用于中子捕獲治療系統(tǒng)的輻射線檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種輻射線檢測(cè)系統(tǒng)，尤其涉及一種用于中子捕獲治療系統(tǒng)的輻射線檢測(cè)系統(tǒng)。
【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(gl1blastoma 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 b1logical 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(BoronNeutron Capture Therapy, BNCT)是利用含硼(1QB)藥物對(duì)熱中子具有高捕獲截面的特性，借由^(n，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、(!!，a)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(LinearEnergy Transfer, LET)、短射程特征，α粒子的線性能量轉(zhuǎn)移與射程分別為150keV/μ m、8 μπι，而7Li重荷粒子則為175keV/ μηι、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]而在中子捕獲治療系統(tǒng)中的射束檢測(cè)和診斷屬于一個(gè)很重要的課題，這直接關(guān)乎于照射治療的劑量和效果?，F(xiàn)有技術(shù)有揭示一種中子捕獲治療系統(tǒng)中，例如通過(guò)預(yù)先對(duì)被照射體貼附中子束測(cè)定用的金絲，在中子束的照射中途取下金絲并測(cè)定該金絲的輻射化量，來(lái)測(cè)定照射中途的中子束的照射劑量。并且根據(jù)該測(cè)定的照射劑量來(lái)控制(例如停止等)中子捕獲治療系統(tǒng)，以便使中子束以按照計(jì)劃的照射劑量來(lái)照射至被照射體。
[0006]但是此時(shí)，例如若因某種原因而在測(cè)定金絲的輻射化量之后中子束的照射劑量率有所變動(dòng)，則無(wú)法與該種變動(dòng)充分對(duì)應(yīng)，而有使以按照計(jì)劃的照射劑量來(lái)將中子束照射至被照射體處一事變得困難之虞。也就是說(shuō)，在上述中子捕獲治療系統(tǒng)中，不能實(shí)時(shí)的檢測(cè)中子束照射劑量。
[0007]因此，有必要提出一種能夠提高中子束照射劑量的精確度的用于中子捕獲治療系統(tǒng)的輻射線檢測(cè)系統(tǒng)。【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008]本實(shí)用新型的一個(gè)方面在于提供一種提高中子捕獲治療系統(tǒng)的中子束照射劑量的精確度的輻射線檢測(cè)系統(tǒng)，中子捕獲治療系統(tǒng)包括帶電粒子束、用于通過(guò)帶電粒子束的帶電粒子束入口、經(jīng)與帶電粒子束發(fā)生核反應(yīng)從而產(chǎn)生中子束的中子產(chǎn)生部、用于調(diào)整經(jīng)中子產(chǎn)生部產(chǎn)生的中子射束通量與品質(zhì)的射束整形體和鄰接于射束整形體的射束出口，其中，中子產(chǎn)生部容納在射束整形體內(nèi)，輻射線檢測(cè)系統(tǒng)包括設(shè)置在射束整形體內(nèi)或者射束整形體外的輻射線檢測(cè)裝置，輻射線檢測(cè)裝置用于實(shí)時(shí)檢測(cè)帶電粒子束經(jīng)與中子產(chǎn)生部發(fā)生核反應(yīng)后由中子產(chǎn)生部溢出的中子束或者生成的γ射線。
[0009]輻射線檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)一步包括控制裝置，控制裝置根據(jù)輻射線檢測(cè)裝置的檢測(cè)結(jié)果發(fā)出人類感知的信號(hào)以確認(rèn)中子捕獲治療系統(tǒng)的下一步作業(yè)。這種人類感知的信號(hào)可以是聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)、觸覺(jué)或嗅覺(jué)等人類功能器官能夠感知的信號(hào)，如發(fā)出聲響的警報(bào)器、報(bào)警燈、振動(dòng)、發(fā)出刺鼻的氣味等多種信號(hào)中的一種或多種形式。
[0010]中子捕獲治療系統(tǒng)進(jìn)一步包括用于將帶電粒子束加速的加速器，控制裝置包括控制部和顯示部，控制部將輻射線檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)結(jié)果通過(guò)顯示部顯示出來(lái)并且將檢測(cè)結(jié)果反饋給加速器以確認(rèn)加速器的下一步作業(yè)，顯示部可以為電視或液晶顯示器等常見(jiàn)的顯示設(shè)備。
[0011]輻射線檢測(cè)裝置為游離室或閃爍探測(cè)頭，輻射線檢測(cè)系統(tǒng)通過(guò)檢測(cè)信號(hào)推算中子束發(fā)生強(qiáng)度從而調(diào)整帶電粒子束并控制照射劑量。
[0012]可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)的常見(jiàn)輻射線檢測(cè)系統(tǒng)有電離室及閃爍探測(cè)頭兩種不同檢測(cè)原理。其中中子束檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)中子束時(shí)，采用電離室結(jié)構(gòu)為基底的有He-3比例計(jì)數(shù)器、BF3比例計(jì)數(shù)器、分裂游離室、硼電離室，檢測(cè)γ射線時(shí)，采用電離室為充氣式電離室。而檢測(cè)中子束和γ射線均可以采用閃爍探測(cè)頭，閃爍探測(cè)頭則可以分為有機(jī)與無(wú)機(jī)材料，對(duì)于偵檢熱中子用途，其閃爍探測(cè)頭多添加Li或Β等高熱中子捕獲截面元素。簡(jiǎn)而言之，此類偵檢器探測(cè)的中子能量多為熱中子，皆為倚靠元素與中子發(fā)生捕獲或核裂變反應(yīng)所釋出的重荷電粒子及核裂變碎片，于電離室或閃爍探測(cè)頭內(nèi)產(chǎn)生大量電離對(duì)(1n pair)，這些電荷被收集后，經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)碾娐忿D(zhuǎn)換，便可將電流信號(hào)轉(zhuǎn)為電壓脈沖信號(hào)。透過(guò)分析電壓脈沖的大小，則可以輕易地分辨出中子信號(hào)及γ信號(hào)。在高強(qiáng)度中子場(chǎng)中，如BNCT，則可以適當(dāng)?shù)販p少電離室的氣體壓力、可裂材或硼涂布的濃度或閃爍探測(cè)頭內(nèi)高中子捕獲截面元素的濃度，便可以有效降低其對(duì)中子的靈敏度，避免信號(hào)飽和的情況發(fā)生。
[0013]作為一種優(yōu)選地，本實(shí)施例中中子束檢測(cè)系統(tǒng)采用游離室。當(dāng)中子束通過(guò)游離室時(shí)，與游離室內(nèi)部氣體分子或游離室的壁部發(fā)生游離作用，生成電子與帶正電荷的例子，此電子和正電荷離子稱為上述的離子對(duì)。由于游離室內(nèi)有外加電場(chǎng)高壓，因此電子朝中央陽(yáng)極絲移動(dòng)，正電荷離子朝周圍的陰極壁移動(dòng)，因而產(chǎn)生可測(cè)得的電子脈沖信號(hào)。使氣體分子產(chǎn)生一離子對(duì)所需能量稱為平均游離能，該值根據(jù)氣體種類而異，如空氣的平均游離能約為34eV。若有340keV的中子束或γ射線，會(huì)使空氣產(chǎn)生約10k個(gè)離子對(duì)。
[0014]作為另一種優(yōu)選地，本實(shí)施例中中子束檢測(cè)系統(tǒng)采用閃爍探測(cè)頭。某些物質(zhì)吸收能量之后會(huì)放出可見(jiàn)光，此種物質(zhì)稱為閃爍物質(zhì)。它是利用游離輻射將晶體或分子中的電子激發(fā)至激態(tài)，而當(dāng)電子回到基態(tài)時(shí)放出的熒光被收集后用來(lái)作中子束監(jiān)測(cè)。閃爍探測(cè)頭與中子束作用后所發(fā)射的可見(jiàn)光，可利用光電倍增管將可見(jiàn)光轉(zhuǎn)化為電子，再倍增放大，通常電子倍增放大率可達(dá)107至108。陽(yáng)極輸出的電子數(shù)與入射的中子束能量成正比，因此閃爍探測(cè)頭能測(cè)量中子束或γ射線的能量。
[0015]射束整形體包括反射體、被反射體包圍并鄰接于中子產(chǎn)生部的緩速體、與緩速體鄰接的熱中子吸收體和設(shè)置在射束整形體內(nèi)的輻射屏蔽。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是硼中子捕獲反應(yīng)示意圖。
[0017]圖2是、(11，a )7Li中子捕獲核反應(yīng)方程式。
[0018]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例中的用于中子捕獲治療系統(tǒng)的輻射線檢測(cè)系統(tǒng)的平面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]中子捕獲治療作為一種有效的治療癌癥的手段近年來(lái)的應(yīng)用逐漸增加，其中以硼中子捕獲治療最為常見(jiàn)，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)。本實(shí)用新型的實(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(lái)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1.881MeV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?jī)H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