用于中子捕获治疗系统的辐射线检测系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种辐射线检测系统，尤其涉及一种用于中子捕获治疗系统的辐射线检测系统。
【背景技术】
[0002]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(gl1blastoma multiforme)、黑色素细胞瘤(melanoma))的治疗成效往往不佳。
[0003]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 b1logical effectiveness, RBE)的福射源，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。
[0004]硼中子捕获治疗(BoronNeutron Capture Therapy, BNCT)是利用含硼(1QB)药物对热中子具有高捕获截面的特性，借由^(n，a)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、(!!，a)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(LinearEnergy Transfer, LET)、短射程特征，α粒子的线性能量转移与射程分别为150keV/μ m、8 μπι，而7Li重荷粒子则为175keV/ μηι、5 μ m，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。
[0005]而在中子捕获治疗系统中的射束检测和诊断属于一个很重要的课题，这直接关乎于照射治疗的剂量和效果。现有技术有揭示一种中子捕获治疗系统中，例如通过预先对被照射体贴附中子束测定用的金丝，在中子束的照射中途取下金丝并测定该金丝的辐射化量，来测定照射中途的中子束的照射剂量。并且根据该测定的照射剂量来控制(例如停止等)中子捕获治疗系统，以便使中子束以按照计划的照射剂量来照射至被照射体。
[0006]但是此时，例如若因某种原因而在测定金丝的辐射化量之后中子束的照射剂量率有所变动，则无法与该种变动充分对应，而有使以按照计划的照射剂量来将中子束照射至被照射体处一事变得困难之虞。也就是说，在上述中子捕获治疗系统中，不能实时的检测中子束照射剂量。
[0007]因此，有必要提出一种能够提高中子束照射剂量的精确度的用于中子捕获治疗系统的辐射线检测系统。【实用新型内容】
[0008]本实用新型的一个方面在于提供一种提高中子捕获治疗系统的中子束照射剂量的精确度的辐射线检测系统，中子捕获治疗系统包括带电粒子束、用于通过带电粒子束的带电粒子束入口、经与带电粒子束发生核反应从而产生中子束的中子产生部、用于调整经中子产生部产生的中子射束通量与品质的射束整形体和邻接于射束整形体的射束出口，其中，中子产生部容纳在射束整形体内，辐射线检测系统包括设置在射束整形体内或者射束整形体外的辐射线检测装置，辐射线检测装置用于实时检测带电粒子束经与中子产生部发生核反应后由中子产生部溢出的中子束或者生成的γ射线。
[0009]辐射线检测系统进一步包括控制装置，控制装置根据辐射线检测装置的检测结果发出人类感知的信号以确认中子捕获治疗系统的下一步作业。这种人类感知的信号可以是听觉、视觉、触觉或嗅觉等人类功能器官能够感知的信号，如发出声响的警报器、报警灯、振动、发出刺鼻的气味等多种信号中的一种或多种形式。
[0010]中子捕获治疗系统进一步包括用于将带电粒子束加速的加速器，控制装置包括控制部和显示部，控制部将辐射线检测系统的检测结果通过显示部显示出来并且将检测结果反馈给加速器以确认加速器的下一步作业，显示部可以为电视或液晶显示器等常见的显示设备。
[0011]辐射线检测装置为游离室或闪烁探测头，辐射线检测系统通过检测信号推算中子束发生强度从而调整带电粒子束并控制照射剂量。
[0012]可实现实时检测的常见辐射线检测系统有电离室及闪烁探测头两种不同检测原理。其中中子束检测系统检测中子束时，采用电离室结构为基底的有He-3比例计数器、BF3比例计数器、分裂游离室、硼电离室，检测γ射线时，采用电离室为充气式电离室。而检测中子束和γ射线均可以采用闪烁探测头，闪烁探测头则可以分为有机与无机材料，对于侦检热中子用途，其闪烁探测头多添加Li或Β等高热中子捕获截面元素。简而言之，此类侦检器探测的中子能量多为热中子，皆为倚靠元素与中子发生捕获或核裂变反应所释出的重荷电粒子及核裂变碎片，于电离室或闪烁探测头内产生大量电离对(1n pair)，这些电荷被收集后，经过适当的电路转换，便可将电流信号转为电压脉冲信号。透过分析电压脉冲的大小，则可以轻易地分辨出中子信号及γ信号。在高强度中子场中，如BNCT，则可以适当地减少电离室的气体压力、可裂材或硼涂布的浓度或闪烁探测头内高中子捕获截面元素的浓度，便可以有效降低其对中子的灵敏度，避免信号饱和的情况发生。
[0013]作为一种优选地，本实施例中中子束检测系统采用游离室。当中子束通过游离室时，与游离室内部气体分子或游离室的壁部发生游离作用，生成电子与带正电荷的例子，此电子和正电荷离子称为上述的离子对。由于游离室内有外加电场高压，因此电子朝中央阳极丝移动，正电荷离子朝周围的阴极壁移动，因而产生可测得的电子脉冲信号。使气体分子产生一离子对所需能量称为平均游离能，该值根据气体种类而异，如空气的平均游离能约为34eV。若有340keV的中子束或γ射线，会使空气产生约10k个离子对。
[0014]作为另一种优选地，本实施例中中子束检测系统采用闪烁探测头。某些物质吸收能量之后会放出可见光，此种物质称为闪烁物质。它是利用游离輻射将晶体或分子中的电子激发至激态，而当电子回到基态时放出的荧光被收集后用来作中子束监测。闪烁探测头与中子束作用后所发射的可见光，可利用光电倍增管将可见光转化为电子，再倍增放大，通常电子倍增放大率可达107至108。阳极输出的电子数与入射的中子束能量成正比，因此闪烁探测头能测量中子束或γ射线的能量。
[0015]射束整形体包括反射体、被反射体包围并邻接于中子产生部的缓速体、与缓速体邻接的热中子吸收体和设置在射束整形体内的辐射屏蔽。
【附图说明】
[0016]图1是硼中子捕获反应示意图。
[0017]图2是、(11，a )7Li中子捕获核反应方程式。
[0018]图3是本实用新型实施例中的用于中子捕获治疗系统的辐射线检测系统的平面示意图。
【具体实施方式】
[0019]中子捕获治疗作为一种有效的治疗癌症的手段近年来的应用逐渐增加，其中以硼中子捕获治疗最为常见，供应硼中子捕获治疗的中子可以由核反应堆或加速器供应。本实用新型的实施例以加速器硼中子捕获治疗为例，加速器硼中子捕获治疗的基本组件通常包括用于对带电粒子(如质子、氘核等)进行加速的加速器、靶材与热移除系统和射束整形体，其中加速带电粒子与金属靶材作用产生中子，依据所需的中子产率与能量、可提供的加速带电粒子能量与电流大小、金属靶材的物化性等特性来挑选合适的核反应，常被讨论的核反应有7Li (p, n)7Be及9Be (p，n) 9B，这两种反应皆为吸热反应。两种核反应的能量阀值分别为1.881MeV和2.055MeV，由于硼中子捕获治疗的理想中子源为keV能量等级的超热中子，理论上若使用能量仅稍高于阀值的质子轰击金属锂靶材，可产生相对低能的中子，不须太多的缓速处理便可用于临床，然