射束整形体及中子捕获治疗系统的制作方法

本技术涉及辐射线照射领域，特别是涉及一种射束整形体及中子捕获治疗系统。

背景技术：

1、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。

2、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。

3、硼中子捕获治疗(boron neutron capture therapy,bnct)借由含硼药物在人体肿瘤细胞的特异性集聚，配合精准可控的中子束照射，提供比传统放射治疗更好的癌症治疗选择。在硼中子捕获治疗过程中，首先，为患者注射含硼(b-10)药物，该药物和肿瘤细胞有很强的亲和力，会选择性地聚集在肿瘤细胞内，然后对患者的肿瘤部位进行中子束照射。当中子被肿瘤细胞中的10b捕获时会发生裂变，产生α粒子和7li粒子，释放出一种杀伤力极强的射线，该射线射程很短，只有一个肿瘤细胞的长度，从而在尽可能不损伤周围正常细胞的情况下精准地杀死肿瘤细胞。

4、因硼中子捕获治疗的成效取决于肿瘤细胞位置含硼药物浓度和热中子数量，故又被称为二元放射线癌症治疗(binary cancer therapy)；由此可知，除了含硼药物的开发，中子射源通量与品质的改善在硼中子捕获治疗的研究中占有重要角色。

技术实现思路

1、为改善中子射源的通量与品质，本实用新型的一个方面提供一种用于中子捕获治疗的射束整形体，该射束整形体包括：缓速体，用于将中子射束的中子减速至超热中子，中子射束限定射束轴线，缓速体沿着射束轴线延伸第一预设长度并且沿着射束轴线的径向方向延伸第一预设宽度；反射体，包围缓速体，用于将偏离中子射束的中子反射回中子射束以提高中子射束强度，至少部分反射体沿着射束轴线延伸第二预设长度并且在缓速体之外沿着射束轴线的径向方向延伸第二预设宽度；及超热中子通量增强体，用于提高中子射束中的超热中子通量，设置于缓速体中和/或反射体中和/或缓速体与反射体之间，超热中子通量增强体沿着射束轴线延伸第三预设长度并且沿着射束轴线的径向方向延伸第三预设宽度，其中，第三预设宽度小于第一预设宽度与第二预设宽度之和。通过在射束整形体中设置超热中子通量增强体，中子射束中的超热中子通量提高，从而改善中子射源的通量与品质。

2、在其中一个实施例中，射束整形体还包括：射束入口，用于带电粒子束的射入；射束出口，用于中子射束的射出；射束入口、缓速体和射束出口沿着射束轴线延伸方向设置。

3、在其中一个实施例中，射束整形体还包括包围反射体的辐射屏蔽体，辐射屏蔽体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，辐射屏蔽体沿着射束轴线延伸第四预设长度并且在反射体之外沿着射束轴线的径向方向延伸第四预设宽度。

4、在其中一个实施例中，反射体的材料为pb，缓速体的材料为d2o，alf3，caf2，li2co3，mgf2，al2o3和al、alf3和lif的预设比例的混合材料中的至少一种。

5、在其中一个实施例中，超热中子通量增强体的材料为ni。

6、在其中一个实施例中，超热中子通量增强体被构造为筒状结构，该筒状结构包括与射束轴线垂直的第一侧部和第二侧部和围绕射束轴线周向封闭的第一壁和第二壁，第一侧部和第二侧部沿中子射束方向依次设置在筒状结构的两端，第一侧部设置第一中心孔，第一中心孔用于与射束入口结合，第二侧部设置第二中心孔，第二中心孔用于与射束出口结合。

7、在其中一个实施例中，筒状结构的超热中子通量增强体的第一侧部和/或第二侧部被构造为朝向射束轴线收缩的锥状结构，第一侧部的外轮廓的径向尺寸沿中子射束方向逐渐增大，第一中心孔的尺寸至少容纳射束入口，第二侧部的外轮廓的径向尺寸沿中子射束方向逐渐减小，第二侧部的第二中心孔的尺寸至少容纳射束出口。

8、在其中一个实施例中，超热中子通量增强体的厚度为1-8cm；更优选地，超热中子通量增强体的厚度为3-5cm。

9、在其中一个实施例中，超热中子通量增强体被构造为锥状结构，该锥状结构包括与射束轴线垂直的第一端面和第二端面和围绕射束轴线周向封闭的第三壁和第四壁，第一端面和第二端面沿中子射束方向依次设置，第一端面与第二端面均设置为开口。

10、在其中一个实施例中，锥状结构的超热中子通量增强体的外轮廓的径向尺寸沿中子射束方向逐渐增大，第一端面邻接于缓速体位于中子射束方向上游侧的端面，第一端面的尺寸至少容纳射束入口。

11、在其中一个实施例中，锥状结构的超热中子通量增强体的外轮廓的径向尺寸沿中子射束方向逐渐减小，第二端面邻接于射束整形体位于中子射束方向下游侧的端面，第二端面的尺寸至少容纳射束出口。在射束出口的位置，超热中子通量增强体设置成锥形结构，将更多的超热中子反射回中子束，从而增强超热中子束通量。

12、在其中一个实施例中，筒状结构或锥状结构的超热中子通量增强体的中心线与射束轴线重合。

13、本实用新型的另一个方面提供了一种中子捕获治疗系统，包括：带电粒子束生成部，用于产生带电粒子束；中子生成部，用于产生中子束，包括靶材和上述射束整形体；及射束传输部，将带电粒子束传输至中子生成部，所述带电粒子束与所述靶材作用产生中子束，所述中子束经所述射束整形体慢化后形成中子捕获治疗所需的超热中子束。

技术特征：

1.一种射束整形体，用于中子捕获治疗系统，其特征在于，所述射束整形体包括：

2.根据权利要求1所述的射束整形体，其特征在于，所述射束整形体还包括包围所述反射体的辐射屏蔽体，所述辐射屏蔽体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，所述辐射屏蔽体沿着所述射束轴线延伸第四预设长度并且在所述反射体之外沿着所述射束轴线的径向方向延伸第四预设宽度。

3.根据权利要求1所述的射束整形体，其特征在于，所述超热中子通量增强体的材料为ni。

4.根据权利要求1所述的射束整形体，其特征在于，所述超热中子通量增强体为筒状结构，所述超热中子通量增强体包括与所述射束轴线垂直的第一侧部和第二侧部以及围绕所述射束轴线周向封闭的第一壁和第二壁，所述第一侧部和第二侧部沿中子射束方向依次设置在所述筒状结构的两端，所述第一侧部设置第一中心孔，所述第一中心孔用于与射束入口结合，所述第二侧部设置第二中心孔，所述第二中心孔用于与射束出口结合。

5.根据权利要求4所述的射束整形体，其特征在于，所述超热中子通量增强体的第一侧部和/或第二侧部被构造为朝向所述射束轴线收缩的锥状结构，所述第一侧部的外轮廓的径向尺寸沿所述中子射束方向逐渐增大，所述第一中心孔的尺寸至少容纳射束入口，所述第二侧部的外轮廓的径向尺寸沿所述中子射束方向逐渐减小，所述第二中心孔的尺寸至少容纳射束出口。

6.根据权利要求5所述的射束整形体，其特征在于，所述超热中子通量增强体的厚度为1-8cm。

7.根据权利要求1所述的射束整形体，其特征在于，所述超热中子通量增强体为锥状结构，所述锥状结构包括与所述射束轴线垂直的第一端面和第二端面和围绕所述射束轴线周向封闭的第三壁和第四壁，所述第一端面和第二端面沿中子射束方向依次设置，所述第一端面与第二端面均设置为开口。

8.根据权利要求7所述的射束整形体，其特征在于，所述超热中子通量增强体的外轮廓的径向尺寸沿所述中子射束方向逐渐增大，所述第一端面邻接于所述缓速体位于所述中子射束上游侧的端面，所述第一端面的尺寸至少容纳射束入口。

9.根据权利要求7所述的射束整形体，其特征在于，所述超热中子通量增强体的外轮廓的径向尺寸沿所述中子射束方向逐渐减小，所述第二端面邻接于所述射束整形体位于所述中子射束下游侧的端面，所述第二端面的尺寸至少容纳射束出口。

10.一种中子捕获治疗系统，其特征在于，包括：

技术总结本技术一方面涉及一种用于中子捕获治疗系统的射束整形体，包括：缓速体，用于将中子射束的中子减速至超热中子；包围缓速体的反射体，用于将偏离中子射束的中子反射回中子射束以提高中子射束强度；及超热中子通量增强体，用于提高中子射束中的超热中子通量，设置于缓速体中和/或反射体中和/或缓速体与反射体之间。本技术的另一方面涉及一种包含上述射束整形体的中子捕获治疗系统。通过在射束整形体中设置超热中子通量增强体，增加中子射束中的超热中子通量，改善中子射源的通量与品质。技术研发人员：刘渊豪,卢威骅,舒迪昀受保护的技术使用者：中硼（厦门）医疗器械有限公司技术研发日：20230905技术公布日：2024/6/11