本實用新型涉及一種放射性射線照射裝置，尤其是一種中子治療裝置。

背景技術：

硼中子捕獲治療裝置中使用的中子治療裝置通常因為需要對被照射體進行多個角度的照射，而以往為了實現這種多角度的照射通常將中子治療裝置固定在某個結構龐大的旋轉裝置上，通過旋轉裝置的旋轉來帶動中子治療裝置的旋轉。很顯然，中子治療裝置本身的結構就非常龐大，要通過外界的旋轉裝置來帶動中子治療裝置的旋轉必定需要比中子治療裝置更加龐大的旋轉裝置才能實現，而且要同時滿足中子治療裝置和旋轉裝置的旋轉還需要非常大的空間，整個裝置不僅笨重而且適用性不強，不利于中子治療裝置的小型化設計。

技術實現要素：

為了提供一種能夠進行多角度中子射線照射的中子治療裝置，本實用新型的一個方面提供一種中子治療裝置，所述中子治療裝置包括射束整形體、設于射束整形體中的中子產生部、將離子束傳送至中子產生部的管束、使得離子束傳輸方向發生改變的偏轉電磁鐵以及準直器，所述射束整形體包括緩速體及包設在緩速體外周的反射體，所述中子產生部經離子束照射后產生中子，所述緩速體將自中子產生部產生的中子減速至預設能譜，所述反射體將偏離的中子導回以提高預設能譜內的中子強度，所述準直器將中子產生部產生的中子進行集中照射，所述中子治療裝置具有對被照射體進行照射的照射空間，所述管束具有軸線，所述射束整形體能夠繞管束的軸線轉動從而對照射空間中的被照射體進行不同角度的照射。

進一步地，所述中子治療裝置還包括支撐架，所述射束整形體固持于支撐架，射束整形體繞管束軸線轉動的同時也在支撐架上運動。

進一步地，所述管束包括第一管束和與第一管束相連的第三管束，所述軸線包括第一管束的第一軸線和第三管束的第二軸線，所述射束整形體能夠繞第一管束的第一軸線或者第三管束的第二軸線轉動。

進一步地，所述第一管束和第三管束之間形成第一夾角，所述第一夾角的大小能夠改變以調整射束整形體與照射空間中被照射體的位置關系。

進一步地，所述支撐架包括第一支撐部，照射空間位于第一支撐部下方，所述第一支撐部設有第一軌道，所述射束整形體固持于支撐架的第一軌道，所述第一軌道凹設于支撐架從而形成與照射空間相連通的容置空間，所述準直器自容置空間延伸入照射空間。

進一步地，所述第一支撐部為圓弧狀設置，所述第一軌道為與第一支撐部同一圓心的圓弧狀設置，所述第一軌道自第一支撐部的圓弧表面凹設形成。

進一步地，所述管束還包括第二管束，所述第二管束連接于中子產生部，所述第二管束和第三管束之間形成第二夾角，所述第二夾角的大小能夠改變以調整射束整形體與照射空間中被照射體的位置關系。

進一步地，所述偏轉磁鐵固持于支撐架，所述偏轉磁鐵包括位于第一管束和第三管束之間的第一偏轉磁鐵以及位于第二管束和第三管束之間的第二偏轉磁鐵，所述第一管束中離子束的傳輸方向通過第一偏轉磁鐵發生改變后傳輸至第三管束中，第三管束中離子束的傳輸方向通過第二偏轉磁鐵發生改變后傳輸至第二管束，第二管束中的離子束照射至中子產生部，產生用于中子射線裝置進行照射的中子束。

進一步地，所述支撐架還設有用于支撐第二偏轉磁鐵的第二支撐部，所述第二支撐部設有第二軌道，當射束整形體在第一軌道中運動時，所述第二支撐部在第二軌道中運動。

進一步地，所述支撐架還設有第三支撐部，所述第一偏轉磁鐵固持于第三支撐部，所述第一管束固定于加速器和第一偏轉磁鐵之間，所述第二管束連接于射束整形體和第二偏轉磁鐵之間，所述第三管束連接于第一偏轉磁鐵和第二偏轉磁鐵之間。

與現有技術相比，本申請具有以下有益效果：本申請通過支撐架、射束整形體以及偏轉磁鐵的設置使整個中子治療裝置只需旋轉自身結構便能實現整個中子治療裝置進行不同角度的照射，結構簡單，運轉輕便，易于實現。

附圖說明

圖1為本實用新型未設置支撐架的示意圖；

圖2為本實用新型中子產生部的剖視圖；

圖3為本實用新型設置支撐架后的示意圖；

圖4為本實用新型實施例射束整形體固持于第一軌道中的示意圖；

圖5為射束整形體固持在支撐部第一軌道中的俯視圖；

圖6為本實用新型另一個角度的示意圖；

圖7為本實用新型第一夾角a1發生變化時的示意圖；

圖8為本實用新型第二夾角a2發生變化時的示意圖

圖9為本實用新型支撐架的另一種實施方式示意圖；

圖10為本實用新型一種實施方式中屏蔽體的剖視圖；

圖11為本實用新型射束整形體在第一軌道中運動到某一位置時屏蔽部的狀態圖；

圖12為本實用新型射束整形體在第一軌道中運動到另一位置時屏蔽部的狀態圖；

圖13為圖8所示屏蔽體伸展時的俯視圖；

圖14為本實用新型另一種實施方式中屏蔽體的剖視圖；

圖15為圖14所示射束整形體運動到某一位置時屏蔽體的狀態圖；

圖16為圖10所示屏蔽體的俯視圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型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。

中子照射作為一種有效的治療癌癥的手段近年來的應用逐漸增加，其中以硼中子捕獲治療最為常見，供應硼中子捕獲治療的中子可以由核反應堆或加速器供應。本申請的實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帶電粒子(如質子、氘核等)進行加速的加速器、中子產生部與熱移除系統以及射束整形體，其中加速帶電粒子與金屬中子產生部作用產生中子，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、金屬中子產生部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，由于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于閥值的質子轟擊金屬鋰中子產生部，可產生相對低能的中子，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)兩種中子產生部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。

硼中子捕獲治療(Boron Neutron Capture Therapy,BNCT)是利用含硼(10B)藥物對熱中子具有高捕獲截面的特性，借由10B(n,α)7Li中子捕獲及核分裂反應產生4He和7Li兩個重荷電粒子。參照圖1和圖2，其分別示出了硼中子捕獲反應的示意圖和10B(n,α)7Li中子捕獲核反應方程式，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)、短射程特征，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于一個細胞大小，因此對于生物體造成的輻射傷害能局限在細胞層級，當含硼藥物選擇性地聚集在腫瘤細胞中，搭配適當的中子射源，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。

無論硼中子捕獲治療的中子源來自核反應堆或加速器帶電粒子與靶材的核反應，產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，因此這些會造成不必要劑量的輻射應盡量降低。除了空氣射束品質因素，為更了解中子在人體中造成的劑量分布，本實用新型的實施例中使用頭部數學假體模型進行劑量計算，并以假體射束品質因素來作為中子射束的設計參考，將在下文詳細描述。

國際原子能機構(IAEA)針對臨床硼中子捕獲治療用的中子源，給定了五項空氣射束品質因素建議，此五項建議可用于比較不同中子源的優劣，并供以作為挑選中子產生途徑、設計射束整形體時的參考依據。這五項建議分別如下：

超熱中子射束通量Epithermal neutron flux>1x 109n/cm2s

快中子污染Fast neutron contamination<2x 10-13Gy-cm2/n

光子污染Photon contamination<2x 10-13Gy-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：超熱中子能區在0.5eV到40keV之間，熱中子能區小于0.5eV，快中子能區大于40keV。

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間。若腫瘤含硼藥物濃度夠高，對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數大于109，此通量下的中子射束對于目前的含硼藥物而言可大致控制治療時間在一小時內，短治療時間除了對病人定位和舒適度有優勢外，也可較有效利用含硼藥物在腫瘤內有限的滯留時間。

快中子污染：

由于快中子會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，因此在中子射束設計上應盡量減少快中子的含量。快中子污染定義為單位超熱中子通量伴隨的快中子劑量，IAEA對快中子污染的建議為小于2x 10-13Gy-cm2/n。

光子污染(γ射線污染)：

γ射線屬于強穿輻射，會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γ射線含量也是中子束設計的必要要求，γ射線污染定義為單位超熱中子通量伴隨的γ射線劑量，IAEA對γ射線污染的建議為小于2x 10-13Gy-cm2/n。

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，進入人體后大部分能量沉積在皮膚組織，除黑色素細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，針對腦瘤等深層腫瘤應降低熱中子含量。IAEA對熱中子與超熱中子通量比值建議為小于0.05。

中子束流與通量比值：

中子束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彈性。IAEA對中子束流與通量比值建議為大于0.7。

圖1為本申請中子治療裝置100，所述中子治療裝置100包括射束整形體10、設于射束整形體10中的中子產生部11、將離子束P從加速器200傳輸至中子產生部11的管束20以及使管束20中離子束P的傳輸方向發生改變的偏轉磁鐵30。所述射束整形體10包括緩速體12及包設在緩速體外12周的反射體13，所述中子產生部11嵌設于所述緩速體12中(結合圖2)。所述射束整形體10具有射束出口，所述射束出口所在端面A設有準直器40。

結合圖3，所述中子治療裝置100還包括用于對被照射體M進行照射的照射空間50和用于支撐射束整形體10的支撐架60。所述支撐架60包括第一支撐部61，所述第一支撐部61上設置有第一軌道611，為了便于制造將所述第一支撐部61和第一軌道設置為同一圓心的圓弧狀結構。在其他實施方式中，可以將第一支撐部61和第一軌道611設置成其他形狀，以對射束整形體10相對照射空間50的位置進行更多的變化，此處就不具體說明。所述射束整形體10固持于第一軌道611并且能夠在第一軌道611中運動，從而使中子治療裝置對照射空間50內的被照射體M進行不同角度的照射。

結合圖4至圖6，作為一種實施例，將所述第一軌道611設置在第一支撐部61的圓弧外表面。所述照射空間50位于第一支撐部61的下方，所述第一軌道611自第一支撐部61的圓弧外表面凹設形成與照射空間50相連通的容置空間612。所述反射體13的外表面延伸有位于射束整形體10兩側的固持部131，所述固持部131固持于所述第一軌道611中并沿第一軌道611運動，所述準直器40自容置空間612延伸于照射空間50中。當然，為了整個中子治療裝置的小型化設計，可以不在反射體的表面設置固持部，而使射束整形體設有準直器的端面A與第一軌道611配合，所述端面A直接固持在第一軌道611上并借助端面A在第一軌道611的運動使中子治療裝置100對被照射體M進行不同角度的照射。

作為另一種實施方式，所述照射空間50可以不設置在第一支撐部61的下方，而位于第一支撐部61的一側，固持部自射束整形體10延伸出而位于射束整形體10的一側，所述固持部固持在第一軌道611中并在第一軌道611中運動。此時射束整形體10的射束出口朝向照射空間50’，當射束整形體10在第一軌道611中運動時，中子治療裝置100能夠對照射空間50’中的被照射體(未圖示)進行不同角度的照射。

所述第一軌道還可以設置在所述第一支撐部的前端面。所述固持部自反射體的外表面延伸出而位于射束整形體的一側，所述固持部固持于第一軌道中并且在第一軌道中運動。當然，還有很多其他實施方式，如不設置固持部而直接將部分反射體固持于該第一軌道中充當固持部，只要能夠使反射體沿第一軌道運動從而實現中子治療裝置對照射空間中的被照射體進行不同角度的照射即可，此處就不一一進行闡述。

所述管束20具有軸線，所述管束20包括固定于加速器200的第一管束21、固定于中子產生部11的第三管束22以及連接于第一管束21和第三管束22之間的第二管束23。所述軸線包括第一管束21的第一軸線I和第二管束23的第二軸線II。所述偏轉磁鐵30包括第一偏轉磁鐵31和第二偏轉磁鐵32。所述第一管束21的一端連接于加速器200，另一端連接于第一偏轉磁鐵31；所述第二管束23的一端連接于第一偏轉磁鐵31，另一端連接于第二偏轉磁鐵32；第三管束22的一端連接于第一偏轉磁鐵31，另一端連接于第二偏轉磁鐵32并且連接于第一管束21和第二管束23之間。所述射束整形體10能夠繞第一管束21的第一軸線I或者第三管束22的第二軸線II轉動以改變射束整形體10對照射空間50中的被照射體的照射角度。第一管束21中離子束P的傳輸方向通過第一偏轉磁鐵31發生偏轉后傳輸至第二管束23，第二管束23中離子束P的傳輸方向通過第二偏轉磁鐵32發生偏轉后傳輸至第三管束22，第三管束22中的離子束P傳輸至中子產生部11進而產生用于中子治療裝置100對被照射體進行照射時需要的中子束。

所述支撐架60還設有位于第一支撐部61上方的第二支撐部62，所述第二偏轉磁鐵32固持于第二支撐部62，所述第二支撐部62設有允許第二偏轉磁鐵32隨著射束整形體10運動的第二軌道621。所述第二軌道621的具體結構可以參考前文中用于固持射束整形體10并允許射束整形體10運動的第一軌道611的結構，此處就不再具體說明。第二支撐部62也可以如圖7所示，設置在第一支撐部61后方。

所述射束整形體10根據被照射體需要的不同照射角度在第一軌道611中運動，當射束整形體10繞第一軸線I轉動時，所述第三管束22隨著射束整形體10運動，第二偏轉磁鐵32在第三管束22運動的帶動下在第二軌道621中運動，借此以實現中子治療裝置100對照射空間中50的被照射體進行不同角度的照射。當然，將所述射束整形體10也可以設置成繞第二管束23的第二軸線II轉動的結構也是可以實現射束整形體10對照射空間50中被照射體的多角度照射的，此處就不再詳細說明。

如圖7和圖8所示，所述第一管束21和第二管束23之間形成第一夾角a1，第二管束23和第三管束之間形成第二夾角a2，所述第一夾角a1和第二夾角a2的大小均可以改變，可根據實際需要將第一夾角a1和第二夾角a2中的任意一個或者兩個設置成角度大小可以改變的結構，以減小對射束整形體10的照射角度的局限性。

所述中子治療裝置100還具有用于固定第一偏轉磁鐵31的第三支撐部63，所述第三支撐部63可以如圖9所示，直接設置在支撐架60上，也可以如圖3所示，直接固定在地面。

下面對本申請實施方式中整個中子治療裝置的旋轉過程進行詳細說明。

首先，根據被照射體的具體情況確定照射方向，根據確定后的照射方向使射束整形體10在第一軌道611中運動到能夠進行該角度照射的位置，所述第三管束22隨射束整形體10運動到某一具體位置后定位；

然后，根據第一管束21的位置、第三管束22的位置以及第二管束23的位置確定第一偏轉磁鐵31和第二偏轉磁鐵32的偏轉方向。因為第一管束21的位置是固定的，第三管束22的位置是根據射束整形體10的運動位置確定，第二管束23位于第一管束21和第三管束22之間且第二偏轉磁鐵32與第一偏轉磁鐵31均固定在管束20一端，因此第二管束23的位置可以是由第一管束21和第三管束22的位置確定后空間內能夠獲得的任意位置，根據確定后的三段管束的位置確定第一偏轉磁鐵31和第二偏轉磁鐵32的偏轉方向，使自加速器200傳輸出來的離子束P傳輸至中子產生部11。

第一管束21中離子束P的傳輸方向經過第一偏轉磁鐵31發生改變后傳輸至第二管束23，第二管束23中離子束P的傳輸方向再經由第二偏轉磁鐵32發生改變后傳輸至第三管束22，第三管束22中的離子束P直接照射至中子產生部11，產生中子束，所述中子束對被照射體進行照射。

需要指出的是，雖然本申請所述緩射束整形體本身具有屏蔽功能，但是，為了在對被照射體進行照射治療的過程中獲得更好的屏蔽效果，也可以額外設置對照射空間進行屏蔽的屏蔽體。尤其當所述第一軌道611是自第一支撐部61的表面凹設形成與照射空間50相連通的容置空間612這種情況時(結合圖5)，射束整形體10、容置空間612以及照射空間50之間形成間隙，此間隙一方面會影響中子治療裝置的整體美觀，另一方面也會增加照射過程中輻射線的泄露，因此需要設置遮覆于容置空間612并在照射過程中對照射空間50進行屏蔽的屏蔽體70(70’)。

下面結合圖示，對屏蔽體70(70’)的具體結構進行說明，所述屏蔽體70(70’)能夠隨射束整形體10的運動而運動并且對照射空間50進行屏蔽。

參圖10和圖11，所述屏蔽體70包括兩個能夠沿射束整形體10的運動方向伸展或者收縮的屏蔽件71。所述屏蔽件71分別位于所述射束整形體10的兩側，每個屏蔽件71的一端連接于所述支撐架60另一端連接于所述射束整形體10。

所述屏蔽件71由多個首尾相扣持的屏蔽部72組成，所述屏蔽部72相互扣持的端部設有卡持部73，所述卡持部73能夠在所述屏蔽部72的表面移動并與相鄰的卡持部相互扣持。當屏蔽件71收縮時，所述屏蔽部72逐一堆疊在一起；當所述屏蔽件71伸展開時，所述屏蔽部72逐一展開而相互扣持而使相鄰的兩個屏蔽部72定位。所述屏蔽件71部分展開，就是說如圖10中所示部分屏蔽部72伸展開，部分屏蔽部72仍堆疊在一起，總之，所述屏蔽部72隨著射束整形體10的運動伸展或者堆疊。

如圖13和圖14所示，當射束整形體10相對第一支撐架61運動時，位于射束整形體10一側的屏蔽件71做收縮運動而逐漸堆疊，而位于射束整形體10另一側的屏蔽件71做伸展運動而逐漸伸長。當所述屏蔽部72堆疊在一起時，所述屏蔽件71遠離照射空間50的部分連接于所述射束整形體10，所述屏蔽件71靠近照射空間50的部分連接于所述支撐架60。

如前文所述，第一軌道611為圓弧狀設置，本實施方式中將每個單獨的屏蔽部72也設置成圓弧狀以達到更好的屏蔽效果。所述屏蔽部72逐一伸展開后，所述整個屏蔽件71呈圓弧狀。

為了在照射過程中最大程度地降低輻射的泄露，將所述容置空間612的高度H1設置為不小于所述屏蔽體70的厚度(未標號)，所述屏蔽體70的厚度是指多個屏蔽部72堆疊在一起的總厚度。并且，將所述屏蔽體70的寬度W2不小于所述容置空間612的寬度W1。

圖15所示為本申請屏蔽體70’的另一種實施方式。所述屏蔽體70’連接于所述射束整形體10的兩側并且形成前文所述的照射空間50。所述屏蔽體70’為整體式設置并且能夠隨射束整形體10的運動而繞著所述支撐架61轉動(如圖16所示)，從而對所述照射空間50進行屏蔽。本實施方式中，所述屏蔽體70’收容于所述容置空間612，所述屏蔽體70’的寬度W2’不小于所述容置空間612的寬度W1，當然，所述屏蔽體70’的厚度也可以設置為不大于所述容置空間612的高度H1。

屏蔽體70(70’)的設置一方面能夠屏蔽由射束整形體10滲漏出的輻射線，另一方面能夠遮覆于照射空間50、容置空間612以及射束整形體10之間形成的間隙中，利于整體美觀。

另外，還可以在所述屏蔽體的外側設置能夠遠離屏蔽體或者靠近并且能夠抵持于所述屏蔽體的屏蔽墻(未標號)。當所述屏蔽墻遠離屏蔽體時，射束整形體10根據實際需求在所述支撐架60上轉動以得到合適的照射位置，所述屏蔽體隨著射束整形體10的運動而運動并且始終遮覆于所述照射空間50對照射空間50進行屏蔽；當所述射束整形體10位于合適的照射位置后，所述屏蔽墻靠近并且抵持于所述屏蔽體，所述射束整形體10對照射空間50進行照射，所述屏蔽體對照射空間50進行屏蔽。

屏蔽墻的設置一方面為屏蔽體提供了支撐力，分擔了支撐架所承受的部分支撐力；另一方面能夠在屏蔽體進行屏蔽的同時對照射過程中產生的輻射進行屏蔽，增強了屏蔽效果。

本文所述的圓弧狀不僅僅包括圓上的某段圓弧形狀，由多段直線、規則或者不規則的曲線連接形成的類似圓弧的形狀均屬于本申請所述的圓弧狀。

應當理解，本文所使用的諸如“具有”、“包含”以及“包括”術語并不排除一個或多個其它成分或其組合的存在或添加。

盡管本實用新型的實施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實施方式中所列運用。它完全可以被適用于各種適合本實用新型的領域。對于熟悉本領域的人員而言，可容易地實現另外的修改。因此在不背離權利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本實用新型并不限于特定的細節和這里示出與描述的圖例。