CN204288824U - 用于放射治疗挡铅技术的防辐射材料 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可用于放射治疗挡铅技术的防辐射材料，所述防辐射材料包括至少一层由高分子基体与无机粉末混炼而成的复合材料层与至少一涂层、至少一金属编织层叠加而成；所述防辐射材料的厚度为0.5-3.0cm。本实用新型所述的防辐射材料可用于有放射源的场所的屏蔽，如作为电子线放射治疗中的挡块，或用于放疗、制造防护衣，还可用于工厂、实验室屏蔽领域中。本实用新型所述的材料不含铅和镉、且韧性较好、易于加工成形，能有效减少轫致辐射，增强治疗的精度以及对正常组织的保护，还可以减少在制造和使用的过程张造成环境污染且可减少对加工人员健康的伤害，是一种新型环保的屏蔽材料。

Description

用于放射治疗挡铅技术的防辐射材料

技术领域

本实用新型涉及一种防辐射材料，尤其涉及一种可用于放射治疗挡铅技术的防辐射材料。 

背景技术

挡铅技术是一门应用在电子放射治疗中的技术。在加速器高能电子束治疗时,一般会根据病变部位的形状或保护重要器官等治疗的需要，在规则射野中附加铅块形成不规则射野。挡块的主要目的是将规则射野变成不规则射野，以使射野形状与靶区形状的投影一致，或是为了保护射野内某一重要组织或器官。 

在以往的放射治疗中，挡块材料是由纯铅制成。由于铅的熔点比较高(熔点为327℃)，导致采用纯铅作为挡块材料的制作较困难，一般只作为射野标准挡块使用，不易对每个患者制作特定形状的铅块。为了解决上述的问题，现在国内外临床放疗使用挡块材料一般是加入了其它金属制成的熔点较低的含铅合金，即低熔点铅(low melting-point alloy lead，LML)。 

常用的低熔点铅的组成成分为铋50％，铅26.7％，镉10.0％，锡13.3％。低熔点铅的制作方法是先熔化铅、锡，后加铋、镉，待熔合后即成低熔点的铅合金。现有的低熔点铅可以有效地克服了铅熔点高的缺点，可以比较容易实现适合患者个体的不规则“限光筒”。 

但是，在实际的制作和使用过程中，低熔点铅存在很大的缺陷。首先，低熔点合金中含有的铅和镉等重金属，在制作和使用过程中难免会释放出有毒气体，不仅会对环境造成污染，还会对工作人员的身体健康造成伤害。其次，铅是一种高原子序数的重金属材料，高原子序数材料对电子的阻止作用较强，当电子与高原子序数的材料作用时会产生较强的轫致辐射(其中，带电粒子对材料的轫致辐射系数与材料的原子系数的平方和入射带电粒子的能量成正比)，由于轫致辐射产生的X射线会引起射野中心轴上深度剂量的变化，并且由轫致辐射产生的X 射线在治疗计划***中并未加以考虑，因此，由轫致辐射产生的X射线会对治疗产生影响，甚至对患者的正常的组织造成伤害。 

在我国，大部分医院的放疗中心均使用低熔点铅制作挡块，虽然医护人员已经对使用低熔点铅会对环境及操作人员造成极大的危害，但目前还尚未找到一种更好的可替代的挡块材料，也未见相关研究的报道。近些年来，虽然美国和日本等一些国家已经开始了相关的实验研究来寻找新的挡铅替代材料，但是仍未对轫致辐射产生的高能X射线光束的污染问题提出解决的方法。 

实用新型内容

本实用新型旨在针对减少轫致辐射产生的高能X射线光束的污染问题，提供了一种可替代传统的挡铅材料，可广泛用于高能电子线放射治疗的防辐射材料。 

本实用新型的提供了一种用于放射治疗挡铅技术的防辐射材料，其包括：至少一层高分子基体/无机粉末复合材料层与至少一层涂层、至少一层金属编织层依次叠加而成；其中，所述高分子基体/无机粉末复合材料层是由高分子基体与无机粉末混炼而成。 

其中，所述防辐射材料的厚度为0.5-3.0cm。 

在本实用新型一个较为优选的实施例中，所述复合材料层的厚度优选为0.1-0.5cm，所述复合材料层的厚度可进一步优选为0.2-0.4cm，更优选为0.25-0.35cm，所述复合材料层包含高分子基体和无机粉末。 

在本实用新型一个较为优选的实施例中，所述防辐射材料的厚度可进一步优选为0.6-2.7cm。 

在本实用新型一个较为优选的实施例中，所述的防辐射材料优选为包括2-6层所述复合材料层，更优选为包括2-4层所述复合材料层，最优选为包括3层所述复合材料层。 

在本实用新型一个较为优选的实施例中，所述的涂层优选为一层，所述涂层的厚度优选为0.05-0.2cm。所述涂层材料可选自氮化铬、氮化钛、碳氮化钛、氮化铝钛以及碳化钨等中的一种或几种；所述涂层具有较好的附着性、耐氧化性和耐腐蚀性；所述涂层还可根据实际需要选择不同的颜色。 

在本实用新型一个较为优选的实施例中，所述的金属编织层优选为一层，所述金属编织层为金属丝的编织而成，可用于保护防辐射材料涂层、且增强所述防辐射材料的强韧度，使所述防辐射材料可易于定型和使用。 

优选地，所述的金属编织层的材质优选自铜、锌、铝、铝镁合金、不锈钢等中的一种或几种。优选地，所述的金属编织层的厚度优选为0.01-0.08cm。 

本实用新型所述的防辐射材料中，所述的高分子基体可优选为热塑弹性体(T PE/TPR)，可选自苯乙烯类(SBS、SIS、SEBS、SEPS)、烯烃类(TP0、TP V)、双烯类(TPB、TPI)、氯乙烯类(TPVC、TCPE)、氨酯类(TPU)、酯类(TPEE)、酰胺类(TPAE)、有机氟类(TPF)、有机硅类、乙烯类或其它离子交联聚合物等中的一种或几种，可进一步优选为聚苯乙烯、聚酰胺、聚酯、聚烯烃中的一种或几种的混合物。 

在本实用新型一个较为优选的实施例中，所述的无机粉末的粒径优选为小于75μm； 

其中，所述的无机粉末优选为金属或金属化合物，具体可优选为铱、钨、铁、不锈钢、锌、铜、黄铜、锡、钛、氧化钨、氧化铁、氧化锌、氧化锑、铁酸盐、硫酸钡等无机粉末中的一种或几种的混合物，进一步优选为铱、钨、铁、不锈钢、锌、铜、黄铜、锡、钛、氧化钨、氧化铁、氧化锌、氧化锑、铁酸盐、硫酸钡中的一种或几种的混合物； 

优选地，所述的无机粉末最优选为钨粉，所述钨粉的纯度优选为99.9％。 

在本实用新型一个较为优选的实施例中，以所述复合材料层的总重量为基准，所述的无机粉末在所述复合材料层中的含量优选为70-98wt％，含量更优选为75-90wt％，更进一步优选为78-85wt％。 

在本实用新型一个较为优选的实施例中，所述涂层设于一所述复合材料层与一所述金属编织层之间。 

本实用新型的还提供了一种防辐射材料的应用，所述的防辐射材料可用于有放射源的场所的屏蔽，如作为电子线放射治疗中的挡块，或用于放疗、制造防护衣，还可用于工厂、实验室屏蔽领域中。 

本实用新型所述的防辐射材料对能量6-20MeV的电子线具有屏蔽作用。优选地，调整所述的防辐射材料中所述复合材料层所含无机粉末的含量和/或厚度，可实现对不同能量电子线的屏蔽。 

本实用新型所述的防辐射材料采用热塑性弹体和非铅、镉的高密度金属粉末为材料，制备出一种能够有效减少轫致辐射、无污染、且可通过裁剪等方式易定型的新型的挡铅材料，具有有益效果如下： 

1)本实用新型所述的材料采用金属或无机粉末与热塑弹性体混炼的方法代替金属熔炼，韧性好，可直接用小刀或剪刀将该材料裁剪成所需的形状，易于加工成形。 

2)本实用新型所述的材料中并不含铅、镉，从而可以减少在制造和使用的过程中对环境造成污染或对操作人员的健康造成伤害。 

3)本实用新型所述的防辐射材料，是由无机金属及其化合物的粉末与含有大量C、H元素的高分子材料配合使用，不但具有良好的防辐射功效，还能有效地减少轫致辐射产生的高能X射线光束的污染，增强治疗的精度以及对正常组织的保护。 

4)本实用新型所述的材料是一项新型环保的屏蔽材料，所述的材料使用范围广泛，例如还可用于制造在放射源的工厂、实验室等领域使用的防护衣。 

附图说明

图1为本实用新型实施例中所述防辐射材料的结构示意图。 

具体实施例

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步说明，但不作为本实用新型的限定。 

在本实用新型中，所述防辐射材料由至少一层由高分子基体与无机粉末混炼而成的复合材料层与至少一层涂层、至少一层金属编织层依次叠加而成； 

其中，所述防辐射材料的厚度为0.5-3.0cm。 

图1为本实用新型实施例中所述防辐射材料的结构示意图，如图1中所示，本实施例中所述的防辐射材料包含三层叠加的复合材料层以及位于所述复合材料层的涂层，具体为第一复合材料层101、第二复合材料层102、第三复合材料层103、涂层104、金属编织层105；所述第一复合材料层101的厚度为0.5cm、第二复合材料层102的厚度0.3cm、第三复合材料层103的厚度也为0.3cm，涂层104的厚度为0.1cm，金属编织层105的厚度为0.05cm；则由三层复合材 料层、一层涂层与一层金属编织层所叠加得到的所述防辐射材料的厚度为1.25cm。 

即所述涂层104设于一所述复合材料层103与一所述金属编织层105之间。 

根据图1中所示的防辐射材料，其中，所包含的复合材料层结构还可以由一层、两层、四层、五层、六层、七层、八层、九层、十层等所述复合材料层叠加而形成，具体的复合材料层的层数根据实际的需要屏蔽的电子线的能量决定。 

如图1中所示的防辐射材料，根据所需屏蔽的电子线的能量大小，所述复合材料层的厚度还可以为0.1cm、0.2cm、0.3cm、0.4cm、0.35cm、0.28cm等等。 

所述防辐射材料的厚度可以为0.6cm、0.7cm、0.9cm、1.1cm、1.2cm、1.5cm、2.1cm、2.3cm、2.7cm、2.9cm、3.0cm等等。 

依据上述的复合材料层的厚度，所述防辐射材料的厚度还可以通过所含有的复合材料层的层数决定：如根据电子线的能量，所述防辐射材料所含有的层数优选为三层、四层、五层等。 

下面为结合本实施例所述的防辐射材料中含有不同含量无机粉末的复合材料层，以及由所得的复合材料层叠加不同层数得到的防辐射材料，针对不同能量的电子线进行屏蔽能力测试的实施例。 

实施例1

制备含75％重量比的钨粉的复合材料层板： 

称取75％重量比的钨粉和聚苯乙烯进行混炼，直至均匀成团、有黏性、光泽且色泽均匀。将混炼好的材料放入压片机里进行压片(压片机温度比混炼机温度略低)，制成厚度为0.3cm复合材料层板。 

其中，所述的钨粉和聚苯乙烯均为无污染材料，纯度达到99.9％，且钨粉可以无污染回收，回收时仅产生二氧化碳和水。 

测试内容：复合材料层对不同能量电子线的屏蔽能力； 

测试仪器：瓦里安加速器(型号为Varian 2100C/D)、IBA电离室、Fammer剂量仪、大小为30cm*30cm的水箱。 

测试方法： 

步骤1，将电子线能量调节至E＝9MeV，E＝12MeV，E＝20MeV；限光筒为 15*15cm²，源皮距SSD为100cm，射野为10*10cm²； 

步骤2，将电离室置于水面下2.5cm深度处，使电子线能量最强； 

步骤3，分别将含0、1、2、4、6层的复合材料层板的防辐射材料装入限光筒，进行测试。 

测试结果：如表1、表2中所示。 

表1，本实施例中不同能量的电子线下经过防辐射材料的限光筒测量值对照表 

表2，本实施例中不同层数的防辐射材料对不同能量电子线的衰减率对照表 

测试结果分析：由表1、表2中可知，本实施例对能量为9MeV的电子线的屏蔽能力较好，其中三层含75％钨粉的本实施例中所述的复合材料层的防辐射材料，防辐射材料对能量为9MeV的电子线的衰减率就可达到97.8％，符合防辐射材料对电子束的衰减率大于95％的要求；而对于能量为12MeV的电子线，则需五层，才能使本实施例中所述的复合材料层的防辐射材料对能量为12MeV的电子线的衰减率就可达到95％以上；75％钨粉的本实施例中所述的复合材料层的防辐射材料对于能量为20MeV的电子线的屏蔽能力不佳。 

实施例2

制备含80％重量比的钨粉的复合材料层板： 

称取80％重量比的钨粉和聚苯乙烯进行混炼，直至均匀成团、有黏性、光泽且色泽均匀。将混炼好的材料放入压片机里进行压片(压片机温度比混炼机温度略低)，制成厚度为3mm复合材料层板。 

测试内容、测试仪器以及测试方法与实施例1中相同，分别将含0、1、2、3、5层的复合材料层板的防辐射材料装入限光筒，进行测试。 

测试结果：如表3、表4中所示。 

表3，本实施例中不同能量的电子线下经过防辐射材料的限光筒测量值的对照表 

表4，本实施例中不同层数的防辐射材料对不同能量电子线的衰减率对照表 

测试结果分析：由表3、表4可知，本实施例对能量为9MeV的电子线的屏蔽能力较好，其中仅需三层含80％钨粉的本实施例中所述的复合材料层的防辐射材料，防辐射材料对能量为9MeV的电子线的衰减率就可达到100％，符合防辐射材料对电子束的衰减率大于95％的要求；而对于能量为12MeV的电子线，则需五层，才能使本实施例中所述的复合材料层的防辐射材料对能量为12MeV的电子线的衰减率就可达到100％；80％钨粉的本实施例中所述的复合材料层的防辐射材料对于能量为20MeV的电子线的屏蔽能力不佳。 

实施例3

制备含85％重量比钨粉的复合材料层板： 

称取85％重量比的钨粉和聚苯乙烯进行混炼，直至均匀成团、有黏性、光泽且色泽均匀。将混炼好的材料放入压片机里进行压片(压片机温度比混炼机温度略低)，制成厚度为3mm复合材料层板，其中钨粉的粒径为74μm。 

测试内容与测试仪器与实施例1中所述的测试内容、测试仪器相同。 

测试方法： 

步骤1，将电子线能量调节至E＝6MeV，E＝9MeV，E＝12MeV，E＝20MeV；限光筒为15*15cm²，源皮距SSD为100cm，射野为10*10cm²； 

步骤2，当电子线能量为6MeV与9MeV时，将电离室置于水面下1.5cm深度处；当电子线能量为12MeV与20MeV时，将电离室置于水面下2.5cm深度处； 

步骤3，分别将含0-9层的复合材料层板的防辐射材料装入限光筒，进行测试。其中当电子线能量为12MeV与20MeV时，不包括将含1层的复合材料层板的防辐射材料装入限光筒进行测试。 

测试结果：如表5、表6中所示。 

表5，本实施例中不同能量的电子线下经过防辐射材料的限光筒测量值的对照表 

表6，本实施例中不同层数的防辐射材料对不同能量电子线的衰减率的对照表 

测试结果分析：由表5、表6可知，本实施例对能量在6-12MeV之间的电子线的屏蔽能力较好，其中仅需三层含85％钨粉的本实施例中所述的复合材料层的防辐射材料就可满足临床需求，防辐射材料对电子束的衰减率大于95％的要求。 

结合实施例3中的测试结果，可知： 

当电子线的能量为6MeV时，需要含85％的含钨粉的防辐射材料0.6cm； 

当电子线的能量为9-12MeV时，需要含85％的含钨粉的防辐射材料0.9cm； 

当电子线的能量为20MeV时，需要含85％的含钨粉的防辐射材料2.7cm； 

综合实施例1-3中的测试结果可知，本实用新型所述的防辐射材料中钨的含量越高，则对能量较高的电子线的屏蔽能力越强，而防辐射材料的厚度越高，对电子线的衰减率越高。 

本实用新型的实施例中，还可以将不同厚度的复合材料层叠加得到层数不同、厚度不同的防辐射材料。 

以上对本实用新型的具体实施例进行了详细描述，但其只作为范例，本实用新型并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对该实用进行的等同修改和替代也都在本实用新型的范畴之中。因此，在不脱离本实用新型的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本实用新型的范围内。 

Claims (9)

1.一种用于放射治疗挡铅技术的防辐射材料，其特征在于，包括至少一层高分子基体/无机粉末复合材料层与至少一层涂层、至少一层金属编织层依次叠加而成； 

其中，所述防辐射材料的厚度为0.5-3.0cm。 

2.根据权利要求1所述的防辐射材料，其特征在于，所述复合材料层的厚度为0.1-0.5cm。 

3.根据权利要求1所述的防辐射材料，其特征在于，所述的高分子基体为聚苯乙烯、聚酰胺、聚酯、聚烯烃中的一种。 

4.根据权利要求1所述的防辐射材料，其特征在于，所述的无机粉末的粒径为小于75μm。 

5.根据权利要求4所述的防辐射材料，其特征在于，所述的无机粉末为铱、钨、铁、不锈钢、锌、铜、黄铜、锡、钛、氧化钨、氧化铁、氧化锌、氧化锑、铁酸盐、硫酸钡中的一种。 

6.根据权利要求1-5中任一项所述的防辐射材料，其特征在于，所述的防辐射材料包括2-6层所述复合材料层。 

7.根据权利要求1所述的防辐射材料，其特征在于，所述的涂层的厚度为0.05-0.2cm。 

8.根据权利要求1所述的防辐射材料，其特征在于，所述的金属编织层的厚度为0.01-0.08cm。 

9.根据权利要求1所述的防辐射材料，其特征在于，所述涂层设于一所述复合材料层与一所述金属编织层之间。