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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201510629532.6 (22)申请日 2015.09.28 A61N 5/10(2006.01) G01T 1/02(2006.01) (71)申请人 南京中硼联康医疗科技有限公司 地址 211112 江苏省南京市江宁区江宁科学 园龙眠大道 568 号 (72)发明人 刘渊豪 陈韦霖 (54) 发明名称 用于中子捕获治疗系统的辐射线检测系统及 辐射线检测方法 (57) 摘要 本发明的一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。
2、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 射 线。本发明的另一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 检测方法。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书7页 附图1页。
3、 CN 106552321 A 2017.04.05 CN 106552321 A 1/2 页 2 1.一种用于中子捕获治疗系统的辐射线检测系统， 其特征在于 ： 所述中子捕获治疗系 统包括带电粒子束、 用于通过所述带电粒子束的带电粒子束入口、 经与所述带电粒子束发 生核反应从而产生中子束的中子产生部、 用于调整经所述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所述射束整形体的射束出口， 其中， 所述中子产生部容纳在 所述射束整形体内， 所述辐射线检测系统包括设置在所述射束整形体内或者所述射束整形 体外的辐射线检测装置， 所述辐射线检测装置用于实时检测带电粒子束经与所述中子产生 部。
4、发生核反应后由所述中子产生部溢出的中子束或者生成的 射线。 2.根据权利要求 1 所述的用于中子捕获治疗系统的辐射线检测系统， 其特征在于 ： 所 述辐射线检测系统进一步包括控制装置， 所述控制装置根据所述辐射线检测装置的检测结 果发出人类感知的信号以确认所述中子捕获治疗系统的下一步作业。 3.根据权利要求 2 所述的用于中子捕获治疗系统的辐射线检测系统， 其特征在于 ： 所 述中子捕获治疗系统进一步包括用于将所述带电粒子束加速的加速器， 所述控制装置包括 控制部和显示部， 所述控制部将所述辐射线检测系统的检测结果通过所述显示部显示出来 并且将检测结果反馈给所述加速器以确认所述加速器的下一步作。
5、业。 4.根据权利要求 1-3 中任一项所述的用于中子捕获治疗系统的辐射线检测系统， 其特 征在于 ： 所述辐射线检测装置为游离室或闪烁探测头， 所述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。 5.根据权利要求 1-3 中任一项所述的用于中子捕获治疗系统的辐射线检测系统， 其特 征在于 ： 所述射束整形体包括反射体、 被所述反射体包围并邻接于所述中子产生部的缓速 体、 与所述缓速体邻接的热中子吸收体和设置在所述射束整形体内的辐射屏蔽。 6.一种用于中子捕获治疗系统的辐射线检测方法， 其特征在于 ： 所述中子捕获治疗系 统包括带电粒子束、 用于通过所述带电粒。
6、子束的带电粒子束入口、 经与所述带电粒子束发 生核反应从而产生中子束的中子产生部、 用于调整经所述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所述射束整形体的射束出口， 其中， 所述中子产生部容纳在 所述射束整形体内 ； 辐射线检测系统包括设置在所述射束整形体内或者所述射束整形体外 的辐射线检测装置， 所述辐射线检测装置用于检测带电粒子束经与所述中子产生部发生核 反应后由所述中子产生部溢出的中子束或者生成的 射线 ； 所述检测方法包括检测步骤， 所述检测步骤实时检测带电粒子束经与所述中子产生部发生核反应后由所述中子产生部 溢出的中子束或者生成的 射线。 7.根据权利要求 6 所述的。
7、用于中子捕获治疗系统的辐射线检测方法， 其特征在于 ： 所 述检测方法包括控制步骤， 所述控制步骤根据在所述检测步骤中的检测结果， 控制所述中 子捕获治疗系统的下一步作业。 8.根据权利要求 7 所述的用于中子捕获治疗系统的辐射线检测方法， 其特征在于 ： 所 述中子捕获治疗系统进一步包括用于将所述带电粒子束加速的加速器， 所述控制步骤根据 在所述检测步骤中的检测结果， 控制所述加速器以确认所述加速器的下一步作业。 9.根据权利要求 6-8 中任一项所述的用于中子捕获治疗系统的辐射线检测方法， 其特 征在于 ： 所述控制装置包括显示部， 所述检测方法包括显示步骤， 所述显示步骤将在所述检 测步。
8、骤中的检测结果经由所述显示部显示出来。 10.根据权利要求 6-8 中任一项所述的用于中子捕获治疗系统的辐射线检测方法， 其 权 利 要 求 书 CN 106552321 A 2 2/2 页 3 特征在于 ： 所述检测方法包括推算步骤， 所述推算步骤根据在所述检测步骤中的检测结果 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。 权 利 要 求 书 CN 106552321 A 3 1/7 页 4 用于中子捕获治疗系统的辐射线检测系统及辐射线检测方 法 技术领域 0001 本发明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 ； 本发明还涉及一种辐射线检测方法。
9、， 尤其涉及一种用于中子捕获治疗系统的辐 射线检测方法。 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 (glioblastoma 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 (che。
10、motherapy) 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。 0004 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 。
11、10B(n,)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,)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 Energy Transfer,LET)、 短射程特征， 粒子的线性能量转移与射程分别为 150keV/m、 8m， 而 7Li重荷粒子则为175keV/m、 5m， 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。
12、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。
13、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。 说 明 书 CN 106552321 A 4 2/7 页 5 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及辐射线检测方法。 发明内容 0008 本发明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。
14、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 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。
15、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 射线。
16、时， 采用电离室为充气式电离室。而检测 中子束和 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 B 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 (ion 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、 。
17、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 射线。
18、， 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 说 明 书 CN 106552321 A 5 3/7 页 6 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 射线的能量。 0015 射束整形体包括反射体、 。
19、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。 0016 本发明的另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方法， 其中， 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检测带电粒子束经与中子产生部发。
20、生 核反应后由中子产生部溢出的中子束或者生成的 射线 ； 检测方法包括检测步骤， 检测步 骤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 射线。 0017 检测方法进一步包括控制步骤， 控制步骤根据在检测步骤中的检测结果， 控制中 子捕获治疗系统的下一步作业。 0018 作为一种优选地， 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， 控制步骤根据在检测步骤中的检测结果， 控制加速器以确认加速器的下一步作业。 0019 控制装置包括显示部， 检测方法进一步包括显示步骤， 显示步骤将在检测步骤中 的检测结果经由显示部显示出来。 0020 检测方法进。
21、一步包括推算步骤， 推算步骤根据在检测步骤中的检测结果推算中子 束发生强度从而调整带电粒子束并控制照射剂量。 附图说明 0021 图 1 是硼中子捕获反应示意图。 0022 图 2 是 10B(n,)7Li 中子捕获核反应方程式。 0023 图 3 是本发明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 0024 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。本发 明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 (。
22、 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 说 明 书 CN 106552321 A 6 4/7 页 7 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，。
23、 不须太多 的缓速处理便可用于临床， 然而锂金属 (Li) 和铍金属 (Be) 两种靶材与阀值能量的质子作 用截面不高， 为产生足够大的中子通量， 通常选用较高能量的质子来引发核反应。 0025 理想的靶材应具备高中子产率、 产生的中子能量分布接近超热中子能区 ( 将在下 文详细描述 )、 无太多强穿辐射产生、 安全便宜易于操作且耐高温等特性， 但实际上并无法 找到符合所有要求的核反应， 本发明的实施例中采用锂金属制成的靶材。但是本领域技术 人员熟知的， 靶材的材料也可以由其他除了上述谈论到的金属材料之外的金属材料制成。 0026 针对热移除系统的要求则根据选择的核反应而异， 如 7Li(p,。
24、n)7Be因金属靶材(锂 金属 ) 的熔点及热导系数差， 对热移除系统的要求便较 9Be(p,n)9B 高。本发明的实施例中 采用 7Li(p,n)7Be 的核反应。 0027 无论硼中子捕获治疗的中子源来自核反应堆或加速器带电粒子与靶材的核反应， 产生的皆为混合辐射场， 即射束包含了低能至高能的中子、 光子 ； 对于深部肿瘤的硼中子捕 获治疗， 除了超热中子外， 其余的辐射线含量越多， 造成正常组织非选择性剂量沉积的比例 越大， 因此这些会造成不必要剂量的辐射应尽量降低。 除了空气射束品质因素， 为更了解中 子在人体中造成的剂量分布， 本发明的实施例中使用人体头部组织假体进行剂量计算， 并 。
25、以假体射束品质因素来作为中子射束的设计参考， 将在下文详细描述。 0028 国际原子能机构 (IAEA) 针对临床硼中子捕获治疗用的中子源， 给定了五项空气 射束品质因素建议， 此五项建议可用于比较不同中子源的优劣， 并供以作为挑选中子产生 途径、 设计射束整形体时的参考依据。这五项建议分别如下 ： 0029 超热中子射束通量 Epithermal neutron flux1x 109n/cm2s 0030 快中子污染 Fast neutron contamination2x 10-13Gy-cm2/n 0031 光子污染 Photon contamination2x 10-13Gy-cm2/。
26、n 0032 热中子与超热中子通量比值 thermal to epithermal neutron flux ratio0.7 0034 注 ： 超热中子能区在 0.5eV 到 40keV 之间， 热中子能区小于 0.5eV， 快中子能区大 于 40keV。 0035 1、 超热中子射束通量 ： 0036 中子射束通量和肿瘤中含硼药物浓度共同决定了临床治疗时间。 若肿瘤含硼药物 浓度够高， 对于中子射束通量的要求便可降低 ； 反之， 若肿瘤中含硼药物浓度低， 则需高通 量超热中子来给予肿瘤足够的剂量。 IAEA对于超热中子射束通量的要求为每秒每平方厘米 的超热中子个数大于 109， 此通量下的。
27、中子射束对于目前的含硼药物而言可大致控制治疗 时间在一小时内， 短治疗时间除了对病人定位和舒适度有优势外， 也可较有效利用含硼药 物在肿瘤内有限的滞留时间。 0037 2、 快中子污染 ： 0038 由于快中子会造成不必要的正常组织剂量， 因此视之为污染， 此剂量大小和中子 能量呈正相关， 因此在中子射束设计上应尽量减少快中子的含量。快中子污染定义为单位 超热中子通量伴随的快中子剂量， IAEA 对快中子污染的建议为小于 2x 10-13Gy-cm2/n。 0039 3、 光子污染 ( 射线污染 ) ： 说 明 书 CN 106552321 A 7 5/7 页 8 0040 射线属于强穿辐射，。
28、 会非选择性地造成射束路径上所有组织的剂量沉积， 因此 降低 射线含量也是中子束设计的必要要求， 射线污染定义为单位超热中子通量伴随 的 射线剂量， IAEA 对 射线污染的建议为小于 2x 10-13Gy-cm2/n。 0041 4、 热中子与超热中子通量比值 ： 0042 由于热中子衰减速度快、 穿透能力差， 进入人体后大部分能量沉积在皮肤组织， 除 黑色素细胞瘤等表皮肿瘤需用热中子作为硼中子捕获治疗的中子源外， 针对脑瘤等深层肿 瘤应降低热中子含量。IAEA 对热中子与超热中子通量比值建议为小于 0.05。 0043 5、 中子电流与通量比值 ： 0044 中子电流与通量比值代表了射束的。
29、方向性， 比值越大表示中子射束前向性佳， 高 前向性的中子束可减少因中子发散造成的周围正常组织剂量， 另外也提高了可治疗深度及 摆位姿势弹性。IAEA 对中子电流与通量比值建议为大于 0.7。 0045 利用假体得到组织内的剂量分布， 根据正常组织及肿瘤的剂量 - 深度曲线， 推得 假体射束品质因素。如下三个参数可用于进行不同中子射束治疗效益的比较。 0046 1、 有效治疗深度 ： 0047 肿瘤剂量等于正常组织最大剂量的深度， 在此深度之后的位置， 肿瘤细胞得到的 剂量小于正常组织最大剂量， 即失去了硼中子捕获的优势。此参数代表中子射束的穿透能 力， 有效治疗深度越大表示可治疗的肿瘤深度越。
30、深， 单位为 cm。 0048 2、 有效治疗深度剂量率 ： 0049 即有效治疗深度的肿瘤剂量率， 亦等于正常组织的最大剂量率。因正常组织接收 总剂量为影响可给予肿瘤总剂量大小的因素， 因此参数影响治疗时间的长短， 有效治疗深 度剂量率越大表示给予肿瘤一定剂量所需的照射时间越短， 单位为 cGy/mA-min。 0050 3、 有效治疗剂量比 ： 0051 从大脑表面到有效治疗深度， 肿瘤和正常组织接收的平均剂量比值， 称之为有效 治疗剂量比 ； 平均剂量的计算， 可由剂量 - 深度曲线积分得到。有效治疗剂量比值越大， 代 表该中子射束的治疗效益越好。 0052 为了使射束整形体在设计上有比。
31、较依据， 除了五项 IAEA 建议的空气中射束品质 因素和上述的三个参数， 本发明实施例中也利用如下的用于评估中子射束剂量表现优劣的 参数 ： 0053 1、 照射时间 30min( 加速器使用的质子电流为 10mA) 0054 2、 30.0RBE-Gy 可治疗深度 7cm 0055 3、 肿瘤最大剂量 60.0RBE-Gy 0056 4、 正常脑组织最大剂量 12.5RBE-Gy 0057 5、 皮肤最大剂量 11.0RBE-Gy 0058 注 ： RBE(Relative Biological Effectiveness)为相对生物效应， 由于光子、 中子 会造成的生物效应不同， 所以如。
32、上的剂量项均分别乘上不同组织的相对生物效应以求得等 效剂量。 0059 请参见图 3， 本实施例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 ； 本实施例的另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方法。 说 明 书 CN 106552321 A 8 6/7 页 9 0060 其中， 中子捕获治疗系统包括加速器10、 扩束装置20、 用于通过带电粒子束P的带 电粒子束入口、 带电粒子束 P、 经与带电粒子束 P 发生核反应从而产生中子束 N 的中子产生 部T、 用于调整经中子产生部T产生的中子射束通量与品质的射束整形。
33、体30、 邻接于射束整 形体30的射束出口40和被经射束出口40处出来的射束照射的待照体50。 其中， 加速器10 用来给带电粒子束 P 加速， 可以为回旋加速器或者直线加速器等适用于加速器型中子捕获 治疗系统的加速器 ； 这里的带电粒子束P优选为质子束 ； 扩束装置20设置在加速器10及中 子产生部 T 之间 ； 带电粒子束入口紧邻中子产生部 T 并容纳在射束整形体 30 内， 如图 3 所 示的在中子产生部 T 及扩束装置之间的三个箭头作为带电粒子束入口 ； 中子产生部 T 容纳 在射束整形体 30 内， 这里的中子产生部 T 优选为锂金属 ； 射束整形体 30 包括反射体 31、 被 反。
34、射体 31 包围并邻接于中子产生部 T 的缓速体 32、 与缓速体 32 邻接的热中子吸收体 33、 设置在射束整形体30内的辐射屏蔽34， 中子产生部T与自带电粒子束入口入射的带电粒子 束P发生核反应以产生中子束N， 中子束限定一根主轴， 缓速体32将自中子产生部T产生的 中子减速至超热中子能区， 反射体 31 将偏离主轴的中子导回主轴以提高超热中子射束强 度， 热中子吸收体 33 用于吸收热中子以避免治疗时与浅层正常组织造成过多剂量， 辐射屏 蔽 34 用于屏蔽渗漏的中子和光子以减少非照射区的正常组织剂量 ； 射束出口 40 亦可称作 中子束收敛部或者准直器， 其减小中子束的宽度以将中子束。
35、聚集 ； 经射束出口 40 射出的中 子束照射待照体 50 的目标部位。 0061 用于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， 包括 设置在射束整形体 30 内或者射束整形体 30 外的辐射线检测装置 60 和控制装置 70， 辐射 线检测装置 60 用于实时检测带电粒子束 P 经与中子产生部 T 发生核反应后由中子产生部 T 溢出的中子束或者生成的 射线。 0062 控制装置 70 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。
36、、 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。 0063 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 70 包 括控制部71和显示部72， 控制部71将辐射线检测系统的检测结果通过显示部72显示出来 并且将检测结果反馈给加速器 10 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。 0064 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 射线时， 采用电离室。
37、为充气式电离室。而检测 中子束和 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 B 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 (ion 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。
38、浓度或闪烁探测头内高中子捕获截面元素的浓 说 明 书 CN 106552321 A 9 7/7 页 10 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。 0065 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。
39、 34eV。若有 340keV 的中子束或 射线， 会使空气产生约 10k 个离子对。 0066 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 射线的能量。 0067 辐射线检测系统通过检测信号推算中子束发。
40、生强度从而调整带电粒子束并控制 照射剂量。 0068 本领域技术人员熟知地， 中子束检测系统不论设置在射束整形体内也好， 还是设 置在邻近射束整形体处， 只要在所设置位置之处能够用来检测射束整形体内的中子束的强 度变化及空间分布的检测装置则可以选用。 0069 与上述辐射线检测系统对应的是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方法， 其中， 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。
41、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 射线 ； 检测方法包括检测步骤， 检测 步骤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 射线。 0070 检测方法进一步包括控制步骤， 控制步骤根据在检测步骤中的检测结果， 控制中 子捕获治疗系统的下一步作业。 0071 作为一种优选地， 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， 控制步骤根据在检测步骤中的检测结果， 控制加速器以确认加速器的。
42、下一步作业。 0072 控制装置包括显示部， 检测方法进一步包括显示步骤， 显示步骤将在检测步骤中 的检测结果经由显示部显示出来。 0073 检测方法进一步包括推算步骤， 推算步骤根据在检测步骤中的检测结果推算中子 束发生强度从而调整带电粒子束并控制照射剂量。 0074 本发明揭示的用于中子捕获治疗系统的辐射线检测系统并不局限于以上实施例 所述的内容以及附图所表示的结构。在本发明的基础上对其中构件的材料、 形状及位置所 做的显而易见地改变、 替代或者修改， 都在本发明要求保护的范围之内。 说 明 书 CN 106552321 A 10 1/1 页 11 图 1 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 106552321 A 11 。