CN110496321B - 中子捕获治疗***及载置台 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种中子捕获治疗***，其设有产生中子束的中子产生装置、用于向被照射体照射中子束的照射室及容纳在所述照射室内的用于载置被照射体的载置台。所述载置台包括用于载置患者的载置件、用于调节载置件的空间位置的调节装置、连接于调节装置与载置件之间的驱动杆及包覆调节装置的第一屏蔽件，所述第一屏蔽件避免所述调节装置被放射性射线辐射。所述调节装置驱动驱动杆运动从而调节载置件的空间位置，所述第一屏蔽件设有给驱动杆运动提供让位空间的通槽。调节装置设置于基本密封的第一屏蔽件内，大大降低了中子、伽马射线对其的辐射损伤、提高了调节装置的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种放射性射线辐照***，尤其涉及一种中子捕获治疗***及载置台。
背景技术
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。
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。
中子捕获治疗***具备中子束产生部、中子束减速装置、准直器、照射室、准备室及载置患者的载置台。通常，减速装置埋设于照射室的墙壁内，准直器固定设置于减速装置前端或是设置在载置台上，在实施照射之前，需要对载置台上用于载置患者的载置件进行空间位置调整以将患者需要被照射的部位与准直器及中子产生部进行对准。用于对载置件进行空间位置调整的调整装置为保证强度，通常由金属材料制成。在对患者实施中子束照射的过程中，调整装置一直暴露在放射剂量较高的中子束、γ射线等辐射线中，调整装置很容易被活化而使载置台过早地终止使用寿命。
发明内容
为了解决上述问题，本申请的一方面提供一种中子捕获治疗***，其设有产生中子束的中子产生装置、用于向被照射体照射中子束的照射室及容纳在所述照射室内的用于载置被照射体的载置台，所述中子产生装置包括生成中子束的中子束生成部、将中子束减速至超热中子能区的缓速体及将偏离的中子导回至缓速体的反射体，所述载置台包括用于载置患者的载置件、用于调节载置件的空间位置的调节装置、连接于调节装置与载置件之间的驱动杆及包覆调节装置的第一屏蔽件，所述第一屏蔽件避免所述调节装置被放射性射线辐射，所述调节装置驱动驱动杆运动从而调节载置件的空间位置，所述第一屏蔽件设有给驱动杆运动提供让位空间的通槽。
进一步地，所述中子产生装置还包括用于吸收热中子以避免治疗时与浅层正常组织造成过多剂量的热中子吸收体及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的辐射屏蔽。
进一步地，所述载置台还包括位于所述第一屏蔽件的通槽与所述调节装置之间的第二屏蔽件，所述驱动杆带动所述第二屏蔽件在通槽内移动，所述第二屏蔽件能够避免所述调节装置被放射性射线辐射。
优选地，所述第一屏蔽件为中空的球体或多边形体，所述第一屏蔽件具有本体部，通槽设于本体部上靠近所述载置件的一侧，驱动杆穿过所述通槽依次与所述第二屏蔽件和所述调节装置连接。
优选地，所述驱动杆带动第二屏蔽件运动到所述通槽的任意位置时，通槽在与地面平行的平面上的投影的边界位于第二屏蔽件在与地面平行的平面上的投影的边界内。
本申请的另一方面提供一种载置台，其包括用于载置患者的载置件、用于调节载置件的空间位置的调节装置、连接于调节装置与载置件之间的驱动杆、包覆调节装置的第一屏蔽件，所述第一屏蔽件避免所述调节装置被放射性射线辐射，所述调节装置驱动驱动杆运动从而调节载置件的空间位置，所述第一屏蔽件设有给驱动杆运动提供让位空间的通槽。
优选地，所述第一屏蔽件为中空的球体或多边形体。
进一步地，所述第一屏蔽件具有本体部，通槽设于本体部上靠近载置件的一侧，驱动杆穿过通槽与所述调节装置连接。
进一步地，所述载置台还包括位于第一屏蔽件的通槽与所述调节装置之间的第二屏蔽件。
优选地，所述第二屏蔽件为圆弧状或平板状。
优选地，所述驱动杆带动所述第二屏蔽件运动到任意位置时，所述通槽在与地面平行的平面上的投影的边界位于所述第二屏蔽件在与地面平行的平面上的投影的边界内。
与现有技术相比，本实施例记载的技术方案具有以下有益效果：调节装置设置于基本密封的第一屏蔽件内，大大降低了中子、伽马射线对其的辐射损伤、提高了调节装置的使用寿命。
附图说明
图1是本申请中子捕获治疗***的俯视图；
图2是本申请中子捕获治疗***的实施例一的载置台的剖视图，其中，驱动杆位于通槽的第一端点；
图3是本申请中子捕获治疗***的实施例一的载置台去除基座部、载置件、驱动部和调节装置的俯视图，其中，驱动杆位于通槽的第三端点；
图4是本申请中子捕获治疗***的实施例二的载置台的剖视图，其中，驱动杆位于通槽的第二端点；
图5是本申请中子捕获治疗***的实施例二的载置台去除基座部、载置件、驱动部和调节装置的俯视图，其中，驱动杆位于通槽的第四端点。
具体实施方式
中子捕获治疗作为一种有效的治疗癌症的手段近年来的应用逐渐增加，其中以硼中子捕获治疗最为常见，供应硼中子捕获治疗的中子可以由核反应堆或加速器供应。本申请的实施例以加速器硼中子捕获治疗为例。
以下，参考附图对本发明的实施方式进行详细说明。另外，以下说明中，对相同或相当要件标注相同符号并省略重复说明。并且，设定将从后述的中子束N的出射方向作为X轴、将与中子束N的射出方向正交的方向作为Y轴、将相对于地面垂直的方向作为Z轴的XYZ坐标系(参考图2)，并定义由X轴、Y轴组成的平面为第一平面，第一平面与地面平行，在各构成要件的位置关系的说明中使用X轴、Y轴、Z轴。
空间相关的术语比如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等可以在此用于使描述一个元件与另一个元件的关系的说明变得简单，如在图中所展示的，定义前后方向平行于Y轴、上下方向平行于Z轴、左右方向平行于X轴。
如图1所示，中子捕获治疗***1具备用于产生治疗用中子束N的中子产生装置2、用于向被照射体，例如患者，照射中子束N的照射室3、用于进行照射前准备工作的准备室4、用于实施照射控制的管理室5及载置患者进出照射室3的载置台6。
中子产生装置2构成为在照射室3外产生中子束N并能够向患者照射中子束N。中子产生装置2包括用于加速带电粒子束的回旋加速器21、与带电粒子束反应生成中子束N的中子束生成部23及位于回旋加速器21与中子束生成部23之间用于传输带电粒子束的带电粒子束传输部22。中子产生装置2四周被混凝土制成的屏蔽壁W1包围。带电粒子束传输部22向中子束生成部23传输带电粒子束，其一端连接于回旋加速器21、另一端连接于中子束生成部23。在其他实施例中，可以采用其他加速器代替回旋加速器。可以根据实际需要在带电粒子束传输部22上设置射束调整部、电流监测器、带电粒子扫描部等射束控制装置。射束调整部控制带电粒子束的行进方向及射束直径。电流监视器实时测定带电粒子束的电流值(即电荷、照射剂量率)。带电粒子束扫描部扫描带电粒子束并控制带电粒子束对中子束生成部23的照射位置。中子束生成部23包括与带电粒子束反应生成中子束N的靶T及对产生的中子束N进行减速、屏蔽的射束整形体24。在中子束生成部23中生成的中子束N包括高速中子束、超热中子束、热中子束及伽马射线，其中，超热中子能区在0.5eV到40keV之间，热中子能区小于0.5eV，快中子能区大于40keV。具体地，射束整形体24包括能够将自靶T产生的中子束N减速至超热中子能区的缓速体241、将偏离的中子导回至缓速体241以提高超热中子射束强度的反射体242、用于吸收热中子以避免治疗时与浅层正常组织造成过多剂量的热中子吸收体及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的辐射屏蔽。作为一种优选实施例，靶T由锂金属制成，通常为锂(Li)靶和铍(Be)靶，带电粒子束加速至足以克服靶T的原子核库伦斥力的能量，与靶T发生7Li(p,n)7Be核反应以产生中子束。其中，主要是超热中子束与进入患者体内的肿瘤的硼进行核反应而发挥治疗效果。靶T设置于屏蔽壁W1的外部，射束整形体24沿中子束N的行进方向埋设在屏蔽壁W1内。
继续参图1所示，照射室3包括被屏蔽壁W2、设置于屏蔽壁W2上供患者进出的出入口35、打开和关闭出入口35的屏蔽门D1，患者被放置于照射室3内接受中子束N照射进行治疗。靠近中子产生装置2的屏蔽壁W2上设有供中子束N射出的圆锥状准直器36，中子束N从准直器36射出并限定一根中子射束轴线X1。在其他实施例中，准直器36可设置成圆柱状、长方体状等其他形状。准备室4为用于实施向患者S照射中子束N前所需的准备工作的房间，准备工作包括将患者固定于载置台6、对患者进行定位并做好三维定位标记等。在本申请实施例中，准备室4设置于照射室3的左侧。在其他实施例中，准备室4可以设置在照射室3的任意方位。准备室4设有供患者进出照射室3的进出口41及打开、关闭进出口41的门42。准备室4的进出口41与照射室3的出入口35之间设有通道49供患者从准备室4进入照射室3。准备室4和照射室3及通道49内设有供载置台移动的导轨(未图示)。
管理室5为用于管理使用中子捕捉疗法***1实施的整体工序的房间。例如，管理人员从管理室5的室内肉眼确认准备室4中的准备工作的状况、管理人员操作控制装置来控制中子束N的照射的开始和停止等。
参照图2所示，载置台6包括：基座部61、用于在地面上移动基座部61的驱动部62、用于载置患者的载置件63、用于调节载置件63的空间位置的调节装置64、连接于调节装置64与载置件63之间的驱动杆65、包覆调节装置64的第一屏蔽件66及位于第一屏蔽件66内的第二屏蔽件68。
基座部61用于支撑第一屏蔽件66、第二屏蔽件68、调节装置64、驱动杆65及载置件63，其具有朝向地面的下表面611及与下表面相对的上表面612。本申请中，基座部61的整体形状呈长方体形状，在其他实施方式中，可以设置为圆柱状或是其他形状。驱动部62安装在下表面611上，驱动部62支撑基座部61、第一屏蔽件66、第二屏蔽件68、调节装置64、驱动杆65及载置件63并能够在地面上按照预定的轨道移动。优选的，驱动部62为四个车轮，这些车轮可以通过人力或马达等赋予驱动部62在地面移动的驱动力。在本申请中，载置台6可以沿着照射室3和准备室4内的导轨移动。在其他实施方式中，可以省去基座部61，将驱动部62设置在第一屏蔽件66上。
载置件63用于载置患者，可以设置为平板状，也可以设置为椅子状等其他适合支撑患者的形状。
驱动杆65的一端与载置件63固定连接，另一端与调节装置64连接。本申请中的调节装置64可以是连杆机构、齿轮机构等能够驱动驱动杆65沿X轴、Y轴、Z轴方向移动、并能够驱动驱动杆65围绕X轴、Y轴、Z轴旋转的任意一种常见的驱动机构或是多种驱动机构的组合，调节装置64可以是人力驱动，也可以是电动或是气动。调节装置64的主要材料为金属，第一、第二屏蔽件66、68包覆在调节装置64周围从而防止调节装置64被活化。第一、第二屏蔽件66、68由能够屏蔽中子和伽马射线的铅、硼、钛粉、铝粉、碳化硼等材料中的一种或多种制造而成。
驱动杆65为可伸缩式的杆，通过伸缩驱动杆65可以调节载置件63在Z轴方向上的位置，当然，也可以不做成伸缩式杆，仅采用调节装置64对载置件63在Z轴方向上的位置进行调节。驱动杆65外表面镀有一层屏蔽膜或安装有屏蔽套650，使得驱动杆65免受中子、伽马射线的辐射，屏蔽套650可以做成可伸缩的螺纹套。需要说明的是，驱动杆65只是载置件63与调节装置64之间的联动件，其可以是调节装置64的输出端，也可以是与调节装置64相互独立的、额外设置的一根杆。
参照图2及图3所示，具体地，第一屏蔽件66被支撑在基座部61的上表面612上，其包括球状的本体部660及设于本体部660靠近载置件63的一侧给驱动杆65移动提供让位空间的通槽662，调节装置64设置于第一屏蔽件66的本体部660内，驱动杆65向下穿过通槽662之后依次与第二屏蔽件68、调节装置64固定连接在一起，连接方式可以是螺纹连接、螺栓连接、卡扣连接等常见的连接方式中的任意一种。本体部660为一个中空的球体，通槽662为在Z轴方向上贯穿本体部660的上半部分而形成的通槽，本实施例中，通槽662为相互交叉、贯通的槽，其包括与X轴平行的第一通槽664及与Y轴平行的第二通槽665，第一、第二通槽664、665相互交叉、贯通，其在第一平面上的投影呈十字形。定义通槽662与X轴平行的方向上的最大尺寸为第一尺寸、与Y轴平行的方向上的最大尺寸为第二尺寸，第一、第二尺寸的值根据实际使用需求而定，可以相等或是不相等。在其他实施例中，通槽662可以是一整个圆形的槽、或是一整个方形的槽、也可以是一个不规则形状的槽。通槽662包括位于最左端的第一端点6641、位于最右端的第二端点6642、位于最后端的第三端点6651及位于最前端的第四端点6652。第一屏蔽件66上仅设置了供驱动杆65移动的通槽662，基本等于一个密封的空间，因此设于第一屏蔽件66内的调节装置64受到的中子和伽马射线的辐射量很少，很大程度上降低了调节装置64被活化的速度。驱动杆65能够在调节装置64的驱动下带动载置件63在通槽662内移动，从而使载置件63能够在X轴、Y轴、Z轴方向上自由调整位置。另外，调节装置64还可以驱动驱动杆65带动载置件63围绕X轴、Y轴、Z轴旋转。在其他实施方式中，第一屏蔽件66可以设置成中空的长方体、中空的正方体、中空的棱柱体等中空的多边形体，所有能容纳调节装置64且能与第二屏蔽件68配合以达到良好的屏蔽效果的形状都是可行的。容易理解的是，第一屏蔽件66是可开合的以便于将调节装置64安装到第一屏蔽件66内。
参照图2、图3所示，在Z轴方向上，第二屏蔽件68位于第一屏蔽件66的通槽662与调节装置64之间。第二屏蔽件68用于屏蔽从第一屏蔽件66的通槽662内进入第一屏蔽件66内部的少量中子和伽马射线。实施例一中，第二屏蔽件68为圆弧形的薄板，第二屏蔽件68在第一平面上的投影为圆形，为了保证第二屏蔽件68能最大程度地将从第一屏蔽件66的通槽662内进入第一屏蔽件66内部的少量中子和伽马射线进行屏蔽，驱动杆65带动第二屏蔽件68运动到任意位置时，通槽662在第一平面上的投影的边界位于第二屏蔽件68在第一平面上的投影的边界内。
参照图4、图5所示，在实施例二中，第二屏蔽件68’为平板状，第二屏蔽件68’在第一平面上的投影为方形，为了保证第二屏蔽件68’能最大程度地将从第一屏蔽件66的通槽662内进入第一屏蔽件66内部的少量中子和伽马射线进行屏蔽，驱动杆65带动第二屏蔽件68’运动到任意位置时，通槽662在第一平面上的投影的边界位于第二屏蔽件68在第一平面上的投影的边界内。更进一步地，可以在该平板状的第二屏蔽件68’做成弹性板或可伸缩的板，由此使第二屏蔽件68、68’的边缘尽可能的贴近第一屏蔽件66。当然，第二屏蔽件68、68’不限于这两种形状，其他任何方便制造、安装且能起到良好屏蔽效果的形状都是可行的。实施例二与实施例一的区别仅在于第二屏蔽件68、68’的形状不同，因此其他构件在此不再赘述。
调节装置64设置于基本密封的第一屏蔽件66内，大大降低了中子、伽马射线对其的辐射损伤，另外，第二屏蔽件68进一步屏蔽了从第一屏蔽件66的通槽662进入的少量中子、伽马射线，使得调节装置64受到的辐射量基本可忽略不计，大大提高了调节装置64的使用寿命。
本申请揭示的中子捕获治疗***及载置台并不局限于以上实施例所述的内容以及附图所表示的结构。例如，缓速体可设置成圆柱体、冷却装置可设置成若干个，而容纳管道对应地具有若干个等。在本申请的基础上对其中构件的材料、形状及位置所做的显而易见地改变、替代或者修改，都在本申请要求保护的范围之内。
Claims (10)
1.一种中子捕获治疗***，其特征在于：所述中子捕获治疗***设有产生中子束的中子产生装置、用于向被照射体照射中子束的照射室及容纳在所述照射室内的用于载置被照射体的载置台，所述中子产生装置包括生成中子束的中子束生成部、将中子束减速至超热中子能区的缓速体及将偏离的中子导回至缓速体的反射体，所述载置台包括用于载置患者的载置件、用于调节载置件的空间位置的调节装置、连接于调节装置与载置件之间的驱动杆及包覆调节装置的第一屏蔽件，所述第一屏蔽件避免所述调节装置被放射性射线辐射，所述调节装置驱动驱动杆运动从而调节载置件的空间位置，所述第一屏蔽件设有给驱动杆运动提供让位空间的通槽。
2.根据权利要求1所述的中子捕获治疗***，其特征在于：所述载置台还包括位于所述第一屏蔽件的通槽与所述调节装置之间的第二屏蔽件，所述驱动杆带动所述第二屏蔽件在通槽内移动，所述第二屏蔽件能够避免所述调节装置被放射性射线辐射。
3.根据权利要求2所述的中子捕获治疗***，其特征在于：所述第一屏蔽件为中空的球体或多边形体，所述第一屏蔽件具有本体部，通槽设于本体部上靠近所述载置件的一侧，驱动杆穿过所述通槽依次与所述第二屏蔽件和所述调节装置连接。
4.根据权利要求2所述的中子捕获治疗***，其特征在于：所述驱动杆带动第二屏蔽件运动到所述通槽的任意位置时，通槽在与地面平行的平面上的投影的边界位于第二屏蔽件在与地面平行的平面上的投影的边界内。
5.一种载置台，其特征在于：所述载置台包括用于载置患者的载置件、用于调节载置件的空间位置的调节装置、连接于调节装置与载置件之间的驱动杆、包覆调节装置的第一屏蔽件，所述第一屏蔽件避免所述调节装置被放射性射线辐射，所述调节装置驱动驱动杆运动从而调节载置件的空间位置，所述第一屏蔽件设有给驱动杆运动提供让位空间的通槽。
6.根据权利要求5所述的载置台，其特征在于：所述第一屏蔽件为中空的球体或多边形体。
7.根据权利要求5所述的载置台，其特征在于：所述第一屏蔽件具有本体部，通槽设于本体部上靠近载置件的一侧，驱动杆穿过通槽与所述调节装置连接。
8.根据权利要求5所述的载置台，其特征在于：所述载置台还包括位于第一屏蔽件的通槽与所述调节装置之间的第二屏蔽件。
9.根据权利要求8所述的载置台，其特征在于：所述第二屏蔽件为圆弧状或平板状。
10.根据权利要求8所述的载置台，其特征在于：所述驱动杆带动所述第二屏蔽件运动到任意位置时，所述通槽在与地面平行的平面上的投影的边界位于所述第二屏蔽件在与地面平行的平面上的投影的边界内。
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