中子捕获治疗系统的制作方法

1.本发明涉及一种辐射线照射系统，尤其涉及一种中子捕获治疗系统。


背景技术：

2.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。
3.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。
4.在加速器硼中子捕获治疗中，加速器硼中子捕获治疗通过加速器将质子束加速，质子束加速至足以克服靶材原子核库伦斥力的能量，与靶材发生核反应以产生中子，为提供足够的加速能量，需要设置加速器高压电源(elv)，而高压又容易导致加速器高压电源内部的电子元件击穿。
5.因此，有必要提出一种新的技术方案以解决上述问题。


技术实现要素：

6.为了解决上述问题，本发明提供了一种中子捕获治疗系统，包括带电粒子束生成部、射束传输部和中子束生成部，所述带电粒子束生成部产生带电粒子束，所述射束传输部将所述带电粒子束传输至所述中子束生成部，所述中子束生成部产生治疗用中子束，所述带电粒子束生成部包括离子源和加速器，所述离子源用于产生带电粒子，所述加速器对所述离子源产生的带电粒子加速以获得所需能量的带电粒子束，所述加速器包括提供加速能量的加速器高压电源，所述加速器高压电源内设置绝缘气体。加速器高压电源内设置绝缘气体，避免加速器高压电源内部的电子元件击穿。
7.作为一种优选地，所述中子捕获治疗系统还包括辅助设备，所述辅助设备包括绝缘气体充气回收设备，所述绝缘气体充气回收设备为所述加速器高压电源提供所述绝缘气体或将所述绝缘气体从所述加速器高压电源内回收，在相关设备进行维护、检修时能够对绝缘气体进行回收，提高绝缘气体的利用率。
8.作为一种优选地，所述绝缘气体充气回收设备包括气源、分别与所述气源和所述加速器高压电源连接的贮存容器，所述气源包括容纳有所述绝缘气体的容器。
9.进一步地，所述绝缘气体充气回收设备还包括真空泵，在进行充气之前，启动真空
泵对绝缘气体充气回收设备的贮存容器、管道、元件等抽真空以排出设备内的空气。
10.进一步地，所述绝缘气体充气回收设备还包括压缩机，为充气、回收(回充)过程提供动力。
11.进一步地，所述绝缘气体充气回收设备还包括设置在所述贮存容器和所述加速器高压电源之间的干燥装置，除去回收的绝缘气体中的大部分水分子使气体维持在相对干燥的状态。
12.进一步地，所述绝缘气体充气回收设备还包括设置在所述贮存容器和所述加速器高压电源之间的过滤装置，将回收的绝缘气体中的油、大颗粒杂质等去除以维持绝缘气体的纯度。
13.进一步地，所述绝缘气体充气回收设备还包括设置在所述气源的容器和所述加速器高压电源之间的制冷装置、压缩装置，在将所述绝缘气体从所述加速器高压电源内回充到所述气源的容器内时，所述制冷装置将所述绝缘气体转化为液态，所述压缩装置将气态或液态的所述绝缘气体进行压缩，从而灌装到所述气源的容器内
14.作为一种优选地，所述中子束生成部包括靶材、射束整形体和准直器，所述靶材设置在所述射束传输部和所述射束整形体之间，所述加速器产生的带电粒子束经所述射束传输部照射到所述靶材并与所述靶材作用产生中子，所述产生的中子依次通过所述射束整形体和准直器形成治疗用中子束。
15.进一步地，所述射束整形体包括反射体、缓速体、热中子吸收体、辐射屏蔽体和射束出口，所述缓速体将自所述靶材产生的中子减速至超热中子能区，所述反射体包围所述缓速体并将偏离的中子导回至所述缓速体以提高超热中子射束强度，所述热中子吸收体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，所述辐射屏蔽体围绕所述射束出口设置在所述反射体后部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，所述准直器设置在所述射束出口后部以汇聚中子束。
16.本发明的中子捕获治疗系统，在加速器高压电源内设置绝缘气体，能够防止加速器高压电源内部的电子元件击穿。
附图说明
17.图1为本发明实施例的中子捕获治疗系统结构示意图；
18.图2为本发明实施例的中子捕获治疗系统的冷却设备的模块示意图；
19.图3为图2中的外循环装置的模块示意图；
20.图4为图2中的内循环装置的模块示意图；
21.图5为本发明实施例的中子捕获治疗系统的绝缘气体充气回收设备的模块示意图；
22.图6为本发明实施例的中子捕获治疗系统平面布局示意图；
23.图7为图6中的控制室和照射室之间的分隔壁的示意图；
24.图8(a)、(b)为本发明实施例的中子捕获治疗系统的照射室和射束传输室的分隔壁在朝向射束传输室的一侧上设置的中子屏蔽板及支撑组件的布局示意图，其中，8(a)为中子屏蔽板的布局示意图，8(b)为支撑组件的布局示意图；
25.图9为图8(a)、(b)中的中子屏蔽板及支撑组件的固定方式的示意图；
26.图10为本发明实施例的中子捕获治疗系统的射束传输室内设置的辅助设备间的示意图；
27.图11为本发明实施例的中子捕获治疗系统的治疗台定位装置的示意图；
28.图12为图11在另一方位的示意图；
29.图13为本发明实施例的中子捕获治疗系统的治疗台定位装置及其控制装置的模块图；
30.图14为图11的治疗台定位装置的滑轨遮盖件的一实施例的示意图；
31.图15为图11的治疗台定位装置的滑轨遮盖件的另一实施例的示意图；
32.图16为图11的治疗台定位装置的机械臂护套的一实施例的示意图；
33.图17为本发明实施例的中子捕获治疗系统的穿线管和支撑架的布局示意图；
34.图18为本发明实施例中的中子捕获治疗系统的环状屏蔽装置的示意图。
具体实施方式
35.下面结合附图对本发明的实施例做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
36.如图1，本实施例中的中子捕获治疗系统优选为硼中子捕获治疗系统100，硼中子捕获治疗系统100是利用硼中子捕获疗法进行癌症治疗的装置。硼中子捕获疗法通过对注射有硼(b-10)的被照射体200照射中子束n来进行癌症治疗，被照射体200服用或注射含硼(b-10)药物后，含硼药物选择性地聚集在肿瘤细胞m中，然后利用含硼(b-10)药物对热中子具有高捕获截面的特性，借由
10
b(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。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，α短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，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。
37.硼中子捕获治疗系统100包括射束产生装置10和治疗台20，射束产生装置10包括带电粒子束生成部11、射束传输部12和(第一)中子束生成部13。带电粒子束生成部11产生如质子束的带电粒子束p；射束传输部12，将带电粒子束p传输至中子束生成部13；中子束生成部13产生治疗用中子束n并照射向治疗台20上的被照射体200。
38.带电粒子束生成部11包括离子源111和加速器112，离子源111用于产生带电粒子，如h-、质子、氘核等；加速器112对离子源111产生的带电粒子加速以获得所需能量的带电粒子束p，如质子束。
39.中子束生成部13包括靶材t、射束整形体131、准直器132，加速器112产生的带电粒子束p经射束传输部12照射到靶材t并与靶材t作用产生中子，产生的中子依次通过射束整形体131和准直器132形成治疗用中子束n并照射向治疗台20上的被照射体200。靶材t优选为金属靶材。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，不需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。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。本领域技术人员熟知的，靶材t也可以由li、be之外的金属材料制成，例如由ta或w及其合金等形成。加速器10可以是直线加速器、回旋加速器、同步加速器、同步回旋加速器。
40.射束整形体131能够调整带电粒子束p与靶材t作用产生的中子束n的射束品质，准直器132用以汇聚中子束n，使中子束n在进行治疗的过程中具有较高的靶向性。射束整形体131进一步包括反射体1311、缓速体1312、热中子吸收体1313、辐射屏蔽体1314和射束出口1315，带电粒子束p与靶材t作用生成的中子由于能谱很广，除了超热中子满足治疗需要以外，需要尽可能的减少其他种类的中子及光子含量以避免对操作人员或被照射体造成伤害，因此从靶材t出来的中子需要经过缓速体1312将其中的快中子能量(＞40kev)调整到超热中子能区(0.5ev-40kev)并尽可能减少热中子(＜0.5ev)，缓速体312由与快中子作用截面大、超热中子作用截面小的材料制成，本实施例中，缓速体1312由d2o、alf3、fluental、caf2、li2co3、mgf2和al2o3中的至少一种制成；反射体1311包围缓速体1312，并将穿过缓速体1312向四周扩散的中子反射回中子射束n以提高中子的利用率，由具有中子反射能力强的材料制成，本实施例中，反射体1311由pb或ni中的至少一种制成；缓速体1312后部有一个热中子吸收体1313，由与热中子作用截面大的材料制成，本实施例中，热中子吸收体1313由li-6制成，热中子吸收体1313用于吸收穿过缓速体1312的热中子以减少中子束n中热中子的含量，避免治疗时与浅层正常组织造成过多剂量，可以理解，热中子吸收体也可以是和缓速体一体的，缓速体的材料中含有li-6；辐射屏蔽体1314用于屏蔽从射束出口1315以外部分渗漏的中子和光子，辐射屏蔽体1314的材料包括光子屏蔽材料和中子屏蔽材料中的至少一种，本实施例中，辐射屏蔽体1314的材料包括光子屏蔽材料铅(pb)和中子屏蔽材料聚乙烯(pe)。可以理解，射束整形体131还可以有其他的构造，只要能够获得治疗所需超热中子束即可。准直器132设置在射束出口1315后部，从准直器132出来的超热中子束向被照射体200照射，经浅层正常组织后被缓速为热中子到达肿瘤细胞m，可以理解，准直器132也可以取消或由其他结构代替，中子束从射束出口1315出来直接向被照射体200照射。本实施例中，被照射体200和射束出口1315之间还设置了辐射屏蔽装置30，屏蔽从射束出口1315出来的射束对被照射体正常组织的辐射，可以理解，也可以不设置辐射屏蔽装置30。靶材t设置在射束传输部12和射束整形体131之间，射束传输部12具有对带电粒子束p进行加速或传输的传输管c，本实施例中，传输管c沿带电粒子束p方向伸入射束整形体131，并依次穿过反射体1311和缓速体1312，靶材t设置在缓速体1312内并位于传输管c的端部，以得到较好的中子射束品质。可以理解，靶材可以有其他的设置方式，还可以相对加速器或射束整形体是可运动的，以方便换靶或使带电粒子束与靶材均匀作用。
41.硼中子捕获治疗系统100还包括辅助设备14，辅助设备14可以包括用于提供带电粒子束生成部11、射束传输部12、中子束生成部13运转的前提条件的任何辅助设备。一实施例中，辅助设备14包括冷却设备141、提供压缩空气的空压设备、绝缘气体充气回收设备142、提供真空环境的真空泵143等，本发明对此不作具体限定。
42.冷却设备141可以用于带电粒子束生成部11、靶材t及其他辅助设备14等待冷却组件cp的冷却，提高设备使用寿命。冷却设备141的冷却介质可以为软水，冷却过程中水管不容易结垢从而影响换热效率，尤其是换热部分采用铜管的情况下，如硬度小于60mg/l；用于带电粒子束生成部11、靶材t的冷却时，为适应在高电压条件下的使用要求，防止在高电压环境下产生漏电流及对中子束的生成产生干扰，冷却介质必须具备极低的电导率，如冷却介质的导电率小于10μs/cm。本实施例中，设置两套冷却设备，一套采用软水，硬度小于17mg/l；一套采用去离子水，导电率为0.5-1.5μs/cm；可以理解，还可以采用其他类型的冷却介质。
43.如图2，冷却设备141包括外循环装置1411、内循环装置1412和换热器1413；内循环装置1412将冷却介质(如软水或去离子水)输送到待冷却组件cp吸热，然后将吸热升温后的冷却介质输送到换热器1413与外循环装置1411输送到换热器1413的冷冻水进行热量交换，将降温后的冷却介质再输送到待冷却组件cp吸热，如此循环往复；外循环装置1411能够持续不断地提供冷冻水到换热器1413并回收吸热升温后的冷冻水。外循环装置1411设置在室外，即容纳硼中子捕获治疗系统100的建筑物(下文详述)外部，以将热量排出到大气，本实施例中，设置在建筑物楼顶；内循环装置1412和换热器1413设置在室内，即容纳硼中子捕获治疗系统100的建筑物内部，以吸收待冷却组件cp的热量；可以理解，也可以有其他的设置，如将换热器放置在室外。
44.如图3，外循环装置1411可以包括冷源机组1411a、第一泵1411b及控制冷源机组1411a、第一泵1411b的第一控制装置1411c等，将从换热器1413出来的吸热升温后的冷冻水输送到其冷源机组1411a进行冷却，冷却后的冷冻水经过第一泵1411b加压送到换热器1413，第一控制装置1411c控制冷冻水的输送。如图4，内循环装置1412可以包括过滤器1412a、第二泵1412b及控制过滤器1412a、第二泵1412b的第二控制装置1412c等，内循环装置1412的一端与待冷却组件cp连接，另一端与换热器1413连接，冷却介质在末端吸收待冷却组件cp的热量后经过第二泵1412b加压送到换热器1413与冷冻水进行换热，冷却降温后的冷却介质经过过滤器1412a过滤后再送进待冷却组件cp内部换热，第二控制装置1412c控制冷却介质的输送。当冷却介质采用去离子水时，冷却介质在循环过程中受各种因素影响使得电导率不断提高，通过过滤器维持冷却介质的电导率符合要求，还可以设置电导率传感器(图未示)来检测过滤器1412a出口的冷却介质的电导率，确保符合要求。本实施例中，换热器1413也由第一控制装置1411c进行控制，可以理解，也可以具有单独的控制装置或者由第二控制装置1412c进行控制。
45.内循环装置1412还可以包括稳压回路1412d并由第二控制装置1412c进行控制。一实施例中，稳压回路1412d可以包括缓冲罐、氮气罐、压力传感器等，通过压力传感器检测氮气罐内的压力，当压力小于设定值时往缓冲罐补充氮气，增加压力，保证系统内的正压，防止空气进入系统内部。外循环装置1411、内循环装置1412还可以分别包括冷冻水补充回路1411d、冷却介质补充回路1412e并由第一、第二控制装置1411c、1412c分别进行控制，冷冻水/冷却介质不足时会发出报警提示并通过冷冻水补充回路1411d/冷却介质补充回路1412e进行补充；外循环装置1411、内循环装置1412还可以包括温度传感器、调节阀、压力传感器等，并由第一、第二控制装置1411c、1412c进行控制；可以理解，冷却设备141还可以有其他的构造。
46.加速器112包括提供加速能量的加速器高压电源(elv)1121，为了防止加速器高压电源1121内部的电子元件击穿，需要为加速器高压电源1121提供绝缘气体(如设置在加速器高压电源1121的壳体内)，绝缘气体可以采用sf6，可以理解，也可以采用其他绝缘气体。通过绝缘气体充气回收设备142为加速器高压电源1121提供绝缘气体或将绝缘气体从加速器高压电源1121内回收，在相关设备进行维护、检修时能够对绝缘气体进行回收，提高绝缘气体的利用率。
47.如图5，绝缘气体充气回收设备142包括气源1421(如容纳有sf6的钢瓶)、分别与气源1421和加速器高压电源1121连接的贮存容器1422。初始状态，气源1421的容器内容纳有绝缘气体；然后先将绝缘气体从气源1421的容器内充气到贮存容器1422，再将绝缘气体从贮存容器1422内充气到elv内，elv即可以开始正常工作；当需要打开elv进行维护、检修等时，将绝缘气体从elv内回收到贮存容器1422内，维护、检修结束后，再将绝缘气体从贮存容器1422内充气到elv内；当绝缘气体充气回收设备142的贮存容器1422、管道、元件等需要维护或出现故障需要检修时，可以将绝缘气体从贮存容器1422内回充到气源1421的容器内回到初始状态，维护、检修结束后，再重新进行充气。
48.绝缘气体充气回收设备142还可以包括设置在贮存容器1422和elv之间的过滤装置1423、干燥装置1424，在将绝缘气体从elv内回收到贮存容器1422内时，过滤装置1423将回收的绝缘气体中的油、大颗粒杂质等去除以维持绝缘气体的纯度，干燥装置1424除去回收的绝缘气体中的大部分水分子使气体维持在相对干燥的状态。过滤装置1423可以采用滤网，干燥装置1424可以是电加热干燥，也可以是通过其他方式进行干燥或过滤；本实施中，绝缘气体先经过过滤装置1423再经过干燥装置1424，可以理解，也可以是先干燥再过滤，干燥装置1423、过滤装置1424还可以是一体的；还可以包括水分检测元件或油分检测元件或杂质检测元件。
49.绝缘气体充气回收设备142还可以包括设置在气源1421的容器和贮存容器1422之间的制冷装置1425、压缩装置1426，在将绝缘气体从贮存容器1422内回充到气源1421的容器内时，制冷装置1425将绝缘气体转化为液态，压缩装置1426将气态或液态的绝缘气体进行压缩，从而灌装到气源1421的容器内，可以理解，制冷装置1425、压缩装置1426的先后顺序不做限定，制冷装置1425、压缩装置1426还可以是一体的。
50.绝缘气体充气回收设备142还可以包括真空泵，在进行充气之前，启动真空泵对绝缘气体充气回收设备142的贮存容器1422、管道、元件等抽真空以排出设备内的空气。加速器高压电源1121也可以设置有真空泵143，在对elv进行充气和elv工作之前对elv抽真空以排出空气。绝缘气体充气回收设备142还可以包括压缩机，为上述充气、回收(回充)过程提供动力。绝缘气体充气回收设备142还可以包括阀门、真空度检测元件、压力检测元件等，对上述充气、回收(回充)过程进行控制。可以理解，绝缘气体充气回收设备142还可以有其他的构造。
51.结合图6所示，硼中子捕获治疗系统100整体容纳在混凝土构造的建筑物中，具体来说，包括(第一)照射室101、加速器室102和射束传输室103，治疗台20上的被照射体200在照射室101中进行中子束n照射的治疗，加速器室102至少部分容纳带电粒子束生成部11(如离子源111、加速器112)，射束传输室103至少部分容纳射束传输部12，中子束生成部13至少部分容纳在照射室101和射束传输室103的分隔壁w1内，辅助设备14至少部分设置在加速器
室102或射束传输室103中。
52.硼中子捕获治疗系统100还可以包括第二照射室101’，射束产生装置10还包括与第二照射室101’对应的第二中子束生成部13’，射束传输部12包括射束方向切换组件121，通过射束方向切换组件121射束传输部12可选择地将带电粒子束生成部11产生的带电粒子束p传输到第一中子束生成部13或第二中子束生成部13’，从而向第一照射室101或第二照射室101’内发射射束。应当理解，照射到第二照射室101’内的中子束n，可以用于第二照射室101’内的治疗台20’上的另一被照射体的中子束n照射的治疗，还可以用于样品检测等，本发明对此不作限定。
53.应当理解，射束产生装置10还可以有其他的构造。如当存在第三照射室时，可以增加第三中子束生成部与第三照射室对应，中子束生成部的数量与照射室的数量相对应，本发明实施例对中子束生成部的数量不做具体限定；设置一个带电粒子束生成部从而传输到各中子束生成部，可以有效降低系统成本，可以理解，射束产生装置也可以包括多个带电粒子束生成部，从而传输到各中子束生成部，可以在多个照射室同时产生多个中子束进行照射。
54.在本发明一实施例中，射束方向切换组件121包括使带电粒子束p方向偏转的偏转磁铁(图未示)，如与第一照射室101对应的偏转磁铁接通，则将射束导入到第一照射室101，本发明对此不作具体限定。硼中子捕获治疗系统100还可以包括射束收集器40，在不需要射束时收集射束或在治疗前等进行带电粒子束p的输出确认等，射束方向切换组件121能够使带电粒子束p脱离正规轨道而引向射束收集器。
55.硼中子捕获治疗系统100还可以包括准备室(图未示)、控制室104和其他用于辅助治疗的空间(图未示)。每一个照射室可以配置一个准备室，用于进行照射治疗前固定被照射体到治疗台、被照射体模拟摆位、治疗计划模拟等准备工作。控制室104用于控制加速器、射束传输部、治疗台等，对整个照射过程进行控制和管理，管理人员在控制室内还可以同时监控多个照射室，图中仅示意出控制室的一种配置方式，可以理解，控制室还可以有其他的配置。
56.由于在硼中子捕获治疗过程中需持续给药，硼中子捕获治疗系统100还包括药剂注射装置50，用于在照射治疗时对被照射体200注射含硼(b-10)药物。药剂注射装置50包括设置在药剂控制室(本实施中为控制室104)和照射室101之间的药剂通过组件51，药剂通过组件51包括用于注射含硼(b-10)药物的药剂通过件511和用于至少部分容纳药剂通过件511的容纳件512，照射室101具有与药剂控制室隔开的分隔壁w2，容纳件512设置在分隔壁w2内并形成药剂通过件511通过分隔壁w2的通道，容纳件512还可以支撑药剂通过件511。本实施例中，容纳件512固定设置在分隔壁w2内，如过盈安装，可以理解，也可以通过其他方式进行设置。容纳件512一方面便于药剂通过件511通过，另一方面隔开混凝土壁，防止灰尘等污染药剂通过件511。图中仅示意出向第一照射室101内的被照射体200注射硼药的装置，可以理解，其他照射室内的被照射体的硼药注射也可以采用同样的药剂注射装置50。
57.药剂注射装置50还可以包括药剂容纳机构52和药剂控制机构53，药剂容纳机构52、药剂控制机构53可以设置在药剂控制室内并在药剂控制室内进行被照射体200的含硼(b-10)药物注射的控制，可以避免照射室101中的中子辐射线影响药剂容纳机构52和药剂控制机构53，如使药剂控制机构53中的电子元件不能正常工作或与容纳在药剂容纳机构52
中的含硼药物发生反应。药剂通过件511与药剂容纳机构52连接并通过药剂控制机构53将含硼(b-10)药物注射到被照射体200内。药剂容纳机构52可以采用输液袋或输液瓶等，药剂控制机构53可以与药剂通过件511连接并控制药剂通过件511内含硼(b-10)药物的流动，如采用泵提供液体(含硼(b-10)药物)流动的动力，还可以控制流速，还可以具有检测、报警等功能。药剂通过件511可以为一次性输液管等，如包括插入被照射体的针头、针头保护套、软管、与药剂容纳机构52连接的接头等。药剂通过件511也可以至少部分由中子屏蔽材料制成，如针头、设置在照射室101内的软管部分，可以降低照射室的中子辐射线对药剂通过件511内的含硼药物产生影响。
58.结合图7，本实施例中，容纳件512设置在分隔壁w2在厚度方向上的贯穿孔513内，贯穿孔513的中心轴线x与地面、沿分隔壁w2的厚度方向垂直于地面的平面均相交，即贯穿孔513以水平、竖直方向均倾斜的方式穿过分隔壁w2以降低辐射泄漏，贯穿孔513的中心轴线x为直线，可以理解，贯穿孔513还可以有其他的设置方式，如贯穿孔513的中心轴线x为折线或曲线，贯穿孔513的横截面可以为圆形、方形等。一实施例中，在分隔壁w2朝向控制室104的第一侧壁s1上贯穿孔513的中心到地面的距离d1大于在分隔壁w2朝向照射室101的第二侧壁s2上贯穿孔513的中心到地面的距离d2；如沿分隔壁w2从控制室104到照射室101的方向上贯穿孔513的中心到地面的距离逐渐减小。本实施例中，容纳件512为设置在贯穿孔513内的管状件，管状件的外壁与贯穿孔的内壁配合，管状件的内壁形状不限，可以理解，容纳件512也可以是设置有药剂通过件511穿过的孔的盒体，还可以是1个或多个卡扣等。
59.容纳件512为pvc的，被中子照射后的产物不具有放射性或放射性活度极低，降低产生的二次辐射，可以理解，也可以采用其他被中子照射后的产物不具有放射性或被中子照射后的产物放射性活度低或被中子照射后产生的放射性同位素半衰期短的材料。容纳件512及贯穿孔513在每个分隔壁上可以设置至少2个，在其中一个堵塞或遇到其他问题时备用。
60.照射治疗时注射含硼(b-10)药物的过程：开始照射治疗前选择合适的药剂通过件511并将药剂通过件511与药剂容纳机构52、药剂控制机构53连接，将药剂通过件511穿过容纳件512放置到照射室101内合适的位置，当被照射体200在照射室101完成定位并确定好治疗计划后，药剂控制室内的操作者打开药剂控制机构53，照射室101的医师将针头保护套取下并将针头插入被照射体200或在被照射体200进行定位前插入被照射体200，医师离开照射室101后，操作者在控制室104内控制中子束照射到被照射体并控制含硼(b-10)药物的注射。可以理解，照射治疗前含硼(b-10)药物的注射也可以采用同样的药剂注射装置50(除容纳件512外)，进入照射室101前将药剂通过件511断开，如拔出针头或采用留置针，进入照射室101后再将药剂通过件511重新接上或换新的药剂通过件511；也可以在准备室内进行照射前的含硼(b-10)药物注射或照射治疗时的含硼(b-10)药物注射的相关控制，此时准备室就作为药剂控制室。可以理解，药剂注射装置50还可以应用于其他类型的中子捕获治疗系统，含硼(b-10)药物也可以替换为其他药剂。
61.由于中子捕获治疗过程中会产生大量的中子，尤其是产生中子的靶材t附近，需尽量避免中子的泄漏。一实施例中，形成至少部分空间(如射束传输室103、照射室101、101’)的混凝土为添加了中子屏蔽材料的混凝土，如含硼重晶石混凝土，以形成中子屏蔽空间。另一实施例中，室内(如射束传输室103、照射室101、101’的天花板、地板、墙壁)混凝土表面设
置中子屏蔽板60，如含硼的pe板，以形成中子屏蔽空间，可以理解，中子屏蔽板60与混凝土表面可以是紧贴的，也可以是间隔预定距离的；可以在整个混凝土壁的表面设置，也可以仅设置在部分区域，如在照射室中心区域的地板表面设置中子屏蔽板，而在照射室的入口区域的地板表面不设置中子屏蔽板，两个区域之间通过坡道连接以形成高度差。中子屏蔽板60通过支撑组件61设置在混凝土表面，如图8(a)、(b)示意出了照射室101和射束传输室103的分隔壁w1在朝向射束传输室103的一侧上设置的中子屏蔽板60及支撑组件61的布局，图9示意出了中子屏蔽板60及支撑组件61的固定方式，中子屏蔽板60由多块组合形成，分隔壁w1的混凝土上通过膨胀螺栓按预设间距设置长条形的支撑组件61，中子屏蔽板60的每一块依次通过螺钉固定在支撑组件61上的相应位置，即支撑组件61的一侧与混凝土连接，支撑组件61的另一侧与中子屏蔽板60连接。本实施例中，支撑组件61为通过螺栓连接的2个l形板状件，可以理解，支撑组件61及固定方式也可以有其他的设置，如支撑组件61至少部分由型材构造，也可以将中子屏蔽板60直接固定在混凝土表面；分隔壁w1上用于容纳中子束生成部13的容纳槽的侧壁也可以设置中子屏蔽板60。
62.为降低中子捕获治疗过程中的中子对室内其他设备的辐射损伤和辐射污染，如辅助设备14，可以在辅助设备14周围设置中子屏蔽板60形成屏蔽空间；如图10，一实施例中，在射束传输室103内设置辅助设备间105，用于容纳或包围辅助设备14等。辅助设备间105至少部分由支撑组件61及固定在支撑组件61上的中子屏蔽板60构造(图中仅示意出部分中子屏蔽板)，本实施例中，辅助设备间105设置在射束传输室103的拐角处并共用射束传输室103的部分墙壁、地板，支撑组件61、固定在支撑组件61上的中子屏蔽板60与射束传输室103的部分墙壁、地板共同形成容纳并包围辅助设备14的空间，即固定在支撑组件61上的中子屏蔽板60形成立方体的容纳空间的三个面，射束传输室103的部分墙壁、地板形成立方体的容纳空间的另外三个面。辅助设备间105还可以具有门1051及其移动机构1052，移动机构1052用于在如设备检修时将门1051打开以供操作者进入辅助设备间105内部，移动机构1052包括导轨1052a和滑杆1052b，门1051能够通过滑杆1052b沿导轨1052a在水平方向滑动，本实施例中，门1051由门支撑组件1051a及固定在门支撑组件1051a上的中子屏蔽板60构造，滑杆1052b固定连接到门支撑组件1051a，如设置在门1051的顶端，导轨1052a与辅助设备间105的支撑组件61固定连接，可以理解，移动机构1052还可以有其他构造，如门是转动的。移动机构1052还可以包括提升组件1052c和滑轮1052d，提升组件1052c用于将门1051在竖直方向抬高从而将滑轮1052d置于门1051的底部，使得门1051能够借助滑轮1052d沿水平方向滑动；本实施例中，提升组件1052c构造为千斤顶1052e和固定在门支撑组件1051a上的连接板1052f，将千斤顶1052e作用在连接板1052f上，使得门1051通过滑杆1052b沿导轨1052a在竖直方向滑动从而将门1051在竖直方向抬高，可以理解，提升组件1052c也可以有其他的构造。辅助设备间105还可以包括门1051关闭时的固定件1053，将门1051与辅助设备间105固定在一起，用于加强固定，防止侧翻，本实施例中，固定件1053构造为l形板，l形板的两个侧板分别与门支撑组件1051a和辅助设备间105的支撑组件61或中子屏蔽板60固定。辅助设备间105还可以具有开口1054，用于管道、线缆等通过，本实施例中，开口1054设置在靠近墙壁和地板的拐角处。辅助设备间105的支撑组件61及门支撑组件1051a由相互连接的型材构造，可以理解，辅助设备间105也可以有其他构造，还可以在其他空间内设置辅助设备间。
63.中子屏蔽板60为含硼的pe板，支撑组件61、门支撑组件1051a、导轨1052a、滑杆1052b、固定件1053的材料为铝合金，可以理解，中子屏蔽板60的材料还可以为其他中子屏蔽材料，在不同位置根据需要可以具有不同的厚度，表面可以进行其他装饰或开槽安装其他元件；铝合金可以替换为其他具有一定强度且被中子照射后的产物不具有放射性或被中子照射后的产物放射性活度低或被中子照射后产生的放射性同位素半衰期短的材料，如碳纤维复合材料或玻璃纤维复合材料。
64.结合图11-图13，照射室101、101’内还可以设置治疗台定位装置70a及治疗台定位装置的屏蔽装置70b，治疗台定位装置70a包括线性轴71a和机械臂72a，机械臂72a设置在线性轴71a和治疗台20之间用于支撑和定位治疗台20，将治疗台20连接到线性轴71a并能够使治疗台20和机械臂72a一同沿线性轴71a平移。本实施例中线性轴71a安装到照射室的天花板，机械臂72a整体上朝向照射室的地板延伸，可以理解，线性轴71a也可以安装到其他表面，如墙壁或地板；线性轴71a构造为固定到天花板的滑轨711a和与机械臂72a连接的支座712a，支座712a沿滑轨711a滑动，可以理解，也可以为其他构造。线性轴71a直接固定在天花板上，不额外设置线性轴固定机构如钢结构龙门架，减少照射室内的钢的用量，降低固定机构被中子活化造成的二次辐射。机械臂72a为连接支座712a和治疗台20的多轴机械臂，包括多个臂部721a(721a’)。
65.由于支座712a连接着机械臂72a沿滑轨711a滑动，天花板或其他固定表面上设置的中子屏蔽板60需预留出滑动空间，会造成滑轨裸露和辐射泄漏，因此，屏蔽装置70b包括滑轨遮盖件71b，滑轨遮盖件71b与支座712a一起移动始终覆盖滑轨711a裸露部分。屏蔽装置70b还包括包围机械臂72a的至少一个臂部721a(721a’)的机械臂护套72b，机械臂护套72b的材料至少部分为中子屏蔽材料，防止该臂部及设置在该臂部的机构内的金属部件、电子器件等被中子照射后失效或损坏，如含硼的玻璃纤维复合材料，可以理解，也可以为其他屏蔽材料。
66.治疗台定位装置70a还可以包括驱动机构73a，照射室101、101’或控制室104内还可以设置治疗台控制装置70c。治疗台控制装置70c与驱动机构73a连接并通过控制驱动机构73a来控制线性轴71a和机械臂72a的运动，线性轴71a和机械臂72a的位置信息也可以反馈到治疗台控制装置70c，驱动机构73a可以设置在线性轴71a或机械臂72a上，如支座712a或至少一个臂部721a上。
67.治疗台定位装置70a还可以包括防碰撞保护机构74a，防碰撞保护机构74a包括传感器741a、传感器控制组件742a及人机界面743a，传感器741a设置在机械臂护套72b上，可以理解，也可以设置在机械臂护套72b与机械臂72a之间。当机械臂72a或机械臂护套72b的边缘接触到其他物体或有其他物体到达传感器741a设定范围时等便触发传感器741a发出信号，传感器741a发出的信号传输到传感器控制组件742a，并在人机界面743a进行显示，传感器控制组件742a将接收到的信号传输到治疗台控制装置70c进行相应控制如治疗台控制装置70c控制驱动机构73a停止驱动线性轴71a和机械臂72a的运动，即控制治疗台20停止运动。可以理解，也可以是传感器控制组件根据接收到的信号进行相应控制；操作者根据人机界面的显示还可以手动控制驱动机构停止驱动；也可以不是控制治疗台停止运动，而是执行其他的安全操作，如进行碰撞前的逆运动。传感器741a可以是机械传感器、光电传感器、雷达传感器、超声波传感器、激光测距仪等，还可以设置在其他位置。
68.线性轴71a及其驱动机构73a可以通过固定件或支撑件(图未示)安装到照射室101、101’的固定表面，固定件、支撑件可以由铝型材构造，如滑轨711a通过固定件固定在天花板，支座712a及线性轴71a的驱动机构73a通过支撑件固定或支撑在天花板，滑轨遮盖件71b设置在支座712a和线性轴71a的固定表面的中子屏蔽板60之间。如图14、图15，一实施例中，滑轨遮盖件71b包括第一部分711b和第二部分712b，第一部分711b和第二部分712b均包括依次连接的平板并由滑轨遮盖件的支撑件713b支撑，第一部分711b和第二部分712b在沿支座712a滑动方向a靠近支座712a的一端通过连接板7111b、7121b与支座712a固定连接，另一端与支撑件713b固定连接，可以理解，固定连接的方式可以是螺钉连接、粘接等；第一部分711b和第二部分712b的各平板之间依次滑动连接(如图14中左侧所示的第一部分711b)或枢转连接(如图14中右侧所示的第二部分712b)，可以理解，各平板之间还可以为其他连接方式，图中仅为示意不同的连接方式，可以根据需要第一、第二部分711b、712b选择相同或不同的连接方式。支撑件713b可以与线性轴71a及其驱动机构73a的固定件或支撑件连接从而固定，也可以直接固定到固定表面，支撑件713b为铝合金的，滑轨遮盖件71b的材料包括含硼的pe或其他中子屏蔽材料，中子屏蔽板60覆盖支撑件713b并与滑轨遮盖件71b一起将线性轴71a、线性轴71a的驱动机构73a及其安装部分遮挡起来(除支座712a穿过中子屏蔽板60的部分外)，可以理解，铝合金可以替换为其他具有一定强度且被中子照射后的产物不具有放射性或被中子照射后的产物放射性活度低或被中子照射后产生的放射性同位素半衰期短的材料；支撑件713b也可以由中子屏蔽材料制成，此时，中子屏蔽板60可以不覆盖支撑件713b，而是与其匹配，中子屏蔽板60、支撑件713b、滑轨遮盖件71b一起将线性轴71a、线性轴71a的驱动机构73a及其安装部分遮挡起来(除支座712a穿过中子屏蔽板60的部分外)。支座712a沿滑轨711a运动过程中，滑轨遮盖件71b的第一、第二部分711b、712b进行伸缩，从而降低整个运动过程中中子的泄露。
69.结合图16，本实施例中，包围臂部721a的机械臂护套72b包括第一、第二壳体721b、722b，第一、第二壳体721b、722b固定连接在一起并包围臂部721a及设置在该臂部721a的驱动机构73a(如电机、电路板等)或控制机构(如传感器控制组件742a或治疗台控制装置70c的组成部分)。第一、第二壳体721b、722b的材料为含硼的玻璃纤维复合材料，玻璃纤维复合材料具有一定强度且被中子照射后的产物不具有放射性或放射性活度极低，防止产生二次辐射，硼能够吸收中子，防止该臂部及设置在该臂部的驱动机构或控制机构内的金属部件、电子器件等被中子照射后失效或损坏。可以理解，第一、第二壳体的材料也可以为其他具有一定强度的中子屏蔽材料。
70.本实施例中，包围臂部721a’的机械臂护套72b’除包括第一、第二壳体721b、722b外，还包括第三、第四壳体723b、724b，第三、第四壳体723b、724b固定连接在一起并包围第一、第二壳体721b、722b，传感器741a设置在第一、第三壳体721b、723b之间和第二、第四壳体722b、724b之间。传感器741a的个数可以有多个，分布在臂部721a的四周。第一、第二壳体721b、722b上设置容纳传感器741a的容纳腔725b，传感器741a设置在容纳腔725b内并过盈安装在第一、第三壳体721b、723b之间和第二、第四壳体722b、724b之间，具体地，第一、第三壳体721b、723b之间和第二、第四壳体722b、724b之间设置有间隙726b，间隙726b用于安装传感器741a。传感器741a的电源、通信电缆等可以从间隙726b穿过连接到传感器控制组件742a，也可以在第三、第四壳体723b、724b上与传感器741a相应的位置设置通孔727b(图未
示)，通孔727b用于传感器741a的电源、通信电缆等穿过。可以理解，传感器741a也可以采用其他安装方式。本实施例中，传感器741a为压力传感器，传感器741a将第三、第四壳体723b、724b上受到的压力转换为压力信号并传输到传感器控制组件742a，并在人机界面743a进行数值显示；当传感器741a接收到的压力信号超过预设值时，超过预设值的压力信号优先传输到传感器控制组件742a并在人机界面743a进行报警显示，如通过灯光或声音报警，传感器控制组件742a将该信号传输到治疗台控制装置70c，控制线性轴71a和机械臂72a停止运动，也可以是操作者手动操作停止线性轴71a和机械臂72a的运动。
71.第三、第四壳体723b、724b的材料为玻璃纤维树脂复合材料，具有一定强度且被中子照射后的产物不具有放射性或放射性活度极低，防止产生二次辐射，可以理解，也可以采用其他具有一定强度且被中子照射后的产物不具有放射性或被中子照射后的产物放射性活度低或被中子照射后产生的放射性同位素半衰期短的材料。可以理解，也可以将第三、第四壳体的材料替换为含硼的玻璃纤维复合材料，即机械臂护套72b最外层的壳体采用够吸收中子的材料，防止设置在该臂部的驱动机构或控制机构内的金属部件、电子器件等被中子照射后失效或损坏，而第一、第二壳体的材料不做限定。传感器741a的壳体为铝合金的，避免使用传统的钢材被中子照射后产生半衰期较长的放射性同位素，如钴60，从而产生二次辐射，可以理解，铝合金可以替换为其他具有一定强度且被中子照射后的产物不具有放射性或被中子照射后的产物放射性活度低或被中子照射后产生的放射性同位素半衰期短的材料。可以理解，传感器741a也可以仅设置在第一、第三壳体721b、723b之间或第二、第四壳体722b、724b之间。
72.第一、第二壳体721b、722b之间和第三、第四壳体723b、724b之间固定连接的方式可以是螺钉连接、焊接等，连接件为铝合金的，具有一定强度且铝被中子活化产生的放射性同位素半衰期较短，铝合金可以替换为其他具有一定强度且被中子照射后的产物不具有放射性或被中子照射后的产物放射性活度低或被中子照射后产生的放射性同位素半衰期短的材料。
73.本实施例中，第三、第四壳体723b、724b及传感器741a设置在活动范围较大的臂部721a’，活动范围较小的臂部721a仅设置第一、第二壳体721b、722b。可以理解，也可以在机械臂72a所有的臂部均设置第三、第四壳体723b、724b及传感器741a；没有设置驱动机构73a的臂部也可以不设置机械臂护套72b，此时臂部由具有一定强度且被中子照射后的产物不具有放射性或被中子照射后的产物放射性活度低或被中子照射后产生的放射性同位素半衰期短的材料制成，如铝合金，也可以由中子屏蔽材料制成。
74.可以理解，治疗台定位装置70a可以不包括线性轴，此时，屏蔽装置70b也不包括滑轨遮盖件71b；准备室内也可以设置与照射室101、101’内同样的治疗台20、治疗台定位装置70a及治疗台定位装置的屏蔽装置70b。
75.可以理解，还可以对其他报警、监测、监控设备等设置辐射屏蔽装置。
76.为实现系统各设备的运转、治疗过程中的控制，需要设置电源、通信、控制电缆并合理布置。如图17，在照射室101、控制室104和加速器室102内设置穿线管80a，穿线管80a用于电缆穿过并支撑电缆，穿线管80a沿电缆延伸方向延伸并围绕电缆延伸方向周向至少部分封闭，穿线管80a在垂直于电缆延伸方向的横截面形状可以是圆形、多边形、∨形、＜形、凵形、匚形等，穿线管80a通过连接件(如螺栓)固定在墙壁或地板或天花板上。本实施例中
穿线管80a沿天花板与墙壁的拐角布置在照射室101、控制室104和加速器室102内，可以理解，80a也可以设置在其他位置或其他空间，穿线管80a的尺寸可以根据容纳的电缆数量进行设计。在加速器室102、射束传输室103设置支撑架80b，由于加速器112、射束传输部12、辅助设备14等具有较多的电源、通信、控制电缆及液体(如冷却介质)或气体(如绝缘气体)管道，设置支撑架80b以承载并对其导向，支撑架80b具有支撑电缆或管道的承载面s，支撑架80b以承载面s平行于地面的方式固定在地面或天花板或其他物体上，或以承载面81b垂直于地面的方式固定在墙壁上，根据需要也可以在其他空间内设置支撑架80b。图中仅示意出了射束传输室103内沿射束传输部12设置的支撑架80b，支撑架80b以承载面s平行于地面的方式固定在地面，支撑架80b由侧板81b和以预定间隔连接在侧板81b之间的多个横板82b构造，横板82b形成承载面s。穿线管80a和支撑架80b的材料为铝合金；可以理解，铝合金可以替换为其他具有一定强度且被中子照射后的产物不具有放射性或被中子照射后的产物放射性活度低或被中子照射后产生的放射性同位素半衰期短的材料，如90％(重量百分比)以上由c、h、o、n、si、al、mg、li、b、mn、cu、zn、s、ca、ti中的至少一种元素构成。
77.为系统的正常运行及安全要求，室内还设置有管状件90a(如通风管、消防管等用于气体、液体通过的管道)、杆状件90b(为固定安装各种设备所需的支撑杆、螺杆等固定杆)，这些一般由钢材制成，被中子照射后会产生半衰期较长的放射性同位素，如钴60，从而产生二次辐射，为降低对管道、固定杆的辐射损伤及辐射污染，管状件90a(包括上文所述的冷却介质、绝缘气体管道)或杆状件90b可以由被中子照射后的产物不具有放射性或被中子照射后的产物放射性活度低或被中子照射后产生的放射性同位素半衰期短的材料(如90％(重量百分比)以上由c、h、o、n、si、al、mg、li、b、mn、cu、zn、s、ca、ti中的至少一种元素构成，包括铝合金、塑料或橡胶等)制成或在管状件90a或杆状件90b外周设置环状屏蔽装置91。如图18，一实施例中，环状屏蔽装置91包括内套911、外套912和设置在内套911、外套912之间的屏蔽材913；内套911、外套912为pvc的管状件，内套911、外套912的横截面形状可以根据具体需求进行设置，可以理解，内套911、外套912也可以由其他被中子照射后的产物不具有放射性或被中子照射后的产物放射性活度低或被中子照射后产生的放射性同位素半衰期短的材料制成，如内套911、外套912的材料90％(重量百分比)以上由c、h、o、n、si、al、mg、li、b、mn、cu、zn、s、ca、ti中的至少一种元素构成，外套912也可以作为中子缓速体，缓速后的中子能够被屏蔽材913更好的吸收；屏蔽材913由中子屏蔽材料构成，如含硼的树脂。一实施例中，将液态的含硼树脂填充到pvc的内套911、外套912之间，含硼树脂凝固后形成环状屏蔽装置91的整体，然后将环状屏蔽装置91沿其中心轴线所在的平面切割分为两部分从两侧包住电缆、管状件90a或杆状件90b，再通过胶粘、捆扎等方式将两部分固定连接，可以理解，屏蔽材913还可以采用其他中子屏蔽材料或以其他形式设置在内套911、外套912之间，环状屏蔽装置91也可以以其他方式设置在管状件90a或杆状件90b外周，如在管状件90a或杆状件90b安装前将其穿入环状屏蔽装置91的内套911内。可以理解，还可以在电缆外周也设置环状屏蔽装置91，进一步降低电缆被中子照射后产生的二次辐射。
78.尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，都在本发明要求保护的范围之内。