用于中子捕獲治療的射束整形體的制作方法
【專利摘要】為了改善中子射源的通量與品質(zhì)，本發(fā)明的一個(gè)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(shè)置在射束整形體內(nèi)的輻射屏蔽和射束出口，靶材與自射束入口入射的質(zhì)子束發(fā)生核反應(yīng)以產(chǎn)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(chǎn)生的中子減速至超熱中子能區(qū)，反射體將偏離主軸的中子導(dǎo)回主軸以提高超熱中子射束強(qiáng)度，緩速體和反射體之間設(shè)置間隙通道以提高超熱中子通量，熱中子吸收體用于吸收熱中子以避免治療時(shí)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(qū)的正常組織劑量。
【專利說明】用于中子捕獲治療的射束整形體

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明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。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著原子科學(xué)的發(fā)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 癥治療的主要手段之一。然而傳統(tǒng)光子或電子治療受到放射線本身物理?xiàng)l件的限制，在殺 死腫瘤細(xì)胞的同時(shí)，也會(huì)對(duì)射束途徑上大量的正常組織造成傷害；另外由于腫瘤細(xì)胞對(duì)放 射線敏感程度的不同，傳統(tǒng)放射治療對(duì)于較具抗輻射性的惡性腫瘤(如：多行性膠質(zhì)母細(xì)胞 瘤（glioblastoma multiforme)、黑色素細(xì)胞瘤（melanoma))的治療成效往往不佳。
[0003] 為了減少腫瘤周邊正常組織的輻射傷害，化學(xué)治療（chemotherapy)中的標(biāo)靶治療 概念便被應(yīng)用于放射線治療中；而針對(duì)高抗輻射性的腫瘤細(xì)胞，目前也積極發(fā)展具有高相 對(duì)生物效應(yīng)（relative biological effectiveness, RBE)的福射源，如質(zhì)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(jié)合上述兩種概念，如硼中子捕獲治療，借 由含硼藥物在腫瘤細(xì)胞的特異性集聚，配合精準(zhǔn)的中子射束調(diào)控，提供比傳統(tǒng)放射線更好 的癌癥治療選擇。
[0004] 硼中子捕獲治療（Boron Neutron Capture Therapy, BNCT)是利用含硼（iqB)藥 物對(duì)熱中子具有高捕獲截面的特性，借由kiBOi, a) 7Li中子捕獲及核分裂反應(yīng)產(chǎn)生4He和 7Li兩個(gè)重荷電粒子。參照?qǐng)D1和圖2,其分別示出了硼中子捕獲反應(yīng)的示意圖和 kiB(η，α ) 7Li中子捕獲核反應(yīng)方程式，兩荷電粒子的平均能量約為2. 33MeV，具有高線性轉(zhuǎn)移（Linear Energy Transfer, LET)、短射程特征，α粒子的線性能量轉(zhuǎn)移與射程分別為150 keV/μ m、 8 μ m，而7Li重荷粒子則為175 keV/μ m、5 μ m，兩粒子的總射程約相當(dāng)于一個(gè)細(xì)胞大小， 因此對(duì)于生物體造成的輻射傷害能局限在細(xì)胞層級(jí)，當(dāng)含硼藥物選擇性地聚集在腫瘤細(xì)胞 中，搭配適當(dāng)?shù)闹凶由湓?，便能在不?duì)正常組織造成太大傷害的前提下，達(dá)到局部殺死腫瘤 細(xì)胞的目的。
[0005] 因硼中子捕獲治療的成效取決于腫瘤細(xì)胞位置含硼藥物濃度和熱中子數(shù)量，故又 被稱為二元放射線癌癥治療（binary cancer therapy);由此可知，除了含硼藥物的開發(fā)， 中子射源通量與品質(zhì)的改善在硼中子捕獲治療的研究中占有重要角色。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了改善中子射源的通量與品質(zhì)，本發(fā)明的一個(gè)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(shè)置在射束整形體內(nèi)的輻射屏蔽和射束出口，靶材與自 射束入口入射的質(zhì)子束發(fā)生核反應(yīng)以產(chǎn)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(chǎn)生的中子減速至超熱中子能區(qū)，反射體將偏離主軸的中子導(dǎo)回主軸 以提高超熱中子射束強(qiáng)度，緩速體和反射體之間設(shè)置間隙通道以提高超熱中子通量，熱中 子吸收體用于吸收熱中子以避免治療時(shí)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(qū)的正常組織劑量。
[0007] 射束整形體進(jìn)一步用于加速器硼中子捕獲治療。
[0008] 加速器硼中子捕獲治療通過加速器將質(zhì)子束加速，靶材由金屬制成，質(zhì)子束加速 至足以克服靶材原子核庫倫斥力的能量，與靶材發(fā)生核反應(yīng)以產(chǎn)生中子。
[0009] 射束整形體能將中子緩速至超熱中子能區(qū)，并降低熱中子及快中子含量，超熱中 子能區(qū)在〇. 5eV到40keV之間，熱中子能區(qū)小于0. 5eV，快中子能區(qū)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(qiáng)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。
[0010] 作為一種優(yōu)選地，緩速體由 D20、AlF3、Fluental?、CaF2、Li2C0 3、MgF#P Al 203中的 至少一種制成。
[0011] 進(jìn)一步地，反射體由Pb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(shè)有空氣通道。
[0012] 輻射屏蔽包括光子屏蔽和中子屏蔽。作為一種優(yōu)選地，光子屏蔽由Pb制成，中子 屏蔽由PE (聚乙烯）制成。
[0013] 作為一種優(yōu)選地，緩速體設(shè)置成包含一個(gè)柱體狀和與柱體狀鄰接的一個(gè)錐體狀的 形狀或者設(shè)置成兩個(gè)相反方向相互鄰接的錐體狀。
[0014] 本發(fā)明實(shí)施例中所述的"柱體"或"柱體狀"是指沿著圖示方向的一側(cè)到另一側(cè)其 外輪廓的整體趨勢(shì)基本不變的結(jié)構(gòu)，外輪廓的其中一條輪廓線可以是線段，如圓柱體狀的 對(duì)應(yīng)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(duì)應(yīng)的輪 廓線，外輪廓的整個(gè)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。
[0015] 本發(fā)明實(shí)施例中所述的"錐體"或"錐體狀"是指沿著圖示方向的一側(cè)到另一側(cè)其 外輪廓的整體趨勢(shì)逐漸變小的結(jié)構(gòu)，外輪廓的其中一條輪廓線可以是線段，如圓錐體狀的 對(duì)應(yīng)的輪廓線，也可以是圓弧，如球面體狀的對(duì)應(yīng)的輪廓線，外輪廓的整個(gè)表面可以是圓滑 過渡的，也可以是非圓滑過渡的，如在圓錐體狀或球面體狀的表面做了很多凸起和凹槽。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 圖1是硼中子捕獲反應(yīng)示意圖。
[0017] 圖2是kiB(n，a ) 7Li中子捕獲核反應(yīng)方程式。
[0018] 圖3是本發(fā)明第一實(shí)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(shè)置有間隙通道。
[0019] 圖4是本發(fā)明第二實(shí)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(shè)置成雙錐體，且第一實(shí)施例中的間隙通道位置以緩速體材料填充。
[0020] 圖5是本發(fā)明第三實(shí)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(shè)置成雙錐體，且第一實(shí)施例中的間隙通道位置以反射體材料填充。
[0021] 圖6是中子能量與中子角度雙微分的中子產(chǎn)率圖。
[0022] 圖7是本發(fā)明第四實(shí)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(shè)置成柱體。
[0023] 圖8是本發(fā)明第五實(shí)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(shè)置成柱體+錐體。

【具體實(shí)施方式】
[0024] 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(yīng)用逐漸增加，其中以硼 中子捕獲治療最為常見，供應(yīng)硼中子捕獲治療的中子可以由核反應(yīng)堆或加速器供應(yīng)。本發(fā) 明的實(shí)施例以加速器硼中子捕獲治療為例，加速器硼中子捕獲治療的基本組件通常包括用 于對(duì)帶電粒子(如質(zhì)子、氘核等）進(jìn)行加速的加速器、靶材與熱移除系統(tǒng)和射束整形體，其中 加速帶電粒子與金屬靶材作用產(chǎn)生中子，依據(jù)所需的中子產(chǎn)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(yīng)，常被討論的核反應(yīng) 有 7Li (p，n) 7Be及9Be (p，n)9B,這兩種反應(yīng)皆為吸熱反應(yīng)。兩種核反應(yīng)的能量閥值分別為 I. 881MeV和2. 055MeV，由于硼中子捕獲治療的理想中子源為keV能量等級(jí)的超熱中子，理 論上若使用能量僅稍高于閥值的質(zhì)子轟擊金屬鋰靶材，可產(chǎn)生相對(duì)低能的中子，不須太多 的緩速處理便可用于臨床，然而鋰金屬（Li)和鈹金屬（Be)兩種靶材與閥值能量的質(zhì)子作 用截面不高，為產(chǎn)生足夠大的中子通量，通常選用較高能量的質(zhì)子來引發(fā)核反應(yīng)。
[0025] 理想的靶材應(yīng)具備高中子產(chǎn)率、產(chǎn)生的中子能量分布接近超熱中子能區(qū)(將在下 文詳細(xì)描述)、無太多強(qiáng)穿輻射產(chǎn)生、安全便宜易于操作且耐高溫等特性，但實(shí)際上并無法 找到符合所有要求的核反應(yīng)，本發(fā)明的實(shí)施例中采用鋰金屬制成的靶材。但是本領(lǐng)域技術(shù) 人員熟知的，靶材的材料也可以由其他除了上述談?wù)摰降慕饘俨牧现獾慕饘俨牧现瞥伞?br> [0026] 針對(duì)熱移除系統(tǒng)的要求則根據(jù)選擇的核反應(yīng)而異，如7Li (p，n) 7Be因金屬靶材(鋰 金屬)的熔點(diǎn)及熱導(dǎo)系數(shù)差，對(duì)熱移除系統(tǒng)的要求便較9Be (p，n) 9B高。本發(fā)明的實(shí)施例中采 用7Li (p, n) 7Be的核反應(yīng)。
[0027] 無論硼中子捕獲治療的中子源來自核反應(yīng)堆或加速器帶電粒子與靶材的核反應(yīng)， 產(chǎn)生的皆為混合輻射場，即射束包含了低能至高能的中子、光子；對(duì)于深部腫瘤的硼中子捕 獲治療，除了超熱中子外，其余的輻射線含量越多，造成正常組織非選擇性劑量沉積的比例 越大，因此這些會(huì)造成不必要?jiǎng)┝康妮椛鋺?yīng)盡量降低。除了空氣射束品質(zhì)因素，為更了解中 子在人體中造成的劑量分布，本發(fā)明的實(shí)施例中使用人體頭部組織假體進(jìn)行劑量計(jì)算，并 以假體射束品質(zhì)因素來作為中子射束的設(shè)計(jì)參考，將在下文詳細(xì)描述。
[0028] 國際原子能機(jī)構(gòu)（IAEA)針對(duì)臨床硼中子捕獲治療用的中子源，給定了五項(xiàng)空氣射 束品質(zhì)因素建議，此五項(xiàng)建議可用于比較不同中子源的優(yōu)劣，并供以作為挑選中子產(chǎn)生途 徑、設(shè)計(jì)射束整形體時(shí)的參考依據(jù)。這五項(xiàng)建議分別如下： 超熱中子射束通量 Epithermal neutron flux > I X IO9 n/cm2s 快中子污染 Fast neutron contamination < 2 x ICT13 Gy_cm2/n 光子污染 Photon contamination < 2 x ICT13 Gy-cm2/n 熱中子與超熱中子通量比值 thermal to epithermal neutron flux ratio〈0· 05 中子電'流與通量比值 epithermal neutron current to flux ratio > 0. 7 注：超熱中子能區(qū)在〇. 5eV到40keV之間，熱中子能區(qū)小于0. 5eV，快中子能區(qū)大于 40keV〇
[0029] 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(shí)間。若腫瘤含硼藥物濃度 夠高，對(duì)于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(duì)于超熱中子射束通量的要求為每秒每平方厘米的超 熱中子個(gè)數(shù)大于1〇9,此通量下的中子射束對(duì)于目前的含硼藥物而言可大致控制治療時(shí)間 在一小時(shí)內(nèi)，短治療時(shí)間除了對(duì)病人定位和舒適度有優(yōu)勢(shì)外，也可較有效利用含硼藥物在 腫瘤內(nèi)有限的滯留時(shí)間。
[0030] 2、快中子污染： 由于快中子會(huì)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(guān)，因此在中子射束設(shè)計(jì)上應(yīng)盡量減少快中子的含量?？熘凶游廴径x為單位超熱 中子通量伴隨的快中子劑量，IAEA對(duì)快中子污染的建議為小于2 X KT13 Gy-Cm2/n。
[0031] 3、光子污染（Y射線污染）： Y射線屬于強(qiáng)穿輻射，會(huì)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 Y射線含量也是中子束設(shè)計(jì)的必要要求，Y射線污染定義為單位超熱中子通量伴隨的Y 射線劑量，IAEA對(duì)γ射線污染的建議為小于2 X 10_13 Gy-Cm2/n。
[0032] 4、熱中子與超熱中子通量比值： 由于熱中子衰減速度快、穿透能力差，進(jìn)入人體后大部分能量沉積在皮膚組織，除黑色 素細(xì)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(duì)腦瘤等深層腫瘤應(yīng) 降低熱中子含量。IAEA對(duì)熱中子與超熱中子通量比值建議為小于0. 05。
[0033] 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(fā)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 姿勢(shì)彈性。IAEA對(duì)中子電流與通量比值建議為大于0. 7。
[0034] 利用假體得到組織內(nèi)的劑量分布，根據(jù)正常組織及腫瘤的劑量-深度曲線，推得 假體射束品質(zhì)因素。如下三個(gè)參數(shù)可用于進(jìn)行不同中子射束治療效益的比較。
[0035] 1、有效治療深度： 腫瘤劑量等于正常組織最大劑量的深度，在此深度之后的位置，腫瘤細(xì)胞得到的劑量 小于正常組織最大劑量，即失去了硼中子捕獲的優(yōu)勢(shì)。此參數(shù)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。
[0036] 2、有效治療深度劑量率： 即有效治療深度的腫瘤劑量率，亦等于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(shù)影響治療時(shí)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(shí)間越短，單位為cGy/mA-min。
[0037] 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(jì)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。
[0038] 為了使射束整形體在設(shè)計(jì)上有比較依據(jù)，除了五項(xiàng)IAEA建議的空氣中射束品質(zhì) 因素和上述的三個(gè)參數(shù)，本發(fā)明實(shí)施例中也利用如下的用于評(píng)估中子射束劑量表現(xiàn)優(yōu)劣的 參數(shù)： 1、照射時(shí)間彡30min (加速器使用的質(zhì)子電流為IOmA) 2、 30. ORBE-Gy可治療深度彡7cm 3、 腫瘤最大劑量> 60. ORBE-Gy 4、 正常腦組織最大劑量< 12. 5RBE-Gy 5、 皮膚最大劑量< ILORBE-Gy 注：RBE (Relative Biological Effectiveness)為相對(duì)生物效應(yīng)，由于光子、中子會(huì) 造成的生物效應(yīng)不同，所以如上的劑量項(xiàng)均分別乘上不同組織的相對(duì)生物效應(yīng)以求得等效 劑量。
[0039] 為了改善中子射源的通量與品質(zhì)，本發(fā)明的實(shí)施例是針對(duì)用于中子捕獲治療的射 束整形體提出的改進(jìn)，作為一種優(yōu)選地，是針對(duì)用于加速器硼中子捕獲治療的射束整形體 的改進(jìn)。如圖3所示，本發(fā)明第一實(shí)施例中的用于中子捕獲治療的射束整形體10,其包括射 束入口 11、靶材12、鄰接與靶材12的緩速體13、包圍在緩速體13外的反射體14、與緩速體 13鄰接的熱中子吸收體15、設(shè)置在射束整形體10內(nèi)的輻射屏蔽16和射束出口 17,靶材12 與自射束入口 11入射的質(zhì)子束發(fā)生核反應(yīng)以產(chǎn)生中子，中子形成中子射束，中子射束限定 一根主軸X，緩速體13將自靶材12產(chǎn)生的中子減速至超熱中子能區(qū)，反射體14將偏離主軸 X的中子導(dǎo)回主軸X以提高超熱中子射束強(qiáng)度，緩速體13和反射體14之間設(shè)置間隙通道 18以提高超熱中子通量，熱中子吸收體15用于吸收熱中子以避免治療時(shí)與淺層正常組織 造成過多劑量，輻射屏蔽16用于屏蔽滲漏的中子和光子以減少非照射區(qū)的正常組織劑量。
[0040] 加速器硼中子捕獲治療通過加速器將質(zhì)子束加速，作為一種優(yōu)選實(shí)施例，靶材 12由鋰金屬制成，質(zhì)子束加速至足以克服靶材原子核庫倫斥力的能量，與靶材12發(fā)生 7Li (p，n) 7Be核反應(yīng)以產(chǎn)生中子。射束整形體10能將中子緩速至超熱中子能區(qū)，并降低熱中 子及快中子含量，緩速體13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， 作為一種優(yōu)選實(shí)施例，緩速體 13 由 D20、A1F3、Fluental?、CaF2、Li2CO 3、MgFJP Al 203中的 至少一種制成。反射體14由具有中子反射能力強(qiáng)的材料制成，作為一種優(yōu)選實(shí)施例，反射 體14由Pb或Ni中的至少一種制成。熱中子吸收體15由與熱中子作用截面大的材料制成， 作為一種優(yōu)選實(shí)施例，熱中子吸收體15由 6Li制成，熱中子吸收體15和射束出口 17之間 設(shè)有空氣通道19。輻射屏蔽16包括光子屏蔽161和中子屏蔽162,作為一種優(yōu)選實(shí)施例， 輻射屏蔽16包括由鉛（Pb)制成的光子屏蔽161和由聚乙烯（PE)制成的中子屏蔽162。
[0041] 其中，緩速體13設(shè)置成兩個(gè)相反方向相互鄰接的錐體狀，如圖3所示的方向，緩 速體13的左側(cè)為向著左側(cè)逐漸變小的錐體狀，緩速體13的右側(cè)為向著右側(cè)逐漸變小的錐 體狀，兩者相互鄰接。作為一種優(yōu)選地，緩速體13的左側(cè)設(shè)置為向著左側(cè)逐漸變小的錐體 狀，而右側(cè)也可以設(shè)置成其他形體狀與該錐體狀相互鄰接，如柱體狀等。反射體14緊密的 包圍在緩速體13周圍，在緩速體13和反射體14之間設(shè)置有間隙通道18,所謂的間隙通道 18指的是未用實(shí)體材料覆蓋的空的容易讓中子束通過的區(qū)域，如該間隙通道18可以設(shè)置 為空氣通道或者真空通道。緊鄰緩速體13設(shè)置的熱中子吸收體15由很薄的一層 6Li材 質(zhì)制成，輻射屏蔽16中的由Pb制成的光子屏蔽161可以與反射體14設(shè)置為一體，也可以 設(shè)置成分體，而輻射屏蔽16中由PE制成的中子屏蔽162可以設(shè)置在鄰近射束出口 17的位 置。在熱中子吸收體15和射束出口 17之間設(shè)置有空氣通道19,于此區(qū)域可持續(xù)將偏離主 軸X的中子導(dǎo)回主軸X以提高超熱中子射束強(qiáng)度。假體B設(shè)置在距離射束出口 17約Icm 處。本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的，光子屏蔽161可以由其他材料制成，只要起到屏蔽光子的作用 就行，中子屏蔽162也可以由其他材料制成，也可以設(shè)置在其它地方，只要能夠滿足屏蔽滲 漏中子的條件就行。
[0042] 為了比較設(shè)置有間隙通道的射束整形體與未設(shè)置間隙通道的射束整形體的差異， 如圖4和圖5所示，其分別示出了將間隙通道采用緩速體填充的第二實(shí)施例和將間隙通道 采用反射體填充的第三實(shí)施例。首先參照?qǐng)D4,該射束整形體20包括射束入口 21、靶材22、 鄰接與靶材22的緩速體23、包圍在緩速體23外的反射體24、與緩速體23鄰接的熱中子吸 收體25、設(shè)置在射束整形體20內(nèi)的輻射屏蔽26和射束出口 27,靶材22與自射束入口 21 入射的質(zhì)子束發(fā)生核反應(yīng)以產(chǎn)生中子，中子形成中子射束，中子射束限定一根主軸XI，緩速 體23將自靶材22產(chǎn)生的中子減速至超熱中子能區(qū)，反射體24將偏離主軸Xl的中子導(dǎo)回 主軸Xl以提高超熱中子射束強(qiáng)度，緩速體23設(shè)置成兩個(gè)相反方向相互鄰接的錐體狀，緩速 體23的左側(cè)為向著左側(cè)逐漸變小的錐體狀，緩速體23的右側(cè)為向著右側(cè)逐漸變小的錐體 狀，兩者相互鄰接，熱中子吸收體25用于吸收熱中子以避免治療時(shí)與淺層正常組織造成過 多劑量，輻射屏蔽26用于屏蔽滲漏的中子和光子以減少非照射區(qū)的正常組織劑量。
[0043] 作為一種優(yōu)選地，第二實(shí)施例中的靶材22、緩速體23、反射體24、熱中子吸收體25 和輻射屏蔽26可以與第一實(shí)施例中的相同，而其中的輻射屏蔽26包括由鉛（Pb)制成的光 子屏蔽261和由聚乙烯（PE)制成的中子屏蔽262,該中子屏蔽262可以設(shè)置在射束出口 27 處。在熱中子吸收體25和射束出口 27之間設(shè)置有空氣通道28。假體Bl設(shè)置在距離射束 出口 27約Icm處。
[0044] 請(qǐng)參照?qǐng)D5,該射束整形體30包括射束入口 31、靶材32、鄰接與靶材32的緩速體 33、包圍在緩速體33外的反射體34、與緩速體33鄰接的熱中子吸收體35、設(shè)置在射束整形 體30內(nèi)的輻射屏蔽36和射束出口 37,靶材32與自射束入口 31入射的質(zhì)子束發(fā)生核反應(yīng) 以產(chǎn)生中子，中子形成中子射束，中子射束限定一根主軸X2,緩速體33將自靶材32產(chǎn)生的 中子減速至超熱中子能區(qū)，反射體34將偏離主軸X2的中子導(dǎo)回主軸X2以提高超熱中子射 束強(qiáng)度，緩速體33設(shè)置成兩個(gè)相反方向相互鄰接的錐體狀，緩速體33的左側(cè)為向著左側(cè)逐 漸變小的錐體狀，緩速體33的右側(cè)為向著右側(cè)逐漸變小的錐體狀，兩者相互鄰接，熱中子 吸收體35用于吸收熱中子以避免治療時(shí)與淺層正常組織造成過多劑量，輻射屏蔽36用于 屏蔽滲漏的中子和光子以減少非照射區(qū)的正常組織劑量。
[0045] 作為一種優(yōu)選地，第三實(shí)施例中的靶材32、緩速體33、反射體34、熱中子吸收體35 和輻射屏蔽36可以與第一實(shí)施例中的相同，而其中的輻射屏蔽36包括由鉛（Pb)制成的光 子屏蔽361和由聚乙烯（PE)制成的中子屏蔽362,該中子屏蔽362可以設(shè)置在射束出口 37 處。在熱中子吸收體35和射束出口 37之間設(shè)置有空氣通道38。假體B2設(shè)置在距離射束 出口 37約Icm處。
[0046] 下面采用MCNP軟件(是由美國洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗(yàn)室（LosAlamos National Laboratory)開發(fā)的基于蒙特卡羅方法的用于計(jì)算三維復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)中的中子、光子、帶電 粒子或者耦合中子/光子/帶電粒子輸運(yùn)問題的通用軟件包)對(duì)這三種實(shí)施例的模擬計(jì)算： 其中，如下表一示出了空氣中射束品質(zhì)因素在這三種實(shí)施例中的表現(xiàn)(表格中各名詞 的單位同上所述，在此不再贅述，下同）： 表一：空氣中射束品質(zhì)因素

【權(quán)利要求】
1. 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(shè)置在所述射束整形體內(nèi)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(zhì)子束發(fā)生核反應(yīng)以產(chǎn)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(chǎn)生的中子減速至超熱中子能區(qū)，所述反射體將偏離所 述主軸的中子導(dǎo)回所述主軸以提高超熱中子射束強(qiáng)度，所述緩速體和所述反射體之間設(shè)置 間隙通道以提高超熱中子通量，所述熱中子吸收體用于吸收熱中子以避免治療時(shí)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(qū)的正常組 織劑量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于中子捕獲治療的射束整形體，其特征在于：所述射束整 形體進(jìn)一步用于加速器硼中子捕獲治療。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于中子捕獲治療的射束整形體，其特征在于：加速器硼中 子捕獲治療通過加速器將質(zhì)子束加速，所述靶材由金屬制成，所述質(zhì)子束加速至足以克服 靶材原子核庫倫斥力的能量，與所述靶材發(fā)生核反應(yīng)以產(chǎn)生中子。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于中子捕獲治療的射束整形體，其特征在于：所述射束 整形體能將中子緩速至超熱中子能區(qū)，并降低熱中子及快中子含量，所述超熱中子能區(qū)在 0. 5eV到40keV之間，所述熱中子能區(qū)小于0. 5eV，所述快中子能區(qū)大于40keV，所述緩速體 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，所述反射體由具有中子反射 能力強(qiáng)的材料制成，所述熱中子吸收體由與熱中子作用截面大的材料制成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于中子捕獲治療的射束整形體，其特征在于：所述緩速體 由D20、A1F3、Fluental?、CaF2、Li2C03、MgFjPA1 203 中的至少一種制成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于中子捕獲治療的射束整形體，其特征在于：所述反射體 由Pb或Ni中的至少一種制成，所述熱中子吸收體由6Li制成，所述熱中子吸收體和所述射 束出口之間設(shè)有空氣通道。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于中子捕獲治療的射束整形體，其特征在于：所述輻射屏 蔽包括光子屏蔽和中子屏蔽。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于中子捕獲治療的射束整形體，其特征在于：所述緩速體 設(shè)置成包含至少一個(gè)錐體狀的形狀。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于中子捕獲治療的射束整形體，其特征在于：所述緩速體 設(shè)置成包含一個(gè)柱體狀和與所述柱體狀鄰接的一個(gè)錐體狀的形狀。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于中子捕獲治療的射束整形體，其特征在于：所述緩速體 設(shè)置成兩個(gè)相反方向相互鄰接的錐體狀。
【文檔編號(hào)】A61N5/10GK104511096SQ201410743692
【公開日】2015年4月15日 申請(qǐng)日期:2014年12月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月8日
【發(fā)明者】劉淵豪, 李珮儀 申請(qǐng)人:南京中硼聯(lián)康醫(yī)療科技有限公司