TWI795997B

TWI795997B - 中子捕獲治療設備及其校正方法

Info

Publication number: TWI795997B
Application number: TW110142332A
Authority: TW
Inventors: 汪超; 劉淵豪
Original assignee: 大陸商中硼（廈門）醫療器械有限公司
Priority date: 2020-11-25
Filing date: 2021-11-11
Publication date: 2023-03-11
Also published as: TW202220716A; EP4252836A1; WO2022111243A1; US20230277874A1; CN114534117B; CN114534117A; CN116999720A

Abstract

本發明一方面提供一種中子捕獲治療設備，其包括中子劑量檢測裝置及用於對中子劑量檢測裝置進行校正的校正系統，中子劑量檢測裝置包括用於接收中子並輸出電信號的檢測器、用於處理從檢測器輸出的電信號並將電信號轉換為脈衝信號的信號處理單元及對從信號處理單元輸出的脈衝信號進行計數得到計數率的計數器。本發明另一方面提供一種對應的中子捕獲治療設備的校正方法。

Description

中子捕獲治療設備及其校正方法

本發明涉及一種放射性射線輻照領域，尤其涉及一種中子捕獲治療設備及其校正方法。

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集聚，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。

在硼中子捕獲治療過程中，由於對患者進行輻射線照射治療的中子束輻射線較強，需要精確控制對患者實施的照射劑量，劑量監控系統的檢測精度直接影響實際向患者實施的中子照射劑量。

劑量監控系統中常用的中子劑量檢測方法是中子活化法，但中子活化法需要對金屬材料進行中子束照射後從照射室取出，然後進行中子照射劑量的測量。此方法耗時且在中斷中子束照射之後才能進行中子照射劑量的測量，因此無法即時獲得中子照射劑量。採用主動探測器，如BF₃計數管，進行中子劑量檢測，雖然可以即時檢測中子劑量，但計數管內的BF₃經一定劑量的中子照射後，其含量會逐漸減少而導致計數管的敏感度降低，從而導致探測器檢測到的中子劑量存在誤差，從而不能精確控制向患者實施的中子照射劑量。

本發明提供一種能夠即時測量中子劑量，並且能夠抑制中子束測定精度下降的中子捕獲治療設備。

為了解決上述問題，本發明一方面提供一種能夠向患者實施準確的中子照射劑量的中子捕獲治療設備。所述中子捕獲治療設備包括中子劑量檢測裝置及用於對中子劑量檢測裝置進行校正的校正系統，中子劑量檢測裝置包括用於接收中子並輸出電信號的檢測器、用於處理從檢測器輸出的電信號並將電信號轉換為脈衝信號的信號處理單元及對從信號處理單元輸出的脈衝信號進行計數得到計數率的計數器。

進一步地，校正系統週期性地對中子劑量檢測裝置進行校正。

進一步地，校正系統包括金屬部件、用於檢測金屬部件放射出的γ射線的γ射線檢測部及校正係數計算部，所述中子捕獲治療設備基於金屬部件的反應率及計數器的計數率對中子劑量檢測裝置進行校正。

進一步地，校正係數計算部通過公式(2-1)和(2-2)計算出校正係數k，公式(2-1)和(2-2)如下：

其中，

為計數器記錄到的平均計數率；T為中子束照射檢測器和金屬部件的時間，單位為s；RR_Au為金屬部件的反應率；C為γ射線檢測部在計數時間內測得的γ射線淨計數；λ為衰變常數；n為受照射的靶核數目；ε為γ射線檢測部對於γ射線的偵檢效率；Y為γ射線分支比；f₁為γ射線的自吸收修正因數；G為通量波動修正因數；t_irr為照射時間，單位為s；t_c為冷卻時間，單位為s；t_m為γ能譜計測時間，單位為s。

進一步地，校正系統還包括修正部，修正部結合校正係數k修正計數率B，修正的計數率Br採用公式(2-3)進行計算，公式(2-3)如下：

B _r=B×k (2-3)。

進一步地，中子劑量檢測裝置還包括將計數器記錄的計數率轉換為中子通量率或中子劑量率的轉換單元，轉換單元採用公式(2-4)計算修正的中子劑量率D_r，公式(2-4)如下：

其中，σ為熱中子反應截面(cm²)，f₂為活化探測器造成的中子衰減修正因數，K為通量到1ppm硼濃度的硼劑量轉換因數(Gy．cm²/ppm)；N為實際硼濃度(ppm)；CBE為複合生物效應因數。

進一步地，中子劑量檢測裝置還包括對中子通量率或中子劑量率進行計算得到中子劑量的中子劑量計算單元，中子劑量計算單元採用公式(2-5)計算修正的中子劑量D_acmr，公式(2-5)如下：

D _{acm r}=Σ D _r (2-5)。

進一步地，金屬部件為¹⁹⁷Au箔片，γ射線檢測部為高純鍺探測器。

進一步地，還包括中子束照射系統及控制系統，中子束照射系統用於產生中子束，控制系統用於控制整個中子束照射的過程。

進一步地，中子束照射系統包括中子束產生模組及對在中子束產生模組產生的中子束進行調整的射束調整模組，射束調整模組包括緩速體、包圍緩速體的反射體及輻射屏蔽。

本發明另一方面提供一種中子捕獲治療設備的校正方法，包括：接收中子劑量檢測裝置檢測到的中子並輸出電信號、處理從所述中子劑量檢測裝置輸出的電信號並將電信號轉換為脈衝信號、對從信號處理單元輸出的脈衝信號進行計數得到計數率和利用校正系統週期性地對中子劑量檢測裝置進行校正。

進一步地，基於金屬部件的反應率及中子劑量檢測裝置的計數率週期性地對中子劑量檢測裝置進行校正。

在一實施例中，校正方法還包括檢測金屬部件經中子活化後放射出的γ射線；通過γ射線的測量值獲得金屬部件的反應率。

優選地，基於金屬部件的反應率及中子劑量檢測裝置的計數率計算獲得校正係數k，通過校正係數k修正中子劑量檢測裝置的計數率。

在其他實施例中，校正方法還包括將修正後的中子劑量檢測裝置的計數率經轉換單元轉換為中子通量率或中子劑量率。

1:中子束照射系統

11:中子束產生模組

111:加速器

112:靶

113:帶電粒子束傳輸部

12:射束調整模組

121:射束整形體

1211:緩速體

1212:反射體

1213:熱中子吸收體

1214:輻射屏蔽

122:准直器

21:中子劑量檢測裝置

211:檢測器

212:信號處理單元

213:計數器

214:轉換單元

215:中子劑量計算單元

216:顯示單元

22:溫度檢測裝置

23:位移檢測裝置

3:校正系統

31:金屬部件

32:γ射線檢測部

33:校正係數計算部

34:修正部

S:患者

圖1是本發明中子捕獲治療設備的中子束照射系統的示意圖；

圖2是本發明中子捕獲治療設備的射束整形體的示意圖；

圖3是本發明中子捕獲治療設備的中子束照射系統和檢測系統的示意圖；

圖4是本發明中子捕獲治療設備的中子劑量檢測裝置和校正系統的示意圖。

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。

下文描述中，術語“第一”、“第二”等可以在此用於描述各種元件，但這些元件不受這些術語的限制，此術語僅用於區分所描述的物件，不具有任何順序或技術含義。

輻射線治療是一種常見的治療癌症的手段，硼中子捕獲治療作為一種有效的治療癌症的手段近年來的應用逐漸增加。如圖1至圖4所示，一種向待照體，例如患者S，照射預設中子劑量的中子束以進行硼中子捕獲治療(Boron Neutron Capture Therapy,BNCT)的中子捕獲治療設備包括中子束照射系統1、檢測系統、校正系統3及控制系統4。中子束照射系統1用於產生適合用於對患者S實施中子照射治療的中子束，檢測系統用於在中子束照射治療過程中對中子劑量等照射參數進行檢測，控制系統4用於控制整個中子束照射的過程。

硼中子捕獲治療是利用含硼(¹⁰B)藥物對熱中子具有高捕獲截面的特性，借由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，兩個重荷電粒子的平均能量約為2.33MeV，具有高線性轉移(Linear Energy Transfer,LET)、短射程特徵。⁴He粒子的線性能量轉移與射程分別為150keV/μm、8μm，而⁷Li重荷粒子的線性能量轉移與射程分別為175keV/μm、5μm，兩個重荷電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局限在細胞層級。含硼藥物選擇性地聚集在腫瘤細胞中，中子束進入患者S體內後，與患者S體內的硼發生核反應產生⁴He和⁷Li兩個重荷電粒子，⁴He和⁷Li兩個重荷電粒子在不對正常組織造成太大傷害的前提下，局部殺死腫瘤細胞。

參照圖1所示，中子束照射系統1包括中子束產生模組11及對在中子束產生模組11產生的中子束進行調整的射束調整模組12。

中子束產生模組11產生向患者S照射的中子束，其包括用於加速帶電粒子束的加速器111、與帶電粒子束反應生成中子束的靶112及位於加速器111與靶112之間用於傳輸帶電粒子束的帶電粒子束傳輸部113。帶電粒子束傳輸部113向靶112傳輸帶電粒子束，其一端連接於加速器111、另一端連接於靶112。另外，在帶電粒子束傳輸部113上設置射束調節部(未圖示)、帶電粒子掃描部(未圖示)等射束控制裝置。射束調節部控制帶電粒子束的行進方向及射束直徑。帶電粒子束掃描部掃描帶電粒子束並控制帶電粒子束相對靶112的照射位置。

加速器111可以是迴旋加速器、同步加速器、同步迴旋加速器或直線加速器等。較常見的靶112有鋰(Li)靶和鈹(Be)靶，帶電粒子束加速至足以克服靶112的原子核庫倫斥力的能量並與靶112發生⁷Li(p,n)⁷Be核反應以產生中子束，常被討論的核反應有⁷Li(p,n)⁷Be及⁹Be(p,n)⁹B。通常，靶112包括靶層和位於靶層的一側用於防止靶層氧化的抗氧化層，抗氧化層由Al或者不銹鋼製成。

本發明揭示的實施例中，採用加速器111加速帶電粒子與靶112發生核反應供應中子源，在其他實施例中，可以採用核反應爐、D-T中子發生器、D-D中子發生器等供應中子源。然而，無論是本發明揭示的以加速帶電粒子與靶112發生核反應供應中子源，還是以核反應爐、D-T中子發生器、D-D中子發生器等供應中子源，產生的皆為混合輻射場，即產生的射束包含高速中子束、超熱中子束、熱中子束及γ射線。在硼中子捕獲治療過程中，除了超熱中子外，其餘的輻射線(統稱為輻射線污染)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沉積的輻射應儘量降低。

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121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 10⁹ n/cm²s

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

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

熱中子與超熱中子通量比值thermal to epithermal neutron flux ratio<0.05

中子流與通量比值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。

結合圖2和圖3所示，射束調整模組12用於對在中子束產生模組11產生的混合輻射線進行調整，使最終照向患者S的輻射線污染被最大限度的減少並將用於治療患者S的超熱中子聚焦到患者S需要被照射的部位。射束調整模組12包括對中子束進行減速、遮罩的射束整形體121及將超熱中子聚焦到患者S需要被照射的部位的准直器122。具體地，射束整形體121包括能夠將自靶112處產生的中子束減速至超熱中子能區的緩速體1211、包圍緩速體1211以將偏離的中子導回至緩速體1211以提高超熱中子的射束強度的反射體1212、用於吸收熱中子以避免治療時在淺層正常組織造成過多劑量沉積的熱中子吸收體1213及用於遮罩滲漏的中子和光子以減少非照射區的正常組織的劑量沉積的輻射屏蔽1214。

緩速體1211可以由不同的多個材料層疊而成，緩速體1211的材料根據帶電粒子束的能量等因素進行選擇，例如來自加速器111的質子束的能量為30MeV且使用鈹靶時，緩速體1211的材料為鉛、鐵、鋁或氟化鈣；來自加速器111的質子束的能量為11MeV且使用鈹靶時，緩速體1211的材料為重水(D₂O)或氟化鉛等等。作為一種優選的實施例，緩速體1211由MgF₂和占MgF₂的重量百分比為4.6%的LiF混合製成，反射體1212由Pb製成，熱中子吸收體1213由⁶Li製成。輻射屏蔽1214包括光子遮罩和中子遮罩，其中，光子遮罩由鉛(Pb)製成，中子遮罩由聚乙烯(PE)製成。緩速體1211的形狀可以是圖2揭示的雙錐狀、也可以是圖3揭示的圓柱狀，反射體1212圍繞緩速體1211設置，其形狀根據緩速體1211的形狀做適應性的改變。

參照圖3所示，檢測系統包括用於即時檢測中子束的中子劑量的中子劑量檢測裝置21、用於檢測靶112的溫度的溫度檢測裝置22、用於檢測患者S的在治療過程中是否發生位移的位移檢測裝置23及用於檢測患者S體內的硼濃度的硼濃度檢測裝置(未圖示)。

結合圖4所示，中子劑量檢測裝置21包括用於接收中子並輸出電信號的檢測器211、用於處理從檢測器211輸出的電信號並將電信號轉換為脈衝信號的信號處理單元212、對從信號處理單元212輸出的脈衝信號進行計數得到計數率的計數器213、將計數器213記錄的計數率轉換為中子通量率或中子劑量率的轉換單元214、對中子通量率或中子劑量率進行積分計算得到中子劑量的中子劑量計算單元215及顯示中子劑量的顯示單元216。

在僅需要對計數率進行檢測的情況下，可以不設置轉換單元214、中子劑量計算單元215及顯示單元216，在採用全自動控制的情況下，可以不設置顯示單元216對相關資料進行顯示。

檢測器211可以放置在射束整形體121內、也可以放置在准直器122內、也可以設置在臨近射束整形體121的任意位置，只要檢測器211所處的位置能夠用來檢測中子束的中子劑量即可。

能夠實現即時檢測中子束的中子劑量的檢測器211有電離室及閃爍探測頭，其中採用電離室結構為基底的有He-3比例計數器、BF₃比例計數器、分裂游離室、硼電離室，閃爍探測頭包含有機材料或無機材料，在探測熱中子時，閃爍探測頭多添加Li或B等高熱中子捕獲截面元素。兩類檢測器內的某一元素與進入該檢測器的中子發生捕獲或核裂變反應釋出重荷電粒子及核裂變碎片，於電離室或閃爍探測頭內產生大量電離對，這些電荷被收集並形成電信號，經過信號處理單元212進行降噪、轉換、分離處理，並將電信號轉為脈衝信號，並透過分析電壓脈衝的大小，分辨出中子脈衝信號及γ脈衝信號。分離出來的中子脈衝信號被計數器213持續記錄下來，得到中子的計數率(n/s)。轉換單元214通過內部的軟體、程式等對計數率進行運算和轉換得到中子通量率(cm^-2s^-1)，通過對中子通量率進行進一步的運算和轉換得到中子劑量率(Gy/s)，最後，中子劑量計算單元215對中子劑量率進行積分獲得即時中子劑量。

以下以分裂游離室(fission chamber)、閃爍探測頭 (scintillator detector)和BF₃檢測器為例做簡單的介紹。

當中子束通過分裂游離室時，與分裂游離室內部氣體分子或分裂游離室的壁部發生游離作用，生成電子與帶正電荷的離子，此電子和正電荷離子稱為上述的離子對。由於分裂游離室內有外加電場高壓，因此電子朝中央陽極絲移動，正電荷離子朝周圍的陰極壁移動，因而產生可測得的電信號。

閃爍探測頭內的光纖等物質吸收能量之後會產生可見光，其利用游離輻射將晶體或分子中的電子激發至激態，而當電子回到基態時放出的螢光被收集後用來作為中子束檢測。閃爍探測頭與中子束作用後所發射的可見光，利用光電倍增管將可見光轉化為電信號輸出。

BF₃檢測器放置在射束整形體121中用於接受中子束的照射，BF₃檢測器中的B元素與中子發生核反應¹⁰B(n,alpha)⁷Li，核反應產生的alpha粒子和⁷Li電粒子在電壓的驅動下被高壓電極收集，產生電信號。電信號通過同軸電纜傳輸到信號處理單元212進行信號放大和濾波整形後形成脈衝信號。被處理後的脈衝信號傳輸到計數器213中進行脈衝計數，獲得計數率(n/s)，通過計數率可即時測定中子束強度，即中子劑量。

其中，轉換單元214採用公式(1-1)計算中子通量率D_t，公式(1-1)如下：

其中，B為計數率；f₂為活化探測器造成的中子衰減修正因數；σ為熱中子反應截面(cm²)；K為通量到1ppm硼濃度的硼劑量轉換因數 (Gy．cm²/ppm)；N為實際硼濃度(ppm)；CBE為複合生物效應因數。

中子劑量計算單元215採用公式(1-2)計算t時間內照射到待照體的中子劑量D_acm，公式(1-2)如下：

D _acm=Σ D _t (_1-2)

上述檢測器211在接受中子束照射的過程中，檢測器211內部與中子束產生反應的物質，例如光纖、B元素等，隨著使用時間的增加而逐漸減少，使得來自檢測器211的電信號與實際照射到檢測器211的中子束的量之間的比例關係逐漸改變，導致計數器213記錄到的計數率出現偏差，最終導致從中子劑量檢測裝置21檢測到的中子劑量值小於實際照射到檢測器211上的中子劑量，因此，需要設置校正系統3週期性地對中子劑量檢測裝置21進行校正。通常，在每次進行治療之前或達到規定的治療次數或在經過規定時間之後採用校正系統3對中子劑量檢測裝置21進行校正。

校正系統3包括金屬部件31、γ射線檢測部32、校正係數計算部33及修正部34。

本申請揭示的實施例中，檢測器211配置在患者S的頭部，金屬部件31鄰近檢測器211配置。在這種條件下對檢測器211及金屬部件31照射一定時間(例如10分鐘)的中子束之後，停止對檢測器211及金屬部件31進行中子束的照射，並將通過中子束的照射後被放射化的金屬部件31從照射室內搬出，通過γ射線檢測部32檢測出金屬部件31放射出的γ射線的數量，校正係數計算部33通過公式(2-1)和(2-2)計算出校正係數k，公式(2-1)和(2-2)如下：

其中，

為計數器213記錄到的平均計數率；T為中子束照射檢測器211和金屬部件31的時間，單位為s；RR_Au為金屬部件31的反應率；λ為衰變常數；C為γ射線檢測部32在計數時間內測得的γ射線淨計數(peak gross counts)；ε為γ射線檢測部32對於γ射線的偵檢效率(efficiency)；Y為γ射線分支比(gamma ray branching ratio)；f₁為γ射線的自吸收修正因數；G為通量波動修正因數；t_irr為照射時間(sec)，單位為s；t_c為冷卻時間，單位為s；t_m為γ能譜計測時間(sec)，單位為s；n為受照射的靶核數目。

本申請揭示的實施例中，採用金屬部件31為¹⁹⁷Au箔片，γ射線檢測部32為高純鍺探測器。在其他實施例中，可採用金線、金片等作為金屬部件31，也可以使用錳等在照射中子束時能夠被放射化的材料，可以採用閃爍器等作為γ射線檢測部32。

本申請揭示的實施例中，校正系統3校正計數器213記錄到的計數率，在不經過資料的轉換和計算之前，即不用事先經轉換單元214和中子劑量計算單元215便可以實現校正工作，從而提高校正的效率，即在計數器獲得的計數率之後與金屬部件活化後的反應率進行比較獲得校正係數k。在其他實施方式中，根據計數率與中子劑量率或中子劑量之間的函數關係(詳見下文所述涉及公式(2-4)和(2-5))，可以選擇校正中子劑量率或中子劑量。在校正係數計算部33計算出校正係數k之後，修正部34結合校正係數k修正計數率B，修正的計數率Br採用公式(2-3)進行計算，公式(2-3)如下：

B _r=B×k (2-3)

在得到修正的計數率Br之後，轉換單元214和中子劑量計算單元分別採用公式(2-4)及(2-5)計算修正的中子劑量率D_r及修正的中子劑量D_acmr，公式(2-4)及(2-5)如下：

D _{acm r}=Σ D _r (2-5)

因採用校正系統3週期性地對中子劑量檢測裝置21進行校正，即使檢測器211的檢測效率下降，也能夠通過校正系統3對檢測器211的計數器213記錄到的計數率進行修正，從而消除測定的中子劑量相對於實際照射的中子劑量的偏差。

上述實施方式中，進行校正作業的時間能夠根據具體情況進行設定，可以在患者S在照射室內進行治療時進行校正作業，也可以在患者S不在照射室進行治療是進行校正作業。

溫度檢測裝置22為熱電偶(thermocouple)，兩種不同成份的導體(稱為熱電偶絲材或熱電極)兩端接合成回路，當接合點的溫度不同時，在回路中就會產生電動勢，這種現象稱為熱電效應，而這種電動勢稱為熱電勢。熱電偶就是利用這種原理進行溫度測量的，其中，直接用作測量介質溫度的一端叫做工作端(也稱為測量端)，另一端叫做冷端(也稱為補償端)；冷端與顯示儀錶或配套儀錶連接，顯示儀錶會指出熱電偶所產生的熱電勢。當然，本領域技術人員熟知地，溫度檢測裝置22也可以是電阻溫度計等任何能夠檢測溫度的檢測器211。

位移檢測裝置23為紅外信號檢測器，紅外檢測器是靠探測人體發射的紅外線來進行工作的。紅外檢測器收集外界的紅外輻射進而聚集到紅外感測器上，紅外感測器通常採用熱釋電元件，這種元件在接收了紅外輻射溫度發出變化時就會向外釋放電荷，檢測處理後產生報警。這種檢測器211是以探測人體輻射為目標的。所以輻射敏感元件對波長為10μm左右的紅外輻射必須非常敏感。當然，本領域技術人員熟知地，位移檢測裝置23可以為任意的適於用來檢測待照體位移變化的檢測裝置，如位移感測器。所謂位移感測器根據待照體相對某一參照物的位移變化來確定待照體是否移動。本領域技術人員還熟知地，位移檢測裝置23不僅可以用來檢測待照體的位移變化，還可以用來檢測固定待照體的支撐件和/或治療台等位移的變化，從而間接地得知待照體的位移變化。

在對患者S進行中子束照射治療的過程中，需要時對患者S持續性地供給硼。硼濃度的檢測可由電感耦合等離子體光譜法、高解析度α放射自顯影、帶電離子能譜法、中子俘獲相機、核磁共振和磁共振成像、正電子發射斷層成像、瞬發γ射線能譜儀等實現，以上檢測方法涉及的裝置稱為硼濃度檢測裝置。

本發明以通過檢測患者S釋放出的γ射線推算患者S體內的硼濃度為例進行描述。中子束進入患者體內與硼發生反應後生成γ射線，通過測定γ射線的量可以推算出於中子束髮生反應的硼的量，從而推算出患者S體內的硼濃度。硼濃度檢測裝置用於在中子束照射系統1向患者S實施中子束照射治療的過程中即時測定患者S體內的硼的濃度。

硼濃度檢測裝置檢測由中子和硼的反應生成的γ射線(478kev)而測定硼濃度，以能夠測定單能量的γ射線而測定硼濃度分佈的硼分佈測量系統(PG(Prompt-γ)-SPECT)作為硼濃度檢測裝置。硼濃度檢測裝置具有γ射線檢測部32和硼濃度計算部。γ射線檢測部32用於檢測與從患者S的體內放出的γ射線有關的資訊，硼濃度計算部根據γ射線檢測部32檢測出的與γ射線有關的資訊計算患者S體內的硼濃度γ射線檢測部32能夠使用閃爍器及其他各種γ射線檢測設備。在本實施方式中，γ射線檢測部32配置于患者S的腫瘤的附近，例如配置于離患者S的腫瘤為30cm左右的位置。

本發明揭示的中子捕獲治療設備並不局限於以上實施例所述的內容以及附圖所表示的結構。在本發明的基礎上對其中構件的材料、形狀及位置所做的顯而易見地改變、替代或者修改，都在本發明要求保護的範圍之內。