TWI757723B - 中子捕獲治療系統 - Google Patents
中子捕獲治療系統 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI757723B TWI757723B TW109112211A TW109112211A TWI757723B TW I757723 B TWI757723 B TW I757723B TW 109112211 A TW109112211 A TW 109112211A TW 109112211 A TW109112211 A TW 109112211A TW I757723 B TWI757723 B TW I757723B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- neutron
- wall
- frame
- neutrons
- retarder
- Prior art date
Links
- 238000002560 therapeutic procedure Methods 0.000 title claims description 32
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 52
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 37
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims abstract description 28
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 claims abstract description 20
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 230000000979 retarding effect Effects 0.000 claims description 16
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 9
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 9
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 9
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 9
- 239000013077 target material Substances 0.000 claims description 9
- 229910001245 Sb alloy Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000002140 antimony alloy Substances 0.000 claims description 8
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 claims description 5
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 claims description 5
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910016569 AlF 3 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910004261 CaF 2 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 claims description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- JUPQTSLXMOCDHR-UHFFFAOYSA-N benzene-1,4-diol;bis(4-fluorophenyl)methanone Chemical compound OC1=CC=C(O)C=C1.C1=CC(F)=CC=C1C(=O)C1=CC=C(F)C=C1 JUPQTSLXMOCDHR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 claims description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 3
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000004308 accommodation Effects 0.000 claims description 2
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 abstract description 27
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 24
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 19
- ORUIBWPALBXDOA-UHFFFAOYSA-L magnesium fluoride Chemical compound [F-].[F-].[Mg+2] ORUIBWPALBXDOA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 13
- 229910001635 magnesium fluoride Inorganic materials 0.000 description 13
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 11
- 210000004881 tumor cell Anatomy 0.000 description 11
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 10
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 9
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 9
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 8
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 7
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 7
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 6
- 238000013461 design Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 6
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 description 5
- 230000005251 gamma ray Effects 0.000 description 5
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 3
- 201000011510 cancer Diseases 0.000 description 3
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000001959 radiotherapy Methods 0.000 description 3
- 230000002105 relative biological effectiveness Effects 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 2
- -1 for example Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000002147 killing effect Effects 0.000 description 2
- 201000001441 melanoma Diseases 0.000 description 2
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 2
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 2
- 230000007903 penetration ability Effects 0.000 description 2
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 2
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 2
- 230000009469 supplementation Effects 0.000 description 2
- 238000011287 therapeutic dose Methods 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 208000003174 Brain Neoplasms Diseases 0.000 description 1
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 201000010915 Glioblastoma multiforme Diseases 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 229910052789 astatine Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 description 1
- ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N beryllium atom Chemical compound [Be] ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000037237 body shape Effects 0.000 description 1
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 description 1
- 210000005013 brain tissue Anatomy 0.000 description 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 238000002512 chemotherapy Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000009201 electron therapy Methods 0.000 description 1
- 230000004992 fission Effects 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 208000005017 glioblastoma Diseases 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000002139 neutron reflectometry Methods 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011275 oncology therapy Methods 0.000 description 1
- 238000002727 particle therapy Methods 0.000 description 1
- 238000002661 proton therapy Methods 0.000 description 1
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002626 targeted therapy Methods 0.000 description 1
- 230000008685 targeting Effects 0.000 description 1
- 230000001225 therapeutic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
- A61N5/1077—Beam delivery systems
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
- A61N5/1048—Monitoring, verifying, controlling systems and methods
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
- A61N5/1048—Monitoring, verifying, controlling systems and methods
- A61N5/1064—Monitoring, verifying, controlling systems and methods for adjusting radiation treatment in response to monitoring
- A61N5/1065—Beam adjustment
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
- A61N5/1077—Beam delivery systems
- A61N5/1078—Fixed beam systems
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21G—CONVERSION OF CHEMICAL ELEMENTS; RADIOACTIVE SOURCES
- G21G4/00—Radioactive sources
- G21G4/02—Neutron sources
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
- G21K1/00—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating
- G21K1/02—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating using diaphragms, collimators
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
- G21K5/00—Irradiation devices
- G21K5/02—Irradiation devices having no beam-forming means
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
- A61N2005/1085—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy characterised by the type of particles applied to the patient
- A61N2005/1087—Ions; Protons
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
- A61N2005/1085—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy characterised by the type of particles applied to the patient
- A61N2005/109—Neutrons
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
- A61N2005/1092—Details
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
- A61N2005/1092—Details
- A61N2005/1094—Shielding, protecting against radiation
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
- A61N2005/1092—Details
- A61N2005/1095—Elements inserted into the radiation path within the system, e.g. filters or wedges
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Pathology (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Radiation-Therapy Devices (AREA)
- Particle Accelerators (AREA)
Abstract
一種中子捕獲治療系統，能夠防止射束整形體材料本身變形損壞，改善中子射源的通量與品質。本發明的中子捕獲治療系統，包括中子產生裝置和射束整形體，中子產生裝置包括加速器和靶材，加速器加速產生的帶電粒子線與靶材作用產生中子，中子形成中子束，中子束限定一根主軸，射束整形體包括緩速體、反射體和輻射屏蔽體，射束整形體還包括容納緩速體的框架。
Description
本發明係有關於一種輻射線照射系統，特別是有關於一種中子捕獲治療系統。
隨著原子科學的發展，例如鈷六十、直線加速器、電子射束等放射線治療已成為癌症治療的主要手段之一。然而，傳統光子或電子治療受到放射線本身物理條件的限制，在殺死腫瘤細胞的同時，也會對射束途徑上大量的正常組織造成傷害；另外，由於腫瘤細胞對放射線敏感程度的不同，傳統放射治療對於較具抗輻射性的惡性腫瘤(如：多型性膠質母細胞瘤(glioblastoma multiforme)、黑色素細胞瘤(melanoma))的治療成效往往不佳。
為了減少腫瘤周邊正常組織的輻射傷害，化學治療(chemotherapy)中的標靶治療概念便被應用於放射線治療中；而針對高抗輻射性的腫瘤細胞，目前也積極發展具有高相對生物效應(relative biological effectiveness,RBE)的輻射源，如質子治療、重粒子治療、中子捕獲治療等。其中，中子捕獲治療便是結合上述兩種概念，如硼中子捕獲治療，藉由含硼藥物在腫瘤細胞的特異性聚集，配合精準的中子射束調控，提供比傳統放射線更好的癌症治療選擇。
硼中子捕獲治療(Boron Neutron Capture Therapy,BNCT)是利用含硼(10B)藥物對熱中子具有高捕獲截面的特性，藉由10B(n,α)7Li中子捕獲及核分裂反應產生4He和7Li兩個重荷電粒子。參照圖1和圖2，其分別示出了硼中子捕獲反應的示意圖和10B(n,α)7Li中子捕獲核反應方程式，兩荷電粒子的平均能量約為2.33MeV，具有高直線能量轉移(Linear Energy Transfer,LET)、短射程特徵，α粒子的直線能量轉移與射程分別為150keV/μm、8μm，而7Li重荷粒子則為175keV/μm、5μm，兩粒子的總射程約相當於一個細胞大小，因此對於生物體造成的輻射傷害能侷限在細胞層級，當含硼藥物選擇性地聚集在腫瘤細胞中，搭配適當的中子射源，便能在不對正常組織造成太大傷害的前提下，達到局部殺死腫瘤細胞的目的。
因硼中子捕獲治療的成效取決於腫瘤細胞位置含硼藥物濃度和熱中子數量，故又被稱為二元放射線癌症治療(binary cancer therapy)；由此可知，除了含硼藥物的開發，中子射源通量與品質的改善在硼中子捕獲治療的研究中佔有重要角色。
因此，有必要提出一種新的技術方案以解決上述問題。
為了改善中子射源的通量與品質，本發明的一個方面提供一種中子捕獲治療系統，包括中子產生裝置和射束整形體，中子產生裝置包括加速器和靶材，加速器加速產生的帶電粒子線與靶材作用產生中子，中子形成中子束，中子束限定一根主軸，射束整形體包括緩速體、反射體和輻射屏蔽體，緩速體將自靶材產生的中子減速至超熱中子能區，反
射體包圍緩速體並將偏離主軸的中子導回至主軸以提高超熱中子束強度，輻射屏蔽體用於屏蔽滲漏的中子和光子以減少非照射區的正常組織劑量，射束整形體還包括容納緩速體的框架。框架對緩速體形成定位和支撐，能夠改善中子射源通量與品質。
進一步地，緩速體為可調整的，框架包括固定緩速體的定位構件和止位構件。優選地，定位構件和止位構件的材料被中子活化後產生的放射性同位素半衰期小於7天。優選地，定位構件和止位構件的材料為鋁合金、鈦合金、鉛銻合金、不含鈷的鋼材、碳纖維、PEEK或高分子聚合物。定位構件可以方便地調整緩速體的尺寸，從而調整中子束通量，止位構件在調整完後可以快速、方便地實現緩速體的封裝。
進一步地，緩速體包括基本部分和補充部分，基本部分和補充部分材料不同，框架形成至少一個容納單元，容納單元包括鄰接的第一容納單元和第二容納單元，基本部分容納在第一容納單元內且為分片式可調整的，當減少基本部分的片數時，在第一容納單元內設置定位構件進行補充，止位構件用於固定基本部分。補充部分可以降低緩速體的製造成本，同時，不會對射束品質有較大的影響；定位構件和止位構件可以方便地調整緩速體的基本部分。
進一步地，框架包括可拆卸連接的主框架和次框架，第一容納單元由主框架的至少一部分包圍形成，第二容納單元由主框架的至少一部分和次框架的至少一部分包圍形成，補充部分容納在第二容納單元內，次框架的設置便於更換緩速體的補充部分。優選地，主框架的材料為鋁合金，具有較好的力學性能且被中子活化後產生的放射性同位素半衰期
短；優選地，次框架的材料為碳纖維複合材料，被中子活化後產生的放射性同位素半衰期短，帶來的輻射低。優選地，基本部分的材料包括D2O、Al、AlF3、MgF2、CaF2、LiF、Li2CO3或Al2O3中的至少一種，與快中子作用截面大、超熱中子作用截面小，具有較好的緩速作用；基本部分含Li-6，基本部分同時作為熱中子吸收體。優選地，補充部分的材料包括Zn、Mg、Al、Pb、Ti、La、Zr、Bi、C中的至少一種，補充部分選用較易獲得的材料，可以降低緩速體的製造成本，同時具有一定的中子緩速作用，不會對射束品質有較大的影響。
進一步地，主框架包括沿中子束方向依次設置並圍繞主軸周向封閉的第一壁、第二壁及連接第一壁和第二壁的第一橫板，第一橫板垂直於中子束方向延伸，第一壁用於安裝加速器的傳輸管，第二壁包圍形成第一容納單元，第一壁到主軸的徑向距離小於第二壁到主軸的徑向距離。緩速體的基本部分包圍靶材，使得由靶材產生的中子在各個方向均能被有效緩速，能進一步提升中子通量和射束品質。
進一步地，主框架包括圍繞中子束方向周向封閉的第三壁，第二壁到主軸的徑向距離小於第三壁到主軸的徑向距離，框架還包括沿中子束方向分別設置在第三壁兩側並與第三壁連接的第一、第二側板，次框架包括沿中子束方向在第二壁和第二側板之間設置的第二橫板。
作為一種優選地，次框架還包括圍繞中子束方向周向封閉並延伸在第二橫板和第二側板之間的第四壁，中子捕獲治療系統還包括準直器，第四壁形成準直器的安裝部和/或射束出口，在射束出口方向採用碳纖維製成的次框架，相比鋁合金，活化程度更小，且強度高，還有一定
的緩速作用，次框架同時作為準直器的安裝部。主框架還包括設置在第一側板和第二橫板之間並從第一壁延伸到第二壁或第三壁的徑向隔板，第一壁、第二壁、第三壁、第一橫板、第二橫板和第一側板包圍形成第二容納單元，徑向隔板將第二容納單元在周向分為若干子區域，第三壁、第四壁、第二橫板和第二側板包圍形成第三容納單元，第二容納單元內還設置有反射體/輻射屏蔽體的至少一部分，第三容納單元內設置至少部分輻射屏蔽體，第一、第二側板的材料為鉛銻合金，鉛能夠起到進一步屏蔽輻射的作用，同時鉛銻合金強度較高。
作為另一種優選地，基本部分在朝向第一側板的第一端面設置中心孔，中心孔用於容納加速器的傳輸管和靶材，當基本部分滿裝時，補充部分靠近第二側板的第一端面與基本部分靠近第二側板的第二端面平齊。與基本部分的第二端面鄰接設置屏蔽板，屏蔽板為鉛板，鉛可以吸收緩速體中釋放的伽瑪射線，屏蔽板在中子束方向的厚度小於等於5cm，不會反射穿過緩速體的中子；當減少基本部分的片數時，鄰接屏蔽板設置定位構件。止位構件鄰接第二橫板設置，止位構件可拆卸連接到主框架和/或次框架，便於調整和更換緩速體的基本部分。
本發明另一方面提供一種中子捕獲治療系統，包括中子產生裝置和射束整形體，中子產生裝置產生的中子形成中子束，中子束限定一根主軸，射束整形體能夠調整中子束的射束品質，射束整形體包括緩速體、反射體和輻射屏蔽體，緩速體將自中子產生裝置產生的中子減速至超熱中子能區，反射體包圍緩速體並將偏離主軸的中子導回至主軸以提高超熱中子束強度，輻射屏蔽體用於屏蔽滲漏的中子和光子以減少非照射區
的正常組織劑量，射束整形體還包括容納緩速體的框架，框架包括可拆卸連接的主框架和次框架。框架對緩速體形成定位和支撐，能夠改善中子射源通量與品質；主框架和次框架可拆卸連接，便於更換緩速體。
本發明之中子捕獲治療系統，其射束整形體的框架對緩速體形成定位和支撐，能夠改善中子射源的通量與品質。
100:硼中子捕獲治療系統
10:中子產生裝置
11:加速器
111:傳輸管
20:射束整形體
21:框架
21a:主框架
21b:次框架
210:徑向隔板
211、212、213、214:第一、第二、第三、第四壁
221、2211、222、2221:第一、第二側板
223、224、225、2251:第一、第二、第三橫板
226、2261:定位環
23:主體部
231:緩速體
232:反射體
233:輻射屏蔽體
241、2411、2411a:氟化鎂塊
242:鉛板
243:鋁合金塊
244:鉛塊
245:PE塊
30、31:準直器
40:治療台
50:輻射屏蔽裝置
【00100】200:患者
【00101】T:靶材
【00102】P:帶電粒子線
【00103】N:中子線
【00104】M:腫瘤細胞
【00105】D1:第一冷卻管
【00106】D2:第二冷卻管
【00107】X:主軸
【00108】C:容納部
【00109】C1、C2、C3:第一、第二、第三容納單元
【00110】L1、L2:徑向距離
圖1為硼中子捕獲反應示意圖。
圖2為10B(n,α)7Li中子捕獲核反應方程式。
圖3為本發明實施例的中子捕獲治療系統示意圖。
圖4為本發明實施例的中子捕獲治療系統的射束整形體及準直器的示意圖。
圖5為圖4中的框架的示意圖。
圖6為圖5中的主框架從中子束N方向看過去的示意圖。
圖7為圖5中的主框架從與中子束N方向相反的方向看過去的示意圖。
下面結合附圖對本發明的實施例做進一步的詳細說明，以令本領域技術人員參照說明書文字能夠據以實施。
如圖3，本實施例中的中子捕獲治療系統優選為硼中子捕獲治療系統100，包括中子產生裝置10、射束整形體20、準直器30和治療台40。中子產生裝置10包括加速器11和靶材T，加速器11對帶電粒子(如質子、氘核等)進行加速，產生如質子線的帶電粒子線P，帶電粒子線P照
射到靶材T並與靶材T作用產生中子，中子形成中子束N，中子束限定一根主軸X，靶材T優選為金屬靶材。圖示及下文之中子束N方向不代表實際的中子運動方向，而是代表中子束N整體運動趨勢的方向。依據所需的中子產率與能量、可提供的加速帶電粒子能量與電流大小、金屬靶材的物化性等特性來挑選合適的核反應，常被討論的核反應有7Li(p,n)7Be及9Be(p,n)9B，這兩種反應皆為吸熱反應。兩種核反應的能量閾值分別為1.881MeV和2.055MeV，由於硼中子捕獲治療的理想中子源為keV能量等級的超熱中子，理論上若使用能量僅稍高於閾值的質子轟擊金屬鋰靶材，可產生相對低能的中子，不需太多的緩速處理便可用於臨床，然而鋰金屬(Li)和鈹金屬(Be)兩種靶材與閾值能量的質子作用截面不高，為產生足夠大的中子通量，通常選用較高能量的質子來引發核反應。理想的靶材應具備高中子產率、產生的中子能量分佈接近超熱中子能區(將在下文詳細描述)、無太多強穿輻射產生、安全便宜易於操作且耐高溫等特性，但實際上並無法找到符合所有要求的核反應。本領域技術人員熟知的，靶材T也可以由Li、Be之外的金屬材料製成，例如由Ta或W及其合金等形成。加速器11可以是直線加速器、迴旋加速器、同步加速器、同步迴旋加速器。
硼中子捕獲治療的中子源產生的為混合輻射場，即射束包含了低能至高能的中子、光子；對於深部腫瘤的硼中子捕獲治療，除了超熱中子外，其餘的輻射線含量越多，造成正常組織非選擇性劑量沉積的比例越大，因此這些會造成不必要劑量的輻射應儘量降低。除了空氣射束品質因素，為更瞭解中子在人體中造成的劑量分佈，本發明的實施例中使用人體頭部組織假體進行劑量計算，並以假體射束品質因素來作為中子射
束的設計參考，將在下文詳細描述。
國際原子能機構(IAEA)針對臨床硼中子捕獲治療用的中子源，給定了五項空氣射束品質因素建議，此五項建議可用於比較不同中子源的優劣，並供以作為挑選中子產生途徑、設計射束整形體時的參考依據。這五項建議分別如下：
超熱中子射束通量Epithermal neutron flux>1 x 109n/cm2s
快中子污染Fast neutron contamination<2 x 10-13Gy-cm2/n
光子污染Photon contamination<2 x 10-13Gy-cm2/n
熱中子與超熱中子通量比值thermal to epithermal neutron flux ratio<0.05
中子電流與通量比值epithermal neutron current to flux ratio>0.7
注：超熱中子能區在0.5eV到40keV之間，熱中子能區小於0.5eV，快中子能區大於40keV。
1、超熱中子射束通量：
中子射束通量和腫瘤中含硼藥物濃度共同決定了臨床治療時間。若腫瘤含硼藥物濃度夠高，對於中子射束通量的要求便可降低；反之，若腫瘤中含硼藥物濃度低，則需高通量超熱中子來給予腫瘤足夠的劑量。IAEA對於超熱中子射束通量的要求為每秒每平方釐米的超熱中子個數大於109，此通量下的中子射束對於目前的含硼藥物而言可大致控制治療時間在一小時內，短治療時間除了對病人定位和舒適度有優勢外，也可較有效利用含硼藥物在腫瘤內有限的滯留時間。
2、快中子污染：
由於快中子會造成不必要的正常組織劑量，因此視之為污染，此劑量大小和中子能量呈正相關，因此在中子射束設計上應儘量減少快中子的含量。快中子污染定義為單位超熱中子通量伴隨的快中子劑量，IAEA對快中子污染的建議為小於2 x 10-13Gy-cm2/n。
3、光子污染(γ射線污染)：
γ射線屬於強穿輻射，會非選擇性地造成射束路徑上所有組織的劑量沉積，因此降低γ射線含量也是中子束設計的必要要求，γ射線污染定義為單位超熱中子通量伴隨的γ射線劑量，IAEA對γ射線污染的建議為小於2 x 10-13Gy-cm2/n。
4、熱中子與超熱中子通量比值：
由於熱中子衰減速度快、穿透能力差，進入人體後大部分能量沉積在皮膚組織，除黑色素細胞瘤等表皮腫瘤需用熱中子作為硼中子捕獲治療的中子源外，針對腦瘤等深層腫瘤應降低熱中子含量。IAEA對熱中子與超熱中子通量比值建議為小於0.05。
5、中子電流與通量比值：
中子電流與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減少因中子發散造成的周圍正常組織劑量，另外也提高了可治療深度及擺位元姿勢彈性。IAEA對中子電流與通量比值建議為大於0.7。
利用假體得到組織內的劑量分佈，根據正常組織及腫瘤的劑量-深度曲線，推得假體射束品質因素。如下三個參數可用於進行不同
中子射束治療效益的比較。
1、有效治療深度：
腫瘤劑量等於正常組織最大劑量的深度，在此深度之後的位置，腫瘤細胞得到的劑量小於正常組織最大劑量，即失去了硼中子捕獲的優勢。此參數代表中子射束的穿透能力，有效治療深度越大表示可治療的腫瘤深度越深，單位為cm。
2、有效治療深度劑量率：
即有效治療深度的腫瘤劑量率，亦等於正常組織的最大劑量率。因正常組織接收總劑量為影響可給予腫瘤總劑量大小的因素，因此參數影響治療時間的長短，有效治療深度劑量率越大表示給予腫瘤一定劑量所需的照射時間越短，單位為cGy/mA-min。
3、有效治療劑量比：
從大腦表面到有效治療深度，腫瘤和正常組織接收的平均劑量比值，稱之為有效治療劑量比；平均劑量的計算，可由劑量-深度曲線積分得到。有效治療劑量比值越大，代表該中子射束的治療效益越好。
為了使射束整形體在設計上有比較依據，除了五項IAEA建議的空氣中射束品質因素和上述的三個參數，本發明實施例中也利用如下的用於評估中子射束劑量表現優劣的參數：
1、照射時間
30min(加速器使用的質子電流為10mA)
2、30.0RBE-Gy可治療深度
7cm
3、腫瘤最大劑量
60.0RBE-Gy
4、正常腦組織最大劑量
12.5RBE-Gy
5、皮膚最大劑量
11.0RBE-Gy
注：RBE(Relative Biological Effectiveness)為相對生物效應，由於光子、中子會造成的生物效應不同，所以如上的劑量項均分別乘上不同組織的相對生物效應以求得等效劑量。
中子產生裝置10產生的中子束N依次通過射束整形體20和準直器30照射向治療台40上的患者200。射束整形體20能夠調整中子產生裝置10產生的中子束N的射束品質，準直器30用以會聚中子束N，使中子束N在進行治療的過程中具有較高的靶向性。射束整形體20進一步包括框架21和主體部23，至少部分主體部23容納在框架21內，框架21對主體部23形成支撐，防止材料本身變形損壞，影響換靶及射束品質。主體部23包括緩速體231、反射體232和輻射屏蔽體233，中子產生裝置10生成的中子由於能譜很廣，除了超熱中子滿足治療需要以外，需要盡可能的減少其他種類的中子及光子含量以避免對操作人員或患者造成傷害，因此從中子產生裝置10出來的中子需要經過緩速體231將其中的快中子能量調整到超熱中子能區，緩速體231由與快中子作用截面大、超熱中子作用截面小的材料製成，如包括D2O、Al、AlF3、MgF2、CaF2、LiF、Li2CO3或Al2O3中的至少一種；反射體232包圍緩速體231，並將穿過緩速體231向四周擴散的中子反射回中子束N以提高中子的利用率，由具有中子反射能力強的材料製成，如包括Pb或Ni中的至少一種；輻射屏蔽體233用於屏蔽滲漏的中子和光子以減少非照射區的正常組織劑量，輻射屏蔽體233的材料包括光子屏蔽材料和中子屏蔽材料中的至少一種，如光子屏蔽材料鉛(Pb)和中子屏蔽材料聚乙烯(PE)。可以理解，主體部還可以有其他的構造，只要能夠
獲得治療所需超熱中子束即可。靶材T設置在加速器11和射束整形體20之間，加速器11具有傳輸帶電粒子線P的傳輸管111，本實施例中，傳輸管111沿帶電粒子線P方向伸入射束整形體20，並依次穿過緩速體231和反射體232，靶材T設置在緩速體231內並位於傳輸管111的端部，以得到較好的中子射束品質。本實施例中，傳輸管111與緩速體231和反射體232之間設置第一、第二冷卻管D1、D2，第一、第二冷卻管D1、D2的一端分別與靶材T的冷卻進口(圖未示)和冷卻出口(圖未示)連接，另一端連接到外部冷卻源(圖未示)。可以理解，第一、第二冷卻管還可以以其他方式設置在射束整形體內，當靶材置於射束整形體之外時，還可以取消。
參閱圖4和圖5，框架21包括圍繞主軸X周向封閉的第一壁211和沿中子束N方向分別設置在第一壁211兩側並與第一壁211連接的第一、第二側板221、222，第一側板221上設置傳輸管111穿過的孔2211，第二側板222上設置形成射束出口的孔2221，第一壁211和第一、第二側板221、222之間形成緩速體的容納部C，反射體和/或輻射屏蔽體的至少一部分也設置在容納部C內。容納部C包括至少一個容納單元C1-C3(下文詳述)，每個容納單元C1-C3容納緩速體231、反射體232和輻射屏蔽體233中的至少1個，至少一個容納單元同時容納緩速體、反射體和輻射屏蔽體中的至少2個或同時容納至少兩種不同的材料，緩速體231包括基本部分和補充部分，基本部分和補充部分分別容納在不同的容納單元內。可以理解，也可以不設置第一、第二側板，由第一壁包圍形成容納部。
框架21還包括沿中子束N方向設置在第一、第二側板221、222之間的第一橫板223，圍繞主軸X周向封閉並延伸在第一橫板223
和第一側板221之間的第二壁212及圍繞主軸X周向封閉並從第一橫板223向第二側板222延伸的第三壁213。第二壁212比第三壁213在徑向上更靠近主軸X，第三壁213徑向上位於第一壁211和第二壁212之間，第一橫板223延伸在第二壁212和第三壁213之間。第二壁212的內表面與第一側板221上孔2211的側壁在同一表面上，第二壁212形成傳輸管111、第一、第二冷卻管D1、D2等的安裝部。可以理解，第一橫板可以延伸到第一壁。
框架21還包括沿中子束N方向在第三壁213和第二側板222之間設置的第二橫板224，圍繞主軸X周向封閉並延伸在第二橫板224和第二側板222之間的第四壁214，鄰接第二橫板224設置在第二橫板224和第二側板222之間的第三橫板225。第二橫板224從第一壁211延伸到第三壁213的內側，第四壁214徑向上位於第一壁211和第三壁213之間，第四壁214的內表面與第二側板222上孔2221的側壁在同一表面上，第四壁214與第二側板222上的孔2221共同形成射束出口，第三橫板225上形成中子束N穿過的孔2251，第三壁213徑向上位於第四壁214和第三橫板225上的孔2251的內壁之間，第三橫板225的外壁位於第四壁214的內表面和第三壁213的內表面之間。
本實施例中，第一、第二、第三、第四壁在垂直於主軸X方向的橫截面均為圍繞主軸X的圓環並平行於主軸X延伸，側板、橫板均為垂直於主軸X延伸的平板，可以理解，也可以有其他設置，如延伸方向與主軸傾斜；框架還可以包括圍繞主軸X周向封閉的多個壁及在壁之間設置的多個橫板，還可以用於容納或支撐射束整形體的其他部分。
在中子束N方向上從第一橫板223到第三橫板225並由第三
壁213包圍的區域形成柱體狀的第一容納單元C1，第一壁211、第二壁212、第三壁213、第一側板221、第一橫板223和第二橫板224之間形成第二容納單元C2，第一壁211、第四壁214、第二橫板224和第二側板222之間形成第二容納單元C3。
第一容納單元C1內設置氟化鎂塊241作為緩速體231的基本部分，氟化鎂塊241含Li-6，可同時作為熱中子吸收體，氟化鎂塊241整體為柱狀，其朝向第一側板221的端面設置中心孔2411，中心孔2411用於容納傳輸管111、第一、第二冷卻管D1、D2和靶材T等，中心孔2411為圓柱孔，中心孔的側壁2411a與第二壁212的內表面在同一表面上，第二壁212到主軸X的徑向距離L1小於第三壁213到主軸X的徑向距離L2，從而緩速體231的基本部分包圍靶材T，使得由靶材T產生的中子在各個方向均能被有效緩速，能進一步提升中子通量和射束品質。在氟化鎂塊241和第三橫板225之間設置鉛板242，鉛板242作為光子屏蔽體，鉛可以吸收緩速體中釋放的伽瑪射線，同時鉛板242在中子束N方向的厚度小於等於5cm，不會反射穿過緩速體的中子，可以理解，也可以有其他的設置，如氟化鎂塊241不含Li-6，而是在氟化鎂塊241和第三橫板225之間設置單獨的Li-6構成的熱中子吸收體，鉛板也可以取消。
第二容納單元C2內設置鋁合金塊243和鉛塊244，鋁合金塊243具有與第二壁212、第三壁213、第一橫板223接觸的面，從而鋁合金塊243作為緩速體231的補充部分包圍設置在第一容納單元C1內的緩速體231的基本部分。鋁合金塊243作為緩速體231的補充部分，可以降低緩速體的製造成本，同時，不會對射束品質有較大的影響。第三容納單元C3內
設置相應形狀的PE塊245。本實施例中輻射屏蔽體233包括中子屏蔽體和光子屏蔽體，PE塊245作為中子屏蔽體，鉛塊244同時作為反射體232和光子屏蔽體。可以理解，第二容納單元C2內還可以設置PE塊作為中子屏蔽體。
氟化鎂塊241採用分片製作，便於品質控制及通過增減片數來調整射束強度，如圖4所示實施例，氟化鎂塊241滿裝的時候，氟化鎂塊241與鋁合金塊243靠近第二側板222的端面平齊，鉛板242與氟化鎂塊241靠近第二側板222的端面鄰接設置並與第三橫板225接觸。當減少氟化鎂塊241的片數時，在鉛板242和第三橫板225之間設置定位環226(如圖5)進行相應的補充，可以理解，定位環226也可也設置在氟化鎂塊241和鉛板242之間，第三橫板225作為止位環，定位環226也具有與止位環相同孔徑的用於中子束N通過的孔2261。可預先設置不同厚度的定位環226，以起到定位氟化鎂塊241的作用，定位環226和止位環(第三橫板225)的材料為碳纖維，被中子活化後產生的放射性同位素半衰期較短。可以理解，定位環和止位環還可以替換為其他形式的定位和止位構件。定位構件可以方便地調整緩速體的尺寸，從而調整中子束通量，止位構件在調整完後可以快速、方便地實現緩速體的封裝。
可以理解，本實施例中作為中子屏蔽體的PE可以替換為其他中子屏蔽材料；作為光子屏蔽體的鉛可以替換為其他光子屏蔽材料；作為反射體的鉛可以替換為其它中子反射能力強的材料；作為緩速體基本部分的氟化鎂可以替換為其它與快中子作用截面大、超熱中子作用截面小的材料；作為熱中子吸收體的Li-6可以替換為其它與熱中子作用截面大的材料；作為緩速體補充部分的鋁合金可以替換為包括Zn、Mg、Al、Pb、
Ti、La、Zr、Bi、Si、C中的至少一種的材料，補充部分選用較易獲得的材料，可以降低緩速體的製造成本，同時具有一定的中子緩速作用，不會對射束品質有較大的影響。
參閱圖6和圖7，框架21還設置有徑向隔板210，徑向隔板210所在的平面延伸穿過主軸X，將第二容納單元C2在周向分為至少兩個子區域，從而第二容納單元C2內設置的鉛塊、鋁合金塊在周向上均分為至少兩個子模組。本實施例中，徑向隔板210設置在第一側板221和第二橫板224之間，從第一壁211延伸到第二壁212或第三壁213，徑向隔板210為4個沿周向平均分佈的平板；可以理解，也可以為其他個數或有其他排布，或不設置徑向隔板。
本實施例中，徑向隔板210、第一橫板223和第一、第二、第三壁211-213是一體的，作為主框架21a，材料為鋁合金，具有較好的力學性能且被中子活化後產生的放射性同位素半衰期短。可以採用鑄造工藝，支模一體成型，其中範本選取木模或鋁模，砂芯可選用紅砂或樹脂砂，具體工藝選用業內常用的方式。由於鑄造會伴有脫模斜度，根據設計及射束品質的要求，機加工需要將其全部去除。該結構形式以及鑄造工藝使框架結構具有整體性好，剛度大、承載能力高的優點。考慮到機加工的刀具所限及直角邊的應力集中，所有拐角處均倒圓角。也可以是板材卷制焊接或者先鍛造出一個鋁合金圓柱，然後對該圓柱進行機加工成型。第二橫板224和第四壁214是一體的，作為次框架21b，採用碳纖維複合材料，具體工藝選用業內常用的方式。鋁合金及碳纖維複合材料被中子活化後產生的放射性同位素半衰期短，帶來的輻射低。在射束出口方向採用碳纖
維，相比鋁合金，活化程度更小，且強度高，還有一定的緩速作用。主框架21a與次框架21b採用螺栓連接，在第三壁213朝向第二側板222的端面上均勻機加工第一螺紋孔，在第二橫板224上與第一螺紋孔對應的位置上均勻機加工第一通孔，螺栓穿過第一通孔與第一螺紋孔連接。考慮到止位環(第三橫板225)的安裝，在第三壁213上朝向第二側板222的端面上均勻預留第二螺紋孔，第二螺紋孔與第一螺紋孔位置不同，在第二橫板224上與第二螺紋孔對應的位置上預留第二通孔，在止位環(第三橫板225)上機加工第三通孔，第三通孔位置與第二通孔對應，螺栓依次穿過第三通孔、第二通孔與第二螺紋孔連接，止位環(第三橫板225)即通過螺栓固定到主框架21a，可以理解，止位環也可以固定到次框架。同時在止位環(第三橫板225)上機加工第四通孔，第四通孔位置與第一通孔對應，且孔徑略大於主框架21a與次框架21b連接螺栓的頭部的最大徑向尺寸，用於容納螺栓頭部，可以理解，第四通孔也可也是盲孔。考慮到螺栓的裝配，第一通孔的孔徑略大於第一螺紋孔的孔徑，第二、第三通孔的孔徑略大於第二螺紋孔的孔徑，第一螺紋孔、第一通孔和第二螺紋孔、第二通孔、第三通孔的個數滿足連接強度即可。可以理解，也可以不設置次框架、定位環、止位環。
第一、第二側板221、222為鉛銻合金材料，鉛能夠起到進一步屏蔽輻射的作用，同時鉛銻合金強度較高。第一、第二側板221、222與主框架均採用螺栓連接，在主框架21a內壁朝向第一、第二側板的端面上分別均勻機加工第三螺紋孔，在第一、第二側板221、222上與第三螺紋孔相應的位置上均勻機加工第四通孔，考慮到螺栓的裝配，第四通孔的
孔徑略大於第三螺紋孔的孔徑，第三螺紋孔、第四通孔的個數滿足連接強度即可。
可以理解，本實施例中主框架、次框架、側板、定位環、止位環的材料只要具有一定的強度並被中子活化後產生的放射性同位素半衰期短(如小於7天)，主框架的材料性能能夠滿足支撐射束整形體即可，如鋁合金、鈦合金、鉛銻合金、不含鈷的鋼材、碳纖維、PEEK、高分子聚合物等；還可以採用其他連接方式，只要保證止位元環與框架可拆卸的連接，便於調整和更換緩速體的基本部分；次框架及側板與主框架之間採用可拆卸連接或不可拆卸的連接，當採用可拆卸連接，便於更換主體部的各個部分。本實施例中射束整形體的框架及主體部還可以有其他的構造方式。
準直器30設置在射束出口後部，從準直器30出來的超熱中子束向患者200照射，經淺層正常組織後被緩速為熱中子到達腫瘤細胞M。結合圖4，本實施例中，準直器30與次框架21b通過螺紋連接進行固定，且次框架21b的第四壁214形成準直器30的安裝部，準直器30在靠近射束整形體20的端部具有圍繞主軸X的凸緣31，凸緣31外壁具有外螺紋(圖未示)，第四壁214的內壁上設置與外螺紋配合的內螺紋(圖未示)。可以理解，準直器30還可以通過其他連接方式進行固定，準直器30也可以取消或由其他結構代替，中子束從射束出口出來直接向患者200照射。本實施例中，患者200和射束出口之間還設置了輻射屏蔽裝置50，屏蔽從射束出口出來的射束對患者正常組織的輻射，可以理解，也可以不設置輻射屏蔽裝置50。
本發明實施例之“柱體”或“柱體狀”是指沿著圖示方向的一側到另一側其外輪廓的整體趨勢基本不變的結構，外輪廓的其中一條輪廓線可以是線段，如圓柱體狀的對應的輪廓線，也可以是曲率較大的接近線段的圓弧，如曲率較大的球面體狀的對應的輪廓線，外輪廓的整個表面可以是圓滑過渡的，也可以是非圓滑過渡的，如在圓柱體狀或曲率較大的球面體狀的表面做了很多凸起和凹槽。
儘管上面對本發明說明性的具體實施方式進行了描述，以便於本技術領域的技術人員理解本發明，但應該清楚，本發明不限於具體實施方式的範圍，對本技術領域的普通技術人員來講，只要各種變化在所附的權利要求限定和確定的本發明的精神和範圍內，這些變化是顯而易見的，都在本發明要求保護的範圍之內。
100:硼中子捕獲治療系統
10:中子產生裝置
11:加速器
111:傳輸管
20:射束整形體
23:主體部
231:緩速體
232:反射體
233:輻射屏蔽體
30:準直器
40:治療台
50:輻射屏蔽裝置
200:患者
T:靶材
P:帶電粒子線
N:中子線
M:腫瘤細胞
D1:第一冷卻管
D2:第二冷卻管
Claims (10)
- 一種中子捕獲治療系統，包括中子產生裝置和射束整形體，該中子產生裝置包括加速器和靶材，該加速器加速產生的帶電粒子線與該靶材作用產生中子，該中子形成中子束，該中子束限定一根主軸，該射束整形體包括緩速體、反射體和輻射屏蔽體，該緩速體將自該靶材產生的中子減速至超熱中子能區，該反射體包圍該緩速體並將偏離該主軸的中子導回至該主軸以提高超熱中子束強度，該輻射屏蔽體用於屏蔽滲漏的中子和光子以減少非照射區的正常組織劑量，該射束整形體還包括容納該緩速體的框架。
- 如申請專利範圍第1項所述之中子捕獲治療系統，其中，該緩速體為可調整的，該框架包括固定該緩速體的定位構件和止位構件，該定位構件和止位構件的材料被中子活化後產生的放射性同位素半衰期小於7天，該定位構件和止位構件的材料為鋁合金、鈦合金、鉛銻合金、不含鈷的鋼材、碳纖維、PEEK或高分子聚合物。
- 如申請專利範圍第2項所述之中子捕獲治療系統，其中，該緩速體包括基本部分和補充部分，該基本部分和補充部分材料不同，該框架形成至少一個容納單元，該容納單元包括鄰接的第一容納單元和第二容納單元，該基本部分容納在該第一容納單元內且為分片式可調整的，當減少該基本部分的片數時，在該第一容納單元內設置該定位構件進行補充，該止位構件用於固定該基本部分。
- 如申請專利範圍第3項所述之中子捕獲治療系統，其中，該框架包括可拆卸連接的主框架和次框架，該第一容納單元由該主框架的至少一部分包圍形成，該第二容納單元由該主框架的至少一部分和該次框架的至少一部 分包圍形成，該補充部分容納在該第二容納單元內，該主框架的材料為鋁合金，該次框架的材料為碳纖維複合材料，該基本部分的材料包括D2O、Al、AlF3、MgF2、CaF2、LiF、Li2CO3或Al2O3中的至少一種，該基本部分含Li-6，該基本部分同時作為熱中子吸收體，該補充部分的材料包括Zn、Mg、Al、Pb、Ti、La、Zr、Bi、C中的至少一種。
- 如申請專利範圍第4項所述之中子捕獲治療系統，其中，該主框架包括沿該中子束方向依次設置並圍繞該主軸周向封閉的第一壁、第二壁及連接該第一壁和第二壁的第一橫板，該第一橫板垂直於該中子束方向延伸，該第一壁用於安裝該加速器的傳輸管，該第二壁包圍形成該第一容納單元，該第一壁到該主軸的徑向距離小於該第二壁到該主軸的徑向距離。
- 如申請專利範圍第5項所述之中子捕獲治療系統，其中，該主框架包括圍繞該中子束方向周向封閉的第三壁，該第二壁到該主軸的徑向距離小於該第三壁到該主軸的徑向距離，該框架還包括沿該中子束方向分別設置在該第三壁兩側並與第三壁連接的第一、第二側板，該次框架包括沿該中子束方向在該第二壁和第二側板之間設置的第二橫板。
- 如申請專利範圍第6項所述之中子捕獲治療系統，其中，該次框架還包括圍繞該中子束方向周向封閉並延伸在該第二橫板和第二側板之間的第四壁，該中子捕獲治療系統還包括準直器，該第四壁形成該準直器的安裝部和/或射束出口，該主框架還包括設置在該第一側板和第二橫板之間並從該第一壁延伸到該第二壁或第三壁的徑向隔板，該第一壁、第二壁、第三壁、第一橫板、第二橫板和第一側板包圍形成該第二容納單元，該徑向隔板將該第二容納單元在周向分為若干子區域，該第三壁、第四壁、第二橫板和第二側 板包圍形成第三容納單元，該第二容納單元內還設置有該反射體/輻射屏蔽體的至少一部分，該第三容納單元內設置至少部分該輻射屏蔽體，該第一、第二側板的材料為鉛銻合金。
- 如申請專利範圍第6項所述之中子捕獲治療系統，其中，該基本部分在朝向該第一側板的第一端面設置中心孔，該中心孔用於容納該加速器的傳輸管和靶材，當該基本部分滿裝時，該補充部分靠近該第二側板的第一端面與該基本部分靠近該第二側板的第二端面平齊。
- 如申請專利範圍第8項所述之中子捕獲治療系統，與該基本部分的第二端面鄰接設置屏蔽板，該屏蔽板為鉛板，該屏蔽板在該中子束方向的厚度小於等於5cm，當減少該基本部分的片數時，鄰接該屏蔽板設置該定位構件，該止位構件鄰接該第二橫板設置，該止位構件可拆卸連接到該主框架和/或次框架。
- 一種中子捕獲治療系統，包括中子產生裝置和射束整形體，其中子產生裝置產生的中子形成中子束，該中子束限定一根主軸，該射束整形體能夠調整該中子束的射束品質，該射束整形體包括緩速體、反射體和輻射屏蔽體，該緩速體將自該中子產生裝置產生的中子減速至超熱中子能區，該反射體包圍該緩速體並將偏離該主軸的中子導回至該主軸以提高超熱中子束強度，該輻射屏蔽體用於屏蔽滲漏的中子和光子以減少非照射區的正常組織劑量，該射束整形體還包括容納該緩速體的框架，該框架包括可拆卸連接的主框架和次框架。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910308038.8 | 2019-04-17 | ||
| CN201910308038.8A CN111821580A (zh) | 2019-04-17 | 2019-04-17 | 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 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW202103748A TW202103748A (zh) | 2021-02-01 |
| TWI757723B true TWI757723B (zh) | 2022-03-11 |
Family
ID=72837726
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW111103853A TWI806394B (zh) | 2019-04-17 | 2020-04-10 | 中子捕獲治療系統及用於中子捕獲治療系統的射束整形體 |
| TW109112211A TWI757723B (zh) | 2019-04-17 | 2020-04-10 | 中子捕獲治療系統 |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW111103853A TWI806394B (zh) | 2019-04-17 | 2020-04-10 | 中子捕獲治療系統及用於中子捕獲治療系統的射束整形體 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US12023524B2 (zh) |
| EP (1) | EP3957363A4 (zh) |
| JP (2) | JP2022528417A (zh) |
| CN (1) | CN111821580A (zh) |
| AU (1) | AU2020258593B2 (zh) |
| CA (1) | CA3135519A1 (zh) |
| TW (2) | TWI806394B (zh) |
| WO (1) | WO2020211583A1 (zh) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108934120B (zh) * | 2017-05-26 | 2024-04-12 | 南京中硼联康医疗科技有限公司 | 用于中子线产生装置的靶材及中子捕获治疗系统 |
| CN211188822U (zh) * | 2019-04-17 | 2020-08-07 | 中硼(厦门)医疗器械有限公司 | 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 |
| CN111821580A (zh) * | 2019-04-17 | 2020-10-27 | 中硼(厦门)医疗器械有限公司 | 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 |
| CN114522353A (zh) * | 2020-11-23 | 2022-05-24 | 南京中硼联康医疗科技有限公司 | 动物辐照系统及其辐照固定装置 |
| JP2022150626A (ja) * | 2021-03-26 | 2022-10-07 | 住友重機械工業株式会社 | 治療準備装置、及び治療設備 |
| CN115137993A (zh) * | 2021-03-31 | 2022-10-04 | 中硼(厦门)医疗器械有限公司 | 中子捕获治疗系统及其中子产生部回收方法 |
| CN113750376A (zh) * | 2021-09-10 | 2021-12-07 | 中山大学 | 一种中子束束流整型靶站装置 |
| CN114152635B (zh) * | 2021-10-15 | 2024-05-31 | 中国人民解放军军事科学院军事医学研究院 | 中子外照射后人体血管内中子能谱的等效模拟装置 |
| KR20240093753A (ko) * | 2021-10-27 | 2024-06-24 | 티에이이 라이프 사이언시스 엘엘씨 | 중성자 빔을 변환하기 위한 시스템, 디바이스 및 방법 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106552322A (zh) * | 2015-09-28 | 2017-04-05 | 南京中硼联康医疗科技有限公司 | 用于中子捕获治疗系统的射束诊断系统 |
| CN208372315U (zh) * | 2017-12-15 | 2019-01-15 | 南京中硼联康医疗科技有限公司 | 中子捕获治疗系统 |
Family Cites Families (46)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6319840Y2 (zh) * | 1979-03-06 | 1988-06-02 | ||
| JP2006047115A (ja) * | 2004-08-04 | 2006-02-16 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 中性子発生装置及びターゲット、並びに中性子照射システム |
| JP5429053B2 (ja) | 2010-05-31 | 2014-02-26 | ブラザー工業株式会社 | 現像剤供給装置 |
| US20120330084A1 (en) * | 2011-06-27 | 2012-12-27 | Richard Harris Pantell | Neutron Source for Neutron Capture Therapy |
| US9180313B2 (en) | 2012-02-22 | 2015-11-10 | Mitsubishi Electric Corporation | Range shifter and particle radiotherapy device |
| JP6156970B2 (ja) * | 2012-12-06 | 2017-07-05 | 三菱重工メカトロシステムズ株式会社 | 中性子速度調整装置および中性子発生装置 |
| TWI532056B (zh) * | 2013-10-15 | 2016-05-01 | 財團法人工業技術研究院 | 濾屏與中子束源 |
| EP3133905B1 (en) * | 2014-12-08 | 2018-01-17 | Neuboron Medtech Ltd. | A beam shaping assembly for neutron capture therapy |
| CN104771837B (zh) * | 2015-04-03 | 2017-11-28 | 中国中原对外工程有限公司 | 一堆三照射座布局的抗癌核素中子刀 |
| JP6843766B2 (ja) * | 2015-05-04 | 2021-03-17 | 南京中硼▲聯▼康医▲療▼科技有限公司Ｎｅｕｂｏｒｏｎ Ｍｅｄｔｅｃｈ Ｌｔｄ． | 中性子捕捉療法用ビーム整形アセンブリ |
| NZ736841A (en) * | 2015-05-06 | 2022-07-29 | Neutron Therapeutics Inc | Neutron target for boron neutron capture therapy |
| WO2017054557A1 (zh) * | 2015-09-28 | 2017-04-06 | 南京中硼联康医疗科技有限公司 | 用于中子捕获治疗系统的射束诊断系统 |
| US11740370B2 (en) * | 2015-09-28 | 2023-08-29 | Neuboron Medtech Ltd. | Radiation detection system and radiation detection method for neutron capture therapy system |
| JP6722281B2 (ja) * | 2015-09-30 | 2020-07-15 | 南京中硼▲聯▼康医▲療▼科技有限公司Ｎｅｕｂｏｒｏｎ Ｍｅｄｔｅｃｈ Ｌｔｄ． | 中性子捕捉療法に用いられるビーム整形体 |
| CN109771845B (zh) * | 2015-10-15 | 2021-07-16 | 南京中硼联康医疗科技有限公司 | 中子缓速材料 |
| RU2717364C1 (ru) * | 2015-11-12 | 2020-03-23 | Нойборон Медтех Лтд. | Система нейтрон-захватной терапии |
| EP3369457B1 (en) * | 2015-11-26 | 2019-11-27 | Neuboron Medtech Ltd. | Beam shaping body for neutron capture therapy |
| CN106798969B (zh) * | 2015-11-26 | 2023-05-16 | 南京中硼联康医疗科技有限公司 | 用于中子捕获治疗的射束整形体 |
| CN205334975U (zh) * | 2015-12-29 | 2016-06-22 | 上海核工程研究设计院 | 一种可更换式燃料贮存格架中子吸收材料组件 |
| WO2017118291A1 (zh) * | 2016-01-08 | 2017-07-13 | 南京中硼联康医疗科技有限公司 | 用于中子捕获治疗的射束整形体 |
| EP3632509B1 (en) * | 2016-01-15 | 2022-08-31 | Neuboron Medtech Ltd. | Neutron capture therapy system |
| JP6732244B2 (ja) * | 2016-03-25 | 2020-07-29 | 株式会社八神製作所 | 中性子減速照射装置 |
| WO2018006550A1 (zh) * | 2016-07-04 | 2018-01-11 | 南京中硼联康医疗科技有限公司 | 中子治疗装置 |
| WO2018006551A1 (zh) * | 2016-07-04 | 2018-01-11 | 南京中硼联康医疗科技有限公司 | 中子治疗装置 |
| JP6782359B2 (ja) * | 2016-10-28 | 2020-11-11 | 南京中硼▲聯▼康医▲療▼科技有限公司Ｎｅｕｂｏｒｏｎ Ｍｅｄｔｅｃｈ Ｌｔｄ． | 中性子捕捉治療のためのビーム成形体 |
| EP3517172B1 (en) * | 2016-10-31 | 2021-04-14 | Neuboron Medtech Ltd. | Neutron capture therapy system |
| RU2721658C1 (ru) * | 2016-11-14 | 2020-05-21 | Нойборон Медтех Лтд. | Устройство и способ экранирования излучения на основе медицинских изображений |
| CN108926784B (zh) * | 2017-05-26 | 2024-04-16 | 南京中硼联康医疗科技有限公司 | 中子捕获治疗系统及用于粒子线产生装置的靶材 |
| EP3777976A1 (en) * | 2016-12-23 | 2021-02-17 | Neuboron Medtech Ltd. | Neutron capture therapy system and target for particle beam generating device |
| JP6935878B2 (ja) * | 2017-03-27 | 2021-09-15 | 株式会社八神製作所 | 中性子減速照射装置及び延長コリメータ |
| EP3527261B1 (en) * | 2017-03-29 | 2021-06-16 | Neuboron Medtech Ltd. | Radiation irradiation system and positioning component for radiation irradiation system |
| WO2018205403A1 (zh) * | 2017-05-12 | 2018-11-15 | 南京中硼联康医疗科技有限公司 | 光子发射检测装置及具有其的硼中子捕获治疗系统 |
| RU2734955C1 (ru) * | 2017-06-05 | 2020-10-26 | Нойборон Медтех Лтд. | Блок формирования пучка для нейтронно-захватной терапии |
| US10462893B2 (en) * | 2017-06-05 | 2019-10-29 | Neutron Therapeutics, Inc. | Method and system for surface modification of substrate for ion beam target |
| CN117130035A (zh) * | 2017-08-18 | 2023-11-28 | 南京中硼联康医疗科技有限公司 | 生物剂量计及具有其的中子捕获治疗系统 |
| CN111494812B (zh) * | 2017-08-18 | 2022-03-22 | 南京中硼联康医疗科技有限公司 | 用于慢化中子的缓速体 |
| RU2743972C1 (ru) * | 2017-08-24 | 2021-03-01 | Нойборон Медтех Лтд. | Система нейтрон-захватной терапии |
| TWI687249B (zh) * | 2017-08-30 | 2020-03-11 | 中國商南京中硼聯康醫療科技有限公司 | 中子捕獲治療系統 |
| WO2019047697A1 (zh) * | 2017-09-07 | 2019-03-14 | 南京中硼联康医疗科技有限公司 | 中子捕获治疗系统 |
| CN107802968B (zh) * | 2017-11-24 | 2024-05-10 | 北京新核核工程科技有限公司 | 减速过滤装置及中子放射治疗系统 |
| WO2019114307A1 (zh) * | 2017-12-15 | 2019-06-20 | 南京中硼联康医疗科技有限公司 | 中子捕获治疗系统 |
| RU2739171C1 (ru) * | 2017-12-15 | 2020-12-21 | Нойборон Медтех Лтд. | Система нейтронозахватной терапии |
| CN208335758U (zh) * | 2018-06-20 | 2019-01-04 | 新奥科技发展有限公司 | 一种防护装置 |
| CN111714786A (zh) * | 2019-03-18 | 2020-09-29 | 中硼(厦门)医疗器械有限公司 | 中子捕获治疗系统 |
| CN210728446U (zh) * | 2019-04-17 | 2020-06-12 | 中硼(厦门)医疗器械有限公司 | 中子捕获治疗系统 |
| CN111821580A (zh) * | 2019-04-17 | 2020-10-27 | 中硼(厦门)医疗器械有限公司 | 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 |
-
2019
- 2019-04-17 CN CN201910308038.8A patent/CN111821580A/zh active Pending
-
2020
- 2020-03-17 EP EP20791847.5A patent/EP3957363A4/en active Pending
- 2020-03-17 CA CA3135519A patent/CA3135519A1/en active Pending
- 2020-03-17 WO PCT/CN2020/079731 patent/WO2020211583A1/zh unknown
- 2020-03-17 AU AU2020258593A patent/AU2020258593B2/en active Active
- 2020-03-17 JP JP2021559126A patent/JP2022528417A/ja active Pending
- 2020-04-10 TW TW111103853A patent/TWI806394B/zh active
- 2020-04-10 TW TW109112211A patent/TWI757723B/zh active
-
2021
- 2021-10-06 US US17/494,876 patent/US12023524B2/en active Active
-
2024
- 2024-02-16 JP JP2024021734A patent/JP2024050931A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106552322A (zh) * | 2015-09-28 | 2017-04-05 | 南京中硼联康医疗科技有限公司 | 用于中子捕获治疗系统的射束诊断系统 |
| CN208372315U (zh) * | 2017-12-15 | 2019-01-15 | 南京中硼联康医疗科技有限公司 | 中子捕获治疗系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US12023524B2 (en) | 2024-07-02 |
| TW202220717A (zh) | 2022-06-01 |
| JP2024050931A (ja) | 2024-04-10 |
| EP3957363A1 (en) | 2022-02-23 |
| WO2020211583A1 (zh) | 2020-10-22 |
| EP3957363A4 (en) | 2023-04-05 |
| AU2020258593B2 (en) | 2023-03-09 |
| JP2022528417A (ja) | 2022-06-10 |
| TWI806394B (zh) | 2023-06-21 |
| CA3135519A1 (en) | 2020-10-22 |
| CN111821580A (zh) | 2020-10-27 |
| US20220080225A1 (en) | 2022-03-17 |
| AU2020258593A1 (en) | 2021-11-25 |
| TW202103748A (zh) | 2021-02-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI757723B (zh) | 中子捕獲治療系統 | |
| RU2734955C1 (ru) | Блок формирования пучка для нейтронно-захватной терапии | |
| JP6947933B2 (ja) | 中性子捕捉療法システム | |
| CN210728446U (zh) | 中子捕获治疗系统 | |
| JP2016107047A (ja) | 中性子捕捉療法用ビーム整形アセンブリ | |
| JP2022091813A (ja) | 中性子捕捉治療システムおよび粒子線発生装置用のターゲット | |
| TWI823674B (zh) | 用於中子捕獲治療系統的射束整形體及射束整形體支撐框架加工方法 | |
| JP6956854B2 (ja) | 中性子捕捉療法システム | |
| CN210728447U (zh) | 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 | |
| CN108926781B (zh) | 中子捕获治疗系统及用于粒子线产生装置的靶材 | |
| WO2020211581A1 (zh) | 中子捕获治疗系统 | |
| CN211188822U (zh) | 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 | |
| CN108969899B (zh) | 用于中子捕获治疗的射束整形体 | |
| CN111821581A (zh) | 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 | |
| RU2781650C1 (ru) | Система нейтрон-захватной терапии | |
| RU2808527C2 (ru) | Узел формирования пучка для системы нейтрон-захватной терапии | |
| TWI851435B (zh) | 射束整形體及中子捕獲治療系統 | |
| RU2827433C1 (ru) | Система нейтрон-захватной терапии | |
| RU2776333C1 (ru) | Система нейтронозахватной терапии | |
| TW202415418A (zh) | 射束整形體及中子捕獲治療系統 |