CN108653935A - 辐射线照射系统及用于辐射线照射系统的定位组件 - Google Patents

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Abstract

本申请辐射线照射系统包括辐射线照射装置及将被照射体运输至所述辐射线照射装置进行照射的治疗床，所述治疗床具有定位组件，所述定位组件包括屏蔽体以及容置所述屏蔽体的密封袋，所述屏蔽体包括硅胶和能够对辐射线进行屏蔽的辐射线屏蔽材，当对密封袋表面置有被照射体的定位组件抽真空后，所述定位组件置有被照射体的位置随着被照射体的形状凹陷形成与所述被照射体相同的轮廓以对所述被照射体进行定位。通过设置定位组件对被照射体进行定位，以避免因被照射体在照射治疗过程中发生运动而导致治疗效果的差异，同时避免了在辐射线照射治疗过程中辐射线对被照射体需要进行辐射治疗以外的部位及医护人员造成辐射伤害。

Description

辐射线照射系统及用于辐射线照射系统的定位组件
技术领域
本发明涉及一种辐射线照射系统，尤其涉及一种用于辐射线照射系统的定位组件。
背景技术
随着核技术相关产业的快速发展，高能辐射射线已广泛应用于工业、医疗、科研等多个领域，由此带来的辐射安全与防护问题也越来越重要，主要防护对象是中子以及光子中的X射线以及γ射线。
尤其在医疗领域，以中子捕获治疗为例，是利用中子源对治疗床上的患者肿瘤部位进行照射，无论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，尤其是中子，当热中子以外的辐射线照射至人体时务必会对人体正常组织产生一定程度的伤害，并且因为治疗床通常是由如镁合金或者铝合金等合金材质制成，在受到辐射线照射后易吸收中子而被活化，因此无论是对治疗床上的患者还是对治疗结束后接触到治疗床的医护人员来说，都是很大的健康隐患。
发明内容
为了避免在辐射线照射治疗过程中辐射线对被照射体需要进行辐射治疗以外的部位造成辐射损伤，本发明的一个方面提供一种辐射线照射系统，所述辐射线照射系统包括辐射线照射装置及将被照射体运输至所述辐射线照射装置进行照射的治疗床，所述治疗床包括用于载置被照射体的载置台、用于支撑载置台的支撑部以及设于载置台并对被照射体进行定位的定位组件，所述定位组件包括屏蔽体以及容置所述屏蔽体的密封袋，所述屏蔽体包括聚合物以及能够对辐射线进行屏蔽的辐射线屏蔽材，当所述定位组件置有被照射体时，所述定位组件置有被照射体的位置随着被照射体的形状凹陷形成与所述被照射体相应的轮廓以对所述被照射体进行定位。通过设置定位组件对被照射体进行定位，以避免因被照射体在照射治疗过程中发生运动而导致治疗效果的差异。
进一步地，为了使定位组件针对不同体型的被照射体能够被重复使用，作为一种优选地，本申请中，所述屏蔽体由所述硅胶、辐射线屏蔽材以及硅胶固化剂制成，所述密封袋中的屏蔽体为固态颗粒状，当对密封袋抽真空后，所述定位组件置有被照射体的位置随着被照射体的形状凹陷形成与被照射体相应的轮廓以对所述被照射体进行定位；当密封袋表面的被照射体移除，密封袋中充有空气时，所述定位组件还原成抽真空前的状态。
当然，若将密封袋中的屏蔽体设置成液态(如不使用硅胶固化剂)，通过对密封袋抽真空来使定位组件随着设置的被照射体的形状凹陷形成对被照射体进行定位的固定部也是可以的。
进一步地，所述辐射线照射系统为中子捕获治疗系统，所述辐射线照射装置为中子捕获治疗装置，所述辐射线屏蔽材为中子捕获材料，所述中子捕获治疗装置包括中子产生部、射束整形体、射束出口以及准直器，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，所述准直器邻接于所述射束出口外侧以汇聚从射束出口出来的中子射束，所述中子捕获材料能够对中子进行屏蔽，所述中子捕获材料由含硼化合物或者含锂化合物中的至少一种制成。
进一步地，所述含硼化合物或者含锂化合物占所述中子捕获材料重量的10％～49％，进一步地，所述含硼化合物为10B4C或者10BN，所述含锂化合物为LiF或者6LiF，进一步地，作为一种优选地，所述中子捕获材料中还包括Li、C、O、Si及Br。
进一步地，为了避免治疗床上的其他部件因辐射线照射后发生活化现象，对医护人员以及被照射体造成损害，作为一种优选地，所述治疗床还设有位于载置台上表面和定位组件下表面之间的辅助件，所述辅助件为碳纤维材料制成，所述定位组件置于所述辅助件上。同时，所述载置台和支撑部采用合金材料制成，所述载置台和支撑部的表面包覆有屏蔽部，所述屏蔽部与所述定位组件中的屏蔽体的材料相同。所述屏蔽部包覆于所述载置台和支撑部表面以避免合金材料被中子照射后发生活化反应，从而对会接触到治疗床的被照射体或者医护人员的健康带来隐患。
为了避免在辐射线照射治疗过程中辐射线对被照射体需要进行辐射治疗以外的部位造成辐射损伤，本发明的一个方面提供一种用于辐射线照射系统的定位组件，所述定位组件包括屏蔽体以及容置所述屏蔽体的密封袋，所述屏蔽体包括由聚合物以及能够对辐射线进行屏蔽的辐射线屏蔽材，当定位组件置有被照射体时，所述定位组件有被照射体的位置随着被照射体的形状凹陷形成与被照射体相应的轮廓以对所述被照射体进行定位。通过设置定位组件对被照射体进行定位，以避免因被照射体在照射治疗过程中发生运动而导致治疗效果的差异。
进一步地，所述屏蔽体由所述硅胶、辐射线屏蔽材以及硅胶固化剂制成，所述密封袋中的屏蔽体为若干固态颗粒状，当对密封袋抽真空后，所述定位组件有被照射体的位置随着被照射体的形状凹陷形成与被照射体相应的轮廓以对所述被照射体进行定位；当密封袋表面的被照射体移除，密封袋中充有空气时，所述定位组件还原成抽真空前的状态。
进一步地，为了避免在辐射线照射治疗过程中辐射线对被照射体需要进行辐射治疗以外的部位造成辐射损伤，本发明的一个方面提供一种辐射线照射系统，所述辐射线照射系统包括辐射线照射装置及将被照射体运输至所述辐射线照射装置进行照射的治疗床，所述治疗床包括用于载置被照射体的载置台、用于支撑载置台的支撑部以及设于载置台并对被照射体进行定位的定位组件，所述定位组件具有第一状态和第二状态，当所述定位组件处于第一状态时，所述定位组件未受外界压力而变形或保持在第一变形状态；当所述定位组件处于第二状态时，所述定位组件受到外界压力而变形或保持在不同于第一变形状态的第二变形状态。
进一步地，为了避免在辐射线照射治疗过程中辐射线对被照射体需要进行辐射治疗以外 的部位造成辐射损伤，本发明的一个方面提供一种用于辐射线照射系统的定位组件，所述辐射线照射系统包括辐射线照射装置及将被照射体运输至所述辐射线照射装置进行照射的治疗床，所述定位组件对被照射体进行定位，所述定位组件具有第一状态和第二状态，当所述定位组件处于第一状态时，所述定位组件未受外界压力而变形或保持在第一变形状态；当所述定位组件处于第二状态时，所述定位组件受到外界压力而变形或保持在不同于第一变形状态的第二变形状态。
本申请中，所述定位组件的第一状态包括两种情况，一种是定位组件未收到外界压力、未发生变形的状态，一种是定位组件受到外界压力而发生变形的状态(本申请中称之为第一变形状态)；第二状态包括两种情况，一种是定位组件受到外界压力而发生形变的状态(可以理解为与第一变形状态相同的情况)，一种是定位组件受到外界压力发生不同于第一变形状态的第二变形状态。
与现有技术相比，本申请辐射线照射系统通过设置能够对被照射体进行固定的定位组件，以避免因被照射体在照射治疗过程中发生运动而导致治疗效果的差异。同时，利用该定位组件对辐射线进行屏蔽，以避免在辐射线照射治疗过程中辐射线对被照射体需要进行辐射治疗以外的部位造成辐射损伤。
附图说明
图1是本申请中子捕获治疗系统的示意图；
图2是本申请所述治疗床的示意图；
图3是本申请所述定位组件的剖视图；
图4是本申请所述载置台和支撑件的示意图；
图5是本申请在准直器和金属箔片之间设置屏蔽体以测量中子反应率的示意图；
图6是本申请在准直器和金属箔片之间设置PMMA以测量中子反应率的示意图。
具体实施方式
随着核技术相关产业的快速发展，辐射线已广泛应用于工业、医疗、科研等多个领域，由此带来的辐射安全与防护问题也越来越重要，尤其在医疗领域，中子捕获治疗为例，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。
无论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。此外，这些辐射线照射至如镁合金或者铝合金等合金材料制成的治疗床时，合金材料会因辐射线的照射被活化，因此无论是对会接触到治疗床的患者还是对治疗结束后接触到治疗床的医护人员来说，都是很大的健康 隐患。
如图1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包括中子捕获治疗装置200以及能够将被照射体输送至所述中子捕获治疗装置200进行照射治疗的治疗床300。
所述中子捕获治疗装置200包括中子产生部10、射束整形体20、射束出口30以及准直器40。所述射束整形体20包括缓速体21及包覆于缓速体21外周的反射体22，所述中子产生部10经带电粒子束P照射后产生中子N，所述缓速体21将自中子产生部10产生的中子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40邻接于所述射束出口30的外侧以汇聚从射束出口30出来的中子射束。
如图2所示，所述治疗床300包括用于载置被照射体的载置台50、用于支撑载置台50的支撑部51以及设于载置台50上表面并且能够对所述被照射体进行定位的定位组件52。
结合图3，所述定位组件52包括密封袋53以及容置在所述密封袋53中的屏蔽体54，所述屏蔽体54由硅胶、中子捕获材料以及硅胶固化剂制成，所述硅胶可以也可以由其他聚合物代替，并且，所述屏蔽体54中的硅胶是用来作为基底使用的，当然所述硅胶也可以采用其他聚合物带替代，此处就不再举例详细说明。所述中子捕获材料由含硼化合物或者含锂化合物中的至少一种制成，所述含硼化合物或者含锂化合物占所述中子捕获材料重量的10％～50％。本实施方式中，所述中子捕获材料选用的是10BN，并且所述中子捕获材料中还包括Li、C、O、Si及Br。
所述密封袋53中的屏蔽体54为固态颗粒状结构，所述密封袋53设有密封口55，所述密封口55用于连接至外部的抽真空装置(未图示)。当被照射体置于所述定位组件52后，所述密封袋53内的固态颗粒状的屏蔽体54因被照射体的重力凹陷形成与所述被照射体轮廓相同的形状，使用所述抽真空装置(未图示)对所述密封袋53抽真空，所述定位组件52上凹陷的与所述被照射体轮廓相同的形状形成能够对所述被照射体进行定位。当密封袋53内不再是真空状态时，所述定位组件52可以恢复至被照射体设置于定位组件52之前的状态。由此可见，本申请中所述定位组件52可以重复使用，并且能够适用于不同体型的被照射体。
本申请中，所述固态颗粒状是指最大直径处于在0.01毫米至10毫米之间的固体。
当然，可以直接用硅胶和中子捕获材料制成屏蔽体，这种情况下制成的屏蔽体为具有一定粘稠度的可流动的液体。将所述可流动状态的屏蔽体灌注于所述密封袋53中，当被照射体置于定位组件52后，密封袋53内可流动状态的屏蔽体随着被照射体的重力凹陷形成与所述被照射体轮廓相同的形状，使用所述抽真空装置(未图示)对所述密封袋53抽真空，所述定 位组件52上凹陷的与所述被照射体轮廓相同的形状能够对所述被照射体进行定位。
结合图4，本申请中，所述载置台50和支撑部51均采用合金材料制成，所述载置台50和支撑部51的表面均包覆有能够避免所述载置台50和支撑部51被中子射束照射后发生活化的屏蔽部54’。此处所述屏蔽部54’与前文所述定位组件52的密封袋53中的固态颗粒状的屏蔽体54的材料相同。也就是说，包覆在所述载置台50和支撑部51表面的屏蔽部54’与密封袋53被的屏蔽体54的实质相同，仅仅只是表现形态上的不同。所述包覆在所述载置台50和支撑部51表面的屏蔽部54’的厚度不少于1公分。
所述治疗床300还设有位于载置台50上表面和定位组件52下表面之间的辅助件60，所述辅助件60由碳纤维材料制成，所述定位组件52置于所述辅助件60上。
图5和图6为检测屏蔽体对中子射线屏蔽效果的示意图。图5中，在准直器40和金属箔片70之间设置屏蔽体54；图6中，用PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯，对中子没有任何屏蔽效果)代替屏蔽体54，所述PMMA的尺寸与屏蔽体54的尺寸完全一致。本申请中，用金属箔片70和侦检器80来检测中子捕获材料对中子射线屏蔽效果。具体为，将所述金属箔片70(如铜片)设置在屏蔽体54远离准直器40一侧的表面(距离准直器40相对位置为A处)，所述侦检器80连接于所述金属箔片70，中子捕获治疗装置200对所述金属箔片70照射中子射束，通过侦检器80检测中子射束经过屏蔽体54进行中子屏蔽后再照射至金属箔片70的中子反应率；同样地，将金属箔片70设置在PMMA远离准直器40一侧的表面(距离准直器相对位置为A处)，所述侦检器80连接于所述金属箔片70，中子捕获治疗装置200对所述金属箔片70照射中子射束，通过侦检器80以检测中子射束直接照射金属箔片70的中子反应率。
表一：不同材料比例下的屏蔽体对中子射线的屏蔽效果
表一中，RR表示中子射束经过所述屏蔽体后照射至金箔片(如铜片)的中子反应率；RRref为中子射束直接照射至金箔片(如铜片)的中子反应率，由RR与RRref比值可以看出，本申请所述屏蔽体对中子的屏蔽确实有着很好的效果，并且，RR与RRref的比值越小，屏蔽体对中子的屏蔽效果越好。
当然，表一中记载的10BN含量占所述中子捕获材料重量的10％～49％只是优选的实施方式，在实际制造过程中，10BN含量占所述中子捕获材料重量的10％～100％，只是，当10BN含量占 所述中子捕获材料重量的49％以上时，屏蔽体对中子射线的屏蔽能力与10BN含量占所述中子捕获材料重量的10％～49％时屏蔽体对中子射线的屏蔽效果并没有很大提升，出于制造成本的考量，10BN含量占所述中子捕获材料重量的比例优选10％～49％。
需要注意的是，为了保证测量的准确性，在使用金属箔片70检测中子反应率RR(设置屏蔽体54)及RRref(未设置屏蔽体54)过程中，所述金属箔片70相对于准直器40的位置相同。
当然，本申请中是以所述中子捕获治疗系统以及用于屏蔽中子的中子捕获材料为例进行详细说明，本申请中技术方案也可应用于其他辐射线照射系统中，本申请就不再一一举例说明。
另，本申请揭示的用于辐射线照射系统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 (10)

1.一种辐射线照射系统，所述辐射线照射系统包括辐射线照射装置及将被照射体运输至所述辐射线照射装置进行照射的治疗床，其特征在于：所述治疗床包括用于载置被照射体的载置台、用于支撑载置台的支撑部以及设于载置台并对被照射体进行定位的定位组件，所述定位组件包括屏蔽体以及容置所述屏蔽体的密封袋，所述屏蔽体包括聚合物以及能够对辐射线进行屏蔽的辐射线屏蔽材，当所述定位组件置有被照射体时，所述定位组件置有被照射体的位置随着被照射体的形状凹陷形成与所述被照射体相应的轮廓以对所述被照射体进行定位。
2.根据权利要求1所述的辐射线照射系统，其特征在于：所述屏蔽体由所述硅胶、辐射线屏蔽材以及硅胶固化剂制成，所述密封袋中的屏蔽体为固态颗粒状，当对密封袋抽真空后，所述定位组件置有被照射体的位置随着被照射体的形状凹陷形成与被照射体相应的轮廓以对所述被照射体进行定位；当密封袋表面的被照射体移除，密封袋中充有空气时，所述定位组件还原成抽真空前的状态。
3.根据权利要求1所述的辐射线照射系统，其特征在于：所述辐射线照射系统为中子捕获治疗系统，所述辐射线照射装置为中子捕获治疗装置，所述辐射线屏蔽材为中子捕获材料，所述中子捕获治疗装置包括中子产生部、射束整形体、射束出口以及准直器，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，所述准直器邻接于所述射束出口外侧以汇聚从射束出口出来的中子射束，所述中子捕获材料能够对中子进行屏蔽，所述中子捕获材料由含硼化合物或者含锂化合物中的至少一种制成。
4.根据权利要求3所述的辐射线照射系统，其特征在于：所述含硼化合物或者含锂化合物占所述中子捕获材料重量的10％～49％，所述含硼化合物为10B4C或者10BN，所述含锂化合物为LiF或者6LiF，所述中子捕获材料中还包括Li、C、O、Si及Br。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的辐射线照射系统，其特征在于：所述载置台和支撑部采用合金材料制成，所述载置台和支撑部的表面包覆有屏蔽部，所述屏蔽部与所述定位组件中的屏蔽体的材料相同。
6.根据权利要求1所述的辐射线照射系统，其特征在于：所述治疗床还设有位于载置台上表面和定位组件下表面之间的辅助件，所述辅助件为碳纤维材料制成，所述定位组件置于所述辅助件上。
7.一种用于辐射线照射系统的定位组件，其特征在于，所述定位组件包括屏蔽体以及容置所述屏蔽体的密封袋，所述屏蔽体包括由聚合物以及能够对辐射线进行屏蔽的辐射线屏蔽材，当定位组件置有被照射体时，所述定位组件有被照射体的位置随着被照射体的形状凹陷形成与被照射体相应的轮廓以对所述被照射体进行定位。
8.根据权利要求7所述的用于辐射线照射系统的定位组件，其特征在于：所述屏蔽体由所述硅胶、辐射线屏蔽材以及硅胶固化剂制成，所述密封袋中的屏蔽体为若干固态颗粒状，当对密封袋抽真空后，所述定位组件有被照射体的位置随着被照射体的形状凹陷形成与被照射体相应的轮廓以对所述被照射体进行定位；当密封袋表面的被照射体移除，密封袋中充有空气时，所述定位组件还原成抽真空前的状态。
9.一种辐射线照射系统，所述辐射线照射系统包括辐射线照射装置及将被照射体运输至所述辐射线照射装置进行照射的治疗床，其特征在于：所述治疗床包括用于载置被照射体的载置台、用于支撑载置台的支撑部以及设于载置台并对被照射体进行定位的定位组件，所述定位组件具有第一状态和第二状态，当所述定位组件处于第一状态时，所述定位组件未受外界压力而变形或保持在第一变形状态；当所述定位组件处于第二状态时，所述定位组件受到外界压力而变形或保持在不同于第一变形状态的第二变形状态。
10.一种用于辐射线照射系统的定位组件，所述辐射线照射系统包括辐射线照射装置及将被照射体运输至所述辐射线照射装置进行照射的治疗床，其特征在于，所述定位组件对被照射体进行定位，所述定位组件具有第一状态和第二状态，当所述定位组件处于第一状态时，所述定位组件未受外界压力而变形或保持在第一变形状态；当所述定位组件处于第二状态时，所述定位组件受到外界压力而变形或保持在不同于第一变形状态的第二变形状态。
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