CN108969899A - 用于中子捕获治疗的射束整形体 - Google Patents
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Abstract
提供一种用于中子捕获系统的能够改变中子射束照射范围的射束整形体，包括射束入口、靶材、邻接于所述靶材的缓速体、包围在缓速体外的反射体、与缓速体邻接的热中子吸收体、设置在射束整形体内的辐射屏蔽体和射束出口，靶材与自射束入口入射的质子束发生核反应以产生中子，中子形成中子射束，中子射束限定一根主轴，缓速体将自所述靶材产生的中子减速至超热中子能区，反射体将偏离主轴的中子导回所述主轴以达到汇聚超热中子的效果，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，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，射束整形体还包括能够自射束整形体中装拆以改变中子射束照射范围的替换件。
Description
技术领域
本发明涉及一种射束整形体，尤其涉及一种用于中子捕获治疗的射束整形体。
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(Linear EnergyTransfer,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(binary cancer therapy)；现有AB-BNCT设施所使用的射束整形体多采以多样化不同孔径的准直器调整中子射束的大小，然而，在未加载准直器的情况下，射束出口则由反射体及中子屏蔽所构成，所以单单倚赖准直器对射束出口的限缩，射束出口的可变范围就受到了限制。例如，当未加准直器的射束整形体的射束出口半径为7公分，而肿瘤区域较大时，会因射束照射范围较小而无法完整地照射肿瘤患处；当未加准直器的射束整形体的射束出口半径为10公分，而肿瘤区域较小时，即使加置准直器，准直器受限于其厚度，也会因为射束照射范围太大，无法有效地限缩射束照射面积，导致周围正常组织受到无谓的照射。
发明内容
为了提供一种能够改变中子射束照射范围的射束整形体，本发明的一个方面提供一种用于中子捕获治疗的射束整形体，所述射束整形体包括射束入口、靶材、邻接于所述靶材的缓速体、包围在所述缓速体外的反射体、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内的辐射屏蔽体和射束出口，所述靶材与自所述射束入口入射的质子束发生核反应以产生中子，所述中子形成中子射束，所述中子射束限定一根主轴，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，所述反射体将偏离所述主轴的中子导回所述主轴以汇聚超热中子，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安装于所述射束整形体中并且能够从所述射束整形体中拆卸以改变中子射束照射范围的替换装置，所述替换装置形成所述射束出口。
进一步地，所述替换装置包括第一替换件和第二替换件，所述第一替换件包括远离所述靶材的具有第一直径的第一端和靠近所述靶材的具有第二直径的第二端，所述第二替换件包括远离所述靶材的具有第三直径的第三端和靠近所述靶材的具有第四直径的第四端，所述第一替换件的第一端形成具有第一口径的射束出口，所述第二替换件的第三端形成具有第二口径的射束出口，所述第一口径不等于第二口径。
作为一种优选地，所述第一替换件具有连接第一端和第二端的主体部，所述主体部的外表面与所述主轴平行，可以理解为所述主体部的轮廓为柱体状。
作为一种优选地，所述第一替换件具有连接第一端和第二端的主体部，所述主体部的外表面自第一端向第二端倾斜形成直径逐渐变小的锥体状，可以理解为所述替换件的主体部为锥体状，所述主体部的内表面自第二端向第一端倾斜形成直径逐渐变小的锥体状。
作为其他实施例，所述第一替换件具有连接第一端和第二端的主体部，所述主体部的外表面自第二端向第一端倾斜形成直径逐渐变小的锥体状，所述主体部的内表面也自第二端向第一端倾斜形成直径逐渐变小的锥体状。此实施例中，由于第二端的第二直径大于第一端的第一直径，导致一体成形的第一替换件无法直接安装到射束整形体内。因此可以设置成多个沿圆周方向分割开的子替换件，通过逐个安装子替换件从而形成完整的第一替换件。
进一步地，所述第一端设有贯穿至第二端的通孔，所述通孔在第一端上形成所述射束出口，所述中子射束自所述射束出口照射出。
进一步地，所述射束整形体具有内表面，所述辐射屏蔽体具有端部，所述第一替换件具有连接第一端和第二端的主体部，所述第一替换件自所述端部安装于所述射束整形体中，所述主体部的外表面与所述射束整形体的内表面接触，所述第一端与所述端部齐平或沿远离所述靶材的方向突出于所述端部。
进一步地，所述第一替换件沿质子束的入射方向设于缓速体的前侧而与所述端部齐平或沿远离所述靶材的方向突出于所述端部，所述第一替换件为部分反射体和/或部分辐射屏蔽体。
进一步地，所述缓速体包含两个相互邻接的锥体部，所述其中一个锥体部靠近射束入口，另一个锥体部靠近射束出口，所述第一替换件邻接于缓速体靠近所述射束出口的锥体部后侧。
进一步地，所述反射由Pb或Ni中的任意一种或多种制成，所述辐射屏蔽体包括由Pb制成的光子屏蔽和由聚乙烯制成的中子屏蔽。
进一步地，所述射束整形体进一步用于加速器硼中子捕获治疗，加速器硼中子捕获治疗通过加速器将质子束加速，所述靶材由金属制成，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。所述射束整形体能将中子缓速至超热中子能区，并降低热中子及快中子含量，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。
本申请实施例中所述的“柱体状”是指沿着图示方向的一侧到另一侧其外轮廓的整体趋势基本不变的结构，外轮廓的其中一条轮廓线可以是线段，如圆柱体状的对应的轮廓线，也可以是曲率较大的接近线段的圆弧，如曲率较大的球面体状的对应的轮廓线，外轮廓的整个表面可以是圆滑过渡的，也可以是非圆滑过渡的，如在圆柱体状或曲率较大的球面体状的表面做了很多凸起和凹槽。
本申请实施例中所述的“锥体状”是指沿着图示方向的一侧到另一侧其外轮廓的整体趋势逐渐变小的结构，外轮廓的其中一条轮廓线可以是线段，如圆锥体状的对应的轮廓线，也可以是圆弧，如球面体状的对应的轮廓线，外轮廓的整个表面可以是圆滑过渡的，也可以是非圆滑过渡的，如在圆锥体状或球面体状的表面做了很多凸起和凹槽。
附图说明
图1是硼中子捕获反应示意图。
图2是10B(n,α)7Li中子捕获核反应方程式。
图3是本申请未安装替换装置的射束整形体的平面示意图。
图4是安装了第一替换件的射束整形体的平面剖视图。
图5是第一替换件即将安装于射束整形体，并且第二替换件未安装于射束整形体中的示意图。
图6a是图5所示第一替换件另一种实施例的示意图。
图6b是图5所示第二替换件另一种实施例的示意件，其中，第二替换件的口径小于射束出口的口径，并且替换件的主体部为锥体部。
具体实施方式
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、靶材与热移除系统和射束整形体，其中加速带电粒子与金属靶材作用产生中子，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、金属靶材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)两种靶材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。
理想的靶材应具备高中子产率、产生的中子能量分布接近超热中子能区(将在下文详细描述)、无太多强穿辐射产生、安全便宜易于操作且耐高温等特性，但实际上并无法找到符合所有要求的核反应，本申请的实施例中采用锂金属制成的靶材。但是本领域技术人员熟知的，靶材的材料也可以由其他除了上述谈论到的金属材料之外的金属材料制成。
针对热移除系统的要求则根据选择的核反应而异，如7Li(p,n)7Be因金属靶材(锂金属)的熔点及热导系数差，对热移除系统的要求便较9Be(p,n)9B高。本申请的实施例中采用7Li(p,n)7Be的核反应。
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靶材的核反应，产生的皆为混合辐射场，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。
在实际的中子捕获治疗过程中，中子射束的照射范围也是应该加以考虑的重要因素。本申请的实施例是针对用于中子捕获治疗的射束整形体提出的改进，作为一种优选地，是针对用于加速器硼中子捕获治疗的射束整形体的改进。
如图3所示，本申请用于中子捕获治疗的射束整形体10，包括射束入口11、靶材12、邻接于靶材12的缓速体13、包围在缓速体13外的反射体14、与缓速体13邻接的热中子吸收体15、设置在射束整形体10内的辐射屏蔽体16和射束出口17，靶材12与自射束入口11入射的质子束发生核反应以产生中子，中子形成中子射束，中子射束限定一根主轴X，缓速体13将自靶材12产生的中子减速至超热中子能区，反射体14将偏离主轴X的中子导回主轴X以汇聚超热中子，缓速体13和反射体14之间设置间隙通道18以提高超热中子通量，热中子吸收体15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，辐射屏蔽体16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。
在硼中子捕获治疗过程中，为了达到较好的治疗效果，同时减少对健康组织造成的损害，有必要针对不同大小的肿瘤提供不同的中子射束照射范围，因此需要提供一种能够调整中子射束照射范围的射束整形体10。本申请中，通过设置替换装置20来实现对中子射束照射范围的调整。所述射束整形体10还包括替换装置20，所述替换装置20包括尺寸不同的第一替换件21和第二替换件22。所述第一替换件21和第二替换件22分别能够安装于所述射束整形体10中，并且能够从射束整形体10中拆除以相互更换。
加速器硼中子捕获治疗通过加速器将质子束加速，作为一种优选实施例，靶材12由锂金属制成，质子束加速至足以克服靶材原子核库伦斥力的能量，与靶材12发生7Li(p,n)7Be核反应以产生中子(结合图1及图2所示)。所示射束整形体10将中子缓速至超热中子能区，并降低热中子及快中子含量，缓速体13由具有快中子作用截面大、超热中子作用截面小的材料制成，作为一种优选实施例，缓速体13由D2O、AlF3、FluentalTM、CaF2、Li2CO3、MgF2和Al2O3中的任意一种或多种制成。反射体14由具有中子反射能力强的材料制成，作为一种优选实施例，反射体14由Pb或Ni中的任意一种或多种制成。热中子吸收体15由与热中子作用截面大的材料制成，作为一种优选实施例，热中子吸收体15由6Li制成，热中子吸收体15和射束出口17之间设有空气通道19，空气通道19的设置可持续将偏离主轴X的中子导回主轴X以达到汇聚超热中子的效果。辐射屏蔽体16包括光子屏蔽体161和中子屏蔽体162，作为一种优选实施例，辐射屏蔽体16包括由铅(Pb)制成的光子屏蔽体161和由聚乙烯(PE)制成的中子屏蔽体162。
所述缓速体13设置成两个相反方向相互邻接的锥体部，如图3所示的方向，缓速体13的左侧为向着左侧逐渐变小的锥体部131，缓速体13的右侧为向着右侧逐渐变小的锥体部132，两者相互邻接，所述缓速体13左侧的锥体部131为靠近射束入口11的锥体部，所述缓速体13右侧的锥体部132为射束出口17的锥体部。反射体14紧密的包围在缓速体13周围，在缓速体13和反射体14之间设置有间隙通道18，所谓的间隙通道18指的是未用实体材料覆盖的空的容易让中子束通过的区域，如该间隙通道18可以设置为空气通道或者真空通道。紧邻缓速体13设置的热中子吸收体15由很薄的一层6Li材质制成，辐射屏蔽体16中的由Pb制成的光子屏蔽体161可以与反射体14设置为一体，也可以设置成分体，而辐射屏蔽体16中由PE制成的中子屏蔽体162可以设置在邻近射束出口17的位置。本领域技术人员熟知的，光子屏蔽体161可以由其他材料制成，只要起到屏蔽光子的作用就行，中子屏蔽体162也可以由其他材料制成，只要能够满足屏蔽渗漏中子的条件就行。
结合图4和图5，辐射屏蔽体16具有位于所述射束整形体10最外侧而最接近被照射体的端部163，所述射束整形体10具有内表面101，所述第一替换件21自辐射屏蔽体16的端部163向前安装于所述射束整形体10中而位于缓速体13靠近辐射屏蔽体16的端部163的锥体部132的后侧(即，所述第一替换件21沿质子束的入射方向设于缓速体13的前侧)，所述第一替换件21的外表面26与所述射束整形体10的内表面101接触。为了便于将第一替换件21安装于射束整形体10中，并且能够将第一替换件21从所述射束整形体10中拆卸以与第二替换件22进行更换，对第一替换件21的结构进行如下设计。
所述第一替换件21具有第一端23、第二端24以及连接第一端23和第二端24的主体部25，所述第一替换件21的内表面211自第二端24向第一端23倾斜形成直径逐渐变小的锥体状。所述第一端23远离所述靶材12并且与所述辐射屏蔽体16的端部163齐平或沿远离所述靶材12的方向突出于所述端部163。所述第二端24靠近靶材12，所述第一端23的直径D1不小于第二端24的直径D2。作为一种优选地，所述主体部25的外表面26与所述中子射束限定的主轴X平行，即，所述主体部25外表面26的轮廓为柱体状。所述第一端23向前设有贯穿至第二端24的通孔27，所述通孔27在第一端23上形成具有第一口径d1的射束出口。作为另一种实施方式，所述主体部25’的外表面还可以设置成自第一端23’向第二端24’倾斜形成直径逐渐变小的锥体状，结合图6a，第一端23’的直径D1’大于第二端24’的直径D2’，所述第一替换件21’的第一端23’形成具有第一口径d1’的射束出口。
第二替换件22具有第三端28和第四端29，所述第三端28的直径D3不小于第四端29的直径D4。所述第三端28向前设有贯穿至第四端29的通孔30，所述通孔30在第三端28上形成具有第二口径d2的所述射束出口。为了保证第二替换件22与第一替换件21的互换性，同时达到调整中子射束照射范围的效果，作为一种优选地，对第二替换件22的结构参照第一替换件21的结构设计，而使得第一口径d1和第二口径d2的尺寸不一致。图6b所示为第二替换件22’的外表面设置成自第一端28’向第二端29’倾斜形成直径逐渐变小的锥体状，第三端28’的直径D3’大于第二端29’的直径D4’，所述第二替换件22’的第三端28’形成具有第二口径d2’的射束出口。
举例说明，假设射束整形体10中安装的是第一替换件21，第一替换件21的通孔27在第一端23上形成的第一口径d1较小，而在实际照射过程中，中子射束需要照射的范围较大时，将第一替换件21从射束整形体10中拆除，安装在第三端23上形成的第二口径d2较大的第二替换件22，同样的，当安装的第一替换件21的通孔27在第一端23上形成的第一口径d1较大，而在实际照射过程中，中子射束需要照射的范围较小时，将第一替换件21从射束整形体10中拆除，安装在第三端23上形成的第二口径d2较小的第二替换件22，第一替换件和第二替换件的结构和尺寸还可以有很多种，根据中子射束需要照射范围的具体需求选择射束出口口径合适的第一替换件或者第二替换件。
所述替换装置20能够将偏离主轴X的中子导回主轴X以达到汇聚超热中子的效果，同时，也能够屏蔽渗漏的中子或/和光子。作为一种优选地实施方式，本申请中，所述替换装置20为所述反射体14以及辐射屏蔽体16的一部分，可以理解为，所述替换装置20是由部分反射体14和部分辐射屏蔽体16制造成的整体式结构，将替换装置20中的第一替换件21安装于射束整形体10中来对中子射束进行汇聚，并且根据实际需求将第一替换件21从所述射束整形体10中拆卸以更换成射束出口口径合适的第二替换件22以对中子射束的照射范围进行调整。当然，所述替换装置20也不局限是部分反射体14和/或部分辐射屏蔽体16，还可以包括部分缓速体13和/或热中子吸收体15以及部分反射体14和/或部分辐射屏蔽体16，甚至可以包括部分准直器(未图示)，当所述第一替换件的第一端沿远离所述靶材12的方向突出于所述端部163时，所述第一替换件21即包括部分准直器，只要替换装置20的设置，能够对射束出口的口径进行调整以改变中子射束的照射范围，从而达到不同程度上汇聚热中子的效果即可。
本申请中，所述替换装置20可以只包括一个替换件，如图5中未安装第一替换件时，也能形成一种大口径的射束出口，安装上第一替换件之后，则形成一种相对较小口径的射束出口；所述替换装置20也可以包括第一替换件21和第二替换件22或者更多个替换件，从而实现不同大小口径的射束出口。
本申请实施例中所述的“柱体状”是指沿着图示方向的一侧到另一侧其外轮廓的整体趋势基本不变的结构，外轮廓的其中一条轮廓线可以是线段，如圆柱体状的对应的轮廓线，也可以是曲率较大的接近线段的圆弧，如曲率较大的球面体状的对应的轮廓线，外轮廓的整个表面可以是圆滑过渡的，也可以是非圆滑过渡的，如在圆柱体状或曲率较大的球面体状的表面做了很多凸起和凹槽。
本申请实施例中所述的“锥体状”是指沿着图示方向的一侧到另一侧其外轮廓的整体趋势逐渐变小的结构，外轮廓的其中一条轮廓线可以是线段，如圆锥体状的对应的轮廓线，也可以是圆弧，如球面体状的对应的轮廓线，外轮廓的整个表面可以是圆滑过渡的，也可以是非圆滑过渡的，如在圆锥体状或球面体状的表面做了很多凸起和凹槽。
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 (10)
1.一种用于中子捕获治疗的射束整形体，其特征在于：所述射束整形体包括射束入口、靶材、邻接于所述靶材的缓速体、包围在所述缓速体外的反射体、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内的辐射屏蔽体和射束出口，所述靶材与自所述射束入口入射的质子束发生核反应以产生中子，所述中子形成中子射束，所述中子射束限定一根主轴，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，所述反射体将偏离所述主轴的中子导回所述主轴以汇聚超热中子，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安装于所述射束整形体中并且能够从所述射束整形体中拆卸以改变中子射束照射范围的替换装置，所述替换装置形成所述射束出口。
2.根据权利要求1所述的用于中子捕获治疗的射束整形体，其特征在于：所述替换装置包括第一替换件和第二替换件，所述第一替换件包括远离所述靶材的具有第一直径的第一端和靠近所述靶材的具有第二直径的第二端，所述第二替换件包括远离所述靶材的具有第三直径的第三端和靠近所述靶材的具有第四直径的第四端，所述第一替换件的第一端形成具有第一口径的射束出口，所述第二替换件的第三端形成具有第二口径的射束出口，所述第一口径不等于第二口径。
3.根据权利要求2所述的用于中子捕获治疗的射束整形体，其特征在于：所述第一替换件具有连接第一端和第二端的主体部，所述主体部的外表面与所述主轴平行。
4.根据权利要求2所述的用于中子捕获治疗的射束整形体，其特征在于：所述第一替换件具有连接第一端和第二端的主体部，所述主体部的外表面自第一端向第二端倾斜形成直径逐渐变小的锥体状，所述主体部的内表面自第二端向第一端倾斜形成直径逐渐变小的锥体状。
5.根据权利要求2所述的用于中子捕获治疗的射束整形体，其特征在于：所述第一端设有贯穿至第二端的通孔，所述通孔在第一端上形成所述射束出口，所述中子射束自所述射束出口照射出。
6.根据权利要求2所述的用于中子捕获治疗的射束整形体，其特征在于：所述射束整形体具有内表面，所述辐射屏蔽体具有端部，所述第一替换件具有连接第一端和第二端的主体部，所述第一替换件自所述端部安装于所述射束整形体中，所述主体部的外表面与所述射束整形体的内表面接触，所述第一端与所述端部齐平或沿远离所述靶材的方向突出于所述端部。
7.根据权利要求6所述的用于中子捕获治疗的射束整形体，其特征在于：所述第一替换件沿质子束的入射方向设于缓速体的前侧而与所述端部齐平或沿远离所述靶材的方向突出于所述端部，所述第一替换件为部分反射体和/或部分辐射屏蔽体。
8.根据权利要求7所述的用于中子捕获治疗的射束整形体，其特征在于：所述缓速体包含两个相互邻接的锥体部，所述其中一个锥体部靠近射束入口，另一个锥体部靠近射束出口，所述第一替换件邻接于缓速体靠近所述射束出口的锥体部后侧。
9.根据权利要求1所述的用于中子捕获治疗的射束整形体，其特征在于：所述反射体由Pb或Ni中的任意一种或多种制成，所述辐射屏蔽体包括由Pb制成的光子屏蔽和由聚乙烯制成的中子屏蔽。
10.根据权利要求1所述的用于中子捕获治疗的射束整形体，其特征在于：所述射束整形体进一步用于加速器硼中子捕获治疗，加速器硼中子捕获治疗通过加速器将质子束加速，所述靶材由金属制成，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。所述射束整形体能将中子缓速至超热中子能区，并降低热中子及快中子含量，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。
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Legal Events
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Application publication date: 20181211 Assignee: China boron (Xiamen) medical equipment Co.,Ltd. Assignor: NEUBORON MEDTECH LTD. Contract record no.: X2019320000054 Denomination of invention: Beam shaping body for neutron capture therapy License type: Common License Record date: 20190910 |
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| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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