本實用新型涉及一種射束整形體，尤其涉及一種用于中子捕獲治療的射束整形體。

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條件的限制，在殺死腫瘤細(xì)胞的同時，也會對射束途徑上大量的正常組織造成傷害；另外由于腫瘤細(xì)胞對放射線敏感程度的不同，傳統(tǒng)放射治療對于較具抗輻射性的惡性腫瘤(如：多行性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤(glioblastoma multiforme)、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；而針對高抗輻射性的腫瘤細(xì)胞，目前也積極發(fā)展具有高相對生物效應(yīng)(relative biological effectiveness,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(Boron Neutron Capture Therapy,BNCT)是利用含硼(¹⁰B)藥物對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兩個重荷電粒子。參照圖1和圖2，其分別示出了硼中子捕獲反應(yīng)的示意圖和¹⁰B(n,α)⁷Li中子捕獲核反應(yīng)方程式，兩荷電粒子的平均能量約為2.33MeV，具有高線性轉(zhuǎn)移(Linear Energy Transfer,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)于一個細(xì)胞大小，因此對于生物體造成的輻射傷害能局限在細(xì)胞層級，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?，便能在不對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。

在中子捕獲治療過程中，中子的產(chǎn)生以及射束整形體中中子能譜的改變往往會隨之產(chǎn)生大量的伽馬射線，伽馬射線具有極強的穿透本領(lǐng)，人體受到伽馬射線照射時，伽馬射線可以進入到人體的內(nèi)部，并與體內(nèi)細(xì)胞發(fā)生電離作用，電離產(chǎn)生的離子能侵蝕復(fù)雜的有機分子，如蛋白質(zhì)、核酸和酶，它們都是構(gòu)成活細(xì)胞組織的主要成份，一旦它們遭到破壞，就會導(dǎo)致人體內(nèi)的正?；瘜W(xué)過程受到干擾，嚴(yán)重的可以使細(xì)胞死亡。

現(xiàn)有技術(shù)中尚未發(fā)現(xiàn)有關(guān)于在不影響中子射束品質(zhì)的前提下改變射束整形體以降低中子射束中伽馬射線含量的記載。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了降低中子捕獲治療過程中中子射束里伽馬射線的含量，本實用新型的一個方面提供了一種用于中子捕獲治療的射束整形體，所述射束整形體包括中子產(chǎn)生裝置、緩速體、擾動元和射束出口，所述中子產(chǎn)生裝置容納在所述射束整形體內(nèi)用于產(chǎn)生中子，所述中子從中子產(chǎn)生裝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軸線，所述緩速體緊鄰所述中子產(chǎn)生裝置并且用于將所述中子射束中的快中子調(diào)整為超熱中子，其中，射束整形體調(diào)整中子射束能譜的過程中產(chǎn)生伽馬射線，所述擾動元位于緩速體和射束出口之間，用于通過所述中子射束并降低通過射束出口的中子射束中伽馬射線的含量。

其中，擾動元位于緩速體和射束出口之間用于通過中子射束并且在最低限度影響中子能量的前提下降低通過的中子射束中伽馬射線的含量。本實用新型用中子射束中伽馬射線占中子射束通量的比值來評價加入擾動元以及使用不同材質(zhì)的擾動元對伽馬射線的影響，本實用新型采用假體射束品質(zhì)中的有效治療深度、有效治療劑量比和30RBE-Gy治療時所在的深度來評價擾動元的加入以及使用不同材質(zhì)的擾動元對中子射束的影響。

擾動元對伽馬射線的吸收、反射等作用跟構(gòu)成擾動元的材質(zhì)也有關(guān)系。

優(yōu)選的是，所述用于中子捕獲治療的射束整形體中，所述擾動元由錸、鉿、镥、鉛、鈰、鋅、鉍、鋱、銦、銻、鎵、鑭、碲、錫、硒、釔、鋁、鍶、鋇、硅、鋯、銣、鈣、硫、鐵、碳、鈹、鎂、磷、鉻、鋰、鈉和鎳單質(zhì)中的一種、兩種或多種混合的材料構(gòu)成。

進一步優(yōu)選的是，所述用于中子捕獲治的射束整形體中，所述擾動元內(nèi)部結(jié)構(gòu)為致密結(jié)構(gòu)或具有孔隙的結(jié)構(gòu)。

其中具有孔隙的結(jié)構(gòu)是相對于致密結(jié)構(gòu)而言的，是指所述擾動元內(nèi)部不是緊實致密的，而是構(gòu)成擾動元的固體材質(zhì)作為一個整體的同時內(nèi)部具有多個孔隙的結(jié)構(gòu)，如蜂窩狀結(jié)構(gòu)或內(nèi)部鏤空的結(jié)構(gòu)，具有孔隙的結(jié)構(gòu)的密度小于致密結(jié)構(gòu)的密度。

更進一步地，所述用于中子捕獲治療的射束整形體中，所述擾動元為圓柱體，并且所述圓柱體的軸線與所述射束軸線重合或平行。所述圓柱體的尺寸優(yōu)選為圓柱的底面半徑為5～6cm，所述圓柱體的高為3～5cm。在一優(yōu)選實施例中，將該尺寸和形狀的擾動元置于高為80～100cm，底面半徑為60～70cm圓柱體的射束整形體內(nèi)，經(jīng)與未加入該擾動元的射束整形體進行對比，顯著地減少了伽馬射線含量，當(dāng)然本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的，將該擾動元置于其他形狀或大小的射束整形體內(nèi)，同樣顯著地減少了伽馬射線含量，將于下文詳述。

優(yōu)選的是，所述用于中子捕獲治療的射束整形體中，所述緩速體和擾動元外部圍繞反射體，所述反射體用于將偏離中子射束的中子反射回所述中子射束以提高中子射束強度，所述反射體由中子反射能力強的材料組成，優(yōu)選鉛或鎳中的至少一種。伽馬射線遇到物質(zhì)后存在光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)和電子對效應(yīng)從而產(chǎn)生一定程度的衰減，中子射束中的伽馬射線遇到擾動元時擾動元分別通過光電效應(yīng)吸收伽馬射線、通過康普頓效應(yīng)散射伽馬射線或通過電子對效應(yīng)將伽馬射線轉(zhuǎn)換為正負(fù)電子對而降低中子射束中伽馬射線的含量，經(jīng)擾動元散射的伽馬射線遇到反射體后經(jīng)過再次吸收或反射進一步衰減。

優(yōu)選的是，所述用于中子捕獲治療的射束整形體中，當(dāng)擾動元由錸、鉿、镥、鉛、鈰、鋅、鉍、鋱、銦或銻中任一單質(zhì)構(gòu)成，所述伽馬射線占中子射束的比重至少降低30％。伽馬射線占中子射束比重至少降低30％指的是中子射束中伽馬射線占中子射束通量的比值降低至少30％，由此可見，上述單質(zhì)作為擾動元時能夠有效減少中子射束中伽馬射線的含量。

進一步地，所述用于中子捕獲治療的射束整形體中，當(dāng)擾動元由錸、鉿、镥、鉛、鈰、鋅、鉍、鋱、銦、銻、鎵、鑭、碲、錫、硒、釔、鋁、鍶、鋇、硅、鋯、銣、鈣、硫、鐵、碳、鈹、鎂、磷、鉻、鋰、鈉和鎳單質(zhì)中的一種、兩種或多種混合的材料構(gòu)成時，通過擾動元的中子射束的假體射束品質(zhì)中，有效治療深度≥10.69cm，有效治療劑量比≥5.54,30RBE-Gy的治療深度≥6.77cm。。

在中子捕獲治療過程中，中子射束品質(zhì)對治療效果起到至關(guān)重要的作用，本實用新型的另一方面是在對中子射束品質(zhì)沒有明顯負(fù)面影響的前提下降低中子射束中伽馬射線的含量，在有效治療深度大于等于10cm，有效治療劑量比大于等于5.5，30RBE-Gy可治療深度大于等于6.5cm時，治療效果良好，優(yōu)選有效治療深度≥10.69cm，有效治療劑量比≥5.54,30RBE-Gy的治療深度≥6.77cm。

本實用新型提到的擾動元的形狀、結(jié)構(gòu)、材料不限于上述優(yōu)選的技術(shù)方案所限定的內(nèi)容，一切置于射束整形體中的擾動元只要滿足能降低中子射束中伽馬射線的含量并且對中子射束品質(zhì)沒有明顯負(fù)面影響都屬于本實用新型的保護范圍。

附圖說明

圖1是含有鉆石型緩速體的射束整形體的示意圖；

圖2是射束整形體中具有孔隙結(jié)構(gòu)的擾動元截面圖；

圖3是含有圓柱體緩速體的射束整形體的示意圖。

具體實施方式

中子捕獲治療作為一種有效的治療癌癥的手段近年來的應(yīng)用逐漸增加，其中以硼中子捕獲治療最為常見，供應(yīng)硼中子捕獲治療的中子可以由核反應(yīng)堆或加速器供應(yīng)；無論是由核反應(yīng)堆還是由加速器供應(yīng)的中子，在中子產(chǎn)生過程中往往伴隨著大量伽馬射線。本實用新型的實施例以加速器硼中子捕獲治療為例，加速器硼中子捕獲治療的基本組件通常包括用于對帶電粒子(如質(zhì)子、氘核等)進行加速的加速器、靶材與熱移除系統(tǒng)和射束整形體，其中加速帶電粒子與金屬靶材作用產(chǎn)生中子，依據(jù)所需的中子產(chǎn)率與能量、可提供的加速帶電粒子能量與電流大小、金屬靶材的物化性等特性來挑選合適的核反應(yīng)，常被討論的核反應(yīng)有⁷Li(p,n)⁷Be及⁹Be(p,n)⁹B，這兩種反應(yīng)皆為吸熱反應(yīng)。兩種核反應(yīng)的能量閥值分別為1.881MeV和2.055MeV，由于硼中子捕獲治療的理想中子源為keV能量等級的超熱中子，理論上若使用能量僅稍高于閥值的質(zhì)子轟擊金屬鋰靶材，可產(chǎn)生相對低能的中子，不須太多的緩速處理便可用于臨床，然而鋰金屬(Li)和鈹金屬(Be)兩種靶材與閥值能量的質(zhì)子作用截面不高，為產(chǎn)生足夠大的中子通量，通常選用較高能量的質(zhì)子來引發(fā)核反應(yīng)。

理想的靶材應(yīng)具備高中子產(chǎn)率、產(chǎn)生的中子能量分布接近超熱中子能區(qū)(將在下文詳細(xì)描述)、無太多強穿輻射產(chǎn)生、安全便宜易于操作且耐高溫等特性，但實際上并無法找到符合所有要求的核反應(yīng)，本實用新型的實施例中采用鋰金屬制成的靶材。但是本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的，靶材的材料也可以由其他除了上述談?wù)摰降慕饘俨牧现獾慕饘俨牧现瞥伞?/p>

無論硼中子捕獲治療的中子源來自核反應(yīng)堆或加速器帶電粒子與靶材的核反應(yīng)，產(chǎn)生的皆為混合輻射場，即射束包含了低能至高能的中子、光子；對于深部腫瘤的硼中子捕獲治療，除了超熱中子外，其余的輻射線含量越多，造成正常組織非選擇性劑量沉積的比例越大，因此這些會造成不必要劑量的輻射應(yīng)盡量降低。

國際原子能機構(gòu)(IAEA)針對臨床硼中子捕獲治療用的中子源，給定了空氣射束品質(zhì)的建議，此建議可用于比較不同中子源的優(yōu)劣，并供以作為挑選中子產(chǎn)生途徑、設(shè)計射束整形體時的參考依據(jù)。其中對光子污染的建議為：光子污染Photon contamination<2x 10^-13Gy-cm²/n

光子污染也叫做伽馬射線污染，伽馬射線屬于強穿輻射，會非選擇性地造成射束路徑上所有組織的劑量沉積，因此降低伽馬射線含量也是中子束設(shè)計的必要要求，伽馬射線污染定義為單位超熱中子通量伴隨的伽馬射線劑量，IAEA對伽馬射線污染的建議為小于2x 10^-13Gy-cm²/n。

注：超熱中子能區(qū)在0.5eV到40keV之間，熱中子能區(qū)小于0.5eV，快中子能區(qū)大于40keV。

除了空氣射束品質(zhì)因素，為更了解中子在人體中造成的劑量分布，本實用新型的實施例中使用人體頭部組織假體進行劑量計算，并以假體射束品質(zhì)因素來作為中子射束的設(shè)計參考，將在下文詳細(xì)描述。

利用假體得到組織內(nèi)的劑量分布，根據(jù)正常組織及腫瘤的劑量-深度曲線，推得假體射束品質(zhì)因素。如下兩個參數(shù)可用于進行不同中子射束治療效益的比較。

1、有效治療深度(AD)：

腫瘤劑量等于正常組織最大劑量的深度，在此深度之后的位置，腫瘤細(xì)胞得到的劑量小于正常組織最大劑量，即失去了硼中子捕獲的優(yōu)勢。此參數(shù)代表中子射束的穿透能力，有效治療深度越大表示可治療的腫瘤深度越深，單位為cm。

2、有效治療劑量比(AR)：

從大腦表面到有效治療深度，腫瘤和正常組織接收的平均劑量比值，稱之為有效治療劑量比；平均劑量的計算，可由劑量-深度曲線積分得到。有效治療劑量比值越大，代表該中子射束的治療效益越好。

為了使射束整形體在設(shè)計上有比較依據(jù)，本實用新型實施例中利用如下的用于評估中子射束劑量表現(xiàn)優(yōu)劣的參數(shù)：

1、30.0RBE-Gy可治療深度≧7cm；

2、AD≧10cm；

3、AR≧5.5。

注：RBE(Relative Biological Effectiveness)為相對生物效應(yīng)，由于光子、中子會造成的生物效應(yīng)不同，所以如上的劑量項均分別乘上不同組織的相對生物效應(yīng)以求得等效劑量。

下面結(jié)合附圖說明對本實用新型的技術(shù)方案進一步說明，如圖1所示用于中子捕獲治療的射束整形體100包括中子產(chǎn)生裝置110，、緩速體120、擾動元130、射束出口140和反射體150，其中中子產(chǎn)生裝置110分為核反應(yīng)堆式中子產(chǎn)生裝置和加速器式中子產(chǎn)生裝置，雖然這兩種中子產(chǎn)生裝置產(chǎn)生中子的機制不同，但是在中子產(chǎn)生過程中均伴隨著大量穿透力強的伽馬射線，中子產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的中子匯聚成中子射束160，中子射束160的中心線限定為中子軸線X，由于從中子產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的中子射束160不僅包括治療所需的超熱中子，還包括快中子、熱中子和伽馬射線等會對患者造成傷害輻射線，需要通過緩速體120來對中子射束160進行過濾，緩速體120的作用是將中子射束160中的快中子緩速為超熱中子；中子經(jīng)緩速體120緩速的過程中會偏離中子射束160前進的方向而向四周擴散，反射體150用于將向四周擴散的中子反射回中子射束160以增加中子射束160的強度；反射體150主要由對中子反射能力強的物質(zhì)(如鉛或鎳)構(gòu)成；擾動元130位于緩速體120和射束出口140之間的位置，并且所述擾動元130的軸線和中子軸線X平行或重合，擾動元130是可以由錸、鉿、镥、鉛、鈰、鋅、鉍、鋱、銦、銻、鎵、鑭、碲、錫、硒、釔、鋁、鍶、鋇、硅、鋯、銣、鈣、硫、鐵、碳、鈹、鎂、磷、鉻、鋰、鈉和鎳單質(zhì)中的一種、兩種或多種混合的材料構(gòu)成，擾動元130可以為小體積的長方體、正方體、球體、圓柱體或不規(guī)則形體以滿足降低中子射束中伽馬射線的含量并對中子射束品質(zhì)無明顯的負(fù)面影響，圖1所示的射束整形體100中的擾動元130為圓柱體，圓柱體的附圖說明僅用于說明本實用新型的技術(shù)方案，并不限定本實用新型要保護的技術(shù)方案。中子射束160穿過擾動元130，其中的伽馬射線被擾動元130吸收、反射或散射從而降低了中子射束160中伽馬射線的含量，另外被擾動元130反射或散射后的伽馬射線偏離中子射束照射到反射體150上，所述伽馬射線在反射體150的作用下發(fā)生康普頓效應(yīng)、光電效應(yīng)或電子對效應(yīng)以進一步衰減，伽馬射線被過濾后中子射束160從射束出口140離開射束整形體100。

圖3所示為含有圓柱體形狀的緩速體的射束整形體的示意圖，和圖1所示的含有鉆石型緩速體的射束整形體在用于中子捕獲治療過程中的原理相同，射束整形體200包括中子產(chǎn)生裝置210、緩速體220、擾動元230、射束出口240和反射體250，中子射束的中心線限定為中子軸線Y，其中緩速體220為圓柱體，圖3所示為圓柱體的緩速體的截面示意圖。

伽馬射線的衰減不僅和擾動元的材質(zhì)有關(guān)，更與擾動元的結(jié)構(gòu)、形狀有關(guān)，擾動元根據(jù)結(jié)構(gòu)不同分為致密結(jié)構(gòu)的擾動元和具有孔隙結(jié)構(gòu)的擾動元，一般情況下，致密結(jié)構(gòu)的擾動元對伽馬射線的屏蔽效果優(yōu)于有孔隙結(jié)構(gòu)的擾動元，圖2所示為圓柱形擾動元130的橫截面示意圖，構(gòu)成擾動元130的材料131作為一個完整的整體的同時內(nèi)部具有多個孔隙132，具有孔隙結(jié)構(gòu)的擾動元雖然在屏蔽伽馬射線方面效果不如致密結(jié)構(gòu)的擾動元，但是其所需的材料相對較少，從經(jīng)濟意義上講，在對中子射束中伽馬射線的衰減沒有太高要求時，這種具有孔隙結(jié)構(gòu)的擾動元能夠滿足即降低了中子射束中伽馬射線的含量又對中子射束的品質(zhì)沒有明顯負(fù)面影響的要求。

下面通過實施例來說明本實用新型技術(shù)方案的有益效果：

<實施例1>

下面采用MCNP軟件(是由美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室(LosAlamos National Laboratory)開發(fā)的基于蒙特卡羅方法的用于計算三維復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)中的中子、光子、帶電粒子或者耦合中子/光子/帶電粒子輸運問題的通用軟件包)對本實施例中的伽馬射線的衰減和中子射束品質(zhì)進行計算，其中，本實施例中射束整形體內(nèi)的擾動元為圖1和圖2所示的具有孔隙結(jié)構(gòu)的圓柱體并且射束整形體中的緩速體由85％的氟化鎂和15％的氟化鋰構(gòu)成，所述緩速體如圖1所示為鉆石形狀，所述鉆石狀的緩速體由第一錐體部和第二錐體部構(gòu)成，第一錐體部鄰接于第二錐體部，并且兩個錐體的外輪廓如圖1所示向相反方向傾斜；其中圓柱體的擾動元高度為10cm，底面圓的半徑為5cm，擾動元位于所述緩速體和射束出口之間的位置，擾動元在上述條件下對中子射束品質(zhì)的影響以及對伽馬射線的屏蔽效果如表1所示。

表1，底面半徑為5cm，高為10cm的圓柱體擾動元對中子射束品質(zhì)的影響以及對伽馬射線的屏蔽效果

本實施例的對比例中不設(shè)置擾動元，對比例的其余參數(shù)與上述實施例中射束整形體的參數(shù)相同，對比例的中子射束中伽馬射線的含量為8.78*10^-14Gy*cm²/n，有效治療深度為10.74cm，有效治療計量比為5.61,30RBE-Gy所在深度為7.27cm。通過對比發(fā)現(xiàn)，本實施例中分別用33種單質(zhì)構(gòu)成的擾動元對射束整形體的中子射束品質(zhì)無明顯的負(fù)面影響，其有效治療深度(AD)的值均為10.74±0.12，有效治療劑量比(AR)的值為5.6±0.09,30RBE-Gy的治療深度為7.3±0.13，并且中子射束中伽馬射線的含量均有不同程度的降低。

<實施例2>

本實施例中擾動元為緊實結(jié)構(gòu)的圓柱體，其中圓柱體底面半徑為6cm，圓柱體的高為3cm，其余條件均與實施例1中的條件相同，用MCNP軟件計算鉛、鉍、鎳、鋁和碳幾種物質(zhì)分別作為擾動元時擾動元對中子射束品質(zhì)的影響以及對伽馬射線的屏蔽作用，結(jié)果如表2所示：

表2，底面半徑為6cm，高為3cm的緊實結(jié)構(gòu)的圓柱體擾動元對以氟化鎂和氟化鋰為緩速體的中子射束品質(zhì)的影響以及對伽馬射線的屏蔽效果

不同材質(zhì)用做擾動元以屏蔽伽馬射線的原理相同，因此本實施例僅隨機選取鉛、鉍、鎳、鋁和碳分別作為擾動元以說明射束整形體中添加擾動元的技術(shù)效果，構(gòu)成擾動元的材質(zhì)不限于這幾種物質(zhì)。本實施例中的對比例和實施例1中的對比例相同，均不設(shè)置擾動元，其余參數(shù)和實施例的參數(shù)相同。對比例的中子射束中伽馬射線的含量為8.78*10^-14Gy*cm²/n，有效治療深度為10.74cm，有效治療計量比為5.61,30RBE-Gy所在深度為7.27cm，通過對比可以看出實心的擾動元也能起到在對中子射束品質(zhì)有所改善的前提下對伽馬射線有較好的屏蔽效果。

<實施例3>

本實施例中緩速體的材質(zhì)為氟化鋁，緩速體的形狀同實施例1均為鉆石型，擾動元為具有孔隙的結(jié)構(gòu)的圓柱體，其中所述圓柱體的尺寸為底面半徑為6cm，高位3cm，擾動元位于所述緩速體和射束出口之間的位置。在上述條件下用MCNP軟件計算鉛、鉍、鋁和碳幾種物質(zhì)分別作為擾動元時擾動元對中子射束品質(zhì)的影響以及對伽馬射線的屏蔽作用，結(jié)果如表3所示：

表3，底面半徑為6cm，高為3cm的具有孔隙結(jié)構(gòu)的圓柱體擾動元對以氟化鋁為緩速體的中子射束品質(zhì)的影響以及對伽馬射線的屏蔽效果

不同材質(zhì)用做擾動元以屏蔽伽馬射線的原理相同，因此本實施例僅隨機選取鉛、鉍、鋁和碳分別作為擾動元以說明射束整形體中添加擾動元的技術(shù)效果，構(gòu)成擾動元的材質(zhì)不限于這幾種物質(zhì)。本實施例中對比例和實施例3的實驗條件相比區(qū)別僅為對比例沒有設(shè)置擾動元，其余條件均和實施例3的中的射束整形體相同，對比例的中子射束中伽馬射線的含量為11.9*10^-14Gy*cm²/n，有效治療深度為10.81cm，有效治療計量比為5.54,30RBE-Gy所在深度為6.98cm，通過表3可以得知不同材質(zhì)的緩速體對中子射束品質(zhì)是有影響的，本實施例中30RBE-Gy所在深度相比于實施例1和實施例2均有所下降，這種治療深度的降低是由緩速體的材質(zhì)不同造成的，通過實施例3和實施例3的對比例相比可以發(fā)現(xiàn)：在相同材質(zhì)的緩速體條件下，擾動元的存在對中子射束品質(zhì)均有改善的效果，并且擾動元能有效的屏蔽中子射束中的伽馬射線。

<實施例4>

本實施例中選用Fluental作為緩速體的材料(Fluental為專利US5703918B提到的緩速體材料)，其余參數(shù)和實施例3中的參數(shù)相同，用MCNP軟件計算鉛、鉍、鋁和碳幾種物質(zhì)分別作為擾動元時擾動元對中子射束品質(zhì)的影響以及對伽馬射線的屏蔽作用，結(jié)果如表4所示：

表4，底面半徑為6cm，高為3cm的具有孔隙結(jié)構(gòu)的圓柱體擾動元對以Fluental為緩速體的中子射束品質(zhì)的影響以及對伽馬射線的屏蔽效果

不同材質(zhì)用做擾動元以屏蔽伽馬射線的原理相同，因此本實施例僅隨機選取鉛、鉍、鋁和碳分別作為擾動元以說明射束整形體中添加擾動元的技術(shù)效果，構(gòu)成擾動元的材質(zhì)不限于這幾種物質(zhì)。以本實施例中的射束整形體不設(shè)置擾動元為對比例，對比例的中子射束中，伽馬射線的含量為9.25*10^-14，有效治療深度為10.86cm，有效治療計量比為5.47,30RBE-Gy所在深度為6.67cm。本實施例中中子射束品質(zhì)和實施例1～實施例3相比，其30RBE-Gy所在深度均有不同程度的降低，這是由于使用不同材質(zhì)的緩速體造成的，但通過實施例4和對比例的比較可以得出：本實施例中擾動元的存在均明顯的降低了中子射束中伽馬射線的含量，并且中子射束品質(zhì)相比于對比例的中子射束品質(zhì)30RBE-Gy所在深度均有所增加。

<實施例5>

本實施例選用85％的氟化鎂和15％的氟化鋰作為緩速體材料，其中緩速體的形狀為圓柱體，圖3所示為本實施例中BSA的截面圖，擾動元為有孔隙的圓柱體并且擾動元位于緩速體和射束出口之間，其中圓柱體的擾動元高度為10cm，底面圓的半徑為5cm。擾動元在上述條件下對中子射束品質(zhì)的影響以及對伽馬射線的屏蔽效果如表5所示：

表5，擾動元在射束整形體中對圓柱體的緩速體產(chǎn)生的中子射束的影響以及對伽馬射線的屏蔽效果

不同材質(zhì)用做擾動元以屏蔽伽馬射線的原理相同，因此本實施例僅隨機選取錸、鉛、鉍、鋁和碳分別作為擾動元以說明射束整形體中添加擾動元的技術(shù)效果，構(gòu)成擾動元的材質(zhì)不限于這幾種物質(zhì)。以本實施例中的射束整形體不設(shè)置擾動元為對比例，對比例的中子射束中，伽馬射線的含量為6.47*10^-14，有效治療深度為12.82cm，有效治療計量比為5.58,30RBE-Gy所在深度為8.76cm，通過實施例5和相應(yīng)對比例比較可以看出：射束整形體中分別用不同材質(zhì)構(gòu)成的擾動元中，擾動元所在的射束整形體的射束出口處的中子射束品質(zhì)均有不同程度的改善，如有效治療深度和30RBE-Gy所在深度和對比例相比均有不同程度的增加，這對治療效果均是有利的影響，并且所述中子射束中伽馬射線的含量和對比例相比均有不同程度的降低，由于本實施例中采用的緩速體為圓柱體，因此進一步說明無論射束整形體內(nèi)緩速體是什么形狀，擾動元的存在都能夠有效的在對中子射束品質(zhì)沒有明顯負(fù)面影響的前提下降低中子射束中伽馬射線的含量。

通過實施例1和實施例2可以發(fā)現(xiàn)，擾動元內(nèi)部結(jié)構(gòu)無論是有孔隙狀的還是緊實的結(jié)構(gòu)，其對中子射束中的伽馬射線均有屏蔽作用；通過實施例1、實施例3和實施例4比較可以發(fā)現(xiàn)，在其余參數(shù)均相同的條件下，不同材料的緩速體對中子射束品質(zhì)有影響，但是在相同材料的緩速體條件下，擾動元的存在均可以明顯降低中子射束中伽馬射線的含量，由此進一步說明擾動元對中子射束品質(zhì)的改善效果。

以上實施例1到實施例5中的射束整形體均為圓柱體，作為射束整形體的圓柱體的高為80～100cm，所述圓柱體的底面半徑為60～70cm。由實施例1到實施例5可以得出，擾動元能夠在對中子射束品質(zhì)沒有明顯負(fù)面作用的前提下降低中子射束中伽馬射線的含量的性質(zhì)基本不受擾動元以外其他因素的影響，本實用新型提供的技術(shù)方案中無論擾動元相對于射束整形體是多大的尺寸，擾動元的存在均能夠降低中子射束中伽馬射線的含量，但是需要注意的是，在同樣的射束整形體中，擾動元的尺寸越大，擾動元對中子射束品質(zhì)的影響也相應(yīng)增大；而擾動元尺寸越小，雖然對中子射束品質(zhì)影響變小，但是其對中子射束中伽馬射線的衰減程度也相應(yīng)減小。

擾動元對中子射束中伽馬射線的屏蔽作用主要是通過構(gòu)成擾動元的材質(zhì)對伽馬射線的吸收或反射作用，中子射束中的伽馬射線只要通過擾動元均會有一定程度的衰減，擾動元是否能降低中子射束中伽馬射線的含量不決定于擾動元的形狀、大小以及擾動元在射束整形體中的位置。

本實用新型揭示的用于中子捕獲治療的射束整形體并不局限于以上實施例所述的內(nèi)容以及附圖所表示的結(jié)構(gòu)。在本實用新型的基礎(chǔ)上對其中構(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，都在本實用新型要求保護的范圍之內(nèi)。