中子捕获治疗系统技术方案

本申请提供一种中子捕获治疗系统，包括用于产生带电粒子束的加速器、经带电粒子束照射后产生中子射束的中子产生部、对中子射束进行整形的射束整形体以及准直器，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，所述准直器将中子产生部产生的中子进行集中，所述中子产生部为多个连续连接的波折结构。本申请主要是通过改变中子产生部的结构，即将中子产生部设置为多个连续连接的波折结构，来增加带电粒子束照射至中子产生部而发生反应的反应面积。生部而发生反应的反应面积。生部而发生反应的反应面积。

【技术实现步骤摘要】
中子捕获治疗系统


[0001]本专利技术涉及一种放射性射线治疗系统，尤其涉及一种中子捕获治疗系统。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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。
[0004]硼中子捕获治疗(Boron Neutron Capture Therapy,BNCT)是利用含硼(
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B)药物对热中子具有高捕获截面的特性，借由
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B(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，其示出了硼中子捕获反应的示意图，两荷电粒子的平均能量约为2.33MeV，具有高线性转移(Linear Energy Transfer,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。
[0005]在加速器硼中子捕获治疗中，加速器硼中子捕获治疗通过加速器将质子束加速，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，因此在产生中子的过程中靶材会受到非常高能量等级的加速质子束的照射，靶材的温度会大幅上升，从而影响靶材的使用寿命。

技术实现思路

[0006]为了在中子捕获治疗过程中提高带电粒子束与中子产生部的反应面积，本专利技术的一个方面提供一种中子捕获治疗系统，所述中子捕获治疗系统包括用于产生带电粒子束的加速器、经带电粒子束照射后产生中子射束的中子产生部、对中子射束进行整形的射束整形体以及准直器，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，所述准直器将中子产生部产生的中子进行集中，所述中子产生部为波折结构。本申请主要是通过改变中子产生部的结构，即将中子产生部设置为多个连续连接的
波折结构，来增加带电粒子束照射至中子产生部而发生反应的反应面积。本申请所述波折结构可以是多个类似于锯齿形(如V型)的结构连接而成，也可以是多个类似于圆弧形(如波浪型)的结构连接而成。
[0007]进一步地，作为一种优选地，本申请中，所述中子产生部的波折结构包括至少两个第一倾斜部及位于至少两个第一倾斜部之间并与两个第一倾斜部连接的第二倾斜部，所述第一倾斜部和所述第二倾斜部之间呈夹角设置。
[0008]进一步地，所述第一倾斜部之间相互平行。
[0009]进一步地，所述中子捕获治疗系统还包括对中子产生部进行冷却的冷却装置，所述冷却装置包括与所述中子产生部直接接触的第一冷却管，为了增加冷却装置对中子产生部的冷却效率，所述第一冷却管沿着中子产生部的波折结构延伸方向排列于所述中子产生部一侧，所述第一冷却管和所述中子产生部之间接触产生的接触面与所述中子产生部的波折结构相吻合,即，增加所述中子产生部与所述第一冷却管的接触面积，当中子射束与中子产生部发生作用产生热量时，所述冷却装置通过在第一冷却管中流通的冷却介质带走中子产生部产生的热量。本申请中所述波折结构延伸方向是指中子产生部的波折结构连续连接的方向。
[0010]进一步地，为了使得所述冷却介质在第一冷却管中的高冷却能力，所述第一冷却管由六个平板状的第一冷却管壁连接而成，所述第一冷却管的横截面为六边形，同一第一冷却管的两个第一冷却管壁均与所述中子产生部的波折结构直接接触并重合，相邻两个第一冷却管相对设置的第一冷却管壁相互接触并重合。
[0011]进一步地，为了增加散热效果，对第一冷却管进行散热。所述冷却装置还包括位于第一冷却管和缓速体之间并与所述第一冷却管直接接触的第二冷却管，每个第二冷却管排列设置于两个相邻的第一冷却管之间而位于所述第一冷却管的一侧，所述第一冷却管和第二冷却管接触的部分为面接触。
[0012]进一步地，当所述第一冷却管的结构为六边形的管状结构时，所述第二冷却管的结构与所述第一冷却管的结构相同，所述第二冷却管排列在所述第一冷却管一侧的排列方式与所述第一冷却管排列在所述中子产生部一侧的排列方式相同，所述同一第二冷却管的两个冷却管壁与两个相邻的第一冷却管的第一冷却管壁分别直接接触并重合。
[0013]所述中子产生部包括与带电粒子束发生作用的作用层、用于防止所述作用层氧化的抗氧化层以及对所述作用层起支撑作用的背板层，所述作用层为锂靶层，所述抗氧化层由Al、Ti或者不锈钢制成，所述背板层采用Ta、Fe或V制成。
[0014]作为一种优选地，所述作用层与所述背板层通过蒸镀或溅射工艺连接，所述第一冷却管与所述中子产生部的背板层通过焊接或HIP(Hot Isostatic Pressing：热等静压)工艺连接，所述抗氧化层与所述背板层通过焊接或热等静压工艺连接。
[0015]进一步地，所述中子捕获治疗系统还具有位于所述射束整形体外侧的第一支撑件和第二支撑件，所述第一支撑件和所述第二支撑件由具有散热功能的材料制成，所述第一冷却管延伸出射束整形体的部分支撑于所述第一支撑件和第二支撑件
[0016]本申请中，所述的接触并重合是指两个物体具有相匹配的面，并且这两个相匹配的面在接触后是完全重合在一起的。比如，所述第一冷却管是由六个平板状的第一冷却管壁连接而成，所述第二冷却管的结构跟第一冷却管的结构一致，第一冷却管和第二冷却管
接触时，第一冷却管的平板状冷却管壁与第二冷却管的平板状冷却管壁就能够相匹配，当第二冷却管设置在第一冷却管的一侧并与第一冷却管接触时，所述第一冷却管的某个冷却管壁和第二冷却管接触的某个冷却管壁完全重合在一起，此处，就认为这两个完全重合在一起的冷却管壁为接触并重合。
[0017]本申请中，所谓的“波折结构”至少具有第一侧和第二侧，以垂直于质子束照射的平面为参考面，第一侧到参考面的距离小于第二侧到参考面的距离。例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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用于产生带电粒子束的加速器、经带电粒子束照射后产生中子射束的中子产生部、对中子射束进行整形的射束整形体以及准直器，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，所述准直器将中子产生部产生的中子进行集中，所述中子产生部包括与带电粒子束发生作用的作用层、用于防止所述作用层氧化的抗氧化层以及对所述作用层起支撑作用的背板层，所述中子产生部为波折结构。2.根据权利要求1所述的中子捕获治疗系统，其特征在于：所述中子产生部的波折结构包括至少两个第一倾斜部及位于至少两个第一倾斜部之间并与两个第一倾斜部连接的第二倾斜部，所述第一倾斜部和所述第二倾斜部之间呈夹角设置。3.根据权利要求2所述的中子捕获治疗系统，其特征在于：所述第一倾斜部之间相互平行。4.根据权利要求1所述的中子捕获治疗系统，其特征在于：所述中子捕获治疗系统还包括对中子产生部进行冷却的冷却装置，所述冷却装置包括与所述中子产生部直接接触的第一冷却管，所述第一冷却管沿着中子产生部的波折结构延伸方向排列于所述中子产生部一侧，所述第一冷却管和所述中子产生部之间接触产生的接触面与所述中子产生部的多个连续波折结构相吻合。5.根据权利要求4所述的中子捕获治疗系统，其特征在于：所述第一冷却管由六个平板状的第一冷却管壁连接而成，所述第一冷却管的横截面为六边形，同一第一冷却管的两个第一冷却管壁均与所述中子产生部的波折...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘渊豪，
申请(专利权)人：南京中硼联康医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：