TWI839257B

TWI839257B - 中子捕獲治療系統

Info

Publication number: TWI839257B
Application number: TW112123298A
Authority: TW
Inventors: 舒迪昀; 貢秋平
Original assignee: 大陸商中硼（廈門）醫療器械有限公司
Priority date: 2021-04-30
Filing date: 2022-04-29
Publication date: 2024-04-11
Also published as: WO2022228304A1; TWI809851B; CN217988183U; TW202342137A; TW202243701A; CN115253092A

Abstract

本發明提供一種中子捕獲治療系統，可以避免或降低在屏蔽壁或地板由組件或元件穿過的地方造成的中子及其他輻射線的洩露。本發明的中子捕獲治療系統，包括加速器、射束傳輸部、中子束生成部及容納加速器、射束傳輸部、中子束生成部的屏蔽壁，在屏蔽壁朝向射束傳輸方向上游的一側由射束傳輸部或中子束生成部穿過的部位設置屏蔽體，該屏蔽體為可移動的並具有第一位置和第二位置，在前述第一位置，形成射束傳輸部穿過的容納孔，在前述第二位置，該容納孔打開。

Description

中子捕獲治療系統

本發明涉及一種輻射線照射系統，尤其涉及一種中子捕獲治療系統。

隨著原子科學的發展，例如鈷六十、直線加速器、電子射束等放射線治療已成為癌症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；另外由於腫瘤細胞對放射線敏感程度的不同，傳統放射治療對於較具抗輻射性的惡性腫瘤(如：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輻射傷害，化學治療(chemotherapy)中的標靶治療概念便被應用於放射線治療中；而針對高抗輻射性的腫瘤細胞，目前也積極發展具有高相對生物效應(relative biological effectiveness，RBE)的輻射源，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，如硼中子捕獲治療，藉由含硼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症治療選擇。

放射線治療過程中會產生各種放射線，如硼中子捕獲治療過程產生低能至高能的中子、光子，這些放射線可能會對人體正常組織造成不同程度的損傷。因此在放射線治療領域，如何在達到有效治療的同時減少對外界環境、醫務人員或患者正常組織的輻射污染是一個極為重要的課題。放射線治療設備通常設置在由屏蔽材料圍成的空間內，屏蔽材料形成的屏蔽壁由組件或元件穿過的地方無法做到封閉式屏蔽，容易造成放射線的洩露，在組件或元件穿過的地方設置加強屏蔽作用的屏蔽結構；加強屏蔽結構與屏蔽壁之間的輔助件通常為鋼材結構，鋼材被中子照射後會產生半衰期長的放射性同位素，如鈷60，形成二次輻射，對環境及輻射安全帶來負面影響。

因此，有必要提出一種新的技術方案以解決上述問題。

為了解決上述問題，本發明一方面提供了一種中子捕獲治療系統，包括加速器、射束傳輸部、中子束生成部，所述加速器對帶電粒子進行加速產生帶電粒子束，所述射束傳輸部將所述加速器產生的帶電粒子束傳輸至所述中子束生成部，所述中子束生成部產生治療用中子束，所述中子捕獲治療系統還包括形成容納所述加速器、射束傳輸部、中子束生成部的空間的屏蔽壁，在所述屏蔽壁朝向射束傳輸方向上游的一側由所述射束傳輸部或所述中子束生成部穿過的部位設置屏蔽體，所述中子捕獲治療系統還包括所述屏蔽體的安裝機構或驅動機構，所述安裝機構用於將所述屏蔽體可移動地安裝在所述屏蔽壁朝向射束傳輸方向上游的一側，所述驅動機構用於驅動所述屏蔽體移動，驅動機構可以是手動驅動，也可以是電動驅動。屏蔽體可以避免或降低在屏蔽壁由組件或元件穿過的地方造成的中子及其他輻射線的洩露，屏蔽體的安裝機構設置有第一中子屏蔽結構或所述驅動機構設置有第二中子屏蔽結構，降低安裝機構或驅動機構被中子照射後產生的二次輻射。

作為一種優選地，所述安裝機構包括承載所述屏蔽體的第一連接件，所述第一中子屏蔽結構遮擋所述第一連接件的裸露部分。

進一步地，所述安裝機構包括導軌和滾輪，所述導軌固定在屏蔽壁朝向射束傳輸方向上游的一側，所述滾輪固定在所述屏蔽體上，所述屏蔽體能夠透過所述滾輪沿所述導軌滑動。

更進一步地，所述安裝機構包括框架，所述屏蔽體為固定到所述框架的板，所述框架頂部固定有連接板，所述滾輪透過第一連接件固定到所述連接板。更進一步地，第一連接件穿過連接板，滾輪安裝在第一連接件的一端，所述第一中子屏蔽結構覆蓋第一連接件另一端突出連接板的部分或覆蓋第一連接件在滾輪和連接板之間的部分或覆蓋第一連接件與連接板重合並裸露的部分或整體覆蓋第一連接件和連接板。

作為一種優選地，所述驅動機構包括固定支架和承載驅動機構的第二連接件，所述固定支架透過所述第二連接件固定安裝到所述屏蔽壁，所述第二中子屏蔽結構包括遮擋所述第二連接件的擋板。進一步地，所述擋板固定在固定支架上，在朝向射束傳輸方向上游的一側對所述第二連接件進行遮擋，可以為L形或「

」形或周向封閉的。

作為一種優選地，所述驅動機構包括氣缸，所述氣缸包括缸體，所述第二中子屏蔽結構包括覆蓋所述缸體外周的套環。

進一步地，所述缸體固定到所述屏蔽壁，如透過固定支架；所述氣缸還包括活塞，所述活塞的一端伸入所述缸體，所述活塞的另一端連接所述屏蔽體，如透過連杆與屏蔽體固定連接。

更進一步地，所述驅動機構還包括與所述活塞連接的傳動構件，所述屏蔽體包括第一屏蔽部和第二屏蔽部，所述第一屏蔽部和第二屏蔽部在所述氣缸和傳動構件的帶動下向相反的方向運動。

更進一步地，所述傳動構件包括鏈輪和位於所述鏈輪兩側的鏈條，所述鏈條能夠圍繞所述鏈輪運動；所述鏈輪兩側的鏈條分別連接所述第一屏蔽部和第二屏蔽部，如鏈輪兩側的鏈條分別固定連接到固定所述第一屏蔽部和第二屏蔽部的第一、第二框架，氣缸的活塞連接到第一框架或第二框架，所述第一屏蔽部和第二屏蔽部在活塞和鏈條的帶動下向相反方向運動。

作為一種優選地，所述第一、第二中子屏蔽結構的材料為含硼的樹脂或含硼的玻璃纖維複合材料。

作為一種優選地，所述第一屏蔽部和第二屏蔽部的材料為中子屏蔽材料，如含硼的PE；所述第一、第二框架的材料為被中子照射後的產物不具有放射性或被中子照射後的產物放射性活度低或被中子照射後產生的放射性同位素半衰期短的材料，如鋁合金。

作為一種優選地，所述第一、第二連接件和所述缸體的材料為鋼材。

本發明的中子捕獲治療系統，可以避免或降低在屏蔽壁由組件或元件穿過的地方造成的中子及其他輻射線的洩露，屏蔽體的安裝機構或驅動機構包括中子屏蔽結構，避免安裝機構或驅動機構被中子照射後產生二次輻射。

100:中子捕獲治療系統

10:加速器

101,101A,101B,101C:照射室

102:帶電粒子束生成室

1021:加速器室

1022:射束傳輸室

103:分隔壁

1031:容納槽

1032:槽

1033:屏蔽板

20:射束傳輸部

21,24,25A,25B,25C:傳輸部

22,23:射束方向切換器

26:屏蔽罩

30,30A,30B,30C:中子束生成部

301:散熱層

3011:冷卻通道

3012,3013:冷卻管

302:基座層

303:作用層

304:抗氧化層

31:射束整形體

311:反射體

312:緩速體

313:熱中子吸收體

314:輻射屏蔽體

315:射束出口

32:準直器

40:治療台

50:輻射屏蔽裝置

60:支撐模組

70:第一屏蔽體

70A,70A’:安裝機構

70B:驅動機構

70C:中子屏蔽結構

703a:第一連接件

704a:連接板

705a:框架

705a1:第一框架

705a2:第二框架

706a:滑槽

707a:輪子

701b:氣缸

702b:連杆

703b:鏈條

704b:鏈輪

705b:連接塊

706b:緩衝構件

707b:止位構件

708b:固定支架

709b:第二連接件

701c:套環

702c:帽套

703c:套環

703c’:套環

704c:擋板

704c’:擋板

705c:罩體

71:容納孔

72:第一屏蔽部

721,731:凹槽

73:第二屏蔽部

74,701a:導軌

75,702a:滾輪

80:第二屏蔽體

90:第三屏蔽體

200:患者

C:傳輸管

D:主屏蔽門

D’:次屏蔽門

D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7:屏蔽門

L1,L2:層樓

L1,L2:方向

L3,L4:方向

M:腫瘤細胞

N:中子束

P:帶電粒子束

S:地板

T:靶材

W:混凝土壁

W1:屏蔽壁

W2:第一分隔屏蔽壁

W3:第二分隔屏蔽壁

W4:第三分隔屏蔽壁

W5:內屏蔽壁

圖1為本發明實施例中的中子捕獲治療系統結構示意圖；圖2為本發明實施例中的中子捕獲治療系統的靶材結構示意圖；圖3為本發明實施例中的中子捕獲治療系統在XY平面的佈局示意圖；圖4為圖3在A-A剖面的示意圖；圖5為本發明實施例中的中子捕獲治療系統的射束整形體支撐模組的安裝示意圖；圖6為本發明實施例中的中子捕獲治療系統的中子束生成部穿過屏蔽壁的位置設置的屏蔽體的結構示意圖；圖7為圖6的屏蔽體另一狀態的示意圖；圖8為本發明另一實施例中的中子捕獲治療系統的中子束生成部穿過屏蔽壁的位置設置的屏蔽體的結構示意圖；圖9為圖8的屏蔽體的安裝機構和驅動機構另一狀態的局部放大示意圖；圖10為圖8的屏蔽體的安裝機構的局部放大示意圖；圖11a至11g為圖8的屏蔽體的安裝機構和驅動機構的中子屏蔽結構示意圖。

下面結合圖式對本發明的實施例做進一步的詳細說明，以令本領域技術人員參照說明書文字能夠據以實施。設定將後述的加速器射出的帶電粒子束P的方向作為X軸、將與加速器射出的帶電粒子束P的方向正交的方向作為Y軸、將相對於地面垂直的方向作為Z軸的XYZ坐標系(參考圖3和圖4)，並在各構成要件的位置關係的說明中使用X、Y、Z。

參閱圖1，本實施例中的中子捕獲治療系統優選為硼中子捕獲治療系統100，硼中子捕獲治療系統100是利用硼中子捕獲療法進行癌症治療的裝置。硼中子捕獲療法透過對注射有硼(B-10)的患者200照射中子束N來進行癌症治療，患者200服用或注射含硼(B-10)藥物後，含硼藥物選擇性地聚集在腫瘤細胞M中，然後利用含硼(B-10)藥物對熱中子具有高捕獲截面的特性，藉由¹⁰B(n,α)⁷Li中子捕獲及核***反應產生⁴He和⁷Li兩個重荷電粒子。兩荷電粒子的平均能量約為2.33MeV，具有高線性轉移(Linear Energy Transfer,LET)、短射程特徵，α粒子的線性能量轉移與射程分別為150keV/μm、8μm，而⁷Li重荷粒子則為175keV/μm、5μm，兩粒子的總射程約相當於一個細胞大小，因此對於生物體造成的輻射傷害能局限在細胞層級，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。

硼中子捕獲治療系統100包括加速器10、射束傳輸部20、中子束生成部30和治療台40。加速器10對帶電粒子(如質子、氘核等)進行加速，產生如質子束的帶電粒子束P；射束傳輸部20，將加速器10產生的帶電粒子束P傳輸至中子束生成部30；中子束生成部30產生治療用中子束N並照射向治療台40上的患者200。

中子束生成部30包括靶材T、射束整形體31、準直器32，加速器10產生的帶電粒子束P經射束傳輸部20照射到靶材T並與靶材T作用產生中子，產生的中子依次透過射束整形體31和準直器32形成治療用中子束N並照射向治療台40上的患者200。靶材T優選為金屬靶材。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、金屬靶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，這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，由於硼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於閥值的質子轟擊金屬鋰靶材，可產生相對低能的中子，不需太多的緩速處理便可用於臨床，然而鋰金屬(Li)和鈹金屬(Be)兩種靶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。理想的靶材應具備高中子產率、產生的中子能量分佈接近超熱中子能區(將在下文詳細描述)、無太多強穿輻射產生、安全便宜易於操作且耐高溫等特性，但實際上並無法找到符合所有要求的核反應。本領域技術人員熟知的，靶材T也可以由Li、Be之外的金屬材料製成，例如由Ta或W及其合金等形成。加速器10可以是直線加速器、回旋加速器、同步加速器、同步回旋加速器。

射束整形體31能夠調整帶電粒子束P與靶材T作用產生的中子束N的射束品質，準直器32用以匯聚中子束N，使中子束N在進行治療的過程中具有較高的靶向性。射束整形體31進一步包括反射體311、緩速體312、熱中子吸收體313、輻射屏蔽體314和射束出口315，帶電粒子束P與靶材T作用生成的中子由於能譜很廣，除了超熱中子滿足治療需要以外，需要盡可能的減少其他種類的中子及光子含量以避免對操作人員或患者造成傷害，因此從靶材T出來的中子需要經過緩速體312將其中的快中子能量(>40keV)調整到超熱中子能區(0.5eV-40keV)並盡可能減少熱中子(<0.5eV)，緩速體312由與快中子作用截面大、超熱中子作用截面小的材料製成，本實施例中，緩速體312由D₂O、AlF₃、Fluental^TM、CaF₂、Li₂CO₃、MgF₂和Al₂O₃中的至少一種製成；反射體311包圍緩速體312，並將穿過緩速體312向四周擴散的中子反射回中子射束N以提高中子的利用率，由具有中子反射能力強的材料製成，本實施例中，反射體311由Pb或Ni中的至少一種製成；緩速體312後部有一個熱中子吸收體313，由與熱中子作用截面大的材料製成，本實施例中，熱中子吸收體313由Li-6製成，熱中子吸收體313用於吸收穿過緩速體312的熱中子以減少中子束N中熱中子的含量，避免治療時與淺層正常組織造成過多劑量，可以理解，熱中子吸收體也可以是和緩速體一體的，緩速體的材料中含有Li-6；輻射屏蔽體314用於屏蔽從射束出口315以外部分滲漏的中子和光子，輻射屏蔽體314的材料包括光子屏蔽材料和中子屏蔽材料中的至少一種，本實施例中，輻射屏蔽體314的材料包括光子屏蔽材料鉛(Pb)和中子屏蔽材料聚乙烯(PE)。可以理解，射束整形體31還可以有其他的構造，只要能夠獲得治療所需超熱中子束即可，射束整形體31內還可以設置輻射檢測組件(圖未示)對中子產生過程中的各種輻射線進行檢測。準直器32設置在射束出口315後部，從準直器32出來的超熱中子束向患者200照射，經淺層正常組織後被緩速為熱中子到達腫瘤細胞M，可以理解，準直器32也可以取消或由其他結構代替，中子束從射束出口315出來直接向患者200照射。本實施例中，患者200和射束出口315之間還設置了輻射屏蔽裝置50，屏蔽從射束出口315出來的射束對患者正常組織的輻射，可以理解，也可以不設置輻射屏蔽裝置50。

靶材T設置在射束傳輸部20和射束整形體31之間，射束傳輸部20具有對帶電粒子束P進行加速或傳輸的傳輸管C，本實施例中，傳輸管C沿帶電粒子束P方向伸入射束整形體31，並依次穿過反射體311和緩速體312，靶材T設置在緩速體312內並位於傳輸管C的端部，以得到較好的中子射束品質。可以理解，靶材可以有其他的設置方式，還可以相對加速器或射束整形體是可運動的，以方便換靶或使帶電粒子束與靶材均勻作用。結合圖2，靶材T包括散熱層301、基座層302和作用層303，作用層303與帶電粒子束P作用產生中子束，基座層302支撐作用層303。本實施例中，作用層303的材料為Li或其合金，帶電粒子束P為質子束，靶材T還包括位於作用層303一側用於防止作用層氧化的抗氧化層304，帶電粒子線P沿入射方向依次穿過抗氧化層304、作用層303和基座層302。抗氧化層304的材料同時考慮不易被作用層腐蝕且能夠減小入射質子束的損耗及質子束導致的發熱，如包括Al、Ti及其合金或者不銹鋼中的至少一種。散熱層301由導熱性能好的材料(如包括Cu、Fe、Al中的至少一種)製成或至少部分與基座層採用相同的材料或是一體的。散熱層可以有多種構造，如為平板狀，本實施例中不做詳細介紹。散熱層301上設置冷卻進口IN(圖未示)、冷卻出口OUT(圖未示)、連通冷卻進口IN和冷卻出口OUT的冷卻通道3011，冷卻介質從冷卻進口IN進入，透過冷卻通道3011從冷卻出口OUT出來。本實施例中，傳輸管C與反射體311和緩速體312之間設置第一、第二冷卻管3012、3013，第一、第二冷卻管3012、3013的一端分別與靶材T的冷卻進口IN和冷卻出口OUT連接，另一端連接到外部冷卻源。可以理解，第一、第二冷卻管還可以以其他方式設置在射束整形體內，當靶材置於射束整形體之外時，還可以取消。結合圖3和圖4，硼中子捕獲治療系統100整體配置在兩層樓L1和L2的空間，硼中子捕獲治療系統100還包括照射室101(101A、101B、101C)和帶電粒子束生成室102，治療台40上的患者200在照射室101(101A、101B、101C)中進行中子束N照射的治療，帶電粒子束生成室102容納加速器10及至少部分射束傳輸部20。中子束生成部30可以有一個或多個，以生成一個或多個治療用中子束N，射束傳輸部20可選擇地向一個或幾個中子束生成部30傳輸帶電粒子束P或同時向多個中子束生成部30 傳輸帶電粒子束P，每個中子束生成部30對應一個照射室101。本實施例中，中子束生成部及照射室各有3個，分別為中子束生成部30A、30B、30C和照射室101A、101B、101C。射束傳輸部20包括：第一傳輸部21，與加速器10連接；第一、第二射束方向切換器22、23，切換帶電粒子束P的行進方向；第二傳輸部24，連接第一、第二射束方向切換器22、23；第三、第四、第五傳輸部25A、25B、25C，分別將帶電粒子束P從第一射束方向切換器22或第二射束方向切換器23傳輸到中子束生成部30A、30B、30C，生成的中子束N再分別照射向照射室101A、101B、101C內的患者。第三傳輸部25A連接第一射束方向切換器22及中子束生成部30A，第四傳輸部25B連接第二射束方向切換器23及中子束生成部30B，第五傳輸部25C連接第二射束方向切換器23及中子束生成部30C。即，第一傳輸部21在第一射束方向切換器22中分支為第二傳輸部24和第三傳輸部25A，第二傳輸部24又在第二射束方向切換器23中分支為第四傳輸部25B和第五傳輸部25C。第一、第二傳輸部21、24沿X軸方向傳輸，第三傳輸部25A沿Z軸方向傳輸，第四、第五傳輸部25B、25C的傳輸方向在XY平面內並與第一、第二傳輸部21、24的傳輸方向呈「Y」型，中子束生成部30A、30B、30C及相應的照射室101A、101B、101C分別沿第三、第四、第五傳輸部25A、25B、25C的傳輸方向設置，產生的中子束N方向分別與第三、第四、第五傳輸部25A、25B、 25C的傳輸方向相同，從而中子束生成部30B、30C產生的中子束方向在同一平面內，中子束生成部30A產生的中子束方向與該平面垂直。採用這樣的排布方式，可以有效地利用空間，同時對多個患者進行治療，且沒有過於延長射束傳輸的線路，損耗較小。可以理解，中子束生成部30A(30B、30C)產生的中子束N方向與第三(第四、第五)傳輸部25A(25B、25C)的傳輸方向也可以不同；第一、第二傳輸部21、24的傳輸方向也可以不同，第二傳輸部24還可以取消，僅具有一個射束方向切換器，將射束分支為2個及2個以上傳輸部分；第四、第五傳輸部25B、25C的傳輸方向與第一傳輸部21的傳輸方向形成的「Y」型，也可以是「Y」的變形，例如第四傳輸部25B或第五傳輸部25C的傳輸方向與第一傳輸部21的傳輸方向相同，第四、第五傳輸部25B、25C的傳輸方向與第一傳輸部21的傳輸方向也可以呈其他形狀，如「T」型或箭頭型，只要第四、第五傳輸部25B、25C的傳輸方向在XY平面形成大於0度的夾角即可；第四、第五傳輸部25B、25C的傳輸方向也不限於XY平面，第三傳輸部25A的傳輸方向也可以不是沿Z軸，只要第四傳輸部25B的傳輸方向、第五傳輸部25C的傳輸方向和第一傳輸部21的傳輸方向其中的兩個在同一平面(第一平面)內，第一傳輸部21的傳輸方向與第三傳輸部25A的傳輸方向也在同一平面(第二平面)內，且第一平面和第二平面不同；第三傳輸部25A、中子束生成部30A及照射室101A也可以取消，這樣僅具有XY平面內的射束傳輸。

第一、第二射束方向切換器22、23包括使帶電粒子束P方向偏轉的偏轉電磁鐵及控制帶電粒子束P行進方向的開關電磁鐵，硼中子捕獲治療系統100還可以包括射束收集器(未圖示)，在治療前等進行帶電粒子束P的輸出確認，第一或第二射束方向切換器22、23能夠使帶電粒子束P脫離正規軌道而引向射束收集器。

第一傳輸部21、第二傳輸部24及第三、第四、第五傳輸部25A、25B、25C均由傳輸管C構造，可以分別由多個子傳輸部連接形成，多個子傳輸部的傳輸方向可以相同也可以不同，如透過偏轉電磁鐵進行射束傳輸方向的偏轉，所說的第一、第二、第三、第四、第五傳輸部21、24、25A、25B、25C的傳輸方向可以為其任一子傳輸部的傳輸方向，上述形成的第一平面和第二平面為與射束方向切換器直接相連的子傳輸部之間形成的平面；還可以分別包括用於帶電粒子束P的射束調整部(未圖示)，射束調整部包括用於調整帶電粒子束P的軸的水平型轉向器及水平垂直型轉向器、用於抑制帶電粒子束P的發散的四極電磁鐵、以及用於帶電粒子束P的整形的四向切割器等。第三、第四、第五傳輸部25A、25B、25C可根據需要包括電流監視器(未圖示)和帶電粒子束掃描部(未圖示)。電流監視器實時測定照射於靶T的帶電粒子束P的電流值(即，電荷、照射劑量率)。帶電粒子束掃描部掃描帶電粒子束P，進行帶電粒子束P相對於靶T的照射控制，如控制帶電粒子束P相對於靶T的照射位置。

帶電粒子束生成室102可以包括加速器室1021和射束傳輸室1022，加速器室1021為兩層，加速器10從L2延伸到L1。射束傳輸室1022位於L2，第一傳輸部21從加速器室1021延伸到射束傳輸室1022。照射室101B、101C位於L2，照射室101A位於L1。本實施例中L1在L2下方，即L2的地板為L1的天花板，可以理解，也可以為相反的配置。地板(天花板)S的材料可以為厚度0.5m以上的混凝土或含硼重晶石混凝土。照射室101A、101B、101C和射束傳輸室1022具備被屏蔽壁W1包圍的屏蔽空間，屏蔽壁W1可以為厚度1m以上、密度3g/c.c.的含硼重晶石混凝土製壁，包括隔開射束傳輸室1022與照射室101B、101C的第一分隔屏蔽壁W2和在L1隔開加速器室1021和射束傳輸室1022的第二分隔屏蔽壁W3、在L2隔開加速器室1021和照射室101A的第三分隔屏蔽壁W4。加速器室1021由厚度為1m以上的混凝土壁W和第二分隔屏蔽壁W3、第三分隔屏蔽壁W4包圍。中子束生成部30B、30C的至少一部分埋入於第一分隔屏蔽壁W2，第四、第五傳輸部25B、25C從射束傳輸室1022延伸到中子束生成部30B、30C；中子束生成部30A位於照射室101A內，第三傳輸部25A從射束傳輸室1022穿過地板S延伸到照射室101A。照射室101A、101B、101C分別具有供治療台40和醫師出入的屏蔽門D1、D2、D3，加速器室1021在L1和L2分別具有進出加速器室1021對加速器10進行維護的屏蔽門D4、D5，射束傳輸室1022具有從加速器室1021進出射束傳輸室1022對射束傳輸部20進行維護的屏蔽門D6，屏蔽門D6設置在第二分隔屏蔽壁W3上。照射室101A、101B、101C的室內還具有內屏蔽壁W5，以形成從屏蔽門D1、D2、D3到射束出口的迷宮型通道，防止屏蔽門D1、D2、D3意外打開時輻射線的直接照射，根據照射室的不同佈局內屏蔽壁W5可以設置在不同的位置，在內屏蔽壁W5與屏蔽壁W1或第三分隔屏蔽壁W4之間還可以設置照射室內部的屏蔽門D7，形成在進行中子束照射治療時的二次防護。內屏蔽壁W5可以為厚度0.5m以上、密度為3g/c.c.的含硼重晶石混凝土制壁；屏蔽門D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7可以由兩層獨立的主屏蔽門D和次屏蔽門D’組成或僅由主屏蔽門D或次屏蔽門D’組成，可根據實際的情況決定，主屏蔽門D可以是相同材料的厚度為0.5m以上、密度6g/c.c.的含硼的PE或重晶石混凝土或鉛，次屏蔽門D’可以是相同材料的厚度為0.2m以上、密度6g/c.c.的含硼的PE或重晶石混凝土或鉛。本實施例中，屏蔽門D1、D4、D5、D6由主屏蔽門D和次屏蔽門D’組成，屏蔽門D1、D2、D3僅包括主屏蔽門D，屏蔽門D7僅包括次屏蔽門D’。屏蔽壁及屏蔽門形成屏蔽空間，抑制放射線從照射室101A、101B、101C和射束傳輸室1022的室外侵入到室內及放射線從室內放射到室外的現象。本實施例中，隔開加速器室1021和射束傳輸室1022的第二分隔屏蔽壁W3設置在加速器10和第一射束方向切換器22之間，即第一傳輸部21穿過第二分隔屏蔽壁W3，可以理解，第二分隔屏蔽壁W3及屏蔽門D6可以取消，也可以設置在其他位置，如第一、第二射束方向切換器22、23之間或第二射束方向切換器23和中子束生成部30B、30C之間；或在第二分隔屏蔽壁W3及第一分隔屏蔽壁W2之間設置附加的分隔屏蔽壁和屏蔽門。也就是說，在中子束生成部和加速器之間設置屏蔽壁，在加速器檢修和維護時操作人員免於從中子束生成部洩漏的中子及其他輻射線的照射，同時降低加速器被中子活化的反應。

結合圖5，射束整形體31由設置在分隔壁103(第一分隔屏蔽壁W2)內的支撐模組60支撐，在分隔壁103靠近照射室101的一側設置至少部分容納支撐模組60的容納槽1031，靠近帶電粒子束生成室102的一側設置用於加速器的傳輸管等穿過的槽1032，從而容納槽1031和槽1032在中子束N傳輸方向貫通分隔壁，本實施例中，分隔壁103的壁面為平面，中子束N傳輸方向垂直於分隔壁103的壁面。支撐結構模組化，使得射束整形體可局部調整，滿足精度要求，提高射束品質及滿足靶的裝配公差。在垂直於中子束N傳輸方向的平面上，支撐模組60的橫截面輪廓位於容納槽1031和槽1032的橫截面輪廓之間，從而在射束傳輸方向上避免出現通縫，進一步降低輻射，同時便於調節支撐模組60。本實施例中，支撐模組60整體為長方體，容納槽1031和槽1032在垂直於中子束N傳輸方向的橫截面均為「冂」形，容納槽1031和槽1032的側壁平行於中子束N傳輸方向。分隔壁103靠近照射室101的一側還設置有屏蔽板1033，屏蔽板1033可以增強分隔壁的屏蔽效果，抑制分隔壁產生的二次輻射，從而避免對患者正常組織的輻射。在垂直於中子束N傳輸方向的平面上，屏蔽板1033可以與支撐模組60的橫截面輪廓匹配，從而屏蔽從支撐模組和分隔壁之間洩露的中子。屏蔽板為PE板，可以理解，分隔壁103靠近帶電粒子束生成室102的一側及支撐模組60靠近照射室101的一側也可以設置屏蔽板，屏蔽板可以由鉛等其他中子或光子屏蔽材料構成，還可以不設置屏蔽板。

帶電粒子束P與靶材T作用產生的中子的出射方向在空間中幾乎均有分佈，同時射束整形體31對中子「整形」過程中，會產生大量的反衝中子，這部分反衝中子是輻射屏蔽設計中需重點考慮的部分。在屏蔽壁或地板由組件或元件穿過的地方無法做到封閉式屏蔽，容易造成中子及其他輻射線的洩露，如本實施例中，中子束生成部30B、30C穿過第一分隔屏蔽壁W2、第一傳輸部21穿過第二分隔屏蔽壁W3、第三傳輸部25A穿過地板S，在第一分隔屏蔽壁W2、第二分隔屏蔽壁W3、地板S朝向射束傳輸方向上游的一側由中子束生成部30B、30C、第一傳輸部21、第三傳輸部25A穿過的部位可以分別設置第一屏蔽體70、第二屏蔽體80和第三屏蔽體90。第一屏蔽體70覆蓋中子束生成部30B、30C朝向加速器的端部，防止從中子束生成部30B、30C的射束整形體溢出或反射的中子進入加速器室1021和射束傳輸室1022，第四、第五傳輸部25B、25C穿過第一屏蔽體70到達中子束生成部30B、30C的靶材T。第二屏蔽體80防止從射束傳輸部20溢出或反射的中子進入加速器室1021，第一傳輸部21穿過第二屏蔽體80和第二分隔屏蔽壁W3到達第一射束方向切換器22。第三屏蔽體90防止從照射室101A溢出或反射的中子進入射束傳輸室1022，第三傳輸部25A穿過第三屏蔽體90和地板S到達中子束生成部30A。第一屏蔽體70、第二屏蔽體80和第三屏蔽體90的材料可以為含硼的PE或重晶石混凝土或鉛，還可以包括其他中子屏蔽材料。

下面以第一屏蔽體70為例對第一、第二和第三屏蔽體70、80、90進行詳細介紹。一實施例中，第一屏蔽體70為可移動的，透過安裝機構70A可移動地安裝在第一分隔屏蔽壁W2朝向射束傳輸方向上游的一側(靠近帶電粒子束生成室102的一側)，並具有第一位置和第二位置。在第一位置，形成第四、第五傳輸部25B、25C穿過的容納孔71，並覆蓋中子束生成部30B、30C朝向加速器10的端部，屏蔽反衝中子，限制高中子劑量區，保護加速器組件，減少組件的輻照損傷，減少加速器組件的元素活化，同時，在一個照射室運行時，保護另一照射室，保證非運行照射室的輻射劑量處於安全水平；在第二位置，容納孔71打開，露出中子束生成部30B、30C朝向加速器10的端部，不用移開穿過容納孔71的傳輸管C便形成操作空間，在加速器10關閉時可以更換中子束生成部30B、30C，如靶材T、射束整形體31、射束整形體31內設置的輻射檢測組件或第一、第二冷卻管3012、3013，還可以在更換時給拆除部分傳輸管讓出空間，或對穿過第一分隔屏蔽壁W2和第一屏蔽體70的射束傳輸部20進行安裝、調試、維修。容納孔可以容納第四、第五傳輸部25B、25C的傳輸管C、磁鐵等，還可以容納第一、第二冷卻管3012、3013或其他功能部件，能便於移動提供操作空間而不干擾到射束傳輸部的不可移動組件。第一屏蔽體70與第一分隔屏蔽壁W2可以是密閉接觸的，增強屏蔽效果，也可以是有間隙的，可以透過調整第一屏蔽體70的尺寸來實現屏蔽效果。

如圖6和圖7所示，本實施例中，第一屏蔽體70包括第一屏蔽部72和第二屏蔽部73，第一屏蔽部72和第二屏蔽部73分別沿靠近中子束生成部30B、30C的第一、第二方向L1、L2運動到第一位置，第一屏蔽部72和第二屏蔽部73分別具有第一、第二凹槽721、731，第一、第二凹槽721、731在第一位置共同形成第四、第五傳輸部25B、25C穿過的容納孔71，並覆蓋中子束生成部30B、30C朝向加速器10的端部；第一屏蔽部72和第二屏蔽部73分別沿遠離中子束生成部30B、30C的第三、第四方向L3、L4運動到第二位置，在第二位置，容納孔71打開，露出中子束生成部30B、30C朝向加速器10的端部，不用移開穿過容納孔71的傳輸管C便形成操作空間。可以理解，第一屏蔽體70也可以包括第三屏蔽部或由三個以上屏蔽部構成。

本實施例中，第一屏蔽部72和第二屏蔽部73是滑動的，導軌74和固定在第一、第二屏蔽部72、73上的滾輪75構成第一屏蔽體70的滑動組件(安裝機構70A)，滾輪75沿導軌74滾動從而帶動第一、第二屏蔽部72、73沿導軌74滑動，導軌74固定在第一分隔屏蔽壁W2朝向帶電粒子束生成室102的一側且延伸方向平行於地面(XY平面)，即第一、第二屏蔽部72、73構造為水平的雙開滑動門，可以理解，安裝機構70A可以有其他設置，也可以是透過其他方式進行移動，如轉動等。

如圖8所示，另一實施例中，安裝機構70A’包括導軌701a(74’)和滾輪702a(75’)，導軌701a透過膨脹螺釘直接固定在第一分隔屏蔽壁W2上，結合圖9和圖11b，滾輪702a透過第一連接件703a(如螺栓螺母)連接到與第一、第二屏蔽部72、73固定的連接板704a，具體的，滾輪702a圍繞其中心軸線可轉動地設置在螺栓一端(如透過軸承)，螺栓另一端穿過連接板704a並透過螺母在連接板704a兩側擰緊，可以理解，導軌701a和滾輪702a還可以有其他的固定方式。安裝機構70A’還包括框架，框架包括固定第一、第二屏蔽部72、73的第一框架705a1、第二框架705a2(其中，第二框架與第一框架的結構和作用相同，圖中未示出)，第一、第二屏蔽部72、73均由多塊板構造，多塊板拼接起來分別固定到第一、第二屏蔽部72、73的第一框架705a1、第二框架705a2上，連接板704a固定在框架頂部，從而形成吊軌。結合圖10，框架的底部還可以固定有滑槽706a，滑槽706a與固定在屏蔽壁W2的輪子707a配合從而形成第一、第二屏蔽部72、73沿導軌701a水平滑動的輔助限位，防止第一、第二屏蔽部72、73及其第一框架705a1、第二框架705a2在垂直於屏蔽壁W2的方向翻轉。框架由鋁合金型材構造，被中子照射後的產物放射性半衰期較短，降低產生的二次輻射，第一、第二屏蔽部72、73為含硼的PE板，可以理解，框架也可以採用其他被中子照射後的產物不具有放射性或被中子照射後的產物放射性活度低或被中子照射後產生的放射性同位素半衰期短的材料，第一、第二屏蔽部72、73也可以採用其他中子屏蔽材料。

中子捕獲治療系統100還可以包括第一屏蔽體70的驅動機構70B，驅動機構70B驅動第一屏蔽體70的運動，驅動機構70B包括氣缸701b、連杆702b、鏈條703b、鏈輪704b、連接塊705b。透過供氣裝置(圖未示)給氣缸701b的缸體供氣驅動氣缸701b的活塞運動，氣缸701b的活塞透過連杆702b連接到第一屏蔽部72的第一框架705a1，從而帶動第一屏蔽部72運動，具體的，活塞沿水平方向運動，氣缸701b的活塞一端伸入氣缸 701b的缸體，另一端與連杆702b連接，連杆702b固定到第一屏蔽部72的第一框架705a1遠離第二屏蔽部73的側邊；鏈條703b位於鏈輪704b的兩側分別透過連接塊705b連接到第一、第二屏蔽部72、73的第一框架705a1、第二框架705a2，第一屏蔽部72的運動透過鏈條703b即帶動第二屏蔽部73朝相反的方向運動，從而到達第一位置或第二位置，具體的，連接塊705b一端固定到框架705a頂部，另一端與鏈條703b透過齒卡合。可以理解，本實施例中，連杆702b、鏈條703b、鏈輪704b、連接塊705b組成了驅動機構70B的傳動構件，傳動構件與氣缸701b的活塞連接，可以理解，傳動構件還可以有其他的設置；還可以設置緩衝構件706b，第一屏蔽部72朝遠離第二屏蔽部73的方向即將運動到端部位置時，連杆702b接觸緩衝構件706b，防止碰撞造成衝擊；還可以設置止位構件707b(如固定的螺釘)，止位構件707b與連杆702b作用從而限定第一屏蔽部72朝遠離第二屏蔽部73的方向運動的最大距離；還可以有其他的驅動方式，如透過電機驅動第一或第二屏蔽部運動。驅動機構70B還包括固定支架708b，固定支架708b透過第二連接件709b(如圖11d)固定在屏蔽壁W2上，驅動機構70B的其他部分(如氣缸701b的缸體、鏈輪704b、緩衝構件706b、止位構件707b)可以固定在固定支架708b上。

中子捕獲治療系統100還可以透過控制機構(圖未示)來控制驅動機構70B的運轉，從而控制第一屏蔽體70的運動，控制機構可以設置在帶電粒子束生成室102外，如控制室(如下文所述)內，防止控制機構被中子活化而失效。

安裝機構70A、70A’或驅動機構70B的各構件可以由被中子照射後的產物不具有放射性或被中子照射後的產物放射性活度低或被中子照射後產生的放射性同位素半衰期短的材料製成，如鋁合金，但由於力學性能的要求，本實施例中部分構件仍由鋼材製成，如承載驅動力的構件(如氣缸701b的缸體)、承載第一屏蔽體70的連接件(第一連接件703a)、承載驅動機構70B的連接件(第二連接件709b)，鋼材被中子照射後會產生半衰期長的放射性同位素，如鈷60，需設置中子屏蔽結構70C進行遮擋，降低安裝機構或驅動機構被中子照射後產生的二次輻射。如圖11a所示，在氣缸701b的缸體外周設置套環701c。如圖11b所示，在第一連接件703a外設置帽套702c，帽套702c覆蓋第一連接件703a在穿過連接板704a的一端突出連接板704a的部分(螺母和螺栓穿過連接板704a的端部)；還可以設置套環703c對第一連接件703a的其他裸露部分進行遮擋，如螺栓穿過連接板704a並位於連接板704a兩個側板中間的部分(第一連接件與連接板重合並裸露的部分)、滾輪702a和連接板704a之間的部分，可以理解，螺栓穿過連接板704a並位於連接板704a兩個側板中間的部分由於空間的限制，如圖11c所示，還可以將套環703c’從連接板704a外側遮蓋螺栓。如圖11d所示的Z向示意圖，在不影響機構連接關係的情況下，還可以在連接板704a外整體包覆罩體705c對連接板704a和穿過連接板704a的第一連接件703a整體進行遮擋，罩體705c可以是

形，在框架705a上方包圍連接板704a和穿過連接板704a的第一連接件703a，可以理解，罩體705c還可以包括頂部，中子屏蔽結構所覆蓋的面積越大，對安裝機構在中子輻射後的二次輻射屏蔽效果越好。

如圖11e所示，在第二連接件709b外設置擋板704c，擋板704c固定在固定支架708b上，本實施例中擋板704c為L形，在第二連接件709b的下側和朝向射束傳輸方向上游的一側(靠近帶電粒子束生成室102的一側)對反衝中子進行遮擋。在另一實施例中，如圖11f所示，擋板704c’為“

”形，在第二連接件709b的上側、下側和朝向射束傳輸方向上游的一側(靠近帶電粒子束生成室102的一側)對反衝中子進行遮擋。可以理解，擋板704c和704c’還可以包括側部以形成周向封閉，增強輻射屏蔽效果，如圖11g所示，擋板704c’還對第二連接件709b進行了側部包覆。

中子屏蔽結構70C的材料可以包括含硼的樹脂、含硼的玻璃纖維複合材料等，可以理解，中子屏蔽結構70C的形式和位置還可以根據具體需要進行設置。

第一、第二射束方向切換器22、23分別由屏蔽罩26 包圍，防止從射束方向切換器洩漏中子及其他輻射線，屏蔽罩26的材料可以為含硼的PE或重晶石混凝土或鉛。可以理解，第一、第二射束方向切換器22、23也可以整體由一個屏蔽罩26包圍；射束傳輸部的其他部分，如真空管，也可以由屏蔽罩包圍，防止中子及其他輻射線從射束傳輸部洩露。

硼中子捕獲治療系統100還可以包括準備室、控制室和其他用於輔助治療的空間，每一個照射室可以配置一個準備室，用於進行照射治療前固定患者到治療台、注射硼藥、治療計劃模擬等準備工作，準備室和照射室之間設置連接通道，準備工作完成後直接將患者推入照射室或透過軌道由控制機構控制其自動進入照射室，準備室和連接通道也由屏蔽壁封閉，準備室還具有屏蔽門。控制室用於控制加速器、射束傳輸部、治療台等，對整個照射過程進行控制和管理，管理人員在控制室內還可以同時監控多個照射室。

可以理解，本實施例中的屏蔽壁(包括混凝土壁W)、屏蔽門、屏蔽體、屏蔽罩均可以具有其他厚度或密度或替換為其他材料。

儘管上面對本發明說明性的具體實施方式進行了描述，以便於本技術領域的技術人員理解本發明，但應該清楚，本發明不限於具體實施方式的範圍，對本技術領域的普通技術人員來講，只要各種變化在所附的申請專利範圍限定和確定的本發明的精神和範圍內，這些變化是顯而易見的，都在本發明要求保護的範圍之內。