CN207856092U - 中子捕获治疗系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种中子捕获治疗系统，包括射束整形体、设置于射束整形体内的真空管及至少一个冷却装置，所述射束整形体包括射束入口、容纳所述真空管的容纳腔、邻接于所述容纳腔端部的缓速体、包围在所述缓速体外的反射体、设置在所述射束整形体内的辐射屏蔽和射束出口，所述真空管端部设有靶材，所述冷却装置用于对靶材进行冷却，所述靶材与自所述射束入口入射的带电粒子束发生核反应以产生中子，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，所述反射体将偏离的中子导回至所述缓速体以提高超热中子射束强度，所述射束整形体内还设有至少一个容纳所述冷却装置的容纳管道，所述冷却装置与容纳管道的内壁之间填充有填充物。

Description

中子捕获治疗系统

技术领域

本实用新型涉及一种放射性射线辐照系统，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。

在加速器中子捕获治疗系统中，通过加速器将带电粒子束加速，所述带电粒子束加速至足以克服射束整形体内的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高功率的加速带电粒子束的照射，靶材的温度会大幅上升，从而影响靶材的使用寿命。

一种带冷却装置的中子捕获治疗系统，其一般包括用于输入冷却介质的管状第二冷却部、用于输出冷却介质的管状第三冷却部及连接于第二、第三冷却部之间与靶材直接接触用于冷却靶材的第一冷却部。在该结构中，管状的第二、第三冷却部暴露在空气中，在靶材上产生的部分中子将从第二、第三冷却部的周围穿过空气中散射到射束整形体外部，从而降低了有效中子的产率，且散射到射束整形体外部的中子将对中子捕获治疗系统内的器械产生影响并且有可能导致辐射泄露，降低中子捕获治疗系统的使用寿命并存在辐射安全隐患。

发明内容

为了解决上述问题，本申请的一个实施例提供一种中子捕获治疗系统，其包括射束整形体、设置于射束整形体内的真空管及至少一个冷却装置，射束整形体包括射束入口、容纳真空管的容纳腔、邻接于容纳腔端部的缓速体、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和射束出口，真空管端部设有靶材，冷却装置用于对靶材进行冷却，靶材与自射束入口入射的带电粒子束发生核反应以产生中子，中子形成中子射束，中子射束限定一根中子射束轴，缓速体将自靶材产生的中子减速至超热中子能区，反射体将偏离的中子导回至缓速体以提高超热中子射束强度，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，射束整形体内还设有至少一个容纳冷却装置的容纳管道，冷却装置与容纳管道的内壁之间填充有填充物。

与现有技术相比，本实施例记载的技术方案具有以下有益效果：在冷却装置与容纳管道的内壁之间填充填充物，提高中子捕获治疗装置的使用寿命、防止中子泄露和增强中子射束强度。

优选地，填充物为铝合金或铅合金，与冷却装置与容纳管道的内壁之间未填充填充物的技术方案相比，其能够有效提高超热中子产率，降低快中子污染，缩短照射时间。

进一步地，容纳管道位于所述容纳腔的内壁之外。

优选地，冷却装置包括用于冷却靶材的第一冷却部、位于第一冷却部两侧并分别与第一冷却部连通的第二冷却部和第三冷却部；所述容纳管道包括位于靶材与缓速体之间的第一容纳管道及位于第一容纳管道两侧并分别与第一容纳管道连通的第二、第三容纳管道，第一、第二、第三冷却部分别容纳在第一、第二、第三容纳管道内，所述填充物填充在第二冷却部与第二容纳管道的内壁及第三冷却部与第三容纳管道的内壁之间。

进一步地，第二、第三冷却部为管状结构，所述第二、第三容纳管道设置成沿平行于中子射束轴线方向延伸的横截面为圆形的管道。

优选地，第一冷却部位于真空管的端部而与所述靶材平面接触，所述第二冷却部和第三冷却部沿平行于中子射束轴线的方向延伸且分别位于真空管的上下两侧而与第一冷却部形成匚型结构；第二、第三容纳管道沿平行于中子射束轴线的方向延伸且分别位于真空管的上下两侧而与所述第一容纳管道形成匚型结构。

优选地，第一冷却部位于真空管的端部而与所述靶材平面接触，所述第二冷却部和第三冷却部与中子射束轴线之间的夹角大于0°小于等于180°；第二、第三容纳管道中子射束轴线之间的夹角大于0°小于等于180°。

优选地，第二冷却部向第一冷却部输入冷却介质，所述第三冷却部将第一冷却部中的冷却介质输出。

进一步地，反射体在中子射束轴线的两侧均凸出缓速体，所述真空管包括被反射体包围的延伸段及自延伸段延伸嵌入缓速体的嵌入段，所述靶材设于所述嵌入段的端部。

优选地，缓速体设置成包含至少一个锥状体。

本申请实施例中所述的“锥体”或“锥状体”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，如圆锥状体的对应的轮廓线，也可以是圆弧，如球面体的对应的轮廓线，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，如在圆锥状体或球面体的表面做了很多凸起和凹槽。

附图说明

图1是本申请实施例一中的中子捕获治疗系统的示意图，其中，冷却装置的第二冷却部和第三冷却部与中子射束轴线平行；

图2是本申请实施例一中的沿图1中垂直于中子射束轴线的中子捕获治疗系统的剖视图；

图3是本申请实施例一中的中子捕获治疗系统的示意图，其中，真空管和射束整形体之间的间隙未填充填充物；

图4是本申请实施例一中的中子捕获治疗系统的冷却装置的局部放大示意图；

图5是本申请实施例二中的中子捕获治疗系统的示意图，其中，冷却装置的第二冷却部和第三冷却部与中子射束轴线垂直；

图6是本申请实施例三中的中子捕获治疗系统的示意图，其中，冷却装置的第二冷却部和第三冷却部与中子射束轴线的夹角大于90°；

图7是本申请实施例中的中子捕获治疗系统中的靶材结构示意图。

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、中子产生部与热移除系统以及射束整形体。其中加速带电粒子与金属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、金属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中子产生部，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。

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。由此可知，受到高能量等级的加速带电粒子束照射的靶材的温度必然会大幅上升，从而影响靶材的使用寿命。

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>1x10⁹n/cm²s

快中子污染Fast neutron contamination<2x10^-13Gy-cm²/n

光子污染Photon contamination<2x10^-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2x10^-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2x10^-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。

为了使中子捕获治疗系统的射束整形体在解决靶材冷却问题的同时，能够获得较好的中子射束品质，参照图1-4，本申请实施例一提供一种中子捕获治疗系统1，中子捕获治疗系统1包括射束整形体10、设于射束整形体10内的冷却装置20及真空管30。

如图1和图2所示，射束整形体10包括射束入口11、用于容纳真空管30的容纳腔12、用于容纳冷却装置20的容纳管道13、邻接于容纳腔12端部的缓速体14、包围缓速体14的反射体15、与缓速体14邻接的热中子吸收体16、设置在射束整形体10内的辐射屏蔽17和射束出口18。真空管30的端部设有靶材31，靶材31与自射束入口11入射并穿过真空管30的带电粒子束发生核反应以产生中子，中子形成中子射束，中子射束自射束出口18射出并限定一根与真空管30的中心轴线基本重合的中子射束轴线X。缓速体14将自靶材31产生的中子减速至超热中子能区，反射体15将偏离中子射束轴线X的中子导回至缓速体14以提高超热中子射束强度。反射体15在中子射束轴线X的两侧均凸出缓速体14。热中子吸收体16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17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。

加速器中子捕获治疗系统通过加速器将带电粒子束加速，作为一种优选实施例，靶材31由锂金属制成，带电粒子束加速至足以克服靶材原子核库伦斥力的能量，与靶材31发生⁷Li(p,n)⁷Be核反应以产生中子，射束整形体10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。缓速体14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，反射体15由具有中子反射能力强的材料制成，热中子吸收体16由与热中子作用截面大的材料制成。作为一种优选实施例，缓速体14由D₂O、AlF₃、Fluental^TM、CaF₂、Li₂CO₃、MgF₂和Al₂O₃中的至少一种制成，反射体15由Pb或Ni中的至少一种制成，热中子吸收体16由⁶Li制成。

如图1所示，缓速体14设置成具有至少一个锥状体的结构以便提高超热中子通量。本实施例中，缓速体14由两个锥状体组成。缓速体14具有第一端部141、第二端部142和位于第一端部141和第二端部142之间的第三端部143。第一、第二、第三端部141、142、143的横截面为圆形，且第一端部141与第二端部142的直径小于第三端部143的直径。第一端部141和第三端部143之间形成第一个锥状体146，第三端部143和第二端部142之间形成第二个锥状体148。本申请实施例中缓速体的“锥体”或“锥状体”结构是指缓速体沿着中子射束轴线X的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，如圆锥状体的对应的轮廓线，也可以是圆弧，如球面体的对应的轮廓线，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，如在圆锥状体或球面体的表面做了很多凸起和凹槽。

辐射屏蔽17包括光子屏蔽171和中子屏蔽172，作为一种优选实施例，辐射屏蔽17包括由铅(Pb)制成的光子屏蔽171和由聚乙烯(PE)制成的中子屏蔽172。

容纳腔12是由反射体15及缓速体14的第一锥状体146围设而成的圆柱形腔。容纳腔12包括由反射体15围设而成的反射体容纳腔121及自反射体容纳腔121延伸由缓速体14围设而成的缓速体容纳腔122。

容纳管道13包括沿中子射束轴线X方向延伸并位于容纳腔12两侧且间隔180°设置的第二、第三容纳管道132、133及设置在与中子射束轴线X垂直的平面内并位于靶材31与缓速体14之间的第一容纳管道131。第二、第三容纳管道132、133在中子射束轴线X的方向上延伸超过容纳腔12且分别与第一容纳管道131连通。也就是说，第一容纳管道131位于容纳腔12的端部且位于靶材31与缓速体14之间，第二容纳管道132和第三容纳管道133分别位于容纳腔12的两侧而分别与第一容纳管道131连通，从而使得整个容纳管道30呈“匚”型结构设置。结合图3所示，第二、第三容纳管道132、133分别包括位于反射体容纳腔121外侧的第二、第三反射体容纳管道1321、1331及分别自第二、第三反射体容纳管道1321、1331延伸而位于缓速体容纳腔122外侧的第二、第三缓速体容纳管道1322、1332。本实施方式中，第二、第三容纳管道132、133沿中子射束轴线X方向延伸并平行于中子射束轴线X，即第二、第三容纳管道132、133与中子射束轴线X之间的夹角为0°。

在本实施例中，第二、第三容纳管道132、133与容纳腔12连通，即容纳在容纳腔12内的真空管30的外表面部分暴露在第二、第三容纳管道132、133内，在其他实施方式中，第二、第三容纳管道132、133与容纳腔12可以不连通，即第二、第三容纳管道132、133与容纳腔12之间被反射体15和缓速体14隔开。综上，第二、第三容纳管道132、133位于容纳腔12的内壁之外。在本申请实施方式中，第二、第三容纳管道132、133设置成沿真空管30的轴线方向延伸的圆弧形管道，在其他实施方式中，亦可用方形、三角形或其他多边形的管道代替。在本申请实施方式中，第二、第三容纳管道132、133为在容纳腔12的圆周方向上间隔开相互独立的两个容纳管道，在其他实施方式中，第二、第三容纳管道132、133在容纳腔12的圆周方向上连通，即由一个环绕容纳腔12的容纳管道代替。

真空管30包括被反射体15包围的延伸段32及自延伸段32延伸嵌入缓速体14的嵌入段34，即延伸段32容纳在反射体容纳腔121内，嵌入段34容纳在缓速体容纳腔122内。靶材31设于真空管30的嵌入段34的端部。本实施方式中，真空管30部分嵌设于缓速体14中，为了使冷却装置20对嵌入段的真空管30中的靶材31进行冷却的同时保证射束整形体10获得较好的中子射束品质。

如图7所示，靶材31包括锂靶层311和位于锂靶层311一侧用于防止锂靶层311氧化的抗氧化层312。靶材31的抗氧化层312由Al或者不锈钢制成。

如图4所示，冷却装置20包括沿竖直方向布置并位于靶材31前方用于冷却靶材31的第一冷却部21、沿中子射束轴线X方向延伸而位于真空管30两侧并平行于中子射束轴线X的第二冷却部22和第三冷却部23，第一冷却部21连接在第二、第三冷却部22、23之间。第一冷却部21被容纳在沿垂直于中子射束轴线X方向布置的第一容纳管道131内，第二、第三冷却部22、23分别被容纳在沿中子射束轴线X的方向布置的第二、第三容纳管道132、133内。第二冷却部22向第一冷却部21输入冷却介质，第三冷却部23将第一冷却部21中的冷却介质输出。第一冷却部21位于靶材31和缓速体14之间，第一冷却部21的一侧与靶材31直接接触，另一侧与缓速体14接触。第二冷却部22和第三冷却部23分别包括位于反射体容纳腔121外侧的第一、第二冷却段221、231及自第一、第二冷却段221、231延伸并位于缓速体容纳腔122外侧的第三、第四冷却段222、232。第三、第四冷却段222、232分别与第一冷却部21连通。也就是说，第一冷却部21位于真空管30的嵌入段121的端部而位于靶材31一侧并与靶材31直接接触，第二冷却部22和第三冷却部23分别位于容纳在容纳腔12内的真空管30的上下两侧而分别与第一冷却部21连通，从而使得整个冷却装置20呈“匚”型结构设置。本实施方式中，第一冷却部21与靶材31平面接触，第二冷却部22和第三冷却部23都是由铜制成的管状结构，且第二冷却部22和第三冷却部23沿中子射束轴线X的方向延伸并平行于中子射束轴线X，即第二冷却部22和第三冷却部23与中子射束轴线X之间的夹角为0°。

第一冷却部21包括第一接触部211、第二接触部212及位于第一接触部211和第二接触部212之间的供冷却介质通过的冷却槽213。第一接触部211与靶材31直接接触，第二接触部212与缓速体14可以是直接接触也可以通过空气间接接触。冷却槽213具有与第二冷却部22连通的输入槽214及与第三冷却部23连通的输出槽215。第一接触部211由导热材料制成。输入槽214的上边沿位于第二冷却部22的上边沿的上方，输出槽215的下边沿位于第三冷却部23的下边沿的下方。这样设置的好处是，冷却装置20能够更加顺畅地将冷却水输入冷却槽213中并且较及时地对靶材31进行冷却，而受热后的冷却水也能够较为顺畅的从冷却槽213中输出，同时，还能够在一定程度上降低冷却槽213中冷却水的水压。

第一接触部211由导热材料(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，第二接触部212由抑制发泡的材料制成，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。靶材31受到高能量等级的加速照射温度升高发热，第一接触部211将热量导出，并通过流通在冷却槽213中的冷却介质将热量带出，从而对靶材31进行冷却。在本实施方式中，冷却介质为水。

在本实施例中，第二、第三容纳管道132、133及第二、第三冷却部22、23与中子射束轴线X之间的夹角为0°。在其他实施方式中，第二、第三容纳管道132、133及第二、第三冷却部22、23与中子射束轴线X之间的夹角还可以是其他大于0°小于等于180°的任意夹角，例如图6所示，第二、第三容纳管道132’、133’及第二、第三冷却部22’、23’与中子射束轴线X’之间的夹角为90°、例如图7所示，第二、第三容纳管道132’’、133’’及第二、第三冷却部22’’、23’’与中子射束轴线X’’之间的夹角为135°。

如图5所示，其揭示本申请实施例二中的中子捕获治疗系统1’的示意图，其中，冷却装置20’的第二冷却部22’和第三冷却部23’与中子射束轴线X’垂直，即冷却装置20’设置成“I”型结构对嵌入式的真空管30’中的靶材31’进行冷却。“I”型冷却装置20’中的第一冷却部21’第与匚型冷却装置20的第一冷却部21设置相同，不同之处在于，“I”型冷却装置20’的第二冷却部22’和第三冷却部23’与第一冷却部21’位于与中子射束轴线X’垂直的同一平面内，且第二冷却部22’和第三冷却部23分别沿与中子射束轴线X垂直的方向穿设出缓速体14’，即第二冷却部22’和第三冷却部23’与中子射束轴线X’之间的夹角为90°，使得整个冷却装置呈矩形设置，也就是上述“I”型结构。

继续参照图5，相应的，容纳管道30’亦设为“I”型结构，“I”型容纳管道30’中的第一容纳管道131’与匚型冷却管道30的第一容纳管道131设置相同，不同之处在于，“I”型容纳管道30’的第二容纳管道132’和第三容纳管道133’与第一容纳管道131’位于与中子射束轴线X’垂直的同一平面内，且第二容纳管道132’和第三容纳管道133’分别沿与中子射束轴线X’垂直的方向穿设出缓速体14’，即第二、第三容纳管道132’、133’与中子射束轴线X’之间的夹角为90°，使得整个容纳管道呈矩形设置，也就是上述“I”型结构。

如图6所示，其揭示本申请实施例三中的中子捕获治疗系统1”的示意图，其中，冷却装置20”的第二冷却部22”和第三冷却部23”与中子射束轴线X”的夹角大于90°，冷却装置20’’中的第一冷却部21”第与匚型冷却装置20的第一冷却部21设置相同，不同之处在于，冷却装置20’’的第二冷却部22’’和第三冷却部23’’与中子射束轴线X’’之间的夹角为135°。容纳管道30’’的第一容纳管道131’第与匚型容纳管道30的第一容纳管道131设置相同，不同之处在于，容纳管道30’’的第二容纳管道132’’和第三容纳管道133’’与中子射束轴线X’之间的夹角为135°。

参照图1、图3、图5及图6所示，第二、第三冷却部22、23；22’、23’；22’’、23’’分别与第二、第三容纳管道132、133；132’、133’；132’’、133’’的内壁之间存在间隙，该间隙内具有填充物40；40’；40’’，填充物40；40’；40’’为铅合金或铝合金等能够吸收或反射中子的物质。填充物40；40’；40’’能够将反射或散射进入该间隙内的中子反射到缓速体14或反射体15内，从而增加超热中子的产率进而减少被照射体需要被照射的时间。另一方面，避免中子渗漏到射束整形体10外部对中子捕获治疗系统的器械造成不良影响、提高辐射安全性。本申请实施例中，铅合金中铅的含量大于等于85％，铝合金中铝的含量大于等于85％。

为了比较填充物40分别为空气或铅合金或铝合金时对超热中子的产率、快中子污染量及照射时间产生的影响，列出表一至表三做详细比较。

其中，表一示出了在不同容纳腔的孔径下，填充物分别为空气、铝合金、铅合金时超热中子的产率(n/cm²mA)：

表一：超热中子的产率(n/cm²mA)

表二示出了在不同容纳腔的孔径下，填充物分别为空气、铝合金、铅合金时快中子污染量(Gy-cm2/n)：

表二：快中子污染量(Gy-cm²/n)

表三示出了在不同容纳腔的孔径下，填充物分别为空气、铝合金、铅合金时被照射体所需要的照射时间(分钟)：

表三:被照射体所需要的照射时间(Min)

从表一至表三可以看出，在容纳腔孔径相同时，相较于填充空气，填充铅合金或铝合金时，超热中子的产率较高，而快中子污染量和所需要的照射时间较少。

本申请揭示的中子捕获治疗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。例如，缓速体可设置成圆柱体、冷却装置可设置成若干个，而容纳管道对应地具有若干个等。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射束整形体、设置于射束整形体内的真空管及至少一个冷却装置，所述射束整形体包括射束入口、容纳所述真空管的容纳腔、邻接于所述容纳腔端部的缓速体、包围在所述缓速体外的反射体、设置在所述射束整形体内的辐射屏蔽和射束出口，所述真空管端部设有靶材，所述冷却装置用于对靶材进行冷却，所述靶材与自所述射束入口入射的带电粒子束发生核反应以产生中子，所述中子形成中子射束，所述中子射束自射束出口射出并限定一根中子射束轴线，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，所述反射体将偏离的中子导回至所述缓速体以提高超热中子射束强度，所述辐射屏蔽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，所述射束整形体内还设有至少一个容纳所述冷却装置的容纳管道，所述冷却装置与容纳管道的内壁之间填充有填充物。

2.根据权利要求1所述的中子捕获治疗系统，其特征在于：所述填充物为铅合金或铝合金。

3.根据权利要求1所述的中子捕获治疗系统，其特征在于：所述容纳管道位于所述容纳腔的内壁之外。

4.根据权利要求1所述的中子捕获治疗系统，其特征在于：所述冷却装置包括用于冷却靶材的第一冷却部、位于第一冷却部两侧并分别与第一冷却部连通的第二冷却部和第三冷却部；所述容纳管道包括位于靶材与缓速体之间的第一容纳管道及位于第一容纳管道两侧并分别与第一容纳管道连通的第二、第三容纳管道，第一、第二、第三冷却部分别容纳在第一、第二、第三容纳管道内，所述填充物填充在第二冷却部与第二容纳管道的内壁及第三冷却部与第三容纳管道的内壁之间。

5.根据权利要求4所述的中子捕获治疗系统，其特征在于：所述第二、第三冷却部为管状结构，所述第二、第三容纳管道设置成沿平行于中子射束轴线方向延伸的横截面为圆形的管道。

6.根据权利要求4所述的中子捕获治疗系统，其特征在于：所述第一冷却部位于真空管的端部而与所述靶材平面接触，所述第二冷却部和第三冷却部沿平行于中子射束轴线的方向延伸且分别位于真空管的上下两侧而与第一冷却部形成匚型结构；第二、第三容纳管道沿平行于中子射束轴线的方向延伸且分别位于真空管的上下两侧而与所述第一容纳管道形成匚型结构。

7.根据权利要求4所述的中子捕获治疗系统，其特征在于：所述第一冷却部位于真空管的端部而与所述靶材平面接触，所述第二冷却部和第三冷却部与中子射束轴线之间的夹角大于0°小于等于180°；第二、第三容纳管道与中子射束轴线之间的夹角大于0°小于等于180°。

8.根据权利要求4所述的中子捕获治疗系统，其特征在于：所述第二冷却部向第一冷却部输入冷却介质，所述第三冷却部将第一冷却部中的冷却介质输出。

9.根据权利要求1所述的中子捕获治疗系统，其特征在于：所述反射体在中子射束轴线的两侧均凸出缓速体，所述真空管包括被反射体包围的延伸段及自延伸段延伸嵌入缓速体的嵌入段，所述靶材设于所述嵌入段的端部。

10.根据权利要求1所述的中子捕获治疗系统，其特征在于：所述缓速体设置成包含至少一个锥状体。