Система нейтрон-захватной терапии - RU2745081C1

Чертежи

Описание

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[0001] Настоящее изобретение относится к системе облучения радиоактивным излучением, в частности к системе нейтрон-захватной терапии.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] По мере развития атомной технологии лучевая терапия, такая как кобальт-60, линейные ускорители и электронные пучки, стала одним из основных средств терапии рака. Однако традиционная фотонная или электронная терапия подвержена физическим ограничениям радиоактивных лучей; например, многие здоровые ткани на пути пучка могут быть повреждены при разрушении опухолевых клеток. С другой стороны, чувствительность опухолевых клеток к радиоактивным лучам сильно различается, таким образом, в большинстве случаев обычная лучевая терапия неэффективна при лечении стойких к облучению злокачественных опухолей (таких как мультиформная глиобластома и меланома).

[0003] С целью уменьшения радиационного повреждения здоровой ткани, окружающей участок опухоли, в лучевой терапии применяют целевую терапию при химиотерапии. При этом для опухолевых клеток с высокой стойкостью к облучению также были разработаны источники излучения с высокой относительной биологической эффективностью (ОБЭ), включая такие, как протонная терапия, терапия с использованием тяжелых частиц и нейтрон-захватная терапия. Среди них нейтрон-захватная терапия комбинирует целевую терапию с ОБЭ, например бор-нейтронозахватная терапия (BNCT). Благодаря определенной группировке борсодержащих фармацевтических препаратов в опухолевых клетках и точной регулировке пучка нейтронов BNCT является лучшим выбором для терапии рака, чем традиционная лучевая терапия.

[0004] Во время лучевой терапии генерируются различные радиоактивные излучения. Например, нейтроны и фотоны от низкой энергии до высокой энергии генерируются во время бор-нейтрон-захватной терапии. Данные радиоактивные излучения могут вызывать различные степени повреждения здоровых тканей человека. Таким образом, в области лучевой терапии уменьшение радиационного загрязнения окружающей среды, медицинского персонала или здоровых тканей пациентов является чрезвычайно важной проблемой при достижении эффективного лечения. Кроме того, в настоящее время в BNCT на основе ускорителей невозможно одновременно лечить множество пациентов, или множество камер облучения расположены не надлежащим образом, что приводит к тому, что относительно длинный путь передачи пучка заряженных частиц вызывает потери.

[0005] Таким образом, для решения упомянутой проблемы необходимо предложить новое техническое решение.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0006] Для решения указанной проблемы, в одном аспекте настоящего изобретения предложена система нейтрон-захватной терапии, содержащая ускоритель, устройство передачи пучка и устройство генерации нейтронного пучка, причем ускоритель выполнен с возможностью ускорения заряженных частиц для генерации пучка заряженных частиц, причем устройство передачи пучка выполнено с возможностью передачи пучка заряженных частиц, генерируемого ускорителем, в устройство генерации нейтронного пучка, и устройство генерации нейтронного пучка выполнено с возможностью генерации терапевтического нейтронного пучка. Устройство генерации нейтронного пучка дополнительно включает первое устройство генерации нейтронного пучка, второе устройство генерации нейтронного пучка и третье устройство генерации нейтронного пучка. Устройство передачи пучка дополнительно включает первое устройство передачи, соединенное с ускорителем, устройство преобразования направления пучка, выполненное с возможностью переключения направления движения пучка заряженных частиц, и второе устройство передачи, третье устройство передачи и четвертое устройство передачи, соответственно передающие пучок заряженных частиц от устройства преобразования направления пучка в первое устройство генерации нейтронного пучка, второе устройство генерации нейтронного пучка и третье устройство генерации нейтронного пучка, при этом два из первого устройства передачи, третьего устройства передачи и четвертого устройства передачи задают первую плоскость, причем первое устройство передачи и второе устройство передачи задают вторую плоскость, при этом первая плоскость отличается от второй плоскости. При таком размещении пространство может быть эффективно использовано, и одновременно можно лечить множество пациентов, при этом путь передачи пучка не должен быть чрезмерно увеличен для гарантии небольших потерь.

[0007] Реализации данного аспекта могут включать в себя один или более следующих признаков.

[0008] В частности, первое устройство передачи выполнено с возможностью передачи пучка заряженных частиц в направлении оси X, причем направления передачи третьего устройства передачи и четвертого устройства передачи находятся в плоскости XY и образуют угол больше 0 градусов. Кроме того, второе устройство передачи выполнено с возможностью передачи пучка заряженных частиц в направлении оси Z, причем направления передачи третьего устройства передачи и четвертого устройства передачи и направление передачи первого устройства передачи образуют форму буквы "Y"

[0009] В частности, система нейтрон-захватной терапии дополнительно содержит процедурный стол, при этом устройство генерации нейтронного пучка содержит мишень, блок формирования пучка и коллиматор, причем мишень расположена между устройством передачи пучка и блоком формирования пучка, при этом обеспечена возможность излучения генерируемого ускорителем пучка заряженных частиц к мишени через устройство передачи пучка и его взаимодействия с мишенью для генерации нейтронов, причем обеспечена возможность последовательного прохождения генерируемых нейтронов через блок формирования пучка и коллиматор для формирования терапевтического нейтронного пучка, излучаемого к пациенту на процедурном столе.

[0010] Кроме того, блок формирования пучка содержит отражатель, замедлитель, поглотитель тепловых нейтронов, противорадиационный экран и выходное отверстие пучка, при этом замедлитель выполнен с возможностью замедления нейтронов, генерируемых от мишени, до диапазона энергий надтепловых нейтронов, отражатель окружает замедлитель и выполнен с возможностью направления отклоненных нейтронов обратно к замедлителю для увеличения интенсивности пучка надтепловых нейтронов, поглотитель тепловых нейтронов выполнен с возможностью поглощения тепловых нейтронов для предотвращения передозировки в поверхностной здоровой ткани во время лечения, противорадиационный экран расположен на задней части отражателя, окружающего выходное отверстие пучка, и выполнен с возможностью защиты от утечек нейтронов и фотонов для уменьшения дозы для здоровой ткани в необлучаемой области, при этом коллиматор расположен на задней части выходного отверстия пучка для сужения нейтронного пучка, устройство защиты от радиоактивного излучения расположено между пациентом и выходным отверстием пучка для защиты здоровой ткани пациента от радиоактивного излучения пучков от выходного отверстия пучка. Устройство передачи пучка имеет вакуумную трубку, выполненную с возможностью ускорения или передачи пучка заряженных частиц, причем вакуумная трубка выступает внутрь блока формирования пучка в направлении пучка заряженных частиц и последовательно проходит через отражатель и замедлитель, при этом мишень расположена в замедлителе и размещена на конце вакуумной трубки.

[0011] Кроме того, система бор-нейтрон-захватной терапии дополнительно содержит камеру облучения, в которой пациент на терапевтическом столе получает лечение облучением нейтронным пучком, причем камера облучения имеет первую камеру облучения, вторую камеру облучения и третью камеру облучения, соответствующие первому устройству генерации нейтронного пучка, второму устройству генерации нейтронного пучка и третьему устройству генерации нейтронного пучка, при этом первая камера облучения, вторая камера облучения и третья камера облучения соответственно расположены в направлениях передачи второго устройства передачи, третьего устройства передачи и четвертого устройства передачи.

[0012] Кроме того, система бор-нейтрон-захватной терапии дополнительно содержит камеру генерации пучка заряженных частиц, причем камера генерации пучка заряженных частиц вмещает ускоритель и по меньшей мере часть устройства передачи пучка. Камера генерации пучка заряженных частиц имеет камеру ускорителя и камеру передачи пучка, причем первое устройство передачи проходит от камеры ускорителя к камере передачи пучка, по меньшей мере часть второго устройства генерации нейтронного пучка и по меньшей мере часть третьего устройства генерации нейтронного пучка соответственно утоплены в разделительных стенках, соответственно отделяющих вторую камеру облучения и третью камеру облучения от камеры передачи пучка, при этом третье устройство передачи и четвертое устройство передачи соответственно проходят от камеры передачи пучка ко второму устройству генерации нейтронного пучка и третьему устройству генерации нейтронного пучка, при этом первое устройство генерации нейтронного пучка расположено в первой камере облучения, второе устройство передачи проходит от камеры передачи пучка к первой камере облучения через пол, и система бор-нейтрон-захватной терапии дополнительно содержит подготовительную камеру и камеру управления.

[0013] В частности, первое устройство генерации нейтронного пучка, второе устройство генерации нейтронного пучка и третье устройство генерации нейтронного пучка соответственно расположены вдоль направлений передачи второго устройства передачи, третьего устройства передачи и четвертого устройства передачи, причем направления нейтронных пучков, генерируемых первым устройством генерации нейтронного пучка, вторым устройством генерации нейтронного пучка и третьим устройством генерации нейтронного пучка, соответственно, те же, что и направления передачи второго устройства передачи, третьего устройства передачи и четвертого устройства передачи, так что направления нейтронных пучков, генерируемых вторым устройством генерации нейтронного пучка и третьим устройством генерации нейтронного пучка, находятся в одной плоскости, при этом направление нейтронного пучка, генерируемого первым устройством генерации нейтронного пучка, по существу перпендикулярно плоскости.

[0014] В частности, устройство преобразования направления пучка содержит первый блок преобразования направления пучка и второй блок преобразования направления пучка, причем устройство передачи пучка дополнительно содержит пятое устройство передачи, соединяющее первый блок преобразования направления пучка и второй блок преобразования направления пучка, при этом второе устройство передачи соединяет первый блок преобразования направления пучка и первое устройство генерации нейтронного пучка, третье устройство передачи соединяет второй блок преобразования направления пучка и второе устройство генерации нейтронного пучка, и четвертое устройство передачи соединяет второй блок преобразования направления пучка и третье устройство генерации нейтронного пучка.

[0015] Кроме того, каждый из первого блока преобразования направления пучка и второго блока преобразования направления пучка содержит отклоняющий электромагнит для отклонения пучка заряженных частиц и переключающий электромагнит для управления направлением движения пучка заряженных частиц, при этом система бор-нейтрон-захватной терапии дополнительно имеет поглотитель пучка, выполненный с возможностью проверки выхода пучка заряженных частиц перед лечением, причем первый блок преобразования направления пучка или второй блок преобразования направления пучка выполнен с возможностью направления пучка заряженных частиц к поглотителю пучка, при этом каждое из первого устройства передачи, второго устройства передачи, третьего устройства передачи, четвертого устройства передачи и пятого устройства передачи имеет регулятор пучка для пучка заряженных частиц, и каждое из второго устройства передачи, третьего устройства передачи и четвертого устройства передачи имеет монитор тока и устройство сканирования пучка заряженных частиц.

[0016] В другом аспекте настоящего изобретения заявлена система нейтрон-захватной терапии, содержащая ускоритель, устройство передачи пучка и первое устройство генерации нейтронного пучка, причем ускоритель выполнен с возможностью ускорения заряженных частиц для генерации пучка заряженных частиц, устройство передачи пучка выполнено с возможностью передачи генерируемого ускорителем пучка заряженных частиц в первое устройство генерации нейтронного пучка, при этом первое устройство генерации нейтронного пучка выполнено с возможностью генерации терапевтического нейтронного пучка, причем между первым устройством генерации нейтронного пучка и ускорителем расположена первая экранирующая стенка для защиты оператора от облучения нейтронами и другими радиоактивными лучами, просочившимися из первого устройства генерации нейтронного пучка в течение ремонта и технического обслуживания ускорителя, и уменьшения реакций, при которых активируется ускоритель.

[0017] Реализации этого аспекта могут включать в себя один или более из следующих признаков.

[0018] В частности, система нейтрон-захватной терапии дополнительно имеет процедурный стол, при этом первое устройство генерации нейтронного пучка имеет мишень, блок формирования пучка и коллиматор, причем мишень расположена между устройством передачи пучка и блоком формирования пучка, при этом генерируемый ускорителем пучок заряженных частиц излучается к мишени через устройство передачи пучка и взаимодействует с мишенью для генерации нейтронов, причем генерируемые нейтроны последовательно проходят через блок формирования пучка и коллиматор для формирования терапевтического нейтронного пучка, излучаемого к пациенту на процедурном столе.

[0019] Кроме того, блок формирования пучка имеет отражатель, замедлитель, поглотитель тепловых нейтронов, противорадиационный экран и выходное отверстие пучка, при этом замедлитель выполнен с возможностью замедления генерируемых от мишени нейтронов до диапазона энергий надтепловых нейтронов, отражатель окружает замедлитель и выполнен с возможностью направления отклоненных нейтронов обратно к замедлителю для увеличения интенсивности пучка надтепловых нейтронов, поглотитель тепловых нейтронов выполнен с возможностью поглощения тепловых нейтронов для предотвращения передозировки в поверхностной здоровой ткани во время лечения, противорадиационный экран расположен на задней части отражателя, окружающего выходное отверстие пучка, и выполнен с возможностью защиты от утечек нейтронов и фотонов для уменьшения дозы для здоровой ткани в необлучаемой области, коллиматор расположен на задней части выходного отверстия пучка для сужения нейтронного пучка, и устройство защиты от радиоактивного излучения расположено между пациентом и выходным отверстием пучка для защиты здоровой ткани пациента от радиоактивного излучения пучков от выходного отверстия пучка.

[0020] Кроме того, устройство передачи пучка содержит вакуумную трубку, выполненную с возможностью ускорения или передачи пучка заряженных частиц, причем вакуумная трубка выступает внутрь блока формирования пучка в направлении пучка заряженных частиц и последовательно проходит через отражатель и замедлитель, при этом мишень расположена в замедлителе и размещена на конце вакуумной трубки.

[0021] В частности, система бор-нейтрон-захватной терапии дополнительно содержит камеру генерации пучка заряженных частиц и первую камеру облучения, причем камера генерации пучка заряженных частиц вмещает ускоритель и по меньшей мере часть устройства передачи пучка, при этом пациент получает лечение облучением нейтронным пучком в первой камере облучения, причем по меньшей мере часть первого устройства генерации нейтронного пучка утоплена в первой разделительной стенке, отделяющей первую камеру облучения от камеры генерации пучка заряженных частиц, при этом первая экранирующая стенка расположена в камере генерации пучка заряженных частиц.

[0022] Кроме того, камера генерации пучка заряженных частиц имеет камеру ускорителя и камеру передачи пучка, при этом устройство передачи пучка имеет первое устройство передачи, соединенное с ускорителем и проходящее от камеры ускорителя к камере передачи пучка, и второе устройство передачи, проходящее от камеры передачи пучка к первому устройству генерации нейтронного пучка и передающее пучок заряженных частиц в первое устройство генерации нейтронного пучка, причем первая разделительная стенка представляет собой разделительную стенку, отделяющую первую камеру облучения от камеры передачи пучка, при этом первая экранирующая стенка представляет собой разделительную стенку между камерой ускорителя и камерой передачи пучка, причем первое устройство передачи проходит через первую экранирующую стенку.

[0023] Кроме того, первое устройство передачи имеет первый блок преобразования направления пучка и второй блок преобразования направления пучка, выполненные с возможностью переключения направления движения пучка заряженных частиц, третье устройство передачи, соединяющее ускоритель и первый блок преобразования направления пучка, четвертое устройство передачи, соединяющее первый блок преобразования направления пучка и второй блок преобразования направления пучка, и пятое устройство передачи, соединяющее второе устройство передачи и второй блок преобразования направления пучка, причем первая экранирующая стенка расположена между ускорителем и первым блоком преобразования направления пучка, и третье устройство передачи проходит через первую экранирующую стенку; или первая экранирующая стенка расположена между вторым блоком преобразования направления пучка и первым устройством генерации нейтронного пучка, при этом пятое устройство передачи проходит через первую экранирующую стенку; или первая экранирующая стенка расположена между первым блоком преобразования направления пучка и вторым блоком преобразования направления пучка, причем четвертое устройство передачи проходит через первую экранирующую стенку. Система нейтрон-захватной терапии дополнительно содержит второе устройство генерации нейтронного пучка и вторую камеру облучения, при этом по меньшей мере часть второго устройства генерации нейтронного пучка утоплена во второй разделительной стенке, отделяющей вторую камеру облучения от камеры передачи пучка, причем устройство передачи пучка дополнительно имеет шестое устройство передачи, проходящее от камеры передачи пучка ко второму устройству генерации нейтронного пучка и выполненное с возможностью передачи пучка заряженных частиц во второе устройство генерации нейтронного пучка, при этом первое устройство передачи дополнительно имеет седьмое устройство передачи, соединяющее шестое устройство передачи и второй блок преобразования направления пучка, когда первая экранирующая стенка расположена между вторым блоком преобразования направления пучка и первым устройством генерации нейтронного пучка, причем седьмое устройство передачи также проходит через первую экранирующую стенку, при этом каждый из первого блока преобразования направления пучка и второго блока преобразования направления пучка имеет отклоняющий электромагнит для отклонения пучка заряженных частиц и переключающий электромагнит для управления направлением движения пучка заряженных частиц, причем система бор-нейтрон-захватной терапии дополнительно имеет поглотитель пучка, выполненный с возможностью проверки выхода пучка заряженных частиц перед лечением, при этом первый блок преобразования направления пучка или второй блок преобразования направления пучка выполнен с возможностью направления пучка заряженных частиц к поглотителю пучка, при этом каждое из первого устройства передачи, второго устройства передачи и шестого устройства передачи имеет регулятор пучка для пучка заряженных частиц, и каждое из второго устройства передачи и шестого устройства передачи имеет монитор тока и устройство сканирования пучка заряженных частиц.

[0024] Кроме того, между первой разделительной стенкой и первой экранирующей стенкой расположена вторая экранирующая стенка.

[0025] В частности, в первой экранирующей стенке расположена экранирующая дверь, причем экранирующая дверь имеет первичную экранирующую дверь и вторичную экранирующую дверь или имеет только первичную экранирующую дверь или вторичную экранирующую дверь.

[0026] В третьем аспекте настоящего изобретения заявлена система нейтрон-захватной терапии, имеющая ускоритель, устройство передачи пучка и первое устройство генерации нейтронного пучка, причем ускоритель выполнен с возможностью ускорения заряженных частиц для генерации пучка заряженных частиц, устройство передачи пучка выполнено с возможностью передачи генерируемого ускорителем пучка заряженных частиц в первое устройство генерации нейтронного пучка, и первое устройство генерации нейтронного пучка выполнено с возможностью генерации терапевтического нейтронного пучка, при этом система бор-нейтрон-захватной терапии дополнительно имеет камеру генерации пучка заряженных частиц и первую камеру облучения, причем камера генерации пучка заряженных частиц выполнена с возможностью вмещения ускорителя и по меньшей мере части устройства передачи пучка, при этом пациент получает лечение облучением нейтронным пучком в первой камере облучения, причем по меньшей мере часть первого устройства генерации нейтронного пучка утоплена в первой разделительной стенке, отделяющей первую камеру облучения от камеры генерации пучка заряженных частиц, при этом первый экранирующий блок находится в положении, в котором первое устройство генерации нейтронного пучка проходит на стороне первой разделительной стенки, которая обращена вверх по потоку от направления передачи пучка. Первый экранирующий блок расположен так, что может быть предотвращено проникновение нейтронов, перетекающих или отражаемых от первого устройства генерации нейтронного пучка, в камеру генерации пучка заряженных частиц.

[0027] Реализации этого аспекта могут включать в себя один или более из следующих признаков.

[0028] В частности, система нейтрон-захватной терапии дополнительно содержит процедурный стол, при этом первое устройство генерации нейтронного пучка имеет мишень, блок формирования пучка и коллиматор, причем мишень расположена между устройством передачи пучка и блоком формирования пучка, при этом обеспечена возможность излучения генерируемого ускорителем пучка заряженных частиц к мишени через устройство передачи пучка и его взаимодействия с мишенью для генерации нейтронов, причем обеспечена возможность последовательного прохождения генерируемых нейтронов через блок формирования пучка и коллиматор для формирования терапевтического нейтронного пучка, излучаемого к пациенту на процедурном столе.

[0029] Кроме того, блок формирования пучка имеет отражатель, замедлитель, поглотитель тепловых нейтронов, противорадиационный экран и выходное отверстие пучка, при этом замедлитель выполнен с возможностью замедления генерируемых от мишени нейтронов до диапазона энергий надтепловых нейтронов, отражатель окружает замедлитель и выполнен с возможностью направления отклоненных нейтронов обратно к замедлителю для увеличения интенсивности пучка надтепловых нейтронов, поглотитель тепловых нейтронов выполнен с возможностью поглощения тепловых нейтронов для предотвращения передозировки в поверхностной здоровой ткани во время лечения, противорадиационный экран расположен на задней части отражателя, окружающего выходное отверстие пучка, и выполнен с возможностью защиты от утечек нейтронов и фотонов для уменьшения дозы для здоровой ткани в необлучаемой области, коллиматор расположен на задней части выходного отверстия пучка для сужения нейтронного пучка, и устройство защиты от радиоактивного излучения расположено между пациентом и выходным отверстием пучка для защиты здоровой ткани пациента от радиоактивного излучения пучков от выходного отверстия пучка.

[0030] Кроме того, устройство передачи пучка имеет вакуумную трубку, выполненную с возможностью ускорения или передачи пучка заряженных частиц, причем вакуумная трубка выступает внутрь блока формирования пучка в направлении пучка заряженных частиц и последовательно проходит через отражатель и замедлитель, при этом мишень расположена в замедлителе и размещена на конце вакуумной трубки.

[0031] В частности, устройство передачи пучка имеет первое устройство передачи, соединенное с ускорителем, устройство преобразования направления пучка, выполненное с возможностью преобразования направления движения пучка заряженных частиц, и второе устройство передачи, выполненное с возможностью передачи пучка заряженных частиц в первое устройство генерации нейтронного пучка, при этом второе устройство передачи проходит через первый экранирующий блок для достижения первого устройства генерации нейтронного пучка, причем первый экранирующий блок покрывает обращенный к ускорителю конец первого устройства генерации нейтронного пучка и находится в контакте с первой разделительной стенкой вокруг первого устройства генерации нейтронного пучка.

[0032] Кроме того, камера генерации пучка заряженных частиц имеет камеру ускорителя и камеру передачи пучка, причем первое устройство передачи проходит от камеры ускорителя к камере передачи пучка и проходит через вторую разделительную стенку, отделяющую камеру ускорителя от камеры передачи пучка, при этом второй экранирующий блок расположен в положении, в котором первое устройство передачи проходит на стороне второй разделительной стенки, которая обращена вверх по потоку от направления передачи пучка, причем первое устройство передачи проходит через второй экранирующий блок и вторую разделительную стенку, при этом второй экранирующий блок находится в контакте со второй разделительной стенкой вокруг первого устройства передачи. Второй экранирующий блок расположен так, что может быть предотвращено проникновение нейтронов, перетекающих или отражаемых от первого устройства передачи, в камеру ускорителя.

[0033] Кроме того, система бор-нейтрон-захватной терапии дополнительно имеет вторую камеру облучения и второе устройство генерации нейтронного пучка, расположенное во второй камере облучения, причем устройство передачи пучка имеет третье устройство передачи, выполненное с возможностью передачи пучка заряженных частиц во второе устройство генерации нейтронного пучка, при этом третье устройство передачи проходит от камеры передачи пучка ко второй камере облучения и проходит через третью разделительную стенку, отделяющую камеру передачи пучка от второй камеры облучения, причем третий экранирующий блок расположен в положении, в котором третье устройство передачи проходит на стороне третьей разделительной стенки, которая обращена вверх по потоку от направления передачи пучка, при этом третье устройство передачи проходит через третий экранирующий блок и третью разделительную стенку для достижения третьего устройства генерации нейтронного пучка, причем третий экранирующий блок находится в контакте с третьей разделительной стенкой вокруг третьего устройства передачи. Третий экранирующий блок расположен так, что может быть предотвращено проникновение нейтронов, перетекающих или отражаемых от второй камеры облучения, в камеру передачи пучка.

[0034] Кроме того, направления передачи первого устройства передачи и второго устройство передачи находятся в плоскости XY, при этом третье устройство передачи передает пучок заряженных частиц в направлении оси Z, причем третья разделительная стенка представляет собой пол камеры передачи пучка или второй камеры облучения.

[0035] Кроме того, устройство преобразования направления пучка имеет первый блок преобразования направления пучка и второй блок преобразования направления пучка, при этом система бор-нейтрон-захватной терапии дополнительно имеет третью камеру облучения и третье устройство генерации нейтронного пучка, по меньшей мере частично утопленное в четвертой разделительной стенке, отделяющей третью камеру облучения от камеры генерации пучка заряженных частиц, причем устройство передачи пучка имеет четвертое устройство передачи, выполненное с возможностью передачи пучка заряженных частиц в третье устройство генерации нейтронного пучка, и пятое устройство передачи, соединяющее первый блок преобразования направления пучка и второй блок преобразования направления пучка, при этом первое устройство передачи разветвляется на третье устройство передачи и пятое устройство передачи в первом блоке преобразования направления пучка, пятое устройство передачи разветвляется на второе устройство передачи и четвертое устройство передачи во втором блоке преобразования направления пучка, четвертый экранирующий блок расположен в положении, в котором третье устройство генерации нейтронного пучка проходит на стороне четвертой разделительной стенки, которая обращена вверх по потоку от направления передачи пучка, четвертое устройство передачи проходит через четвертый экранирующий блок для достижения третьего устройства генерации нейтронного пучка, и четвертый экранирующий блок покрывает обращенный к ускорителю конец третьего устройства генерации нейтронного пучка и находится в контакте с четвертой разделительной стенкой вокруг третьего устройства генерации нейтронного пучка. Четвертый экранирующий блок расположен так, что может быть предотвращено проникновение нейтронов, перетекающих или отражаемых от третьего устройства генерации нейтронного пучка, в камеру генерации пучка заряженных частиц. Первое устройство передачи и пятое устройство передачи передают пучок заряженных частиц в направлении оси X, при этом направление передачи второго устройства передачи и направление передачи четвертого устройства передачи находятся в плоскости XY и образуют "Y''-образную форму с направлением передачи первого устройства передачи. В таком способе размещения пространство может быть эффективно использовано, при этом одновременно можно лечить множество пациентов, причем путь передачи пучка не может быть чрезмерно увеличен для обеспечения возможности небольших потерь.

[0036] В четвертом аспекте настоящего изобретения заявлена система нейтрон-захватной терапии, имеющая ускоритель, устройство передачи пучка и устройство генерации нейтронного пучка, причем ускоритель выполнен с возможностью ускорения заряженных частиц для генерации пучка заряженных частиц, устройство передачи пучка выполнено с возможностью передачи генерируемого ускорителем пучка заряженных частиц в устройство генерации нейтронного пучка, причем устройство генерации нейтронного пучка выполнено с возможностью генерации терапевтического нейтронного пучка, при этом система бор-нейтрон-захватной терапии дополнительно имеет камеру ускорителя, камеру передачи пучка и камеру облучения, причем камера генерации пучка заряженных частиц выполнена с возможностью вмещения ускорителя, при этом камера передачи пучка выполнена с возможностью по меньшей мере частичного размещения устройства передачи пучка, причем пациент получает лечение облучением нейтронным пучком в камере облучения, при этом устройство передачи пучка проходит через первую разделительную стенку, отделяющую камеру ускорителя от камеры передачи пучка и/или вторую разделительную стенку, отделяющую камеру передачи пучка от камеры облучения, причем экранирующие блоки расположены в положениях, в которых устройство передачи пучка проходит на сторонах, обращенных вверх по потоку от направления передачи пучка, первой разделительной стенки и/или второй разделительной стенки. Экранирующие блоки расположены так, что может быть предотвращено проникновение нейтронов, перетекающих или отражаемых от устройства передачи пучка и/или камеры облучения, в камеру ускорителя и/или камеру передачи пучка.

[0037] В пятом аспекте настоящего изобретения заявлена система нейтрон-захватной терапии, имеющая ускоритель, устройство передачи пучка и устройство генерации нейтронного пучка, причем ускоритель выполнен с возможностью ускорения заряженных частиц для генерации пучка заряженных частиц, устройство передачи пучка выполнено с возможностью передачи генерируемого ускорителем пучка заряженных частиц в устройство генерации нейтронного пучка, и устройство генерации нейтронного пучка выполнено с возможностью генерации терапевтического нейтронного пучка, при этом устройство передачи пучка имеет экранирующий блок для предотвращения утечки нейтронов и других радиоактивных лучей из устройства передачи пучка.

[0038] Реализации этого аспекта могут включать в себя один или более из следующих признаков.

[0039] В частности, система нейтрон-захватной терапии дополнительно имеет процедурный стол, при этом устройство генерации нейтронного пучка имеет мишень, блок формирования пучка и коллиматор, причем мишень расположена между устройством передачи пучка и блоком формирования пучка, при этом генерируемый ускорителем пучок заряженных частиц излучается к мишени через устройство передачи пучка и взаимодействует с мишенью для генерации нейтронов, причем генерируемые нейтроны последовательно проходят через блок формирования пучка и коллиматор для формирования терапевтического нейтронного пучка, излучаемого к пациенту на процедурном столе.

[0040] Кроме того, блок формирования пучка имеет отражатель, замедлитель, поглотитель тепловых нейтронов, противорадиационный экран и выходное отверстие пучка, при этом замедлитель выполнен с возможностью замедления генерируемых от мишени нейтронов до диапазона энергий надтепловых нейтронов, отражатель окружает замедлитель и выполнен с возможностью направления отклоненных нейтронов обратно к замедлителю для увеличения интенсивности пучка надтепловых нейтронов, поглотитель тепловых нейтронов выполнен с возможностью поглощения тепловых нейтронов для предотвращения передозировки в поверхностной здоровой ткани во время лечения, противорадиационный экран расположен на задней части отражателя, окружающего выходное отверстие пучка, и выполнен с возможностью защиты от утечек нейтронов и фотонов для уменьшения дозы для здоровой ткани в необлучаемой области, коллиматор расположен на задней части выходного отверстия пучка для сужения нейтронного пучка, устройство защиты от радиоактивного излучения расположено между пациентом и выходным отверстием пучка для защиты здоровой ткани пациента от радиоактивного излучения пучков от выходного отверстия пучка.

[0041] Кроме того, устройство передачи пучка имеет вакуумную трубку, выполненную с возможностью ускорения или передачи пучка заряженных частиц, причем вакуумная трубка выступает внутрь блока формирования пучка в направлении пучка заряженных частиц и последовательно проходит через отражатель и замедлитель, при этом мишень расположена в замедлителе и размещена на конце вакуумной трубки.

[0042] В частности, устройство передачи пучка имеет первое устройство передачи, соединенное с ускорителем, устройство преобразования направления пучка, выполненное с возможностью переключения направления движения пучка заряженных частиц, и второе устройство передачи, выполненное с возможностью передачи пучка заряженных частиц в устройство генерации нейтронного пучка, при этом экранирующий блок представляют собой экранирующую крышку, окружающую устройство преобразования направления пучка.

[0043] Кроме того, устройство преобразования направления пучка имеет первый блок преобразования направления пучка и второй блок преобразования направления пучка, при этом устройство передачи пучка дополнительно имеет третье устройство передачи, соединяющее первый блок преобразования направления пучка и второй блок преобразования направления пучка, причем экранирующая крышка представляет собой два элемента крышки, соответственно окружающие первый блок преобразования направления пучка и второй блок преобразования направления пучка.

[0044] Кроме того, каждый из первого блока преобразования направления пучка и второго блока преобразования направления пучка имеет отклоняющий электромагнит для отклонения пучка заряженных частиц и переключающий электромагнит для управления направлением движения пучка заряженных частиц, при этом система бор-нейтрон-захватной терапии дополнительно имеет поглотитель пучка, выполненный с возможностью проверки выхода пучка заряженных частиц перед лечением, причем первый блок преобразования направления пучка или второй блок преобразования направления пучка выполнен с возможностью направления пучка заряженных частиц к поглотителю пучка, при этом каждое из первого устройства передачи, второго устройства передачи и третьего устройства передачи имеет регулятор пучка для пучка заряженных частиц, и второе устройство передачи имеет монитор тока и устройство сканирования пучка заряженных частиц. Устройство генерации нейтронного пучка имеет три устройства генерации нейтронного пучка, при этом второе устройство передачи имеет четвертое устройство передачи, пятое устройство передачи и шестое устройство передачи, соответственно передающие пучок заряженных частиц в три устройства генерации нейтронного пучка, причем первое устройство передачи разветвляется на третье устройство передачи и четвертое устройство передачи в первом блоке преобразования направления пучка, при этом третье устройство передачи разветвляется на пятое устройство передачи и шестое устройство передачи во втором блоке преобразования направления пучка.

[0045] Кроме того, система бор-нейтрон-захватной терапии дополнительно имеет камеру генерации пучка заряженных частиц и камеру облучения, при этом камера генерации пучка заряженных частиц вмещает ускоритель и по меньшей мере часть устройства передачи пучка, причем пациент получает лечение облучением нейтронным пучком в камере облучения, и по меньшей мере часть устройства генерации нейтронного пучка утоплена в разделительной стенке, отделяющей камеру облучения от камеры генерации пучка заряженных частиц.

[0046] Кроме того, камера генерации пучка заряженных частиц имеет камеру ускорителя и камеру передачи пучка, причем первое устройство передачи проходит от камеры ускорителя к камере передачи пучка, при этом второе устройство передачи проходит от камеры передачи пучка к устройству генерации нейтронного пучка, и устройство преобразования направления пучка и экранирующая крышка размещены в камере передачи пучка.

[0047] С помощью системы нейтрон-захватной терапии согласно настоящему изобретению может быть эффективно использовано пространство, и можно одновременно лечить множество пациентов, причем путь передачи пучка не может быть чрезмерно увеличен для гарантирования небольших потерь.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0048] Фиг. 1 - схематический конструктивный вид системы нейтрон-захватной терапии согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

[0049] Фиг. 2 - схематический компоновочная схема системы нейтрон-захватной терапии в плоскости XY согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

[0050] Фиг. 3 - схематический вид разреза А-А с фиг. 2.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0051] Ниже со ссылками на прилагаемые чертежи дополнительно подробно описываются варианты осуществления настоящего изобретения, так что специалист в области техники сможет реализовать технические решения в соответствии с данным описанием. Система координат XYZ (см. фиг. 2 и фиг. 3), в которой направление пучка Р заряженных частиц, испускаемого ускорителем, используется в качестве направления оси X, и направление, перпендикулярное направлению испускаемого ускорителем пучка Р заряженных частиц используется как направление оси Y, а перпендикулярное грунту направление используется как направление оси Z и задается ниже, причем X, Y и Z используются в описании отношений положений между различными составляющими элементами.

[0052] Как показано на фиг. 1, система нейтрон-захватной терапии в данном варианте осуществления предпочтительно представляет собой систему 100 бор-нейтрон-захватной терапии. Система 100 бор-нейтрон-захватной терапии представляет собой устройство, использующее BNCT для лечения рака. В BNCT пациент 200, инъецированный бором (В-10), облучается нейтронным пучком N для лечения рака. После того, как пациенту 200 ввели или инъецировали борсодержащие (В-10) фармацевтические препараты, борсодержащие фармацевтические препараты избирательно накапливаются в опухолевой клетке М, затем используется то преимущество, что борсодержащие (В-10) фармацевтические препараты обладают большим сечением захвата нейтронов и производят тяжелые заряженные частицы⁴Не и⁷Li за счет реакции захвата нейтрона и ядерной реакции деления¹⁰B(n, α)⁷Li. Две заряженные частицы со средней энергией около 2,33 МэВ имеют высокую линейную передачу энергии (ЛПЭ) и короткодействующие характеристики. ЛПЭ и длина пробега альфа-частицы составляют 150 кэВ/микрометр и 8 микрометров соответственно, тогда как эти параметры для тяжелой заряженной частицы⁷Li составляют 175 кэВ/микрометр и 5 микрометров соответственно, при этом общая длина пробега двух частиц приблизительно равна размеру клетки. Таким образом, радиационное повреждение живых организмов может быть ограничено на уровне клеток, при этом могут быть разрушены только опухолевые клетки без значительного повреждения здоровой ткани.

[0053] Система 100 бор-нейтрон-захватной терапии имеет ускоритель 10, устройство 20 передачи пучка, устройство 30 генерации нейтронного пучка и процедурный стол 40. Ускоритель 10 ускоряет заряженные частицы (такие как протоны и дейтроны) для генерации пучка Р заряженных частиц, такого как пучок протонов. Устройство 20 передачи пучка передает пучок Р заряженных частиц, генерируемый ускорителем 10, в устройство 30 генерации нейтронного пучка. Устройство 30 генерации нейтронного пучка генерирует терапевтический нейтронный пучок N, излучаемый к пациенту 200 на процедурном столе 40.

[0054] Устройство 30 генерации нейтронного пучка имеет мишень Т, блок 31 формирования пучка и коллиматор 32. Пучок Р заряженных частиц, генерируемый ускорителем 10, излучается к мишени Т с помощью устройства 20 передачи пучка и взаимодействует с мишенью Т для генерации нейтронов, причем генерируемые нейтроны последовательно проходят через блок 31 формирования пучка и коллиматор 32 для формирования терапевтического нейтронного пучка N, излучаемого к пациенту 200 на процедурном столе 40. Мишень Т предпочтительно является металлической мишенью. Подходящие ядерные реакции выбираются в соответствии с такими характеристиками, как требуемый выход и энергия нейтронов, доступные энергия и поток ускоренных заряженных частиц и реализация металлической мишени. Больше всего подходят две ядерные реакции:⁷Li(p, n)⁷Ве и⁹Ве(р, n)⁹В, причем обе они являются эндотермическими реакциями. Энергетические пороги этих двух ядерных реакций составляют 1881 МэВ и 2055 МэВ соответственно. Надтепловые нейтроны с уровнем энергии кэВ считаются идеальными источниками нейтронов для BNCT. Теоретически, если металлическая литиевая мишень бомбардируется протонами с энергией, немного превышающей пороговые значения, могут генерироваться нейтроны с относительно низкой энергией, при этом они могут быть использованы клинически без многих замедлений. Однако как мишень из металлического лития (Li), так и мишень из металлического бериллия (Be), и протоны с пороговой энергией имеют умеренно низкие сечения реакции. Для генерации достаточных потоков нейтронов обычно выбираются протоны высокой энергии для запуска ядерных реакций. Предполагается, что идеальная мишень обладает характеристиками высокого выхода нейтронов, распределения энергии генерируемых нейтронов вблизи диапазона энергий надтепловых нейтронов (см. детали ниже), умеренного сильного проникновения излучения, безопасности, низкой стоимости, легкого доступа, устойчивости к высоким температурам и т.д. Однако на практике никакие ядерные реакции не могут удовлетворить всем требованиям. Мишень Т, хорошо известная специалисту в данной области техники, может быть выполнена из металлического материала, отличного от Li и Be, например, Та или W, или их сплава. Ускоритель 10 может быть линейным ускорителем, циклотроном, синхротроном и синхроциклотроном.

[0055] Блок 31 формирования пучка может регулировать качество нейтронного пучка N, генерируемого из взаимодействия между пучком Р заряженных частиц и мишенью Т. Коллиматор 32 выполнен с возможностью сужения нейтронного пучка N для создания нейтронного пучка N с относительно высокой эффективностью нацеливания во время лечения. Блок 31 формирования пучка дополнительно включает отражатель 311, замедлитель 312, поглотитель 313 тепловых нейтронов, противорадиационный экран 314 и выходное отверстие 315 пучка. Нейтроны, генерируемые в результате взаимодействия между пучком Р заряженных частиц и мишенью Т, имеют очень широкий энергетический спектр, среди которых надтепловые нейтроны соответствуют терапевтическим требованиям, при этом содержание других типов нейтронов и фотонов должно быть сведено к минимуму для предотвращения вреда для оператора или пациента. Таким образом, нейтроны от мишени Т должны проходить через замедлитель 312 для регулировки энергии (>40 кэВ) быстрых нейтронов до области энергий надтепловых нейтронов (от 0,5 эВ до 40 кэВ) и уменьшения тепловых нейтронов (<0,5 эВ) насколько это возможно. Замедлитель 312 выполнен из материала, имеющего сечение для взаимодействия в основном с быстрыми нейтронами, но для слабого взаимодействия с надтепловыми нейтронами. В этом варианте осуществления замедлитель 312 выполнен по меньшей мере из одного из D₂O, AlF₃, Fluental™, CaF₂, Li₂СО₃, MgF₂ и Al₂O₃. Отражатель 311 окружает замедлитель 312 и отражает нейтроны, проходящие через замедлитель 312, так что нейтроны рассеиваются обратно к нейтронному пучку N, чтобы увеличить использование нейтронов. Отражатель 311 выполнен из материала с высокой способностью отражать нейтроны. В данном варианте осуществления отражатель 311 выполнен по меньшей мере из одного из Рb или Ni. Поглотитель 313 тепловых нейтронов расположен на задней части замедлителя 312 и выполнен из материала с большим сечением реакции тепловых нейтронов. В данном варианте осуществления поглотитель 313 тепловых нейтронов выполнен из Li-6. Поглотитель 313 тепловых нейтронов выполнен с возможностью поглощения тепловых нейтронов, проходящих через замедлитель 312, для уменьшения содержания тепловых нейтронов в нейтронном пучке N, для предотвращения передозировки в поверхностной здоровой ткани во время терапии. Противорадиационный экран 314 расположен на задней части отражателя, окружающего выходное отверстие 315 пучка, и выполнен с возможностью защиты от нейтронов и фотонов, которые вытекают из какой-либо части, кроме выходного отверстия 315 пучка. Материал противорадиационного экрана 314 имеет по меньшей мере один из материала для защиты от фотонов и материала для защиты от нейтронов. В данном варианте осуществления материал противорадиационного экрана 314 включает материал для защиты от фотонов, представляющий собой свинец (Рb), при этом материал защиты от нейтронов представляет собой полиэтилен (РЕ). Следует понимать, что блок 31 формирования пучка также может иметь другую конструкцию, при условии, что может быть получен пучок надтепловых нейтронов, необходимый для лечения. Коллиматор 32 расположен на задней части выходного отверстия 315 пучка. Пучок надтепловых нейтронов от коллиматора 32 излучается к пациенту 200 и замедляется поверхностной здоровой тканью до тепловых нейтронов для достижения опухолевых клеток М. Следует понимать, что в качестве альтернативы коллиматор 32 может быть опущен или заменен другой конструкцией. Нейтронный пучок от выходного отверстия 315 пучка излучается непосредственно к пациенту 200. В данном варианте осуществления устройство 50 защиты от радиоактивного излучения дополнительно расположено между пациентом 200 и выходным отверстием 315 пучка для защиты здоровой ткани пациента от облучения пучком от выходного отверстия 315 пучка. Следует понимать, что устройство 50 защиты от радиоактивного излучения может быть не предусмотрено. Мишень Т расположена между устройством 20 передачи пучка и блоком 31 формирования пучка. Устройство 20 передачи пучка имеет вакуумную трубку С, выполненную с возможностью ускорения или передачи пучка Р заряженных частиц. В данном варианте осуществления вакуумная трубка С выступает внутрь блока 31 формирования пучка в направлении пучка Р заряженных частиц и последовательно проходит через отражатель 311 и замедлитель 312. Мишень Т расположена в замедлителе 312 и размещена на конце вакуумной трубки С для достижения относительно хорошего качества нейтронного пучка. Следует понимать, что мишень может быть расположена иным образом, а также может быть подвижной относительно ускорителя или блока формирования пучка для облегчения замены мишени или обеспечения равномерного взаимодействия между пучком заряженных частиц и мишенью.

[0056] Как показано на фиг. 2 и фиг. 3, вся система 100 бор-нейтрон-захватной терапии расположена в пространстве двух этажей L1 и L2. Система 100 бор-нейтрон-захватной терапии дополнительно включает камеру 101 облучения (101А, 101В, 101С) и камеру 102 генерации пучка заряженных частиц. Пациент 200 на процедурном столе 40 лечится путем облучения нейтронным пучком N в камере 101 облучения (101А, 101В, 101С). Камера 102 генерации пучка заряженных частиц вмещает ускоритель 10 и по меньшей мере часть 20 устройства передачи пучка. Может быть предусмотрено одно устройство 30 генерации нейтронного пучка или множество устройств 30 генерации нейтронного пучка для генерации одного или более терапевтических нейтронных пучков N. Устройство 20 передачи пучка может избирательно передавать пучок Р заряженных частиц к одному или более устройствам 30 генерации нейтронного пучка или синхронно передавать пучок Р заряженных частиц к множеству устройств 30 генерации нейтронного пучка. Каждое устройство генерации нейтронного пучка соответствует одной камере 101 облучения. В данном варианте осуществления имеются три устройства генерации нейтронного пучка, а именно устройство 30А генерации нейтронного пучка, устройство 30В генерации нейтронного пучка, устройство 30С генерации нейтронного пучка и три камеры облучения, а именно, камера 101А облучения, камера 101В облучения и камера 101С облучения. Устройство 20 передачи пучка включает: первое устройство 21 передачи, соединенное с ускорителем 10; первый блок 22 преобразования направления пучка и второй блок 23 преобразования направления пучка, выполненные с возможностью преобразования направления движения пучка Р заряженных частиц; второе устройство 24 передачи, соединяющее первый блок 22 преобразования направления пучка и второй блок 23 преобразования направления пучка; третье устройство 25А передачи, четвертое устройство 25 В передачи и пятое устройство 25С передачи, выполненные с возможностью соответственно передавать пучок Р заряженных частиц из первого блока 22 преобразования направления пучка или второго блока 23 преобразования направления пучка в устройство 30А генерации нейтронного пучка, устройство 30В генерации нейтронного пучка и устройство 30С генерации нейтронного пучка. Генерируемый нейтронный пучок N затем соответственно излучается к пациенту в камере 101А облучения, камере 101В облучения и камере 101С облучения. Третье устройство 25А передачи соединяет первый блок 22 преобразования направления пучка и устройство 30А генерации нейтронного пучка, четвертое устройство 25В передачи соединяет второй блок 23 преобразования направления пучка и устройство 30В генерации нейтронного пучка, и пятое устройство 25С передачи соединяет второй блок 23 преобразования направления пучка и устройство 30С генерации нейтронного пучка. Иными словами, первое устройство 21 передачи разветвляется на второе устройство 24 передачи и третье устройство 25А передачи в первом блоке 22 преобразования направления пучка. Второе устройство 24 передачи затем разветвляется на четвертое устройство 25В передачи и пятое устройство 25С передачи во втором блоке 23 преобразования направления пучка. Первое устройство 21 передачи и второе устройство 24 передачи передают в направлении оси X. Третье устройство 25А передачи передает пучок заряженных частиц в направлении оси Z. Направления передачи четвертого устройства 25В передачи и пятого устройства 25С передачи находятся в плоскости XY и образуют Y-образную форму с направлением передачи первого устройства 21 передачи и второго устройства 24 передачи. Устройство 30А генерации нейтронного пучка, устройство 30В генерации нейтронного пучка и устройство 30С генерации нейтронного пучка и соответствующие камера 101А облучения, камера 101В облучения и камера 101С облучения соответственно расположены вдоль направлений передачи третьего устройства 25А передачи, четвертого устройства 25В передачи и пятого устройства 25С передачи. Направления генерируемых нейтронных пучков N соответственно те же самые, что и направления передачи третьего устройства 25А передачи, четвертого устройства 25 В передачи и пятого устройства 25С передачи, так что направления нейтронных пучков, генерируемых устройством 30В генерации нейтронного пучка и устройством 30С генерации нейтронного пучка, находятся в одной плоскости, причем направление устройства 30А генерации нейтронного пучка по существу перпендикулярно плоскости. В таком способе размещения пространство может быть эффективно использовано, и одновременно можно лечить множество пациентов, причем путь передачи пучка не может быть чрезмерно увеличен для гарантии небольших потерь. Следует понимать, что направление нейтронного пучка N, генерируемого устройством 30А (30В, 30С) генерации нейтронного пучка, альтернативно может отличаться от направления передачи третьего (четвертого, пятого) устройства 25А (25В, 25С) передачи. Направления передачи первого устройства 21 передачи и второго устройства 24 передачи альтернативно могут быть другими. Второе устройство 24 передачи также может быть опущено, и только один блок преобразования направления пучка используется для разветвления пучка на две или более частей передачи.

Направления передачи четвертого устройства 25В передачи и пятого устройства 25С передачи образуют Y-образную форму с направлением передачи первого устройства 21 передачи или могут быть вариацией "Y". Например, направление передачи четвертого устройства 25В передачи или пятого устройства 25С передачи то же самое, что и направление передачи первого устройства 21 передачи. Направления передачи четвертого устройства 25В передачи и пятого устройства 25С передачи альтернативно могут образовывать другую форму, например, Т-образную форму или форму стрелки, с направлением передачи первого устройства 21 передачи, при условии, что направления передачи четвертого устройства 25В передачи и пятого устройства 25С передачи образуют угол больше 0 градусов в плоскости XY. Направления передачи четвертого устройства 25В передачи и пятого устройства 25С передачи могут не ограничиваться плоскостью XY. Направление передачи третьего устройства 25А передачи альтернативно может находиться не в направлении оси Z при условии, что два из направления передачи четвертого устройства 25В передачи, направления передачи пятого устройства 25С передачи и направления передачи первого устройства 21 передачи находятся в одной плоскости (первая плоскость). Направление передачи первого устройства 21 передачи и направление передачи третьего устройства 25А передачи также находятся в одной плоскости (второй плоскости), причем первая плоскость отличается от второй плоскости. Третье устройство 25А передачи, устройство 30А генерации нейтронного пучка и камера 101А облучения альтернативно могут быть опущены. В этом случае луч передается только в плоскости XY.

[0057] Каждый из первого блока 22 преобразования направления пучка и второго блока 23 преобразования направления пучка включает отклоняющий электромагнит для отклонения пучка Р заряженных частиц и переключающий электромагнит для управления направлением движения пучка Р заряженных частиц. Система 100 бор-нейтрон-захватной терапии дополнительно может иметь поглотитель пучка (не показан), выполненный с возможностью проверки выхода пучка Р заряженных частиц перед лечением. Первый блок 22 преобразования направления пучка или второй блок 23 преобразования направления пучка могут вызывать отклонение пучка Р заряженных частиц от регулярной орбиты и направлять пучок заряженных частиц к поглотителю пучка.

[0058] Первое устройство 21 передачи, второе устройство 24 передачи, третье устройство 25А передачи, четвертое устройство 25В передачи и пятое устройство 25С передачи выполнены из вакуумной трубки С и могут быть соответственно выполнены путем соединения множества устройств субпередачи. Направления передачи множества устройств субпередачи могут быть одинаковыми или разными. Например, отклоняющий электромагнит используется для отклонения направления передачи пучка. Направления передачи первого устройства 21 передачи, второго устройства 24 передачи, третьего устройства 25А передачи, четвертого устройства 25В передачи и пятого устройства 25С передачи могут быть соответственно направлением передачи любого устройства субпередачи, причем каждая из образованных первой плоскости и второй плоскости представляет собой плоскость, образованную устройством субпередачи, непосредственно соединенным с блоком преобразования направления пучка, и может, соответственно, дополнительно включать регулятор пучка (не показан) для пучка Р заряженных частиц. Регулятор пучка имеет средство горизонтального управления и средство горизонтального и вертикального управления, выполненные с возможностью регулировки оси пучка Р заряженных частиц, квадрупольный электромагнит, выполненный с возможностью подавления расходимости пучка Р заряженных частиц, щель с четырьмя направлениями, выполненную с возможностью формирования пучка Р заряженных частиц, и т.п. Каждое из третьего устройства 25А передачи, четвертого устройства 25В передачи и пятого устройства 25С передачи может иметь монитор тока (не показано) и устройство сканирования пучка заряженных частиц (не показано), если это требуется. Монитор тока измеряет значение тока (т.е. количество заряда, мощность дозы излучения) пучка Р заряженных частиц, которым облучается мишень Т в режиме реального времени. Устройство сканирования пучка заряженных частиц сканирует пучок Р заряженных частиц и контролирует облучение мишени Т пучком Р заряженных частиц, например, контролирует положение облучения мишени Т пучком Р заряженных частиц.

[0059] Камера 102 генерации пучка заряженных частиц может включать камеру 1021 ускорителя и камеру 1022 передачи пучка. Камера 1021 ускорителя занимает два этажа. Ускоритель 10 проходит от L2 к L1. Камера 1022 передачи пучка расположена на L2. Первое устройство 21 передачи проходит от камеры 1021 ускорителя к камере 1022 передачи пучка. Камера 101В облучения и камера 101С облучения расположены на L2. Камера 101А облучения расположена на L1. В данном варианте осуществления L1 находится под L2. В частности, пол L2 является потолком L1. Следует понимать, что L1 и L2 могут быть заменены. Материалом пола (потолка) S может быть бетон толщиной более 0,5 м или борсодержащий баритовый бетон. Камера 101А облучения, камера 101В облучения, камера 101С облучения и камера 1022 передачи пучка имеют экранированные пространства, окруженные экранирующей стенкой W1. Экранирующая стенка W1 может быть стенкой, выполненной из борсодержащего баритового бетона и имеет толщину более 1 м и плотность 3 г/куб.см, и имеет первую разделительную экранирующую стенку W2, отделяющую камеру 1022 передачи пучка от камеры 101В облучения и камеры 101С облучения, вторую разделительную экранирующую стенку W3, отделяющую камеру 1021 ускорителя от камеры 1022 передачи пучка на L1, и третью разделительную экранирующую стенку W4, отделяющую камеру 1021 ускорителя от камеры 101А облучения на L2. Камера 1021 ускорителя окружена бетонной стенкой W, второй разделительной экранирующей стенкой W3 и третьей разделительной экранирующей стенкой W4 с толщиной более 1 м. По меньшей мере часть устройства 30В генерации нейтронного пучка и по меньшей мере часть устройства 30С генерации нейтронного пучка утоплены в первой разделительной экранирующей стенке W2. Четвертое устройство 25 В передачи и пятое устройство 25С передачи соответственно проходят от камеры 1022 передачи пучка к устройству 30В генерации нейтронного пучка и устройству 30С генерации нейтронного пучка. Устройство 30А генерации нейтронного пучка расположено в камере 101А облучения, при этом третье устройство 25А передачи проходит от камеры 1022 передачи пучка к камере 101А облучения через пол S. Камера 101А облучения, камера 101В облучения и камера 101С облучения соответственно имеют экранирующие двери D1, D2, D3 для процедурного стола 40 и для прохода врачей. Камера 1021 ускорителя, соответственно, имеет экранирующую дверь D4 и экранирующую дверь D5 на L1 и L2 для доступа к камере 1021 ускорителя для обслуживания ускорителя 10. Камера 1022 передачи пучка имеет экранирующую дверь D6 для доступа из камеры 1021 ускорителя к камере 1022 передачи пучка для обслуживания устройства 20 передачи пучка. Защитная дверца D6 расположена на второй разделительной экранирующей стенке W3. Внутренние экранирующие стенки W5 дополнительно предусмотрены в камере 101А облучения, камере 101В облучения и камере 101 облучения для образования лабиринтных проходов от экранирующей двери D1, экранирующей двери D2 и экранирующей двери D3 к выходным отверстиям пучка, что может препятствовать непосредственному излучению радиоактивных лучей, когда экранирующая дверь D1, экранирующая дверь D2 и экранирующая дверь D3 открыты по случайности. Согласно различным схемам размещения в камерах облучения внутренние экранирующие стенки W5 могут быть расположены в различных положениях. Экранирующая дверь D7 внутри камеры облучения также может быть расположена между внутренней экранирующей стенкой W5 и экранирующей стенкой W1 или третьей разделительной экранирующей стенкой W4 для образования вторичной защиты во время лечения с помощью облучения нейтронным пучком. Внутренняя экранирующая стенка W5 может быть стенкой, выполненной из борсодержащего баритового бетона, и имеет толщину более 0,5 м и плотность 3 г/куб.см. Каждая из экранирующей двери D1, экранирующей двери D2, экранирующей двери D3, экранирующей двери D4, внутренней экранирующей двери D5, экранирующей двери D6 и экранирующей двери D7 может иметь первичную экранирующую дверь D и вторичную экранирующую дверь D', которые не зависят друг от друга, или может иметь только первичную экранирующую дверь D или вторичную экранирующую дверь D', что может зависеть от конкретного случая. Первичная экранирующая дверь D может быть выполнена из того же материала, например, борсодержащего полиэтилена или баритового бетона, или свинца, имеющих толщину более 0,5 м и плотность 6 г/куб.см. Вторичная экранирующая дверь D' может быть выполнена из того же материала, например, борсодержащего полиэтилена или баритового бетона, или свинца, имеющих толщину более 0,2 м и плотность 6 г/куб.см. В данном варианте осуществления каждая из экранирующей двери D1, экранирующей двери D4, экранирующей двери D5, и экранирующей двери D6 имеет первичную экранирующую дверь D и вторичную экранирующую дверь D', причем каждая из экранирующей двери D1, экранирующей двери D2 и экранирующей двери D3 имеет только первичную экранирующую дверь D, при этом экранирующая дверь D7 имеет только вторичную экранирующую дверь D'. Экранирующая стенка и экранирующая дверь образуют экранирующее пространство для подавления явлений, при которых радиоактивные лучи входят в камеру 101А облучения, камеру 101В облучения, камеру 101С облучения и камеру 1022 передачи пучка снаружи и выходят из этих камер. В данном варианте осуществления вторая разделительная экранирующая стенка W3, отделяющая камеру 1021 ускорителя от камеры 1022 передачи пучка, расположена между ускорителем 10 и первым блоком 22 преобразования направления пучка. Иными словами, первое устройство 21 передачи проходит через вторую разделительную экранирующую стенку W3. Следует понимать, что вторая разделительная экранирующая стенка W3 и экранирующая дверь D6 могут быть опущены или альтернативно могут быть расположены в другом положении, например, между первым блоком 22 преобразования направления пучка и вторым блоком 23 преобразования направления пучка или между вторым блоком 23 преобразования направления пучка и устройством 30В генерации нейтронного пучка и устройством 30С генерации нейтронного пучка. В качестве альтернативы, дополнительная разделительная экранирующая стенка и экранирующая дверь расположены между второй разделительной экранирующей стенкой W3 и первой разделительной экранирующей стенкой W2. Иными словами, экранирующая стенка расположена между устройством генерации нейтронного пучка и ускорителем. Во время ремонта и технического обслуживания ускорителя оператор защищен от облучения нейтронами и другими радиоактивными лучами, вытекающими из устройства генерации нейтронного пучка, при этом в то же время уменьшаются реакции, при которых ускоритель активируется нейтронами.

[0060] Нейтроны и другие радиоактивные лучи, как правило, вытекают в положении, в котором блок или элемент проходит через экранирующую стенку или пол. Например, в данном варианте осуществления устройство 30В генерации нейтронного пучка и устройство 30С генерации нейтронного пучка проходят через первую разделительную экранирующую стенку W2, первое устройство 21 передачи проходит через вторую разделительную экранирующую стенку W3, и третье устройство 25А передачи проходит через пол S. Первый экранирующий блок 60, второй экранирующий блок 70 и третий экранирующий блок 80 могут быть соответственно расположены в положениях, где устройство 30В генерации нейтронного пучка, устройство 30С генерации нейтронного пучка, первое устройство 21 передачи и третье устройство 25А передачи проходят на сторонах, обращенных вверх по потоку от направления передачи пучка, первой разделительной экранирующей стенки W2, второй разделительной экранирующей стенки W3 и пола S. Первый экранирующий блок 60 покрывает обращенные к ускорителю концы устройства 30В генерации нейтронного пучка и устройства 30С генерации нейтронного пучка и находится в контакте с первыми разделительными экранирующими стенками W2 вокруг устройства 30В генерации нейтронного пучка и устройства 30С генерации нейтронного пучка, так что предотвращается попадание нейтронов, перетекающих или отражающихся от блоков формирования пучка устройства 30В генерации нейтронного пучка и устройства 30С генерации нейтронного пучка, в камеру 1021 ускорителя и камеру 1022 передачи пучка. Четвертое устройство 25 В передачи и пятое устройство 25С передачи проходят через первый экранирующий блок 60 для достижения мишеней Т устройства 30В генерации нейтронного пучка и устройства 30С генерации нейтронного пучка. Второй экранирующий блок 70 находится в контакте со второй разделительной экранирующей стенкой W3 вокруг первого устройства 21 передачи, так что предотвращается попадание нейтронов, перетекающих или отражающихся от устройства 20 передачи пучка, в камеру 1021 ускорителя. Первое устройство 21 передачи проходит через второй экранирующий блок 70 и вторую разделительную экранирующую стенку W3 для достижения первого блока 22 преобразования направления пучка. Третий экранирующий блок 80 находится в контакте с полом S вокруг третьего устройства 25А передачи, так что предотвращается попадание нейтронов, перетекающих или отражающихся от камеры 101А облучения, в камеру 1022 передачи пучка. Третье устройство 25А передачи проходит через третий экранирующий блок 80 и пол S для достижения устройства 30А генерации нейтронного пучка. Материалами первого экранирующего блока 60, второго экранирующего блока 70 и третьего экранирующего блока 80 могут быть борсодержащий полиэтилен или баритовый бетон, или свинец.

[0061] Первый блок 22 преобразования направления пучка и второй блок 23 преобразования направления пучка, соответственно, окружены экранирующей крышкой 26 для предотвращения утечки нейтронов и других радиоактивных лучей из блока преобразования направления пучка. Материалом экранирующей крышки 26 может быть борсодержащий полиэтилен или баритовый бетон, или свинец. Следует понимать, что в качестве альтернативы первый блок 22 преобразования направления пучка и второй блок 23 преобразования направления пучка могут быть окружены одной экранирующей крышкой 26. Остальные части, такие как вакуумные трубки устройства передачи пучка, альтернативно могут быть окружены экранирующей крышкой, с предотвращением, таким образом, утечки нейтронов и других радиоактивных лучей из блока преобразования направления пучка.

[0062] Система 100 бор-нейтрон-захватной терапии может дополнительно включать подготовительную камеру, камеру управления и другое пространство, используемое для оказания помощи при лечении. Каждая камера облучения может иметь одну подготовительную камеру, используемую для подготовительной работы, например, для фиксации пациента на процедурном столе, введения борсодержащих фармацевтических препаратов и моделирования плана лечения перед лечением облучением. Между подготовительной камерой и камерой облучения расположен соединительный проход. После завершения подготовительной работы пациента непосредственно толкают внутрь камеры облучения, или управляющий механизм управляет автоматическим входом пациента в камеру облучения с помощью рельса. Подготовительная камера и соединительный проход также могут быть закрыты экранирующей стенкой. Подготовительная камера имеет экранирующую дверь. Камера управления выполнена с возможностью управления ускорителем, устройством передачи пучка, процедурным столом и т.п., и для контроля и управления всем процессом облучения. Дополнительно устройство управления может одновременно контролировать множество камер облучения в камере управления.

[0063] Следует понимать, что в данном варианте осуществление изобретения экранирующие стенки (в том числе бетонные стенки W), экранирующая дверь, экранирующий блок и экранирующая крышка могут иметь другие толщины или плотности или могут быть заменены другими материалами.

[0064] Выше описаны иллюстративные варианты осуществления настоящего изобретения, чтобы позволить специалисту в данной области техники понять настоящее изобретение, однако следует понимать, что настоящее изобретение не ограничено данными вариантами осуществления. В случае если различные изменения находятся в пределах сущности и объема правовой охраны, определенных в настоящем изобретении и прилагаемой формуле изобретения, данные изменения очевидны для специалиста в данной области техники и находятся в рамках объема правовой охраны, заявленной в настоящем изобретении.

Реферат

Группа изобретений относится к медицине. Предложена система нейтрон-захватной терапии, в которой может быть эффективно использовано пространство и можно одновременно лечить множество пациентов, причем путь передачи пучка не может быть чрезмерно увеличен для гарантии небольших потерь. Система нейтрон-захватной терапии имеет ускоритель, устройство передачи пучка и устройство генерации нейтронного пучка, причем ускоритель выполнен с возможностью ускорения заряженных частиц для генерации пучка заряженных частиц, устройство передачи пучка выполнено с возможностью передачи генерируемого ускорителем пучка заряженных частиц в устройство генерации нейтронного пучка, и устройство генерации нейтронного пучка выполнено с возможностью генерации терапевтического нейтронного пучка. Устройство генерации нейтронного пучка дополнительно имеет первое устройство генерации нейтронного пучка, второе устройство генерации нейтронного пучка и третье устройство генерации нейтронного пучка. Устройство передачи пучка дополнительно имеет первое устройство передачи, соединенное с ускорителем, устройство преобразования направления пучка, выполненное с возможностью переключения направления движения пучка заряженных частиц, и второе устройство передачи, третье устройство передачи и четвертое устройство передачи, соответственно передающие пучок заряженных частиц от устройства преобразования направления пучка в первое устройство генерации нейтронного пучка, второе устройство генерации нейтронного пучка и третье устройство генерации нейтронного пучка, при этом два из первого устройства передачи, третьего устройства передачи и четвертого устройства передачи определяют первую плоскость, причем первое устройство передачи и второе устройство передачи определяют вторую плоскость, при этом первая плоскость отличается от второй плоскости. Применение данной группы изобретений позволит лечить множество пациентов, причем путь передачи пучка не может быть чрезмерно увеличен для гарантирования небольших потерь. 5 н. и 31 з.п. ф-лы, 3 ил.

Формула