[發明專利]一種硼中子俘獲治療束流線布局結構

有效

• 申請號: 202210068680.5
• 申請日: 2022-01-20
• 公開（公告）號: CN114470535B
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 魏素敏;管鋒平;安世忠;賈先祿
• 申請（專利權）人: 中國原子能科學研究院
• 主分類號: A61N5/10
• 分類號: A61N5/10
• 代理公司: 北京維正專利代理有限公司 11508
• 代理人: 卓凡

本發明公開了一種硼中子俘獲治療束流線布局結構，包括：閥門、質子束流診斷裝置、聚焦元件、校正元件、八極透鏡、旋轉掃描磁鐵，質子束流診斷裝置及真空設備；八極透鏡和旋轉掃描磁鐵之間精準匹配，將束斑從小面積的非均勻性束斑調整為小面積的均勻性束斑，再進一步擴大到大面積的均勻性束斑；旋轉掃描磁鐵和束流管道分別采用法蘭和鋁襯相結合、不銹鋼和鋁襯相結合的結構，束流線為具有閉環反饋環路的束流線；本發明使得束斑均勻度達到90%以上；通過閉環磁場電源回路，實時調整了理論和實際存在差別；通過變換旋轉磁鐵和束流管道的相對位置關系，在解決束流管道渦流發熱問題的同時，有效降低轟擊在管道上的粒子帶來的輻射劑量。

技術領域

本發明屬于生物(醫療)技術領域，具體涉及一種硼中子俘獲治療的束流線布局結構。

背景技術

硼中子俘獲治療技術(Boron Neutron Capture Therapy,簡稱BNCT)是近年來國際腫瘤治療領域最前沿的癌癥靶向治療技術之一。其原理是利用含非放射性硼同位素(硼-10)藥物作為腫瘤定位藥物和中子俘獲劑，將藥物注射到人體后，利用加速器打靶產生的中子束對腫瘤進行照射。中子束與硼同位素發生核反應產生放射性粒子，在癌細胞內可精確摧毀癌細胞，而不誤傷正常組織。BNCT技術在復發性頭頸癌、惡性腦瘤、黑色素皮膚癌、等多種腫瘤上有顯著療效。

加速器產生中子束，主要由加速器產生強流質子，轟擊特定的靶材料產生。質子從加速器傳輸到中子靶需要束流輸運線。同時，為了增加中子產額、延長中子靶的使用壽命、防止中子靶過熱性損傷，需要將靶上束流盡可能的均勻化。

實現束流均勻化的難點在于：影響束流均勻化精度的因素是多方面的。影響精度的因素之一：采用傳統方法流經聚焦元件的束流，其橫截面呈高斯分布狀態，也即：束流橫截面中心點附近的束流非常稠密而邊緣束流較為稀疏，這是導致束流橫截面不均勻的天然因素之一；影響精度的因素之二：傳統方法采用將聚焦元件直接連接旋轉磁鐵的方法：從聚焦元件流出的束流直接輸入給旋轉掃描磁鐵，盡管設置了旋轉掃描磁鐵將束流按照螺旋線軌跡展開的過程中，上一圈和下一圈束流之間具有疊加區域，但由于高斯分布的存在，即使在疊加區域束流也是不均勻的，這就使得旋轉磁鐵產生的大面積束流區域沿著半徑方向也是不均勻的；影響精度的因素之三：理論值和實際值往往有差別，由于影響磁場變化的環境因素不可控的而且是實時的，使得旋轉掃描磁鐵實際產生的束斑截面積和旋轉掃描磁鐵預設束斑面積存在動態差別，而傳統方法由于采用開環測量的方法，不能實時反饋和實時調整，因而影響束流的均勻度；影響精度的因素之四：傳統方法將束流管道穿入筒狀的旋轉掃描磁鐵中，為了減小束流穿過束流管道時的輻射劑量，傳統方法均采用束流管道為鋁材料，而鋁材料容易產生渦流、渦流帶來發熱現象，束流管道發熱導致磁場電流發生變化，同樣影響束流的均勻度。

發明內容

本發明針對現有技術存在的問題，提出一種硼中子俘獲治療束流線布局結構，目的在于解決采用傳統方法導致束流均勻度精度不高的問題。

本發明為解決其技術問題采用以下技術方案：

一種硼中子俘獲治療束流線布局結構，該束流線從加速器引出，通向質子治療終端；該束流線沿著從加速器引出的方向依次設有：閥門1、質子束流診斷裝置2、質子束流聚焦元件3、4、質子束流校正元件5、八極透鏡6、旋轉掃描磁鐵7，質子束流診斷裝置及真空設備8；

所述閥門1將加速器和質子束流傳輸系統分隔開，使得兩部分真空系統互不干擾；所述診斷元件2用于監控質子的流強、位置及截面；所述聚焦元件3和4用于對束流進行聚焦或者散焦；所述元件5用于將偏離管道中心的束流調整回來；所述八極透鏡6用于產生小截面積均勻束斑；所述旋轉掃描磁鐵7用于將八極透鏡6產生的小截面積均勻束斑沿著螺旋軌道旋轉打到質子束流診斷裝置8上，最終形成大截面積均勻束斑；

其特點是：