光子发射检测装置及具有其的硼中子捕获治疗系统的制作方法

本发明一方面涉及一种医疗器械领域，尤其涉及一种光子发射检测装置；本发明的另一方面涉及一种硼中子捕获治疗系统，尤其涉及一种具有光子发射检测装置的硼中子捕获治疗系统。

背景技术

光子发射计算机断层显像是目前核医学先进的设备和显像方式。光子发射计算机断层显像包括单光子发射计算机断层显像(singlephotonemissioncomputedtomography，简称spect，单光子发射)和正电子发射计算机断层显像(positronemissiontomography，简称pet，正电子发射)将放射性物质(如^99mtc，¹²³i等)标记在放射性药物(该药物可能是一种蛋白质或者有机物分子)上，标记药物一般会选择性被人体不同部位吸收，光子发射利用随药物注入人体内的单光子放射性核素(如^99mtc，¹²³i等)发出的γ射线在计算机辅助下重建影像，构成相应部位断层影像。比如，能聚集在心肌的药物就用于心脏的光子发射成像。这些能吸收标有一定量放射性物质的药物的器官会在图像中呈现亮块，如果器官有异常的吸收情况会导致器官异常的偏亮或者偏暗。

而目前几乎所有的光子发射检测装置都属于旋转γ照相机型，即利用固定于精密环形滑轨上的高品质γ照相机探头，通过计算机驱动使其围绕被测物体旋转并采集信息，再由计算机进行数据处理，重建出被检物的空间图象，并按躯体轴横断、矢状断、冠状断或任意断面方向显示出该物体的断层象。若考虑在bnct(硼中子捕获治疗)房间内放一套光子发射检测装置，通过使患者服用含硼(¹⁰b)药物，并使中子捕获治疗装置产生的中子射束对含硼(¹⁰b)药物进行照射，产生γ射线，再利用光子发射检测装置对产生的γ射线进行检测，因为在中子射线环境，活动部件必须要少，而且要求快速探测，而现有技术中探头的旋转要求很多活动配件来转动探头，而且探测速度慢，为了克服这个问题，市场上往往通过采用全环式光子发射检测装置，通过旋转整个检测装置来避免旋转所有探头来减少活动配件，但是这种全环式光子发射检测装置存在几个问题，比如，全环式光子发射检测装置易受到固定体定位装置的影响，探测半径固定，不能根据患者的实际状况进行调整，无法获得更加准确的定位，导致无法获取更加精确的信息。

因此有必要对现有技术中的光子发射检测装置进行改进。

技术实现要素：

本发明的一个方面提供一种光子发射检测装置，所述光子发射检测装置包括检测部以及治疗床，所述检测部包括位于所述治疗床两侧的第一检测部和第二检测部，所述第一检测部和第二检测部能够彼此远离或者靠近从而使检测部形成半径能够增加或者减小的环形，所述环形环绕于所述治疗床。能够根据需要被检测物的实际情况(比如不同位置及尺寸)调整环绕在治疗床外周的环形半径的大小，以提高光子发射检测装置的检测精度。

进一步地，所述第一检测部和第二检测部内均安装有能够相对于治疗床旋转的探测装置，所述检测部通过探测装置检测由硼中子捕获反应产生的瞬发伽马射线。所述第一检测部和/或第二检测部内的探测装置相对于治疗床的最大旋转角度优选地设置为180度，也可以设置成其他角度，如45度、90度、135度。当然，根据所述第一检测部和/或第二检测部既能相对于治疗床移动又能相对于治疗床旋转的多种自由度。因此，某些情况下，该最大旋转角度可以设置为超过180度。

进一步地，所述光子发射检测装置连接有对检测部检测到的伽马射线进行采集的信号采集单元、利用采集到的信号计算硼(¹⁰b)浓度的计算单元以及连接于中子捕获治疗装置并将计算出的硼(¹⁰b)浓度实时反馈至中子捕获治疗装置的反馈单元，所述中子捕获治疗装置则连接有能够根据所述反馈单元反馈的信号对中子捕获治疗装置产生的中子射束照射肿瘤的时间进行修正的修正单元。

进一步地，作为一种优选地实施方式，所述光子发射检测装置还包括位于治疗床两侧的第一支撑架和第二支撑架，所述第一支撑架包括能够在地面移动的第一基座、连接于第一基座并且沿竖直方向上下伸缩的第一伸缩臂以及位于所述第一伸缩臂的一端并且连接于所述第一检测部的第一延伸臂，所第一检测部设于所述第一延伸臂，所述第二支撑架包括能够在地面移动的第二基座、连接于第二基座并且能够沿竖直方向上下伸缩的第二伸缩臂以及位于所述第二伸缩臂的一端并且连接于所述检测部的第二延伸臂，所述第二检测部设于所述第二延伸臂，所述第一支撑架和第二支撑架随着第一基座和第二基座的运动远离或者靠近治疗床。

进一步地，当所述第一伸缩臂与第二伸缩臂的伸缩距离相同，所述第一基座和第二基座相互靠近至所述第一检测部和第二检测部相互接触时，所述第一检测部和第二检测部形成环绕所述治疗床外周最大半径的环形。

进一步地，当所述第一伸缩臂和第二伸缩臂的伸缩距离不同，所述第一基座和第二基座相互靠近时，所述第一检测部和第二检测部形成环绕于所述治疗床外周的半径减小。

进一步地，所述第一检测部和第二检测部分别能够相对于治疗床转动，以使第一检测部中的探测装置相对于治疗床的距离与第二检测部中的探测装置相对于治疗床的距离一致，以提高所述光子发射检测装置在实际应用中的准确性和精度。

进一步地，所述第一伸缩臂和第一延伸臂之间设有转动件，第二伸缩臂和第二延伸臂之间设有转动件，第一延伸臂能够绕转动件转动而使第一检测部相对治疗床转动，第二延伸臂能够绕转动件转动而使第二检测部相对于治疗床转动。

本发明的另一个方面提供所述一种硼中子捕获治疗系统，所述硼中子捕获治疗系统包括中子捕获治疗装置、光子发射检测装置以及治疗床，所述中子捕获治疗装置包括用于产生带电粒子束的加速器、经带电粒子束照射后产生中子射束的中子产生部、对中子射束进行整形的射束整形体及准直器，所述射束整形体包括缓速体及包覆于缓速体外周的反射体，所述缓速体将自中子产生部产生的中子减速至预设能谱，所述反射体将偏离的中子导回以提高预设能谱内的中子强度，所述准直器将中子产生部产生的中子进行集中，所述中子照射含硼(¹⁰b)药物后产生伽马射线，所述光子发射检测装置包括环绕所述治疗床外周并对中子照射含硼(¹⁰b)药物后产生的伽马射线进行检测的检测部，所述检测部包括第一检测部和第二检测部，所述第一检测部和第二检测部能够彼此远离或者靠近从而使检测部形成半径能够增加或者减小的环形，所述环形环绕于所述治疗床。能够有效地提高光子发射检测装置在硼中子捕获治疗系统中使用的灵活性。

进一步地，为了实现检测部对治疗床上的被照射体的全面检测，所述第一检测部和第二检测部内均安装有能够相对于治疗床180度旋转的探测装置，所述检测部通过探测装置实现对由硼中子捕获反应产生的瞬发伽马射线的检测。所述第一检测部和/或第二检测部内的探测装置相对于治疗床的最大旋转角度优选地设置为180度，也可以设置成其他角度，如45度、90度、135度。当然，根据所述第一检测部和/或第二检测部既能相对于治疗床移动又能相对于治疗床旋转的多种自由度。因此，某些情况下，该最大旋转角度可以设置为超过180度。

进一步地，所述第一检测部和第二检测部分别能够相对于治疗床转动，以使第一检测部中的探测装置相对于治疗床的距离与第二检测部中的探测装置相对于治疗床的距离一致，以提高所述光子发射检测装置在实际应用中的准确性和精度。

为了提高光子发射检测装置在整个硼中子捕获治疗系统中使用的灵活性，所述硼中子捕获治疗系统还可以包括设于地面且位于治疗床两侧的轨道，所述第一、第二基座分别安装于所述轨道并在所述轨道上的运动，所述第一、第二基座的运动带动所述第一、第二检测部相互靠近或者远离，从而使第一检测部和第二检测部环绕于所述治疗床外周的半径增大或者减小。当然，还可以将所述治疗床设置能够在所述第一检测部和第二检测部形成的环形中前后移动的结构以改变所述探测装置与治疗床或者中子捕获治疗装置与治疗床的相对位置。

与现有技术相比，本申请用于硼中子捕获治疗系统的光子发射检测装置能够根据硼中子捕获治疗中的实际情况改变检测部环绕在被照射物的环形半径，从而提高所述光子发射检测装置的检测精度。

附图说明

图1是硼中子捕获反应的示意图；

图2是¹⁰b(n,α)⁷li中子捕获核反应方程式；

图3是本申请实施例中的中子捕获治疗装置的示意图；

图4是本申请实施例中的光子发射检测装置的检测部环绕于治疗床外周最大半径时的状态示意图；

图5是本申请实施例中的光子发射检测装置的检测部另一角度的示意图；

图6是本申请实施例中的光子发射检测装置的检测部环绕于治疗床外周半径减小后的状态示意图；

图7是本申请实施例中的光子发射检测装置与中子捕获治疗装置的模块示意图。

具体实施方式

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。硼中子捕获治疗(boronneutroncapturetherapy,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¹⁰b(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，同时，中子与含硼(¹⁰b)药物发生反应后产生的伽马射线。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,α)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(linearenergytransfer,let)、短射程特征，α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，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。

本申请公开了一种应用于硼中子捕获治疗系统中的光子发射检测装置，所述光子发射检测装置用于检测中子捕获治疗装置产生的中子射束与含硼(¹⁰b)药物发生反应后产生的伽马射线，从而通过伽马射线计算出硼(¹⁰b)的浓度。

以下结合附图，具体介绍应用于硼中子捕获治疗系统中的光子发射检测装置。

如图3所示，所述硼中子捕获治疗系统包括中子捕获治疗装置100、光子发射检测装置200以及治疗床300。所述中子捕获治疗装置100包括用于产生带电粒子束的加速器101、经带电粒子束p照射后产生中子射束n的中子产生部102、对中子射束n进行整形的射束整形体103及准直器104。所述射束整形体103包括缓速体105及包覆于缓速体104外周的反射体106，所述缓速体105将自中子产生部102产生的中子减速至预设能谱，所述反射体106将偏离的中子导回以提高预设能谱内的中子强度，所述准直器104将中子产生部102产生的中子进行集中。

患者服用或注射含硼(¹⁰b)药物后，含硼(¹⁰b)的药物选择性地聚集在肿瘤细胞中，所述中子照射至含硼(¹⁰b)药物后产生伽马射线，所述光子发射检测装置对该伽马射线进行检测。

如图4至图6所示，所述光子发射检测装置200包括环绕所述治疗床外周的检测部201，所述检测部201包括第一检测部202和第二检测部203，所述第一检测部202和第二检测部203能够彼此远离或者靠近从而使检测部在治疗床300外周形成的环形半径能够增加或者减小。所述第一检测部202、第二检测部203内均安装有能够分布在第一检测部202和第二检测部203内相对于治疗床180度旋转的探测装置204，所述检测部201通过探测装置204实现对所述伽马射线的检测。

作为一种优选的实施方式，本申请中，所述第一检测部202和第二检测部203彼此之间的远离或者靠近是通过以下方式实现。

所述光子发射检测装置200还包括位于治疗床300两侧的第一支撑架211和第二支撑架221。所述第一支撑架211包括能够在地面移动的第一基座212、连接于第一基座212的第一伸缩臂213以及位于所述第一伸缩臂213的一端并且连接于所述第一检测部202的第一延伸臂214。所述第一伸缩臂213能够沿竖直方向上下伸缩，所第一检测部202设于所述第一延伸臂214，所述第一检测部202及所述第一延伸臂214随着第一伸缩臂213的上下伸缩运动而上下移动。所述第二支撑架221包括能够在地面移动的第二基座222、连接于第二基座222的第二伸缩臂223以及位于所述第二伸缩臂223的一端并且连接于所述第二检测部203的第二延伸臂224，所述第二伸缩臂223能够沿竖直方向上下伸缩，所述第二检测部203设于所述第二延伸臂224，所述第二检测部203及第二延伸臂224随第二伸缩臂223的上下伸缩运动而上下移动。所述第一支撑架211和第二支撑架221随着第一基座212和第二基座222的运动远离或者靠近治疗床300。为了便于制造，作为一种优选的实施方式，所述第一支撑架211和第二支撑架221的结构相同。另外，可以将所述第一伸缩臂213和第二伸缩臂223设置为不可伸缩的结构，而将所述第一延伸臂214和第二延伸臂224设置为能够分别相对于所述第一伸缩臂213和第二伸缩臂223转动的结构，通过转动第一、第二延伸臂213、223，改变检测部201环绕在所述治疗床300外周的半径。当然，所述第一延伸臂214和第二延伸臂224的转动结构以及所述第一伸缩臂213和第二伸缩臂223的伸缩结构可以同时采用，以增加所述检测部201的自由度。

作为一种优选地实施方式，本申请中所述第一伸缩臂213和第一延伸臂214之间还设有转动件30。也就是说，第一延伸臂214能够绕转动件30相对第一伸缩臂213转动；第二伸缩臂223和第二延伸臂224之间同样设有转动件30，第二延伸臂224能够绕转动件30相对于第二伸缩臂223转动。这样做的好处是，可以通过转动第一、第二延伸臂213、223，改变检测部201环绕在所述治疗床300外周的半径，同时能够进一步提高整个探测装置204的自由度，调整第一检测部201和第二检测部202相对于肿瘤位置的距离，即，能够有利于调整第一检测部201相对于肿瘤位置的距离与第二检测部202相对于肿瘤位置的距离一致，从而提高整个探测装置204的探测精度。

在实际检测工作过程中，不同病人的肿瘤位置很可能会不同，比如，有的患者的肿瘤在头部，有的患者的肿瘤在胸部，如果治疗床上的患者需要进行检测的肿瘤部位是头部，那么，第一检测部202和第二检测部203环绕在治疗床300外周的环形半径则是较小为好，而如果需要进行检测的肿瘤部位是胸部，那么，根据实际测量需求，改变所述第一检测部和第二检测部环绕在治疗床外周行程的环形的半径。因为检测部环绕在治疗床外周的环形半径越小，检测部201中安装的探测装置204才能更加靠近患者，而探测装置204相对于患者肿瘤部位的探测距离减小，探测到的相关信息才会更多，整个光子发射检测装置200的探测精度才会更加高。

当需要减小环绕在治疗床300外周的环形半径时，改变第一伸缩臂213或者第二伸缩臂223的伸缩长度，使第一伸缩臂213和第二伸缩臂223的伸缩长度不一致，并且，移动第一基座212和第二基座222使第一基座212和第二基座222相互靠近，第一检测部202和第二检测部203环绕在患者肿瘤外周的半径则减小(探测装置204到肿瘤位置的距离减小)；当需要增加环绕在治疗床300外周的环形半径时，保持第一伸缩臂213和第二伸缩臂223的伸缩距离一致，并移动第一基座212和第二基座222使第一基座212和第二基座222相互远离，第一检测部202和第二检测部203环绕在患者胸部外周的半径则增大。当所述第一伸缩臂213与第二伸缩臂223的伸缩距离相同，移动所述第一基座211和第二基座221至所述第一检测部202和第二检测部203相互接触时，所述第一检测部202和第二检测部203形成环绕于所述治疗床300外周最大半径的环形。

所述第一基座212和第二基座222的移动可以通过在地面设置轨道230实现。具体地，可通过在地面设置位于治疗床300两侧的轨道230，所述第一、第二基座212、222分别安装于所述轨道230并在所述轨道230上的运动，所述第一、第二基座212、222的运动带动所述第一、第二检测部202、203相互靠近或者远离，从而使第一检测部202和第二检测部203环绕于所述治疗床300外周的半径增大或者减小。

在本实施方式中，所述治疗床300能够在所述第一检测部202和第二检测部203形成的环形中前后移动以改变所述探测装置204与治疗床300的相对位置(即改变探测装置204与肿瘤的相对位置)。因为治疗床300能够前后移动，所以只需要将轨道230设置为位于治疗床300两侧并且能够沿着与所述治疗床300运动方向垂直的方向延伸的结构即可，第一、第二基座211、221安装在所述轨道230上并沿着所述轨道230移动从而远离或者靠近所述治疗床300。

因为所述检测部201环绕在所述治疗床300外周的半径能够根据实际治疗过程中患者肿瘤位置的实际尺寸进行改变，治疗床300也能够根据患者肿瘤位置的实际情况进行运动，从而使患者肿瘤部位处于检测部201之间，所以整个光子发射检测装置200与治疗床300配合能够实现对患者肿瘤的全方位检测。

当硼中子捕获治疗完成后，移动所述第一基座211和第二基座221，使得整个光子发射检测装置200分成两部分并远离治疗床300。

结合图7，所述光子发射检测装置200还连接有对检测部201检测到的伽马射线进行采集的信号采集单元240、利用采集到的信号计算硼浓度的计算单元250以及连接于中子捕获治疗装置100并将计算出的硼浓度实时反馈至中子捕获治疗装置100的反馈单元260，所述中子捕获治疗装置100则连接有能够根据反馈单元260反馈的信号对中子捕获治疗装置100产生的中子射束对肿瘤照射时间进行修正的修正单元270。

现将光子发射检测装置在整个硼中子捕获治疗系统的工作过程进行描述。

首先，患者注射(服用)含有硼(¹⁰b)药物并置于所述治疗床300，所述含硼(¹⁰b)药物在患者肿瘤位置处聚集；

所述光子发射检测装置200根据患者肿瘤的部位依次调整治疗床300相对于检测部201的位置(借助治疗床300的运动使肿瘤部位位于检测部201内探测装置204的对应位置)及检测部201的第一检测部202和第二检测部203环绕在治疗床300外周的环形半径；

所述中子捕获治疗装置100产生中子射束n，所述中子射束n对患者聚集有含硼(¹⁰b)药物的肿瘤位置进行照射，中子射束n与硼(¹⁰b)产生伽马射线；

所述第一检测部202和第二检测部203通过探测装置204探测中子射束n与硼(¹⁰b)产生伽马射线；

所述信号采集单元240采集探测到的伽马射线，并利用计算单元250通过采集到的伽马射线计算出硼(¹⁰b)浓度；

所述反馈单元260将计算出的硼(¹⁰b)浓度反馈至中子捕获治疗装置100；

所述中子捕获治疗装置100通过修正单元270，根据反馈单元260反馈的硼(¹⁰b)浓度对中子射束的照射时间进行修正。

当整个治疗过程结束后，可以将所述光子发射检测装置200分成两部分移动至远离中子捕获治疗装置100的位置，以减小中子捕获治疗装置100与光子发射检测装置200相互之间的辐射影响。

本申请揭示的用于硼中子捕获治疗系统的光子发射检测装置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。而且如果有需要，也可以对其他断层扫描显像装置(比如computedtomography:ct,电子计算机断层扫描)进行本申请中的改进。在本申请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，都在本申请要求保护的范围之内。