所述中子产生部10为波折结构。所述波折结构可以是多个类似于锯齿形(如V型)的结构连接而成，也可以是多个类似于圆弧形(如波浪型，参图4)的结构连接而成，如此以增加带电粒子束P与中子产生部10的反应截面积。也就是说，因为中子产生部10为波折结构，所以在同一截面内，所述中子产生部10被带电粒子束P照射的面积得以增加，因此所述带电粒子束P照射至中子产生部10而发生反应的面积能够得以增加。

结合图6，所述中子捕获治疗系统100还包括对中子产生部进行冷却的冷却装置40，所述冷却装置包括位于所述中子产生部10和所述缓速体21之间的多个第一冷却管41和多个第二冷却管42。所述第一冷却管41和第二冷却管42呈两排设置，所述第一冷却管41与所述中子产生部10直接接触。所述第一冷却管41沿着中子产生部10的波折结构延伸方向排列于所述中子产生部10一侧，所述第一冷却管41和所述中子产生部10之间形成的接触面与所述中子产生部10的波折结构相吻合。本申请中，所述中子产生部10的波折延伸方向也就是所述中子产生部10的波折结构连续连接的方向。这样设置的好处是能够保证第一冷却管41与所述中子产生部10获得最大程度上的接触面积，提高冷却装置40对中子产生部10的冷却效率，当带电粒子束P与中子产生部10发生作用产生很高的能量时，所述冷却装置40通过在第一冷却管41中流通的冷却介质带走中子产生部10的热量。

如图7所示，所述中子产生部10包括与带电粒子束P发生作用的作用层13、位于作用层13一侧并用于防止所述作用层13氧化的抗氧化层14以及对所述作用层13起支撑作用的背板层15。所述作用层13为锂靶层，所述抗氧化层14由Al、Ti或者不锈钢制成，所述背板层15采用具有好的散热功能且能够抑制发泡的材料，如Ta、Fe或V制成。所述第一冷却管41与所述中子产生部10的背板层15通过HIP(Hot Isostatic Pressing：热等静压)工艺连接，而使所述第一冷却管41和所述中子产生部10之间形成的接触面。所述作用层与所述背板层通过蒸镀或溅射工艺连接，所述抗氧化层与所述背板层通过焊接或热等静压工艺连接。

所述第二冷却管42位于第一冷却管41和缓速体21之间，所述第二冷却管42与所述第一冷却管41直接接触而与所述缓速体21直接接触或者间接接触，以对所述第一冷却管41进行进一步散热，以增加整个冷却装置的散热效果，提高散热效率。所述第二冷却管42排列设置于所述第一冷却管41的一侧，每个第二冷却管42排列设置于两个相邻的第一冷却管41之间，所述第二冷却管42与所述第一冷却管41接触的部分为面接触。

为了便于中子产生部10的制造，并且有利于所述带电粒子束P照射的均匀性，作为一种优选的实施方式，将所述中子产生部10的波折结构设置如下：所述中子产生部10包括多个第一倾斜部11及位于相邻的两个第一倾斜部11之间并与所述相邻的两个第一倾斜部11连接的第二倾斜部12，所述相互连接的第一倾斜部11和第二倾斜部12之间呈夹角设置。并且，所述第一倾斜部11之间相互平行，所述第二倾斜部12之间相互平行。可以将此处描述的中子产生部10的波折结构理解为连续连接的“V”字型结构。另外，为了保证所述冷却介质在第一冷却管41中的高冷却能力，将所述第一冷却管41设置成由六个平板状的第一冷却管壁43连接而成的结构，所述第一冷却管41的横截面为六边形(即，将所述第一冷却管41设置为六边形的管状结构)。同一第一冷却管41的两个第一冷却管壁43分别与所述中子产生部10的第一倾斜部11、第二倾斜部12直接接触并重合(也就是与所述中子产生部10的波折结构直接接触并重合)，相邻两个第一冷却管41相对设置的第一冷却管壁43相互接触并重合。当然，将所述中子产生部10设置为“V”字型结构并且将所述第一冷却管41设置为与所述中子产生部10的第一倾斜部11和第二倾斜部12分别直接接触并重合的六边形管状结构只是优选的实施方式。

在实际实施过程中，无论中子产生部10的波折结构是否为“V”字型(波折结构为圆弧形，比如波浪型，参图4)，所述第一冷却管41是否为六边形的管状结构(所述第一冷却管也可以为四边形的管状结构，比如菱形，参图5)，只要保证所述第一冷却管41与中子产生部10之间能够获得最大的接触面，从而使得所述带电粒子束P与所述中子产生部10发生反应后的急剧升高的热量能够借助冷却装置40及时快速的发散出去即可。

同样地，所述第二冷却管42具有第二冷却管壁44，为了便于第二冷却管42的制造，当所述第一冷却管41为六边形的管状结构时，也可将第二冷却管42设置为与所述第一冷却管41相同的结构，所述同一第二冷却管42的两个冷却管壁44与两个相邻的第一冷却管41的第一冷却管壁43分别直接接触并重合，以使所述第一冷却管41上的热量能够快速高效地传输至第二冷却管42，而使第二冷却管42对所述中子产生部10形成辅助冷却。

所述冷却装置40还包括位于所述中子产生部10外侧并对所述第一冷却管41和第二冷却管42形成支撑的第一支撑件45和第二支撑件46。所述第一支撑件45和第二支撑件46分别设有与所述第一冷却管41和第二冷却管42相对的通孔(未标号)。所述第一冷却管41和第二冷却管42穿过第一支撑件45的通孔安装于第二支撑件46的通孔，并位于所述中子产生部10的一侧以对所述中子产生部10进行冷却。作为一种优选地，所述第一、第二支撑件均采用具有良好散热性能的材料(比如Cu)制成，也就是说第一、第二支撑件能够对受热后的所述冷却介质进行再次冷却。所述冷却介质自所述第一、第二冷却管延伸出第一、第二支撑件外的部分输入、输出，所述冷却介质为水。

所述中子产生部10受到高能量等级的加速带电粒子束P照射后发生反应，温度升高发热，所述第一冷却管41迅速将所述中子产生部10产生的热量迅速导出，并通过流通在第一冷却管41中的冷却介质将热量带出，同时，所述第一冷却管41上的热量也传导给所述第二冷却管42，流通在所述第二冷却管42中的冷却介质将热量带出，而所述第一支撑件和第二支撑件在对所述第一冷却管41和第二冷却管42起到支撑作用的同时，也能够对所述第一冷却管41和第二冷却管42起到辅助散热功能。作为一种优选的实施方式，所述第一冷却管41与所述中子产生部10直接接触的部分采用导热材料(如Cu、Fe、Al等导热性能好的材料)或既能导热又能抑制发泡的材料制成。第二冷却管42由抑制发泡的材料制成，所述抑制发泡的材料或既能导热又能抑制发泡的材料由Fe、Ta或V的任一种制成。

本申请中，所述的接触并重合是指两个物体具有相匹配的面，并且这两个相匹配的面在接触后是完全重合在一起的。例如，所述第一冷却管41是由六个平板状的第一冷却管壁43连接而成，所述第二冷却管42的结构跟第一冷却管41的结构一致，第一冷却管41和第二冷却管42接触时，第一冷却管41平板状的第一冷却管壁43与第二冷却管42平板状的第二冷却管壁44就能够相匹配，当第二冷却管42设置在第一冷却管41的一侧并与第一冷却管41接触时，所述第一冷却管41的某个第一冷却管壁43和第二冷却管42接触的某个第二冷却管壁44完全重合在一起，此处，就认为完全重合在一起的第一冷却管壁43和第二冷却管壁44接触并重合。

本申请中，所谓的“波折结构”至少具有第一侧411和第二侧412，以垂直于质子束照射的平面A为参考面，第一侧411到参考面A的距离小于第二侧412到参考面A的距离。例如，波折结构为多个类似于锯齿形的结构，其具有第一侧411和第二侧412，当其置于射束整形体内时，第一侧411到参考面的距离小于第二侧412到参考面的距离；又或者波折结构为多个类似于圆弧形的结构，其具有第一侧411和第二侧412，当其置于射束整形体内时，第一侧411到参考面的距离小于第二侧412到参考面的距离。也就是说，“波折结构”为非单一平面的设计，其至少第一侧和第二侧，而第一侧和第二侧所在的平行于参照面的平面不是同一平面。本技术领域技术人员熟知的“波折结构”不限于锯齿形结构或者弧形结构。

本申请揭示的用于中子捕获治疗的射束整形体并不局限于以上实施例所述的内容以及附图所表示的结构。在本申请的基础上对其中构件的材料、形状及位置所做的显而易见地改变、替代或者修改，都在本申请要求保护的范围之内。

Claims

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以及准直器，所述射束整形体包括缓速体及包覆于缓速体外周的反射体，所述缓速体将自中子产生部产生的中子减速至预设能谱，所述反射体将偏离的中子导回以提高预设能谱内的中子强度，所述准直器将中子产生部产生的中子进行集中，所述中子产生部为波折结构；

所述中子捕获治疗系统还包括对中子产生部进行冷却的冷却装置，所述冷却装置包括与所述中子产生部直接接触的第一冷却管，所述第一冷却管沿着中子产生部的波折结构延伸方向排列于所述中子产生部一侧，所述第一冷却管和所述中子产生部之间接触产生的接触面与所述中子产生部的多个连续波折结构相吻合；

所述中子产生部包括与带电粒子束发生作用的作用层、用于防止所述作用层氧化的抗氧化层以及对所述作用层起支撑作用的背板层。

2.根据权利要求1所述的中子捕获治疗系统，其特征在于：所述中子产生部的波折结构包括至少两个第一倾斜部及位于至少两个第一倾斜部之间并与两个第一倾斜部连接的第二倾斜部，所述第一倾斜部和所述第二倾斜部之间呈夹角设置。

3.根据权利要求2所述的中子捕获治疗系统，其特征在于：所述第一倾斜部之间相互平行。

4.根据权利要求1所述的中子捕获治疗系统，其特征在于：所述第一冷却管由六个平板状的第一冷却管壁连接而成，所述第一冷却管的横截面为六边形，同一第一冷却管的两个第一冷却管壁均与所述中子产生部的波折结构直接接触并重合，相邻两个第一冷却管相对设置的第一冷却管壁相互接触并重合。

5.根据权利要求1所述的中子捕获治疗系统，其特征在于：所述冷却装置还包括位于第一冷却管和缓速体之间并与所述第一冷却管直接接触的第二冷却管，每个第二冷却管排列设置于两个相邻的第一冷却管之间而位于所述第一冷却管的一侧，所述第一冷却管和第二冷却管接触的部分为面接触。

6.根据权利要求5所述的中子捕获治疗系统，其特征在于：当所述第一冷却管的结构为六边形的管状结构时，所述第二冷却管的结构与所述第一冷却管的结构相同，所述第二冷却管排列在所述第一冷却管一侧的排列方式与所述第一冷却管排列在所述中子产生部一侧的排列方式相同，所述第二冷却管的两个冷却管壁与两个相邻的第一冷却管的第一冷却管壁分别直接接触并重合。

7.根据权利要求1所述的中子捕获治疗系统，其特征在于：所述中子产生部包括与带电粒子束发生作用的作用层、用于防止所述作用层氧化的抗氧化层以及对所述作用层起支撑作用的背板层，所述作用层为锂靶层，所述抗氧化层由Al、Ti或者不锈钢制成，所述背板层采用Ta、Fe或V制成。

8.根据权利要求7所述的中子捕获治疗系统，其特征在于：所述作用层与所述背板层通过蒸镀或溅射工艺连接，所述第一冷却管与所述中子产生部的背板层通过焊接或热等静压工艺连接。

9.根据权利要求1所述的中子捕获治疗系统，其特征在于：所述中子捕获治疗系统还具有位于所述射束整形体外侧的第一支撑件和第二支撑件，所述第一支撑件和所述第二支撑件由具有散热功能的材料制成，所述第一冷却管延伸出射束整形体的部分支撑于所述第一支撑件和第二支撑件。