用于中子捕获治疗的射束整形体的制作方法

本发明涉及一种射束整形体，尤其涉及一种用于中子捕获治疗的射束整形体。

背景技术：

1、随着原子科学的发展，例如钴六十、直线加速器、电子射束等放射线治疗已成为癌症治疗的主要手段之一。然而传统光子或电子治疗受到放射线本身物理条件的限制，在杀死肿瘤细胞的同时，也会对射束途径上大量的正常组织造成伤害；另外由于肿瘤细胞对放射线敏感程度的不同，传统放射治疗对于较具抗辐射性的恶性肿瘤(如：多行性胶质母细胞瘤(glioblastoma multiforme)、黑色素细胞瘤(melanoma))的治疗成效往往不佳。

2、为了减少肿瘤周边正常组织的辐射伤害，化学治疗(chemotherapy)中的标靶治疗概念便被应用于放射线治疗中；而针对高抗辐射性的肿瘤细胞，目前也积极发展具有高相对生物效应(relative biological effectiveness,rbe)的辐射源，如质子治疗、重粒子治疗、中子捕获治疗等。其中，中子捕获治疗便是结合上述两种概念，如硼中子捕获治疗，借由含硼药物在肿瘤细胞的特异性集聚，配合精准的中子射束调控，提供比传统放射线更好的癌症治疗选择。

3、硼中子捕获治疗(boron neutron capture therapy,bnct)是利用含硼(10b)药物对热中子具有高捕获截面的特性，借由10b(n,α)7li中子捕获及核分裂反应产生4he和7li两个重荷电粒子。参照图1和图2，其分别示出了硼中子捕获反应的示意图和10b(n,α)7li中子捕获核反应方程式，两荷电粒子的平均能量约为2.33mev，具有高线性转移(linear energytransfer,let)、短射程特征，α粒子的线性能量转移与射程分别为150kev/μm、8μm，而7li重荷粒子则为175kev/μm、5μm，两粒子的总射程约相当于一个细胞大小，因此对于生物体造成的辐射伤害能局限在细胞层级，当含硼药物选择性地聚集在肿瘤细胞中，搭配适当的中子射源，便能在不对正常组织造成太大伤害的前提下，达到局部杀死肿瘤细胞的目的。

4、在中子捕获治疗过程中，中子的产生以及射束整形体中中子能谱的改变往往会随之产生大量的伽马射线，伽马射线具有极强的穿透本领，人体受到伽马射线照射时，伽马射线可以进入到人体的内部，并与体内细胞发生电离作用，电离产生的离子能侵蚀复杂的有机分子，如蛋白质、核酸和酶，它们都是构成活细胞组织的主要成份，一旦它们遭到破坏，就会导致人体内的正常化学过程受到干扰，严重的可以使细胞死亡。

5、现有技术中尚未发现有关于在不影响中子射束品质的前提下改变射束整形体以降低中子射束中伽马射线含量的记载。

技术实现思路

1、为了降低中子捕获治疗过程中中子射束里伽马射线的含量，本发明的一个方面提供了一种用于中子捕获治疗的射束整形体，所述射束整形体包括中子产生装置、缓速体、扰动元和射束出口，所述中子产生装置容纳在所述射束整形体内用于产生中子，所述中子从中子产生装置到射束出口的方向形成中子射束，所述中子射束限定射束轴线，所述缓速体紧邻所述中子产生装置并且用于将所述中子射束中的快中子调整为超热中子，其中，射束整形体调整中子射束能谱的过程中产生伽马射线，所述扰动元位于缓速体和射束出口之间，用于通过所述中子射束并降低通过射束出口的中子射束中伽马射线的含量。

2、其中，扰动元位于缓速体和射束出口之间用于通过中子射束并且在最低限度影响中子能量的前提下降低通过的中子射束中伽马射线的含量。本发明用中子射束中伽马射线占中子射束通量的比值来评价加入扰动元以及使用不同材质的扰动元对伽马射线的影响，本发明采用假体射束品质中的有效治疗深度、有效治疗剂量比和30rbe-gy治疗时所在的深度来评价扰动元的加入以及使用不同材质的扰动元对中子射束的影响。

3、扰动元对伽马射线的吸收、反射等作用跟构成扰动元的材质也有关系。

4、优选的是，所述用于中子捕获治疗的射束整形体中，所述扰动元由铼、铪、镥、铅、铈、锌、铋、铽、铟、锑、镓、镧、碲、锡、硒、钇、铝、锶、钡、硅、锆、铷、钙、硫、铁、碳、铍、镁、磷、铬、锂、钠和镍单质中的一种、两种或多种混合的材料构成。

5、进一步优选的是，所述用于中子捕获治的射束整形体中，所述扰动元内部结构为致密结构或具有孔隙的结构。

6、其中具有孔隙的结构是相对于致密结构而言的，是指所述扰动元内部不是紧实致密的，而是构成扰动元的固体材质作为一个整体的同时内部具有多个孔隙的结构，如蜂窝状结构或内部镂空的结构，具有孔隙的结构的密度小于致密结构的密度。

7、更进一步地，所述用于中子捕获治疗的射束整形体中，所述扰动元为圆柱体，并且所述圆柱体的轴线与所述射束轴线重合或平行。所述圆柱体的尺寸优选为圆柱的底面半径为5～6cm，所述圆柱体的高为3～5cm。在一优选实施例中，将该尺寸和形状的扰动元置于高为80～100cm，底面半径为60～70cm圆柱体的射束整形体内，经与未加入该扰动元的射束整形体进行对比，显著地减少了伽马射线含量，当然本领域技术人员熟知的，将该扰动元置于其他形状或大小的射束整形体内，同样显著地减少了伽马射线含量，将于下文详述。

8、优选的是，所述用于中子捕获治疗的射束整形体中，所述缓速体和扰动元外部围绕反射体，所述反射体用于将偏离中子射束的中子反射回所述中子射束以提高中子射束强度，所述反射体由中子反射能力强的材料组成，优选铅或镍中的至少一种。伽马射线遇到物质后存在光电效应、康普顿效应和电子对效应从而产生一定程度的衰减，中子射束中的伽马射线遇到扰动元时扰动元分别通过光电效应吸收伽马射线、通过康普顿效应散射伽马射线或通过电子对效应将伽马射线转换为正负电子对而降低中子射束中伽马射线的含量，经扰动元散射的伽马射线遇到反射体后经过再次吸收或反射进一步衰减。

9、优选的是，所述用于中子捕获治疗的射束整形体中，当扰动元由铼、铪、镥、铅、铈、锌、铋、铽、铟或锑中任一单质构成，所述伽马射线占中子射束的比重至少降低30％。伽马射线占中子射束比重至少降低30％指的是中子射束中伽马射线占中子射束通量的比值降低至少30％，由此可见，上述单质作为扰动元时能够有效减少中子射束中伽马射线的含量。

10、进一步地，所述用于中子捕获治疗的射束整形体中，当扰动元由铼、铪、镥、铅、铈、锌、铋、铽、铟、锑、镓、镧、碲、锡、硒、钇、铝、锶、钡、硅、锆、铷、钙、硫、铁、碳、铍、镁、磷、铬、锂、钠和镍单质中的一种、两种或多种混合的材料构成时，通过扰动元的中子射束的假体射束品质中，有效治疗深度≥10.69cm，有效治疗剂量比≥5.54,30rbe-gy的治疗深度≥6.77cm。。

11、在中子捕获治疗过程中，中子射束品质对治疗效果起到至关重要的作用，本发明的另一方面是在对中子射束品质没有明显负面影响的前提下降低中子射束中伽马射线的含量，在有效治疗深度大于等于10cm，有效治疗剂量比大于等于5.5，30rbe-gy可治疗深度大于等于6.5cm时，治疗效果良好，优选有效治疗深度≥10.69cm，有效治疗剂量比≥5.54,30rbe-gy的治疗深度≥6.77cm。

12、本发明提到的扰动元的形状、结构、材料不限于上述优选的技术方案所限定的内容，一切置于射束整形体中的扰动元只要满足能降低中子射束中伽马射线的含量并且对中子射束品质没有明显负面影响都属于本发明的保护范围。