本發(fā)明提供了一種屏蔽裝置，尤其是一種用于射束整形體的屏蔽裝置。

背景技術(shù)：

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(glioblastomamultiforme)、黑色素細(xì)胞瘤(melanoma))的治療成效往往不佳。

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)(relativebiologicaleffectiveness,rbe)的輻射源，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。

硼中子捕獲治療(boronneutroncapturetherapy,bnct)是利用含硼(¹⁰b)藥物對(duì)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(yīng)產(chǎn)生⁴he和⁷li兩個(gè)重荷電粒子，兩荷電粒子的平均能量約為2.33mev，具有高線性轉(zhuǎn)移(linearenergytransfer,let)、短射程特征，α粒子的線性能量轉(zhuǎn)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(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。

為了獲得適當(dāng)?shù)闹凶由湓矗ǔＰ枰ㄟ^射束整形體對(duì)中子射源進(jìn)行通量和能譜的調(diào)整，那么構(gòu)成硼中子捕獲治療系統(tǒng)的射束整形體中的各個(gè)構(gòu)件分別由不同的材質(zhì)組成，其中有些材質(zhì)在射束整形體工作狀態(tài)下會(huì)發(fā)生物理或化學(xué)反應(yīng)從而產(chǎn)生有害的物質(zhì)，這些有害物質(zhì)透過射束整形體擴(kuò)散至周圍環(huán)境中不僅污染環(huán)境，更對(duì)處于該環(huán)境中的生物造成傷害。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明通過提供一種用于射束整形體的屏蔽裝置解決了射束整形體內(nèi)的有害物質(zhì)擴(kuò)散至射束整形體外部的問題，有效的避免了有害物質(zhì)對(duì)環(huán)境和生物體造成傷害。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種用于射束整形體的屏蔽裝置，所述射束整形體用于將從中子產(chǎn)生裝置中產(chǎn)生的中子能譜調(diào)整到預(yù)設(shè)能譜，所述射束整形體內(nèi)產(chǎn)生有害物質(zhì)，所述屏蔽裝置包括屏蔽體和至少一部分由所述屏蔽體構(gòu)成的密閉空間，其中，所述密閉空間用于容納有害物質(zhì)并防止所述有害物質(zhì)擴(kuò)散出所述密閉空間。

中子產(chǎn)生裝置是可以產(chǎn)生具有不同能量的中子的裝置，根據(jù)中子產(chǎn)生的原理可以分為加速器式中子產(chǎn)生裝置和反應(yīng)堆式中子產(chǎn)生裝置。由中子產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的中子能量各異，這些中子根據(jù)其能量的大小可以分為熱中子、超熱中子和快中子，其中熱中子的能量小于0.5ev，快中子的能量大于10kev，超熱中子為能量介于熱中子和快中子之間的中子。在用中子射束進(jìn)行治療時(shí)主要選擇熱中子，由于中子射束到達(dá)病灶的過程中能量會(huì)被其他物質(zhì)降低，因此需要射束整形體將能量各異的中子調(diào)整為超熱中子并形成中子射束，一般情況下，預(yù)設(shè)能譜為超熱中子所在的能譜(0.5ev～10kev)。

由于構(gòu)成射束整形體中各個(gè)構(gòu)件分別由不同材質(zhì)組成，所述射束整形體內(nèi)部的物質(zhì)之間可能會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或物理變化產(chǎn)生有害物質(zhì)，或者所述射束整形體內(nèi)部的物質(zhì)于中子產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的中子作用產(chǎn)生有害物質(zhì)，為了避免有害物質(zhì)逸出，本發(fā)明采用至少一部分由屏蔽體構(gòu)成的密閉空間包圍所述射束整形體中能產(chǎn)生有害物質(zhì)的部分，作為優(yōu)選地，射束整形體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生有害物質(zhì)的構(gòu)件都應(yīng)該在所述密閉空間內(nèi)，所述密閉空間內(nèi)除了有全部可以產(chǎn)生有害物質(zhì)的構(gòu)件，還可以有射束整形體的其他不產(chǎn)生有害物質(zhì)的構(gòu)件，屏蔽裝置的密閉空間將能產(chǎn)生有害物質(zhì)的部分完全包圍以阻止有害物質(zhì)逸出所述屏蔽裝置，其中，所述有害物質(zhì)無法透過構(gòu)成密閉空間的壁，從而實(shí)現(xiàn)防止有害物質(zhì)擴(kuò)散出去對(duì)外部環(huán)境污染或?qū)ι镌斐蓚Α?/p>

所述密閉空間至少一部分由所述屏蔽體構(gòu)成是指密閉空間可以完全由一個(gè)具有內(nèi)部空間并且形狀為殼體的屏蔽體構(gòu)成，也可以是由屏蔽體和射束整形體內(nèi)的反射體共同圍成的密閉空間。

優(yōu)選的是，所述用于射束整形體的屏蔽裝置中，所述射束整形體進(jìn)一步包括緩速體、包圍在所述緩速體外的反射體、與所述緩速體鄰接的熱中子吸收體和射束出口，所述緩速體將自所述中子產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的中子減速至超熱中子能區(qū)，所述反射體將偏離的中子導(dǎo)回以提高超熱中子射束強(qiáng)度，所述熱中子吸收體用于吸收熱中子以避免治療時(shí)與淺層正常組織造成過多劑量。

進(jìn)一步地，所述用于射束整形體的屏蔽裝置中，所述熱中子吸收體或緩速體包括含有⁶li元素的物質(zhì)。

所述用于射束整形體的屏蔽裝置中，所述有害物質(zhì)為氚氣，其中射束整形體中氚氣的來源為所述射束整形體內(nèi)的⁶li與所述中子產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的中子反應(yīng)所得的產(chǎn)物。

優(yōu)選的是，所述用于射束整形體的屏蔽裝置中，所述密閉空間包圍射束整形體內(nèi)部所有含⁶li元素的物質(zhì)。

隨著中子捕獲治療技術(shù)的進(jìn)步，射束整形體中構(gòu)件的材質(zhì)不斷的優(yōu)化以實(shí)現(xiàn)更好的功能，⁶li元素不僅具有吸收熱中子的能力，也具有使快中子緩速為超熱中子的功能，因此可以作為緩速體用于射束整形體中，而⁶li元素用于射束整形體中最常見的則是作為熱中子吸收體用于吸收熱中子，⁶li元素和中子反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生氚氣，這種氣體被人吸入后會(huì)嚴(yán)重危害人的健康，因此所述密閉空間要包圍含有⁶li元素的熱中子吸收體或緩速體。該密閉空間里的有害物質(zhì)無法逸出屏蔽裝置。

優(yōu)選的是，所述用于射束整形體的屏蔽裝置中，所述屏蔽裝置包括負(fù)壓裝置和有害物質(zhì)收集裝置，其中，所述負(fù)壓裝置和所述屏蔽體連接，用以使所述密閉空間保持負(fù)壓狀態(tài)；所述有害物質(zhì)收集裝置和所述負(fù)壓裝置連接，用于收集或處理所述密閉空間的有害氣體。

負(fù)壓裝置用于使密閉空間維持負(fù)壓的狀態(tài)，進(jìn)一步避免了密閉空間內(nèi)的有害物質(zhì)逸出，負(fù)壓裝置和有害物質(zhì)收集裝置連接，所述有害物質(zhì)收集裝置用于收集和/或處理從密閉空間排出的有害物質(zhì)。

優(yōu)選的是，所述用于射束整形體的屏蔽裝置中，所述屏蔽體的材料為單質(zhì)鉛或單質(zhì)鉍。

優(yōu)選的是，所述用于射束整形體的屏蔽裝置中，所述屏蔽體的厚度小于或等于5mm。

屏蔽裝置的密閉空間包圍了能夠產(chǎn)生有害物質(zhì)的射束整形體的構(gòu)件，由于中子產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的中子需經(jīng)射束整形體調(diào)整為可以直接用于治療的中子射束，而屏蔽體位于射束整形體中或者包圍整個(gè)射束整形體，因此構(gòu)成屏蔽體的材質(zhì)會(huì)在一定程度上降低中子射束的能量，為了降低屏蔽體對(duì)中子射束能量的影響，構(gòu)成屏蔽體的材質(zhì)選擇對(duì)超熱中子捕獲截面小的材質(zhì)，通過對(duì)比分析，鉛單質(zhì)和鉍單質(zhì)對(duì)超熱中子的截面較小，適合用來做屏蔽體。另外，控制屏蔽體的厚度也可以在一定程度上降低屏蔽體對(duì)超熱中子射束的影響。

優(yōu)選的是，所述用于射束整形體的屏蔽裝置中，所述屏蔽體至少一部分容納在所述射束整形體內(nèi)。所述屏蔽體也可以全部內(nèi)嵌于射束整形體內(nèi)并包圍能夠產(chǎn)生有害物質(zhì)的構(gòu)件。

優(yōu)選的是，所述用于射束整形體的屏蔽裝置中，所述屏蔽體至少包圍一部分所述射束整形體。所述屏蔽體位于射束整形體外部，可以完全包圍所述射束整形體，并構(gòu)成一個(gè)密閉空間以防止有害物質(zhì)逸出；或者所述屏蔽體至少包圍射束整形體中的射束出口，以阻止有害物質(zhì)通過該射束出口逸出。

本發(fā)明提供的用于射束整形體的屏蔽裝置可以有效的防止射束整形體內(nèi)的有害物質(zhì)對(duì)環(huán)境和生物體造成傷害。

附圖說明

圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例中的用于射束整形體的屏蔽裝置的示意圖，其中，屏蔽體包圍熱中子吸收體的屏蔽裝置。

圖2為本發(fā)明第二實(shí)施例中的用于射束整形體的屏蔽裝置的示意圖，其中，屏蔽體包圍整個(gè)射束整形體的屏蔽裝置。

圖3為本發(fā)明第三實(shí)施例中的用于射束整形體的屏蔽裝置的示意圖，其中，密閉空間由屏蔽體和反射體構(gòu)成的屏蔽裝置。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步描述，應(yīng)當(dāng)理解，下文中的描述僅為說明性的，而非限制性的。

為了解決射束整形體內(nèi)的有害物質(zhì)逸出射束整形體從而導(dǎo)致環(huán)境污染或者對(duì)人身造成傷害，本發(fā)明提供了一種用于射束整形體的屏蔽裝置，所述屏蔽裝置包括屏蔽體、密閉空間、負(fù)壓裝置和有害物質(zhì)收集裝置，其中密閉空間為至少由屏蔽體構(gòu)成的，一種情況為密閉空間全部由屏蔽體構(gòu)成(如實(shí)施例1和實(shí)施例2所示)，所述屏蔽體為一個(gè)具有內(nèi)部空間的殼體，其內(nèi)部空間為所述的密閉空間；另一種情況如實(shí)施例3所示為屏蔽體和所述射束整形體內(nèi)的反射體構(gòu)成密閉空間。

構(gòu)成所述密閉空間的壁可以僅包圍射束整形體內(nèi)能夠產(chǎn)生有害物質(zhì)的構(gòu)件，也可以包圍產(chǎn)生有害物質(zhì)的構(gòu)件以及不產(chǎn)生有害物質(zhì)的構(gòu)件，其內(nèi)部的有害物質(zhì)無法逸出該屏蔽裝置。下面通過實(shí)施例具體說明。

在本發(fā)明提供的實(shí)施例中，有害物質(zhì)為氚氣，氚氣的來源為中子產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的中子和射束整形體中的⁶li元素反應(yīng)而來，反應(yīng)式為：⁶li+n→α粒子+t。

<實(shí)施例1>

如圖1所示，射束整形體10內(nèi)的熱中子吸收體11含有⁶li，⁶li與中子產(chǎn)生裝置20產(chǎn)生的中子反應(yīng)生成氚氣，屏蔽裝置30的屏蔽體31完全包圍熱中子吸收體11以避免熱中子吸收體11產(chǎn)生的氚氣逸出所述屏蔽裝置30，所述屏蔽體31可以緊貼熱中子吸收體11，也可以與熱中子吸收體11之間形成一個(gè)空間32，所述屏蔽裝置30的負(fù)壓裝置33使密閉空間32內(nèi)維持負(fù)壓狀態(tài)，以進(jìn)一步防止該密閉空間32內(nèi)的氚氣逸出，與負(fù)壓裝置33連接的有害物質(zhì)收集裝置34用于收集或處理密閉空間內(nèi)的氚氣。所述屏蔽裝置30相對(duì)于其內(nèi)部的熱中子吸收體11為完全密封的，因此可以有效的抑制氚氣擴(kuò)散至空氣中。

<實(shí)施例2>

如圖2所示，所述射束整形體10中的緩速體12和熱中子吸收體11均用含有⁶li元素的材料組成，中子產(chǎn)生裝置20產(chǎn)生的中子和⁶li元素反應(yīng)生成氚氣，為了避免具有放射性的氚氣逸出，本實(shí)施例中采用將屏蔽裝置30的屏蔽體31包圍整個(gè)射束整形體10，所述屏蔽體31可以緊貼射束整形體10，也可以與射束整形體10形成一個(gè)空間32，和屏蔽體31連接的負(fù)壓裝置33用以使所述屏蔽體31內(nèi)的密閉空間32維持負(fù)壓狀態(tài)，以防止氚氣逸出；和負(fù)壓裝置33連接的有害物質(zhì)收集裝置34用以收集或處理密閉空間內(nèi)的氚氣。緩速體12產(chǎn)生的氚氣可以通過射束整形體10內(nèi)材料之間的空隙進(jìn)入屏蔽裝置30內(nèi)，從而抑制了放射性氣體氚氣擴(kuò)散至空氣中污染環(huán)境或?qū)θ松斫】翟斐蓳p害。

<實(shí)施例3>

如圖3所示，所述射束整形體10的反射體13和所述屏蔽體31構(gòu)成密閉空間32，用含有⁶li元素的材料構(gòu)成的緩速體12位于該密閉空間32中，由緩速體12產(chǎn)生的有害物質(zhì)只能存在于密閉空間32中而無法逸出所述密閉空間32。

本發(fā)明揭示的用于射束整形體的屏蔽裝置并不局限于以上實(shí)施例所述的內(nèi)容以及附圖所表示的結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明的基礎(chǔ)上對(duì)其中構(gòu)件的材料、形狀及位置所做的顯而易見地改變、替代或者修改，都在本發(fā)明要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。