為了改善中子射源的通量與品質，本發明專利技術的一個方面提供一種用于中子捕獲治療的射束整形體，其中，射束整形體包括射束入口、靶材、鄰接與靶材的緩速體、包圍在緩速體外的反射體、與緩速體鄰接的熱中子吸收體、設置在射束整形體內的輻射屏蔽和射束出口，靶材與自射束入口入射的質子束發生核反應以產生中子，中子形成中子射束，中子射束限定一根主軸，緩速體將自靶材產生的中子減速至超熱中子能區，緩速體設置成包含至少一個錐體狀的形狀，反射體將偏離主軸的中子導回主軸以提高超熱中子射束強度，熱中子吸收體用于吸收熱中子以避免治療時與淺層正常組織造成過多劑量，輻射屏蔽用于屏蔽滲漏的中子和光子以減少非照射區的正常組織劑量。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種射束整形體，尤其涉及一種用于中子捕獲治療的射束整形體。
技術介紹
隨著原子科學的發展，例如鉆六十、直線加速器、電子射束等放射線治療已成為癌 癥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；另外由于腫瘤細胞對放 射線敏感程度的不同，傳統放射治療對于較具抗福射性的惡性腫瘤巧日：多行性膠質母細胞 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福射傷害，化學治療（chemotherapy )中的標祀治療 概念便被應用于放射線治療中；而針對高抗福射性的腫瘤細胞，目前也積極發展具有高相 對生物效應（relative biological effectiveness, RBE)的福射源，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，如測中子捕獲治療，借 由含測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 的癌癥治療選擇。 測中子捕獲治療（Boron Neutron Cap1:ure "Therapy, BNCT)是利用含測（1吃）藥 物對熱中子具有高捕獲截面的特性，借由i°B(n，a)中子捕獲及核分裂反應產生4化和 7Li兩個重荷電粒子。參照圖1和圖2,其分別示出了測中子捕獲反應的示意圖和i°B(n，a ) 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，具有高線性轉移（Linear 化ergy Transfer, LET)、短射程特征，a粒子的線性能量轉移與射程分別為150 keV/ym、 Sum,而7Li重荷粒子則為175 1^日￥/111]1、5111]1，兩粒子的總射程約相當于一個細胞大小， 因此對于生物體造成的福射傷害能局限在細胞層級，當含測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。 因測中子捕獲治療的成效取決于腫瘤細胞位置含測藥物濃度和熱中子數量，故又 被稱為二元放射線癌癥治療（binary cancer therapy);由此可知，除了含測藥物的開發， 中子射源通量與品質的改善在測中子捕獲治療的研究中占有重要角色。
技術實現思路
為了改善中子射源的通量與品質，本專利技術的一個方面提供一種用于中子捕獲治療 的射束整形體，其中，射束整形體包括射束入口、祀材、鄰接與祀材的緩速體、包圍在緩速體 外的反射體、與緩速體鄰接的熱中子吸收體、設置在射束整形體內的福射屏蔽和射束出口， 祀材與自射束入口入射的質子束發生核反應W產生中子，中子形成中子射束，中子射束限 定一根主軸，緩速體將自祀材產生的中子減速至超熱中子能區，緩速體設置成包含至少一 個錐體狀的形狀，反射體將偏離主軸的中子導回主軸W提高超熱中子射束強度，熱中子吸 收體用于吸收熱中子W避免治療時與淺層正常組織造成過多劑量，福射屏蔽用于屏蔽滲漏 的中子和光子w減少非照射區的正常組織劑量。 射束整形體進一步用于加速器測中子捕獲治療。 加速器測中子捕獲治療通過加速器將質子束加速，祀材由金屬制成，質子束加速 至足W克服祀材原子核庫倫斥力的能量，與祀材發生核反應W產生中子。 射束整形體能將中子緩速至超熱中子能區，并降低熱中子及快中子含量，超熱中 子能區在0. 5eV到40keV之間，熱中子能區小于0. 5eV，快中子能區大于40keV，緩速體由具 有快中子作用截面大、超熱中子作用截面小的材料制成，反射體由具有中子反射能力強的 材料制成，熱中子吸收體由與熱中子作用截面大的材料制成。 作為一種優選地，緩速體由 D2〇、AlF3、Fluental?、CaF2、Li2C〇3、M化和 A1 2〇3中的 至少一種制成。 進一步地，反射體由化或Ni中的至少一種制成，熱中子吸收體由6Li制成，熱中 子吸收體和射束出口之間設有空氣通道。 福射屏蔽包括光子屏蔽和中子屏蔽。作為一種優選地，光子屏蔽由化制成，中子 屏蔽由PE (聚己帰）制成。 作為一種優選地，緩速體設置成包含一個柱體狀和與柱體狀鄰接的一個錐體狀的 形狀或者設置成兩個相反方向相互鄰接的錐體狀。 本專利技術實施例中所述的"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W是線段，如圓柱體狀的 對應的輪廓線，也可W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W是圓滑過渡的，也可W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。 本專利技術實施例中所述的"錐體"或"錐體狀"是指沿著圖示方向的一側到另一側其 外輪廓的整體趨勢逐漸變小的結構，外輪廓的其中一條輪廓線可W是線段，如圓錐體狀的 對應的輪廓線，也可W是圓弧，如球面體狀的對應的輪廓線，外輪廓的整個表面可W是圓滑 過渡的，也可W是非圓滑過渡的，如在圓錐體狀或球面體狀的表面做了很多凸起和凹槽?！靖綀D說明】 圖1是測中子捕獲反應示意圖。 圖2是i°B(n，a ) 7Li中子捕獲核反應方程式。 圖3是本專利技術第一實施例中的用于中子捕獲治療的射束整形體的平面示意圖，其 中，在緩速體和反射體之間設置有間隙通道。 圖4是本專利技術第二實施例中的用于中子捕獲治療的射束整形體的平面示意圖，其 中，緩速體設置成雙錐體，且第一實施例中的間隙通道位置W緩速體材料填充。 圖5是本專利技術第H實施例中的用于中子捕獲治療的射束整形體的平面示意圖，其 中，緩速體設置成雙錐體，且第一實施例中的間隙通道位置W反射體材料填充。 圖6是中子能量與中子角度雙微分的中子產率圖。 圖7是本專利技術第四實施例中的用于中子捕獲治療的射束整形體的平面示意圖，其 中，緩速體設置成柱體。 圖8是本專利技術第五實施例中的用于中子捕獲治療的射束整形體的平面示意圖，其 中，緩速體設置成柱體+錐體?！揪唧w實施方式】 中子捕獲治療作為一種有效的治療癌癥的手段近年來的應用逐漸增加，其中W測 中子捕獲治療最為常見，供應測中子捕獲治療的中子可W由核反應堆或加速器供應。本發 明的實施例W加速器測中子捕獲治療為例，加速器測中子捕獲治療的基本組件通常包括用 于對帶電粒子巧日質子、気核等）進行加速的加速器、祀材與熱移除系統和射束整形體，其中 加速帶電粒子與金屬祀材作用產生中子，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、金屬祀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，該兩種反應皆為吸熱反應。兩種核反應的能量閥值分別為 1. 881MeV和2. 055MeV，由于測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于閥值的質子轟擊金屬裡祀材，可產生相對低能的中子，不須太多 的緩速處理便可用于臨床，然而裡金屬（Li)和被金屬（Be)兩種祀材與閥值能量的質子作 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。理想的祀材應具備高中子產率、產生的中子能量分布接本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種用于中子捕獲治療的射束整形體，其特征在于：所述射束整形體包括射束入口、靶材、鄰接與所述靶材的緩速體、包圍在所述緩速體外的反射體、與所述緩速體鄰接的熱中子吸收體、設置在所述射束整形體內的輻射屏蔽和射束出口，所述靶材與自所述射束入口入射的質子束發生核反應以產生中子，所述中子形成中子射束，所述中子射束限定一根主軸，所述緩速體將自所述靶材產生的中子減速至超熱中子能區，所述緩速體設置成包含至少一個錐體狀的形狀，所述反射體將偏離所述主軸的中子導回所述主軸以提高超熱中子射束強度，所述熱中子吸收體用于吸收熱中子以避免治療時與淺層正常組織造成過多劑量，所述輻射屏蔽用于屏蔽滲漏的中子和光子以減少非照射區的正常組織劑量。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉淵豪，李珮儀，
申請(專利權)人：南京中硼聯康醫療科技有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇;32
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