УСТРОЙСТВО НЕЙТРОНОЗАХВАТНОЙ ТЕРАПИИ И ЭТАПЫ РАБОТЫ ЕГО СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА Российский патент 2023 года по МПК A61N5/10 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Изобретение относится к области облучения радиоактивными лучами, в частности, к устройству нейтронозахватной терапии и этапам работы его системы мониторинга.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] С развитием ядерных технологий радиотерапия, такая как Кóбальт-60, линейный ускоритель, электронный пучок или тому подобное, стала одним из основных средств лечения рака. Однако традиционная фотонная или электронная терапия ограничена физическими условиями самих радиоактивных лучей, и, таким образом, также будет наносить вред большому количеству нормальных тканей на пути луча при уничтожении опухолевых клеток. При этом из-за различной чувствительности опухолевых клеток к радиоактивным лучам, традиционная лучевая терапия часто имеет слабый лечебный эффект на радиорезистентные злокачественные опухоли (например, мультиформную глиобластому и меланому) с радиорезистентностью.

[0003] Для уменьшения радиационного поражения нормальных тканей вокруг опухолей, концепция целевой терапии в химиотерапии применяется к лучевой терапии. Что касается опухолевых клеток с высокой радиорезистентностью, источники излучения с высокой относительной биологической эффективностью (RBE), такие как протонная терапия, терапия тяжелыми частицами, нейтронозахватная терапия и т.п., также активно разрабатываются в настоящее время. Здесь нейтронозахватная терапия сочетает в себе два вышеупомянутых концепта, например, бор-нейтронозахватная терапия. Благодаря специфической агрегации борсодержащих лекарственных средств в опухолевых клетках и взаимодействию с точным контролем пучка нейтронов обеспечивается возможность выбора лечения рака лучше, чем традиционные радиоактивные лучи.

[0004] Во время бор-захватной терапии доза облучения, применяемая к пациенту, должна точно контролироваться за счет более сильных радиоактивных лучей нейтронного пучка, выполняющих лучевую терапию пациента. Однако при составлении плана терапии все еще существуют проблемы неточной установки предустановленных параметров облучения, таких как доза нейтронного облучения, и неточного определения фактической дозы облучения.

[0005] Кроме того, во время фактического облучения иногда происходит событие, когда инструкция вводится по ошибке или соответствующие инструкции и параметры облучения изменяются, в связи с тем, что оператор или врач случайно прикасается к панели управления по ошибке, так что увеличивается медицинский риск.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0006] Для решения вышеуказанных проблем в одном аспекте изобретения предложено устройство нейтронозахватной терапии, способное применять точную дозу нейтронного облучения к пациенту и содержащее систему нейтронного облучения, выполненную с возможностью генерирования нейтронного пучка для выполнения нейтронной лучевой терапии, систему детектирования, выполненную с возможностью детектирования параметров облучения во время нейтронной лучевой терапии, и систему мониторинга, выполненную с возможностью управления всем процессом облучения нейтронным пучком. Система мониторинга содержит часть хранения, выполненную с возможностью хранения параметров облучения, часть управления, выполненную с возможностью выполнения плана лечения в соответствии с параметрами облучения, сохраненными в части хранения, и корректирующую часть, выполненную с возможностью корректировки части параметров облучения, сохраненных в части хранения.

[0007] При этом параметры облучения могут включать оставшееся время облучения, а корректирующая часть выполнена с возможностью корректировать оставшееся время облучения.

[0008] При этом скорректированное оставшееся время облучения t_r может быть рассчитано с использованием формулы (2-2) и формулы (2-3):

[0009] (2-2)

[0010] (2-3)

[0011] где t -реализованное время облучения, $$\overline{D}$$ - среднее значение дозы нейтронов в период t, D_r - доза нейтронов в реальном времени, детектируемая системой детектирования, и D_total - предустановленная доза нейтронов.

[0012] При этом параметры облучения могут включать мощность дозы нейтронов, а корректирующая часть выполнена с возможностью корректировать мощность дозы нейтронов.

[0013] При этом скорректированную мощность дозы нейтронов I_r можно рассчитать, используя формулу (2-5):

[0014] $$I_r=\frac{D_{total}-D_r}{t_0-t}$$ (2-5)

[0015] где t - реализованное время облучения, _t0 - предустановленное время облучения, Dr - доза нейтронов в реальном времени, детектированная системой детектирования, и D_total - предустановленная доза нейтронов.

[0016] При этом параметры облучения могут включать концентрацию бора, а корректирующая часть выполнена с возможностью корректировки концентрации бора.

[0017] При этом параметры облучения могут включать предустановленные параметры облучения, параметры облучения в реальном времени и скорректированные параметры облучения, а система мониторинга дополнительно содержит входную часть, выполненную с возможностью ввода предустановленных параметров облучения, считывающую часть, выполненную с возможностью считывания параметров облучения в реальном времени, детектируемых системой детектирования, часть вычисления, выполненную с возможностью вычисления параметров облучения, сохраненных в части хранения, часть определения, выполненную с возможностью определения, в соответствии с результатом вычисления части вычисления, требуется ли корректировка параметров облучения, и дисплейную часть, выполненную с возможностью отображения по меньшей мере оставшегося времени облучения в реальном времени.

[0018] При этом, перед коррекцией предустановленных параметров облучения, часть хранения может хранить предустановленные параметры облучения, а оставшееся время облучения, отображаемое частью отображения, может быть разницей между предустановленным временем облучения и фактически реализованным временем облучения; и после корректировки предустановленных параметров облучения часть хранения может хранить последние скорректированные параметры облучения, а оставшееся время облучения, отображаемое частью отображения, может быть скорректированным оставшимся временем облучения.

[0019] При этом в ответ на разницу между параметром облучения в реальном времени и предварительно предустановленным параметром облучения, вычисленную частью вычисления, превышающую первое пороговое значение, или в ответ на параметр облучения в реальном времени, превышающий второе пороговое значение, или меньше, чем третье пороговое значение, часть определения может выдавать команду, что параметры облучения должны быть скорректированы.

[0020] Другой аспект изобретения предусматривает этапы работы системы мониторинга устройства нейтронозахватной терапии, включая S1-S8. На этапе S1 предустановленные параметры облучения вводятся входной частью. На этапе S2 параметры облучения сохраняются в части хранения. На этапе S3 план терапии выполняется контрольной частью в соответствии с параметрами облучения, сохраненными в части хранения. На этапе S4 параметры облучения в реальном времени, детектируемые системой детектирования, считываются считывающей частью. На этапе S5 параметры облучения, сохраненные в части хранения, и параметры облучения в реальном времени, считываемые считывающей частью, вычисляются с помощью вычислительной части. На этапе S6, требуется ли корректировка параметров облучения, сохраненных в части хранения, определяется частью определения в соответствии с результатом вычисления вычислительной части. На этапе S7 самый последний набор параметров облучения в части хранения корректируется корректирующей частью, в ответ на определение частью определения, что параметры облучения, хранящиеся в части хранения, требуют корректировки; и корректирующее действие не выполняется корректирующей частью в ответ на определение частью определения, что последний набор параметров облучения не требует корректировки. На этапе S8 оставшееся время облучения отображается дисплейной часть в режиме реального времени в соответствии с последним набором параметров облучения, сохраненных в части хранения.

[0021] Система мониторинга устройства нейтронозахватной терапии согласно изобретению снабжена корректирующей частью, способной корректировать параметры облучения, хранящиеся в части хранения, и выполненной с возможностью выполнения плана терапии, таким что обеспечивается, что доза пучка нейтронов, облучающего пациента, в основном согласуется с предустановленной дозой облучения пучка нейтронов, и повышается точность дозы облучающего пациента пучка нейтронов.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0022] Фиг. 1 представляет собой схематическую диаграмму системы облучения пучком нейтронов устройства нейтронозахватной терапии согласно изобретению.

[0023] Фиг. 2 представляет собой схематическую диаграмму корпуса формирования пучка устройства нейтронозахватной терапии согласно настоящему изобретению.

[0024] Фиг. 3 представляет собой схематическую диаграмму системы облучения пучком нейтронов и системы детектирования устройства нейтронозахватной терапии согласно изобретению.

[0025] Фиг. 4 представляет собой схематическую диаграмму устройства детектирования дозы нейтронов в первом варианте осуществления устройства нейтронозахватной терапии согласно настоящему изобретению.

[0026] Фиг. 5 представляет собой схематическую диаграмму устройства детектирования дозы нейтронов во втором варианте осуществления устройства нейтронозахватной терапии согласно настоящему изобретению.

[0027] Фиг. 6 представляет собой схематическую диаграмму системы мониторинга устройства нейтронозахватной терапии согласно изобретению.

[0028] Фиг. 7 представляет собой схематическую диаграмму системы предотвращения неправильной работы в комбинации с дисплейной частью и входной частью устройства нейтронозахватной терапии согласно настоящему изобретению.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0029] Чтобы сделать назначение, технические решения и технические результаты изобретения более ясными и дать возможность специалистам в данной области техники реализовать их соответствующим образом, изобретение будет дополнительно подробно описано ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи и варианты осуществления изобретения

[0030] В следующем описании термины «первый», «второй» и т.п. могут быть использованы для описания различных элементов, однако эти элементы не ограничены этими терминами, и эти термины используются только для различения описанных объектов без какого-либо порядка или технического значения

[0031] Лучевая терапия является распространенным средством для лечения рака, причем бор нейтрон-захватная терапия (BNCT) является эффективным средством для лечения рака и все чаще используется в последние годы. Как показано на Фиг. 1-7, устройство нейтрон-захватной терапии, излучающее пучок нейтронов заданной дозы нейтронов на подлежащий облучению объект, такой как пациент S, для выполнения BNCT включает в себя систему 1 облучения пучком нейтронов, систему детектирования, систему 3 мониторинга, корректирующую систему и систему предотвращения неправильной работы. Система 1 облучения пучком нейтронов выполнена с возможностью генерирования пучка нейтронов, подходящего для проведения нейтронной лучевой терапии в отношении пациента S. Система детектирования выполнена с возможностью детектирования параметров облучения, таких как доза нейтронов и т.п. во время нейтронной лучевой терапии. Система 1 облучения пучком нейтронов выполнена с возможностью генерирования пучка нейтронов, подходящего для проведения нейтронной лучевой терапии в отношении пациента S. Система детектирования выполнена с возможностью детектирования параметров облучения, таких как доза нейтронов и т.п. во время нейтронной лучевой терапии. Система 3 мониторинга выполнена с возможностью управления всем процессом облучения пучком нейтронов. Корректирующая система выполнена с возможностью корректировки предустановленной дозы нейтронов. Система предотвращения неправильной работы сконфигурирована таким образом, чтобы предотвращать ввод соответствующим персоналом ненадлежащих инструкций и информации в систему 3 мониторинга.

[0032] BNCT производит две сильно заряженные частицы ⁴He и ⁷Li, используя характеристику борсодержащего (¹⁰B) лекарственного средства, имеющего участок высокого захвата для теплового нейтрона, и через захват нейтронов ¹⁰B(n,α) ⁷Li и реакцию ядерного деления. Две сильно заряженные частицы имеют каждая среднюю энергию около 2,33 МэВ, а также характеристики высокой линейной передачи энергии (LET) и короткого диапазона. LET и диапазон ⁴He частиц составляет 150 кэВ/мкм и 8 мкм, соответственно, LET и диапазон ⁷Li сильно заряженных частиц составляют 175 кэВ/мкм и 5 мкм, соответственно, причем общий диапазон двух сильно заряженных частиц приблизительно эквивалентен размеру клетки, так что радиационное повреждение организма может быть ограничено уровнем клетки. Борсодержащее лекарственное средство избирательно собирается в опухолевые клетки. После того, как пучок нейтронов попадает в тело пациента S, он претерпевает ядерную реакцию с бором в теле пациента S, что приводит к образованию двух сильно заряженных частиц ⁴He и ⁷Li, и две сильно заряженные частицы ⁴He и ⁷Li локально уничтожают опухолевые клетки, не нанося слишком большого ущерба нормальным тканям.

[0033] Как показано на Фиг. 1, система 1 облучения пучком нейтронов содержит модуль 11 генерации пучка нейтронов и модуль 12 регулировки пучка, выполненный с возможностью регулировки пучка нейтронов, генерируемого модулем 11 генерации пучка нейтронов.

[0034] Модуль 11 генерации пучка нейтронов генерирует пучок нейтронов, облучающий пациента S, и содержит ускоритель 111, выполненный с возможностью ускорения пучка заряженных частиц, мишень 112, выполненную с возможностью взаимодействия с пучком заряженных частиц для генерирования пучка нейтронов, и часть 113 транспортировки пучка заряженных частиц, расположенную между ускорителем 111 и мишенью 112 и выполненную с возможностью транспортировки пучка заряженных частиц. Часть 113 транспортировки пучка заряженных частиц транспортирует пучок заряженных частиц к мишени 112 и имеет один конец, соединенный с ускорителем 111, а другой конец - соединенный с мишенью 112.При этом часть 113 транспортировки пучка заряженных частиц снабжена устройством управления пучком, таким как часть регулировки пучка (не показана), часть сканирования заряженных частиц (не показана) и т.п. Часть регулировки пучка управляет направлением перемещения и диаметром пучка заряженных частиц. Часть сканирования пучка заряженных частиц сканирует пучок заряженных частиц и управляет положением облучения пучка заряженных частиц относительно мишени 112.

[0035] Ускоритель 111 может представлять собой циклотрон, синхротрон, синхроциклотрон, линейный ускоритель и т.п. Обычно используемая мишень 112 включает мишень из лития (Li) и мишень из бериллия (Be). Пучок заряженных частиц ускоряется до энергии, достаточной для преодоления кулоновского отталкивания ядер мишени 112, и претерпевает ядерную реакцию ⁷Li (p, n)⁷Be с мишенью 112 для генерирования пучка нейтронов. Обычно обсуждаемая ядерная реакция включает ⁷Li(p, n) ⁷Be и ⁹Be(p, n)⁹B. В обще случае мишень 112 содержит целевой слой и антиокислительный слой, расположенный на стороне целевого слоя и выполненный с возможностью предотвращения окисления целевого слоя, причем антиокислительный слой выполнен из алюминия или нержавеющей стали.

[0036] В вариантах осуществления изобретения ускоритель 111 ускоряет заряженные частицы, чтобы позволить им претерпевать ядерную реакцию с мишенью 112 для обеспечения источника нейтронов. В других вариантах источник нейтронов может быть обеспечен за счет использования ядерного реактора, генератора нейтронов D-T, генератора нейтронов D-D и т.п. Однако независимо от того, обеспечивается ли источник нейтронов за счет ускорения заряженных частиц, чтобы позволить им претерпевать ядерную реакцию с мишенью 112, как предусмотрено в изобретении, или источник нейтронов обеспечивается ядерным реактором, генератором нейтронов D-T, генератором нейтронов D-D и т.п., генерируется смешанное поле облучения, то есть генерируемый пучок включает в себя высокоскоростной пучок нейтронов, пучок надтепловых нейтронов, пучок тепловых нейтронов и гамма-луч. Во время BNCT, чем выше содержание остальных лучей облучения (в совокупности называемых загрязнением лучей облучения), за исключением надтеплового нейтрона, тем больше доля неселективного осаждения в нормальных тканях, поэтому радиация, вызывающая ненужное осаждение дозы, может быть сведена к минимуму.

[0037] Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ) вынесло пять рекомендаций по коэффициенту качества пучка воздуха для источника нейтронов, используемого в клинических BNCT. Пять рекомендаций могут сравнивать преимущества и недостатки различных источников нейтронов и служить в качестве справочного материала для выбора пути генерации нейтронов и проектирования корпуса 121 формирования пучка. Пять рекомендаций выглядят следующим образом:

[0038] Поток надтепловых нейтронов > 1×10⁹ н/см²с

[0039] Загрязнение быстрыми нейтронами <2×10^-13Гр-см²/н

[0040] Загрязнение фотонами <2×10^-13Гр-см²/н

[0041] Соотношение тепловых и надтепловых нейтронов <0,05

[0042] Отношение тока надтепловых нейтронов к потоку> 0,7

[0043] Примечание: надтепловой нейтрон имеет энергетическую область между 0,5 эВ и 40 кэВ, тепловой нейтрон имеет энергетическую область менее 0,5 эВ, а быстрый нейтрон имеет энергетическую область более 40 кэВ.

[0044] Как показано в комбинации на Фиг. 2 и 3, модуль 12 регулировки пучка выполнен с возможностью регулировки смешанных лучей облучения, генерируемых в модуле 11 генерации пучка нейтронов, чтобы минимизировать загрязнение пучка облучения, в конечном итоге облучающего пациента S, и фокусировать надтепловой нейтрон для лечения пациента S на подлежащей облучению части пациента S. Модуль 12 регулировки пучка содержит корпус 121 формирования пучка, выполненный с возможностью замедления и экранирования пучка нейтронов, и коллиматор 122, выполненный с возможностью фокусировки надтеплового нейтрона на подлежащей облучению части пациента S. В частности, корпус 121 формирования пучка содержит замедлитель 1211, выполненный с возможностью замедления пучка нейтронов, генерируемого из мишени 112, в энергетическую область надтеплового нейтрона, отражатель 1212, выполненный с возможностью направления отклоненного нейтрона обратно в замедлитель 1211 для увеличения интенсивности пучка надтеплового нейтрона, поглотитель тепловых нейтронов 1213, выполненный с возможностью поглощения теплового нейтрона для предотвращения чрезмерного осаждения дозы в поверхностных нормальных тканях во время терапии, и радиационный экран 1214, выполненный с возможностью экранирования утечек нейтронов и фотонов для уменьшения осаждения дозы в нормальных тканях в необлученной области. В других вариантах осуществления изобретения может быть не предусмотрен поглотитель тепловых нейтронов, вместо этого тепловой нейтрон поглощается веществами, содержащимися в замедлителе или отражателе, или может быть предусмотрено, что замедлитель и поглотитель тепловых нейтронов выполнены как одно целое. В других вариантах может быть не предусмотрен радиационный экран, вместо этого радиационный экран может быть изготовлен из того же материала, что и отражатель, или может быть предусмотрено, что отражатель и радиационный экран выполнены как одно целое.

[0045] Замедлитель 1211 может быть сформирован путем укладки нескольких различных материалов. Материал замедлителя 1211 выбирают в соответствии с такими факторами, как энергия пучка заряженных частиц и т.п. Например, когда энергия пучка протонов из ускорителя 111 составляет 30 МэВ и используется мишень Be, материал замедлителя 1211 представляет собой свинец (Pb), железо, алюминий (Al) или фторид кальция. Когда энергия протонного пучка от ускорителя 111 составляет 11 МэВ и используется мишень Be, материал замедлителя 1211 представляет собой тяжелую воду (D₂O), или фторид свинца, и т.п. В предпочтительном варианте осуществления изобретения замедлитель 1211 сформирован путем смешивания MgF₂ и LiF, который составляет 4,6% MgF₂ по массе, отражатель 1212 выполнен из Pb, а поглотитель тепловых нейтронов 1213 - из ⁶Li. Радиационный экран 25 включает фотонный экран 251 и нейтронный экран 252. Здесь фотонный экран выполнен из Pb, а нейтронный экран выполнен из полиэтилена (PE). Замедлитель 1211 может быть выполнен в биконической форме, как раскрыто на Фиг. 2, или в цилиндрической форме, как раскрыто на Фиг. 3. Отражатель 1212 расположен вокруг замедлителя 1211 и имеет форму, адаптивно измененную в соответствии с формой замедлителя 1211.

[0046] Как показано на Фиг. 3, система детектирования содержит устройство 21 детектирования дозы нейтронов, выполненное с возможностью детектирования дозы нейтронов пучка нейтронов в режиме реального времени, устройство 22 детектирования температуры, выполненное с возможностью детектирования температуры мишени 112, устройство 23 детектирования смещения, выполненное с возможностью детектирования, создает ли пациент S смещение во время терапии, и устройство детектирования концентрации бора (не показано), выполненное с возможностью детектирования концентрации бора в организме пациента S.

[0047] Как показано в связи с Фиг. 4, устройство 21 детектирования дозы нейтронов содержит детектор 211, выполненный с возможностью приема нейтрона и вывода сигнала, блок 212 обработки сигнала, выполненный с возможностью обработки сигнала, выводимого из детектора 211, счетчик 213, выполненный с возможностью отсчета сигнала, выводимого из блока 212 обработки сигнала, для получения скорости счета, блок 214 преобразования, выполненный с возможностью преобразования скорости счета, записанной счетчиком 213, в плотность потока нейтронов или мощность дозы нейтронов, блок 215 интегрирования, выполненный с возможностью интегрирования плотности потока нейтронов или мощности дозы нейтронов для получения дозы нейтронов, и дисплей 218, выполненный с возможностью отображения дозы нейтронов. Детектор 211, блок 212 обработки сигнала и счетчик 213 образуют канал 20 скорости счета.

[0048] Детектор 211 может быть размещен в корпусе 121 формирования пучка, также может быть размещен в коллиматоре 122 или же может быть также расположен в любом положении вблизи корпуса 121 формирования пучка, при условии, что положение, в котором расположен детектор 211, может быть приспособлено для детектирования дозы нейтронов пучка нейтронов.

[0049] Детектор 211, способный детектировать дозу нейтронов пучка нейтронов в реальном времени, снабжен ионизационной камерой и сцинтилляционным детектором. При этом в качестве подложки в пропорциональном счетчике He-3, в пропорциональном счетчике BF₃, в камере деления и в ионизационной камере бора используется структура ионизационной камеры, а детектор сцинтиллятора содержит органический материал или неорганический материал. При детектировании теплового нейтрона детектор сцинтиллятора в общем случае добавляет элемент секции высокого захвата теплового нейтрона, такой как Li, или B и т.п. Определенный элемент в двух типах детекторов захватывает нейтрон, входящий в детектор, или претерпевает реакцию ядерного деления с нейтроном, входящим в детектор, для высвобождения сильно заряженных частиц и фрагментов ядерного деления, которые генерируют большое количество ионизационных пар в ионизационной камере или сцинтилляционном детекторе, и эти заряды собираются и образуют электрический сигнал. Блок 212 обработки сигналов выполняет обработку снижения шума, преобразования и разделения электрического сигнала, и электрический сигнал преобразуется в импульсный сигнал. Различают нейтронно-импульсный сигнал и γ-импульсный сигнал путем анализа величины импульса напряжения. Разделенный нейтронный импульсный сигнал непрерывно регистрируется счетчиком 213 для получения скорости счета (н/с) нейтрона. Блок 214 преобразования вычисляет и преобразует скорость счета посредством внутреннего программного обеспечения, программ или подобных средств для получения плотности потока нейтронов (см^-2с^-1) и дополнительно вычисляет и преобразует плотность потока нейтронов для получения мощности дозы нейтронов (Гр/с). Наконец, часть интегрирования интегрирует мощность дозы нейтронов для получения дозы нейтронов в реальном времени.

[0050] Ниже приведено краткое введение на примере камеры деления, детектора сцинтиллятора и детектора BF₃.

[0051] Когда пучок нейтронов проходит через камеру деления, он разделяется молекулами газа внутри камеры деления или стенкой камеры деления с образованием электрона и положительно заряженного иона, которые называются ионной парой, как описано выше. Из-за высокого напряжения электрического поля, приложенного в камере деления, электрон движется к центральному анодному проводу, а положительно заряженный ион движется к окружающей стенке катода, так что генерируется измеримый электрический сигнал.

[0052] Вещества, такие как оптическое волокно или тому подобное, в сцинтилляционном детекторе поглощают энергию, после чего генерируют видимый свет, который использует ионизирующее излучение для возбуждения электрона в кристалле или молекуле до возбужденного состояния. Флуоресценция, излучаемая, когда электрон возвращается в основное состояние, собирается, а затем служит для детектирования нейтронного пучка. Видимый свет, излучаемый при действии сцинтилляционного детектора и нейтронного пучка, преобразуется в электрический сигнал с помощью фотоумножительной трубки и выводится.

[0053] Детектор BF₃ размещен в корпусе 121 формирования пучка и выполнен с возможностью приема излучения пучка нейтронов, элемент B в детекторе BF₃ претерпевает ядерную реакцию ¹⁰B(n, альфа)⁷Li с нейтроном, при этом альфа-частицы, генерируемые ядерной реакцией, и электрические частицы ⁷Li собираются высоковольтным электродом под действием напряжения для генерирования электрического сигнала. Электрический сигнал передается в блок 212 обработки сигнала через коаксиальный кабель, подлежит усилению сигнала, фильтрации и формированию, чтобы получить импульсный сигнал. Обработанный импульсный сигнал передается счетчику 213 для подсчета в нем импульсов, чтобы получить скорость (н/с) отсчета, с помощью которой интенсивность пучка нейтронов, то есть доза нейтронов, может быть измерена в реальном времени.

[0054] Устройство 22 детектирования температуры представляет собой термопару, причем два проводника с различными компонентами (называемыми проводами термопары или горячими электродами) соединены на обоих концах с образованием петли. Когда температура точки соединения отличается, в петле может создаваться электродвижущая сила. Это явление называется термоэлектрическим эффектом, а электродвижущая сила называется термоэлектрическим потенциалом. Термопара выполняет измерение температуры с использованием этого принципа, при этом один конец, непосредственно приспособленный для измерения температуры среды, называется рабочим концом (также известным как измерительный конец), а другой конец называется холодным концом (также известным как компенсационный конец). Холодный конец соединен с дисплейным инструментом или смешанным инструментом, при этом дисплейный инструмент может указывать термоэлектрический потенциал, создаваемый термопарой. Разумеется, как известно специалистам в данной области техники, устройство 22 детектирования температуры также может представлять собой любой детектор 211, способный детектировать температуру, такой как термометр сопротивления и т.п.

[0055] Устройство 23 детектирования смещения представляет собой детектор инфракрасного сигнала, причем инфракрасный детектор работает путем детектирования инфракрасных лучей, излучаемых человеческим телом. Инфракрасный детектор улавливает инфракрасное излучение снаружи, после чего собирает инфракрасное излучение на инфракрасном датчике. Инфракрасный датчик в общем случае использует пироэлектрический элемент, который выпускает заряды наружу при изменении температуры инфракрасного излучения, причем детектирования и обработки зарядов генерируется сигнал тревоги. Детектор 211 предназначен для детектирования излучения человеческого тела. Поэтому чувствительный к излучению элемент должен быть очень чувствителен к инфракрасному излучению с длиной волны около 10 мкм. Разумеется, специалистам в данной области техники хорошо известно, что устройство 23 детектирования смещения может быть любым устройством детектирования, подходящим для детектирования изменения смещения подлежащего облучению объекта, таким как датчик смещения. Датчик смещения определяет, перемещается ли подлежащий облучению объект, в соответствии с изменением смещения подлежащего облучению объекта относительно определенного эталонного объекта. Специалистам в данной области техники также хорошо известно, что устройство 23 детектирования смещения не только может быть выполнено с возможностью детектирования изменения смещения подлежащего облучению объекта, но также и с возможностью детектирования изменения смещения опорного элемента и/или процедурного стола, фиксирующего подлежащий облучению объект, с определением тем самым косвенно изменения смещения подлежащего облучению объекта.

[0056] В ходе лучевой терапии нейтронным пучком пациента S бор непрерывно подается пациенту S по мере необходимости. Концентрация бора может быть детектирована с помощью спектроскопии с индуктивно связанной плазмой, α-авторентгенографии с высоким разрешением, спектроскопии заряженных ионов, камеры захвата нейтронов, ядерной магнитно-резонансной томографии и магнитно-резонансной томографии, позитивной электронно-эмиссионной томографии, спектроскопии быстрого γ-излучения и т.п., причем устройство, участвующее в вышеуказанном способе детектирования, называется устройством детектирования концентрации бора.

[0057] Изобретение описано на примере вычисления концентрации бора в организме пациента S путем детектирования γ-излучения, выпускаемого пациентом S. Нейтронный пучок попадает в организм пациента и вступает в реакцию с бором для генерирования γ-излучения. Измеряя количество γ- излучения, можно рассчитать количество бора, реагирующего с пучком нейтронов, тем самым вычисляя концентрацию бора в организме пациента S. Устройство детектирования концентрации бора выполнено с возможностью измерения концентрации бора в организме пациента S в реальном времени, когда система облучения пучка нейтронов 1 выполняет облучающую терапию пучком нейтронов в отношении пациента S.

[0058] Устройство детектирования концентрации бора детектирует γ-излучение (478 кэВ), генерируемое реакцией между нейтроном и бором, для измерения концентрации бора, причем в качестве устройства детектирования концентрации бора используется система измерения распределения бора (PG (Prompt-γ) -SPECT), способная измерять одноэнергетическое γ-излучение для измерения распределения концентрации бора. Устройство детектирования концентрации бора включает в себя часть детектирования γ-излучения и часть вычисления концентрации бора. Часть детектирования γ-излучения детектирует информацию, относящуюся к γ-излучению, испускаемому из тела пациента S, а часть вычисления концентрации бора вычисляет концентрацию бора в теле пациента S в соответствии с информацией, относящейся к γ-излучению, детектируемому частью детектирования γ-излучения. Часть детектирования γ-излучения может использовать сцинтиллятор и различные другие устройства детектирования γ-излучения. При осуществлении изобретения часть детектирования γ-излучения расположена вблизи опухоли пациента S, например, на расстоянии около 30 см от опухоли пациента S.

[0059] Детектор 211 вышеуказанного устройства 21 детектирования дозы нейтронов, выполненный с возможностью детектирования дозы нейтронов пучка нейтронов, принадлежит к импульсному детектору, причем самый короткий интервал времени между двумя последовательно падающими нейтронами, различаемый детектором 211, определяется как время разрешения импульса τ(s). Детектор 211 не может точно регистрировать другие падающие нейтроны в течение τ времени после падения нейтрона на детектор 211, которое поэтому также называется мертвым временем.

[0060] Чувствительность детектора 211, детектирующего нейтрон, представляет собой отношение суммарного выхода детектора 211 к соответствующему суммарному входу. Для детектора 211 устройства 21 детектирования дозы нейтронов, приведенного в качестве примера в настоящей заявке на изобретение, его входная физическая величина представляет собой пучок нейтронов, а его выходная физическая величина в общем случае представляет собой оптический сигнал или электрический сигнал. Чем выше отношение суммарного выхода к соответствующему суммарному входу, тем выше чувствительность детектора 211, детектирующего нейтрон. Чем выше чувствительность детектирования нейтрона, тем короче время τ разрешения импульса, соответствующее детектору 211. В общем случае для уменьшения статистической погрешности детектор 211 с высокой чувствительностью детектирования нейтрона детектирует пучок низкой плотности, а детектор 211 с низкой чувствительностью детектирования нейтрона детектирует пучок высокой плотности.

[0061] Различные варианты осуществления изобретения подробно описаны ниже. Для простоты один и тот же компонент имеет одно и то же цифровое обозначение в различных вариантах осуществления, в то время как аналогичные компоненты различаются одним и тем же цифровым обозначение плюс ‘ ' ’ или ‘ '' ’ для различных вариантов осуществления.

[0062] В первом варианте осуществления изобретения, раскрытом на Фиг. 4, устройство 21 детектирования дозы нейтронов снабжено только каналом 20 скорости счета. Для детектирования доз нейтронов пучков нейтронов различных плотностей во втором варианте, раскрытом на Фиг. 5, устройство 21' детектирования дозы нейтронов содержит по меньшей мере два канала 20' скорости счета. Детектор 211' каждого канала 20' скорости счета имеет различную чувствительность детектирования нейтрона. При этом устройство 21' детектирования дозы нейтронов дополнительно содержит блок 216 выбора канала скорости счета, выполненный с возможностью выбора соответствующего канала 20' скорости счета в соответствии с текущей мощностью ускорителя 111 или потоком пучка нейтронов. В частности, во втором варианте осуществления, устройство 21' детектирования дозы нейтронов содержит по меньшей мере два канала 20' скорости счета, блок 216 выбора канала скорости счета, выполненный с возможностью выбора соответствующего канала 20' скорости счета из по меньшей мере двух каналов 20' скорости счета, блок 214 преобразования, выполненный с возможностью преобразования скорости счета, записанной каналом 20' скорости счета, выбранным блоком 216 выбора канала скорости счета, в плотность потока нейтронов или мощность дозы нейтронов, и блок 215 интегрирования, выполненный с возможностью интегрирования плотности потока нейтронов или мощности дозы нейтронов для получения дозы нейтронов.

[0063] Два канала 20'скорости счета называются соответственно первым каналом 201 скорости счета и вторым каналом 202 скорости счета. Первый канал 201 скорости счета содержит первый детектор 2011, выполненный с возможностью приема нейтрона и вывода сигнала, первый блок 2012 обработки сигнала, выполненный с возможностью обработки сигнала, выведенного от первого детектора 2011, и первый счетчик 2013, выполненный с возможностью подсчета сигнала, выведенного от первого блока 2012 обработки сигнала. Второй канал 202 скорости счета содержит второй детектор 2021, выполненный с возможностью приема нейтрона и вывода сигнала, второй блок 2022 обработки сигнала, выполненный с возможностью обработки сигнала, выводимого из второго детектора 2021, и второй счетчик 2023, выполненный с возможностью подсчета сигнала, выводимого из второго блока 2022 обработки сигнала. Блок 216 выбора канала скорости счета выбирает соответствующий канал скорости счета 20 в соответствии с текущей мощностью ускорителя 111 или потоком нейтронного пучка. Блок 214 преобразования преобразует скорость счета, записанную каналом 20 скорости счета, выбранным блоком 216 выбора канала скорости счета, в плотность потока нейтронов или мощность дозы нейтронов. Блок 215 интегрирования интегрирует плотность потока нейтронов или мощность дозы нейтронов для получения дозы нейтронов.

[0064] В общем случае нейтронный поток, который может генерироваться, когда ускоритель 111 находится на максимальной мощности, определяется как максимальный нейтронный поток. Когда детектируемый нейтронный поток в реальном времени составляет менее половины максимального нейтронного потока, он рассматривается как малый нейтронный поток. Когда детектируемый нейтронный поток в реальном времени больше или равен половине максимального нейтронного потока, он рассматривается как большой нейтронный поток.

[0065] Чувствительность первого детектора 2011, детектирующего нейтрон, является первой чувствительностью, чувствительность второго детектора 2021, детектирующего нейтрон, является второй чувствительностью, причем первая чувствительность меньше, чем вторая чувствительность. В частности, первый детектор 2011 обернут большим количеством нейтрон-поглощающих материалов, таких как B₄C, Cd, или заполнен рабочим газом низкого давления, или выполнен в малом размере, с понижением тем самым чувствительности детектирования нейтрона. Когда поток нейтронов большой, первый детектор 2011 используется для детектирования, так что потеря скорости счета, обусловленная временем разрешения импульса, может быть уменьшена. По сравнению с первым детектором 2011, второй детектор 2021 обернут небольшим количеством нейтрон-поглощающих материалов, или вообще не обернут материалом, или заполнен рабочим газом высокого давления, или выполнен в большом размере, так что вторая чувствительность больше, чем первая чувствительность. Когда поток нейтронов мал, второй детектор 2021 используется для детектирования, так что может быть уменьшена статистическая погрешность скорости счета, обусловленная низкой скоростью счета.

[0066] Соответственно, чувствительность первого детектирующего нейтрон канала 201 скорости счета меньше, чем чувствительность второго детектирующего нейтрон канала 202 скорости счета. Блок выбора скорости счета выбирает соответствующий канал скорости счета 20' в соответствии с текущей мощностью ускорителя 111 или потоком нейтронов. Например, в случае, когда максимальная интенсивность пучка ускорителя 111 составляет 10 мА, когда интенсивность пучка ускорителя 111 превышает 5 мА, скорость счета, записываемая первым счетчиком 2013 первого канала 201 скорости счета с первой чувствительностью, выбирается для передачи в блок 214 преобразования для вычисления дозы; при этом когда интенсивность пучка ускорителя 111 составляет менее 5 мА, скорость счета, записываемая вторым счетчиком 2023 второго канала 202 скорости счета со второй чувствительностью, выбирается для передачи в блок 214 преобразования для вычисления. Более точная скорость счета выбирается блоком выбора скорости счета для передачи блоку преобразования 214 для вычисления дозы, с получением тем самым точной дозы нейтронного облучения.

[0067] Устройство 21 детектирования дозы нейтронов снабжено по меньшей мере двумя каналами скорости счета с различной чувствительностью детектирования нейтрона, то есть, первым каналом скорости счета 201 и вторым каналом скорости счета 202, при этом блок 216 выбора канала скорости счета выбирает более точную скорость счета в соответствии с фактической ситуацией для вычисления дозы нейтрона, так что может быть уменьшена ошибка потери скорости счета, обусловленная временем разрешения импульса. При этом учитывается статистическая погрешность, обусловленная низкой скоростью счета, так что повышается точность определения дозы нейтронов в реальном времени, тем самым повышая точность дозы нейтронов пучка нейтронов, облучающего пациента S.

[0068] В других вариантах осуществления изобретения в отношении каналов 20 и 20' скорости счета предусмотрена возможность наличия любого количества каналов скорости счета, по мере необходимости.

[0069] При этом в вариантах осуществления изобретения, как проиллюстрировано выше, канал скорости счета 20 выбирается в соответствии с мощностью ускорителя 111, потоком нейтронов и т.п. В других вариантах осуществления изобретения канал 20'скорости счета может быть выбран в соответствии с расстоянием между детектором 211 и источником нейтронов. Например, когда детектор 211 расположен в положении, близком к источнику нейтронов, выбирается второй канал 202 скорости счета со второй чувствительностью; при этом когда детектор 211 расположен в положении, удаленном от источника нейтронов, выбирается первый канал 201 скорости счета с первой чувствительностью.

[0070] Детектор 211 вышеуказанного устройства 21 детектирования дозы нейтронов относится к импульсному детектору. В общем случае импульсный детектор имеет проблему временного разрешения. Падающий нейтрон вступает в реакцию с детектором 211, генерируя импульс сигнала, за которым может следовать временной интервал τ. Все другие импульсы сигнала, генерируемые в течение временного интервала, могут рассматриваться детектором 211 как один и тот же импульс сигнала. В этом случае, при условии, что временной интервал между любыми двумя сигнальными импульсами меньше τ, второй импульс может не регистрироваться. Следовательно, скорость счета, записанная счетчиком 213, имеет отклонение и должна быть скорректирована. Блок преобразования 214 получает точную плотность потока нейтронов в реальном времени и мощность дозы нейтронов D_t (Гр/с) в соответствии со скорректированной скоростью счета C_k в комбинации с коэффициентом преобразования дозы.

[0071] Как опять же показано в комбинации Фиг. 4 и 5, при этом устройство 21 детектирования дозы нейтронов дополнительно содержит блок 217 корректировки скорости счета, выполненный с возможностью корректировки скорости счета. Блок 217 корректировки скорости счета содержит часть вычисления корректировки скорости счета, часть вычисления коэффициента корректировки скорости счета и часть вычисления временного разрешения импульса.

[0072] Часть вычисления корректировки скорости счета вычисляет скорректированную скорость счета Ck, используя формулу (1-1):

[0073] (1-1)

[0074] где K - коэффициент корректировки скорости счета; и|

[0075] Ct - скорость счета в реальном времени, записанная счетчиком 213.

[0076] Часть вычисления коэффициента калькуляции корректировки скорости счета вычисляет коэффициент корректировки скорости счета K, используя формулу (1-2):

[0077] $$K=\frac{n}{m}$$ (1-2)

[0078] где n - количество импульсов, записанных счетчиком 213 за единицу времени, то есть скорость счета в реальном времени (n/с) за единицу времени;

[0079] m - количество импульсов сигнала, фактически генерируемых в детекторе 211 за единицу времени, то есть количество нейтронов (n/s), вступающий в реакцию с детектором 211 за единицу времени.

[0080] Когда количество нейтронов, поступающих в детектор 211 для реакции в единицу времени, составляет m, а количество импульсов, фактически записанных счетчиком 213 в единицу времени, равно n, время, когда счетная трубка может не работать, равно nτ, при этом общее количество нейтронов, которые поступают в счетную трубку в это время и не могут быть записаны, равно mnτ, то есть потеря счета составляет m-n, и формула (1-3) получается из производной:

[0081] $$n-m=nm\tau$$ (1-3)

[0082] Формулу (1-3) подставляют в формулу (1-2) с получением формулы (1-4):

[0083] $$K=\frac{1}{1-m\tau }$$ (1-4)

[0084] Из приведенной выше формулы может быть определено, что, когда известно время разрешения импульса τ, коэффициент корректировки скорости счета может быть вычислен с помощью комбинации количества импульсов, записанных счетчиком 213, и формулы (1-4), причем коэффициент корректировки скорости счета может быть подставлено в формулу (1-1) для вычисления скорректированной скорости счета.

[0085] Традиционные методы вычисления временного разрешения импульсов включают метод двойного источника и метод мощности реактора. Эти два метода требуют двух естественных источников нейтронов или реакторов для вычисления и имеют относительно высокую стоимость. Варианты осуществления изобретения предусматриваю вычисление временного разрешения импульсов на основе системы мониторинга устройства нейтронозахватной терапии, что позволяет в полной мере использовать существующие устройства и ресурсы для снижения стоимости.

[0086] В частности, во-первых, ускоритель 111 работает в состоянии низкого потока, и в это время поток пучка нейтронов представляет собой первый поток пучка нейтронов I1, а скорость счета, записанная счетчиком 213, представляет собой C₁. Теоретически, из-за состояния низкого потока на детектор 211 не влияет временное разрешение импульсов, и существуют сигнальные импульсы, которые могут не регистрироваться. Затем ускоритель 111 переводят в состояние высокого потока, и в это время поток пучка нейтронов представляет собой второй поток пучка нейтронов I₂, а скорость счета, записанная счетчиком 213, представляет собой C₂. При этом на скорость счета влияет время разрешения импульсов, так что часть импульсов сигнала не регистрируется, и часть вычисления времени разрешения импульсов вычисляет время разрешения импульсов τ по формуле (1-5):

[0087] $$\tau =\frac{\frac{I_2}{I_1}\cdot C_1-C_2}{\frac{I_2}{I_1}\cdot C_1\cdot C_2}$$(1-5)

[0088] Когда положение детектора 211 не изменяется, не требуется вычислять время разрешения импульсов каждый раз во время работы устройства. Однако после продолжительной работы детектора 211 рабочие параметры детектора 211 могут изменяться, приводя к изменению времени разрешения импульсов, поэтому требуется периодически вычислять время разрешения импульсов.

[0089] Часть 217 корректировки скорости счета может вычислять время разрешения импульсов детектора 211 и может вычислять коэффициент корректировки скорости счета в соответствии со временем разрешения импульсов, так что корректируется ошибка скорости счета, вызванная временем разрешения импульсов, дополнительно улучшается точность детектирования дозы нейтронов в реальном времени, и дополнительно улучшается точность дозы нейтронов пучка нейтронов, облучающего пациента S.

[0090] Перед лучевой терапией общую дозу нейтронов, которая должна быть доставлена пациенту S, плотность потока нейтронов или мощность дозы нейтронов или ток во время облучения, и требуемое время облучения, угол облучения и другие параметры облучения во время облучения получают посредством моделирования, вычисления или т.п. Для удобства описания вышеуказанные параметры в совокупности называют предустановленными параметрами облучения. В других вариантах осуществления изобретения часть или более неупомянутых параметров, включая вышеуказанные параметры, могут пониматься как предустановленные параметры облучения, называемые предустановленной дозой нейтронов (Гр), предустановленной плотностью потока нейтронов (см^-2 с^-1), предустановленной мощностью дозы нейтронов (Гр с^-1), предустановленным током (А), предустановленным временем (с) облучения или т.п., соответственно. Во время облучения, из-за изменения некоторых факторов, параметры облучения необходимо периодически регулировать в соответствии с релевантными параметрами, детектируемыми системой детектирования. Параметр облучения, детектируемый системой детектирования, называется параметром облучения в реальном времени, а отрегулированный параметр облучения - скорректированным параметром облучения. Отрегулированный параметр облучения может быть предустановленным параметром облучения или скорректированным параметром облучения.

[0091] Как показано на Фиг. 6, система 3 мониторинга содержит входную часть 31, выполненную с возможностью ввода предустановленных параметров облучения, часть 32 хранения, выполненную с возможностью сохранения параметров облучения, часть 33 управления, выполненную с возможностью выполнения плана лечения в соответствии с параметрами облучения, сохраненными в части 32 хранения, часть 34 считывания, выполненную с возможностью считывания параметров облучения в реальном времени, обнаруженных системой обнаружения, вычислительную часть 35, выполненную с возможностью вычисления параметров облучения в реальном времени и предустановленных параметров облучения/скорректированных параметры облучения, сохраненных в части 32 хранения, часть 36 определения, выполненную с возможностью определения, в соответствии с результатом вычисления вычислительной частью 35, того, требуется ли корректировка параметров облучения, корректирующую часть 37, выполненную с возможностью корректировки части параметров облучения, сохраненных в части 32 хранения, когда часть 36 определения определяет, что необходимо корректировать параметры облучения, и дисплейную часть 38, выполненную с возможностью отображения оставшегося времени облучения или оставшегося время облучения и других параметры облучения в реальном времени.

[0092] Перед корректировкой предустановленных параметров облучения параметры облучения, сохраненные в части 32 хранения, являются предустановленными параметрами облучения, параметры облучения, скорректированные корректирующей частью 37, также являются предустановленными параметрами облучения, оставшееся время облучения отображаемое дисплейной частью 38, представляет собой разницу между предустановленным временем облучения и временем облучения в реальном времени, а время облучения, отображаемое дисплейной частью 38, представляет собой предустановленное время облучения. После корректировки предустановленных параметров облучения, параметры облучения, сохраненные в части 32 хранения, являются скорректированными параметрами облучения, параметры облучения, скорректированные корректирующей частью 37, также являются скорректированными параметрами облучения, оставшееся время облучения, отображаемое дисплейной частью 38, является скорректированным оставшимся временем облучения, а параметры облучения, отображаемые дисплейной частью 38, являются скорректированными параметрами облучения. Разумеется, заданные параметры облучения и скорректированные параметры облучения также могут отображаться одновременно.

[0093] В других вариантах осуществления изобретения входная часть 31, часть 32 хранения и т.п. могут быть не предусмотрены.

[0094] Система 3 мониторинга электрически соединена с системой детектирования, так что соответствующая информация, детектируемая системой детектирования, может быть передана в систему 3 мониторинга. Дисплей 218 устройства 21 детектирования дозы нейтронов в системе детектирования и дисплейная часть 38 системы 3 мониторинга могут быть одним и тем же устройством, в общем случае - экраном дисплея.

[0095] Процесс работы системы 3 мониторинга показан на Фиг. 6, конкретные детали описаны ниже.

[0096] На этапе S1 предустановленные параметры облучения, такие как предустановленная плотность потока нейтронов или предустановленная мощность дозы нейтронов или предустановленный ток, предустановленная доза нейтронов, предустановленное время облучения, предустановленная концентрация бора и другие параметры облучения, вводятся входной частью 31.

[0097] На этапе S2 параметры облучения хранятся в части 32 хранения.

[0098] На этапе S3 план лечения выполняется контрольной частью 33 в соответствии с параметрами облучения, сохраненными в части 32 хранения.

[0099] На этапе S4 параметры облучения в реальном времени, детектируемые системой детектирования, считываются считывающей частью 34.

[00100] На этапе S5 параметры облучения, хранящиеся в части 32 хранения, и параметры облучения в реальном времени, считанные считывающей частью 34, вычисляются вычислительной частью 35.

[00101] На этапе S6, требуется ли корректировка параметров облучения, хранящихся в части хранения, определяется частью 36 определения в соответствии с результатом вычисления вычислительной частью 35.

[00102] На этапе S7 последние параметры облучения в части 32 хранения корректируются корректирующей частью 37 в ответ на определение частью 36 определения, что требуется корректировка параметров облучения, хранящихся в части 32 хранения;

[00103] и корректирующее действие не выполняется корректирующей частью 37 в ответ на определение частью 36 определения, что параметры облучения, хранящиеся в части 32 хранения, не требуют корректировки.

[00104] На этапе S8 оставшееся время облучения или оставшееся время облучения и другие параметры облучения отображаются дисплейной частью 38 в реальном времени в соответствии с параметрами облучения, сохраненными в части 32 хранения.

[00105] Во время работы системы 3 мониторинга считывающая часть 34 периодически считывает параметры облучения в реальном времени, например, считывает параметры облучения в реальном времени каждые 5 минут и передает параметры облучения в реальном времени в вычислительную часть 35 для соответствующего вычисления. При этом в ответ на разницу между параметром облучения в реальном времени и предустановленным параметром облучения, вычисленным вычислительной частью, которая больше, чем первое пороговое значение, или в ответ на параметр облучения в реальном времени, который больше, чем второе пороговое значение, или меньше, чем третье пороговое значение, часть определения может выдавать команду, что параметры облучения должны быть скорректированы. Затем корректирующая часть 37 корректирует параметры облучения, хранящиеся в части 32 хранения. Напротив, часть 36 определения дает команду о том, что параметры облучения не нуждаются в корректировке. В это время корректирующая часть 37 не корректирует параметры облучения, хранящиеся в части 32 хранения. Например, в ответ на разницу между мощностью дозы нейтронов и предустановленной мощностью дозы нейтронов, вычисленную вычислительной частью 35, превышающую предустановленное первое пороговое значение, или в ответ на разницу между плотностью потока нейтронов в реальном времени и предустановленной плотностью потока нейтронов, вычисленную вычислительной частью 35, превышающую предустановленное первое пороговое значение, или в ответ на разницу между концентрацией бора в реальном времени и предустановленной концентрацией бора, вычисленную вычислительной частью 35, превышающую предустановленное первое пороговое значение, или в ответ на разницу между скорректированным оставшимся временем облучения и оставшимся временем облучения (разницу между предустановленным временем облучения и фактически реализованным временем облучения или последним скорректированным оставшимся временем облучения), вычисленную вычислительной частью 35, превышающую предустановленное первое пороговое значение, или в ответ на получение вычислительной частью 35 путем сравнения, что мощность дозы нейтронов в реальном времени или плотность потока нейтронов в реальном времени или концентрация бора в реальном времени превышает предустановленное второе пороговое значение или меньше предустановленного третьего порогового значения.

[00106] Перед корректировкой предустановленных параметров облучения часть 32 хранения сохраняет предустановленные параметры облучения, а дисплейная часть 38 отображает оставшееся время облучения и другие предустановленные параметры облучения в реальном времени. После корректировки предустановленных параметров облучения часть 32 хранения сохраняет последний набор скорректированных параметров облучения, а дисплейная часть 38 отображает скорректированное оставшееся время облучения и последний набор других скорректированных параметров облучения в реальном времени. Дисплейная часть 38 может отображать все параметры облучения, а также может отображать часть параметров облучения. Дисплейная часть 38 также, в частности, отображает, какие параметры облучения, помимо оставшегося времени облучения, могут быть выбраны в соответствии с фактическими потребностями. В общем случае дисплейная часть 38 отображает такую информацию, как оставшееся время облучения, дозу облучения в реальном времени, концентрацию бора и т.п.

[00107] В вариантах осуществления, раскрытых в заявке на изобретение, вычислительная часть 35 объединяет дозу нейтронов D_r в реальном времени, детектируемую устройством 21 детектирования дозы нейтронов, и предустановленную дозу нейтронов D_total, введенную входной частью 31, для получения скорректированного оставшегося времени облучения t_r путем вычисления. Здесь t₀ - предустановленное время облучения, t - время облучения в реальном времени, детектируемое системой детектирования, то есть реализованное время облучения, $$\overline{D}$$ - среднее значение дозы нейтронов в период t, а P - процент дозы нейтронов в реальном времени к предустановленной дозе нейтронов.

[00108] $$P=\frac{D_r}{D_{total}}\cdot 100\underset{}{\overset{}{}}\text{\%}$$ (2-1)

[00109] Когда P меньше 97%, скорректированное оставшееся время облучения t_r вычисляют по формуле (2-2) и формуле (2-3):

[00110] (2-2)

[00111]$$t_r=\frac{D_{total}-D_r}{\overline{D}}$$ (2-3)

[00112] В это время часть 37 корректировки требуется для корректировки только предустановленного времени облучения или скорректированного оставшегося времени облучения, хранящегося в части 32 хранения.

[00113] Когда P больше или равно 97%, корректирующая часть 37 регулирует мощность дозы нейтронов до первой мощности дозы нейтронов меньшей, чем предустановленная мощность дозы нейтронов, и соответственно увеличивает время облучения, чтобы предотвратить поглощение пациентом S избыточных нейтронов. Первая мощность дозы нейтронов составляет от 1/7 до 1/2 от предустановленной мощности дозы нейтронов. Предпочтительно мощность дозы нейтронов регулируется до 1/5 от предустановленной мощности дозы нейтронов I_d, то есть, мощность первой дозы нейтронов равна I_d /5, при этом скорректированное оставшееся время облучения t_r вычисляется по формуле (2-4):

[00114] $$t_r=\frac{D_{total}-D_r}{\frac{I_d}{5}}$$ (2-4)

[00115] В это время от корректирующей части 37 требуется изменение оставшегося времени облучения и предустановленной мощности дозы нейтронов в части 32 хранения до скорректированного оставшегося времени облучения t_r и скорректированной мощности дозы нейтронов, соответственно, при этом часть 33 управления осуществляет план терапии в соответствии со скорректированными параметрами облучения. В других вариантах осуществления мощность дозы нейтронов может быть скорректирована до других коэффициентов, таких как 1/3, 1/4 , 1/6, 1/7 или т.п. предустановленной мощности дозы нейтронов, чтобы предотвратить поглощение пациентом S избыточных нейтронов при облучении пучком нейтронов с высокой мощностью дозы нейтронов. При этом корректирующая часть 37 может регулировать мощность дозы нейтронов, когда P больше или равно 90%, или больше или равно 95%, или больше или равно другим соотношениям, причем конкретное соотношение может быть предустановлено в соответствии с реальными ситуациями. Разумеется, требуется ли регулировка мощности дозы нейтронов до первой мощности дозы нейтронов, меньшей, чем предустановленная мощность дозы нейтронов, также может быть определено без значения P, вычисленного вычислительной частью 35, вместо этого после условия, при котором мощность дозы нейтронов должна быть скорректирована на какой-либо процент от дозы нейтронов в реальном времени до предустановленной дозы нейтронов на основании предустановленной дозы нейтронов, пороговое значение устанавливают вручную и вводят в часть 32 хранения через входную часть 31 для хранения. Когда детектированная доза нейтронов в реальном времени больше или равна пороговому значению, часть 36 определения определяет, что параметры облучения требуется скорректировать, при этом корректирующая часть 37 приспособлена для регулировки мощности дозы нейтронов, чтобы она была первой мощностью дозы нейтронов, меньшей, чем предустановленная мощность дозы нейтронов.

[00116] В вышеуказанных вариантах осуществления изобретения, когда P меньше 97%, вычислительный блок 35 вычисляет время облучения, необходимое для завершения облучения с предустановленной дозой нейтронов, исходя из условия сохранения неизменной мощности дозы нейтронов в реальном времени. В других вариантах осуществления изобретения цель завершения облучения с предустановленной дозой в течение предустановленного времени облучения достигается путем изменения мощности дозы нейтронов или концентрации бора при сохранении времени облучения неизменным. Способы изменения мощности дозы нейтронов включают изменение мощности ускорителя, изменение толщины целевого слоя мишени 112 или т.п. Скорректированную мощность дозы нейтронов I_r рассчитывают по формуле (2-5):

[00117] $$I_r=\frac{D_{total}-D_r}{t_0-t}$$ (2-5)

[00118] Поскольку мощность дозы нейтронов рассчитывают из скорости потока нейтронов через коэффициент преобразования, а скорость потока нейтронов получают путем интегрирования скорости счета нейтронов, скорректированная мощность дозы нейтронов эквивалентна скорректированной плотности потока нейтронов и скорости счета нейтронов.

[00119] При осуществлении, когда Р больше или равно 97%, для предотвращения поглощения пациентом S избыточных нейтронов при облучении пучка нейтронов с высокой мощностью дозы нейтронов мощность дозы нейтронов все еще регулируют до 1/5 от предустановленной мощности дозы нейтронов, а скорректированное оставшееся время облучения t_r вычисляют по формуле (2-4).

[00120] Когда фактически реализованное время облучения достигает предустановленного времени облучения или когда фактически облученная доза нейтронов достигает предустановленной дозы нейтронов, часть управления отправляет в устройство нейтронозахватной терапии команду на прекращение облучения.

[00121] Система 3 мониторинга снабжена корректирующей частью 37, которая корректирует параметры облучения, хранящиеся в части 32 хранения и конфигурированные для выполнения плана терапии, поэтому обеспечено, что доза нейтронов пучка нейтронов, облучающего пациента, в основном согласуется с предустановленной дозой нейтронов, и дополнительно повышается точность дозы нейтронов пучка нейтронов, облучающего пациента S. При этом, когда процент дозы нейтронов в реальном времени предустановленной дозе нейтронов больше или равен 97%, мощность дозы нейтронов уменьшается, а время облучения соответственно увеличивается, чтобы предотвратить поглощение пациентом S избыточных нейтронов при облучении пучком нейтронов высокой мощностью дозы нейтронов, что также имеет эффект повышения точности дозы нейтронов пучка нейтронов, облучающего пациента S.

[00122] В других вариантах осуществления изобретения может быть определено, в соответствии с параметрами облучения в реальном времени, детектируемыми устройством 22 детектирования температуры, устройством 23 детектирования смещения или устройством детектирования концентрации бора, требуется ли корректировка предустановленных параметров, и скорректированные параметры облучения вычисляют в соответствии с параметрами облучения в реальном времени, детектируемыми этими устройствами детектирования. Например, когда устройство детектирования концентрации бора детектирует, что концентрация бора в организме пациента S не соответствует предустановленной концентрации бора или не попадает в предустановленный диапазон, корректирующая часть 37 корректирует оставшееся время облучения или корректирует интенсивность доставки бора в организм пациента. В общем случае трудно скорректировать концентрацию бора в организме пациента S за короткий промежуток времени, когда лучевая терапия подходит ближе к концу.

[00123] Точность дозы облучения нейтронного пучка имеет решающее значение в практической терапии. Чрезмерные дозы облучения могут нанести потенциальный вред пациенту S, а слишком малые дозы облучения могут снизить качество терапии. Как ошибка вычисления при вычислении заданной дозы нейтронов, так и отклонение между параметром облучения в реальном времени и предустановленным параметром облучения во время фактического облучения могут вызвать неточную дозу облучения нейтронами. Следовательно, в дополнение к параметрам облучения, скорректированным в режиме реального времени, вычисление предустановленных параметров облучения также имеет решающее значение во время фактического облучения. Таким образом, корректирующая система необходима для корректировки предустановленной дозы нейтронов, чтобы обеспечить, что доза нейтронного облучения, применяемая к пациенту S, является более точной. При корректировки предустановленной дозы нейтронного пучка следует учитывать влияние таких факторов, как отклонение позиционирования пациента S, отклонение мощности дозы нейтронов в реальном времени, концентрация бора в организме пациента поток нейтронов и т.п.

[00124] Коэффициент корректировки, используемый корректирующей системой, включает в себя коэффициент корректировки нейтронов К₁ и коэффициент корректировки бора К₂. Здесь коэффициент корректировки нейтронов K₁ связан с коэффициентом корректировки позиционирования K_p и коэффициентом корректировки интенсивности пучка нейтронов K_i. Коэффициент корректировки бора K₂ связан с коэффициентом корректировки концентрации бора K_b и коэффициентом корректировки эффекта самоэкранирования бора K_s.

[00125] Отклонение между мощностью дозы нейтронов в реальном времени и предустановленной мощностью дозы нейтронов может непосредственно привести к отклонению дозы нейтронов, окончательно облученной на пациента. Поэтому для корректировки дозы нейтронного излучения вводят коэффициент корректировки положения K_p и коэффициент корректировки интенсивности пучка нейтронов K_i.

[00126] Под эффектом самоэкранирования подразумевается, что при различной концентрации бора также различается траектория нейтронного пучка, излучаемого в часть опухоли. В частности, чем выше концентрация бора в организме пациента S, тем меньше проникающая способность нейтронного пучка, тем короче путь нейтронного пучка, излучаемого в опухоль, и, таким образом, нейтронный пучок может реагировать с бором в менее глубоком пути. Напротив, чем длиннее путь нейтронного пучка, излучаемого в опухоль, тем глубже путь, в котором нейтронный пучок может реагировать с бором. В частности, первое значение концентрации бора в организме пациента получают с помощью устройства определения концентрации бора, обеспечивают первый путь нейтронного пучка, изучаемого в часть опухоли, и с помощью коррекционной системы получают первый коэффициент корректировки бора. Второе значение концентрации бора в организме пациента получают с помощью устройства детектирования концентрации бора, обеспечивают второй путь нейтронного пучка, излучаемого в опухолевую часть, и с помощью коррекционной системы получают второй коэффициент корректировки бора. В этом случае первое значение концентрации бора больше второго значения концентрации бора, первый путь меньше второго пути, а первый коэффициент корректировки бора меньше второго коэффициента корректировки бора. Поэтому при вычислении дозы нейтронного облучения следует учитывать влияние эффекта самоэкранирования на фактический эффект облучения нейтронного пучка и его пути облучения, и для корректировки дозы нейтронного облучения вводят коэффициент корректировки концентрации бора K_b и коэффициент корректировки эффекта самоэкранирования бора K_s.

[00127] В частности, вычисляют коэффициент нейтронной корректировки K₁, коэффициент корректировки позиционирования K_p и коэффициент корректировки интенсивности нейтронного пучка K_i, используя формулу (3-1), формулу (3-2) и формулу (3-3), соответственно, при этом соответствующие формулы выглядят следующим образом.

[00128] $$K_1=K_p\cdot K_{\text{i}}$$ (3-1)

[00129] $$K_p=\frac{D}{D_0}$$ (3-2)

[00130] $$K_i=\frac{I}{I_0}$$ (3-3)

[00131] где D - фактическая доза терапии, то есть, доза нейтронов D_r в реальном времени, измеренная устройством 21 детектирования дозы нейтронов;

[00132] D₀ - нескорректированная предустановленная доза нейтронов;

[00133] I - фактическая интенсивность пучка нейтронов, то есть, мощность дозы нейтронов в реальном времени, измеренная устройством 21 детектирования дозы нейтронов; и

[00134] I₀ - теоретическая интенсивность пучка, то есть, предустановленная мощность дозы нейтронов, вводимая входной частью 31.

[00135] Коэффициент корректировки бора K₂, коэффициент корректировки концентрации бора K_b и коэффициент корректировки самозащитного эффекта бора K_s вычисляют по формуле (3-4), формуле (3-5) и формуле (3-6) соответственно, при этом соответствующие формулы выглядят следующим образом

[00136] $$K_2=K_b\cdot K_{\text{S}}$$ (3-4)|

[00137] $$K_b=\frac{B}{B_0}$$ (3-5)

[00138] $$K_S=\frac{{\phi }_B}{{\phi }_{B0}}$$ (3-6)

[00139] где B - фактическая концентрация бора в организме пациента S, то есть, концентрация бора в реальном времени, детектируемая устройством детектирования концентрации бора;

[00140] B₀ - предустановленное значение концентрации бора в плане терапии, то есть, предустановленная концентрация бора, вводимая с помощью входной части 31;

[00141] ϕ_B - поток тепловых нейтронов в теле пациента S, когда распределение концентрации бора равно B; и

[00142] ϕ_B0 - поток тепловых нейтронов в организме пациента S, когда распределение концентрации бора равно B0.

[00143] Нескорректированную предустановленную дозу нейтронов D₀ вычисляют по следующей формуле (3-7).

[00144] $$D_{eq}=D_B\cdot B_{con}\cdot CBE+D_f\cdot RB{E}_n+D_{th}\cdot RB{E}_n+D_r\cdot RB{E}_r$$ (3-7)

[00145] Скорректированную предустановленную дозу нейтронов D_total в плане терапии вычисляют по следующей формуле (3-8).

[00146] (3-8)

[00147] где D_B - доза при концентрации бора 1 ppm, единицей измерения является Гр

[00148] B_con - фактическая измеренную концентрацию бора, единицей измерения является ppm

[00149] D_f - доза быстрых нейтронов, единицей измерения является Гр;

[00150] D_th - доза тепловых нейтронов, единицей измерения является Гр;

[00151] RBE_n - относительная биологическая эффективность (RBE) нейтрона;

[00152] D_r - гамма-доза, единицей измерения является Гр; и

[00153] RBE_r - гамма RBE.

[00154] Во время фактической терапии корректирующая система корректирует предустановленную дозу нейтронов в предварительно составленном плане терапии, чтобы предотвратить применение неточной дозы нейтронов к пациенту S.

[00155] Корректирующая система всесторонне учитывает влияние таких факторов, как отклонение позиционирования пациента S, отклонение мощности дозы нейтронов в реальном времени, концентрация бора в реальном времени и т.п. на предустановленную дозу нейтронов и вводит коэффициент корректировки нейтронов K₁ и коэффициент корректировки бора K₂ для корректировки предустановленной дозы нейтронов, так что обеспечивается точность дозы нейтронов, излучаемых на пациента S от источника.

[00156] Во время фактической терапии после того, как входная часть 31 завершает ввод предустановленных параметров облучения, оператор запускает устройство нейтронозахватной терапии для проведения лучевой терапии. После начала облучения входная функция входной части 31 блокируется, и соответствующие параметры облучения не могут быть введены снова, таким образом можно гарантировать, что может быть предотвращена ситуация, когда неправильные параметры и команды введены из-за случайного прикосновения или операционной ошибки при облучении. Однако, когда процесс терапии несколько не согласуется с идеальным состоянием, облучение может быть остановлено или продолжено в соответствии с ненормальным состоянием, и параметры могут быть не скорректированы вовремя или инструкции могут быть не изменены вовремя во время облучения. При этом когда рабочий интерфейс просто настроен на работу в режиме реального времени, параметры облучения и команды управления все еще могут вводиться входной частью 31 после начала облучения, таким образом можно обеспечить, что правильные параметры облучения и команды могут вводиться в режиме реального времени во время облучения. Тем не менее, все еще существует риск того, что на результат облучения влияет ввод неправильных параметров и инструкций или повторный ввод инструкций по эксплуатации из-за ошибочной операции во время облучения.

[00157] Как показано на Фиг. 7, устройство нейтронозахватной терапии снабжено интерфейсом управления. Интерфейс управления состоит из вышеуказанной входной части 31, дисплейной части 38, кнопки 51 подтверждения безошибочности информации, кнопки 52 начала облучения, кнопки 53 паузы облучения, кнопки 54 отмены облучения и кнопки 55 формирования отчета. Оператор активирует кнопку 51 подтверждения безошибочности информации для передачи в систему 3 мониторинга сигнала, что вся информация подтверждена как безошибочная. После получения системой 3 мониторинга сигнала, что вся информация подтверждена как безошибочная, выполняется необходимое условие для запуска устройства нейтронозахватной терапии для облучения нейтронным пучком. После того, как система 3 мониторинга получает сигнал, что вся информация подтверждена как безошибочная, активируется кнопка 52 начала облучения, и выполняется достаточное условие для запуска устройства нейтронозахватной терапии для облучения пучком нейтронов. После запуска устройства нейтронозахватной терапии облучение нейтронным пучком может быть приостановлено кнопкой 53 паузы облучения, при этом облучение нейтронным пучком может быть отменено кнопкой 54 отмены облучения. После завершения облучения кнопка 55 формирования отчета может быть активирована для автоматического формирования отчета, относящегося к лучевой терапии. Когда облучение нейтронным пучком приостанавливается, это означает, что все параметры облучения и инструкции остаются неизменными. Когда снова активируется кнопка 52 начала облучения, облучение нейтронным пучком выполняется с исходными параметрами облучения и инструкциями. Когда облучение нейтронным пучком отменяется, это означает, что очищаются все параметры облучения и инструкции. Когда облучение нейтронным пучком выполняется снова, параметры облучения и инструкции должны быть введены снова, и последовательно активируются кнопка 51 подтверждения безошибочности информации и кнопка 52 начала облучения.

[00158] Система предотвращения неправильной работы всесторонне учитывает два фактора работоспособности и безопасности и снабжена вторичной частью подтверждения и защитной частью для обеспечения безопасного и точного облучения, в то время как система не лишена работоспособности в режиме реального времени. До того, как оператор активирует вторичную часть подтверждения для передачи в устройство нейтронозахватной терапии сигнала, что вся информация подтверждена как безошибочная, устройство нейтронозахватной терапии не может быть запущено для выполнения плана лучевой терапии, то есть, не может быть активирована кнопка 52 начала облучения. Во время запуска защитной части блокируются входная часть 31, которая может изменять и вводить параметры инструкции облучения, и кнопка 55 формирования отчета.

[00159] В вариантах осуществления изобретения вторичной частью подтверждения является кнопка 51 подтверждения безошибочности информации на интерфейсе управления. Прежде, чем врач запустит программу для выполнения плана терапии, соответствующая информация должна быть подтверждена дважды. После того, как оператор подтверждает, что ввод является безошибочным, и нажимает кнопку 51 подтверждения безошибочности информации для ввода в систему 3 мониторинга инструкции, что информация подтверждена как безошибочная, устройство может быть запущено для выполнения плана терапии, чем снижается риск ошибочного ввода неправильных команд управления из-за ошибочной операции. Например, перед проведением лучевой терапии на пациенте S врач должен проверить информацию о пациенте (такую как имя, пол, возраст и т.п.), параметры облучения (такие как доза облучения, номер коллиматора или т.п.) или т.п. После проверки, что вся информация верна, функция начала облучения может быть активирована только нажатием кнопки 51 подтверждения безошибочности информации на интерфейсе управления. В противном случае, даже если врач нажимает кнопку 52 начала облучения, устройство отказывается начинать облучение нейтронным пучком и выдает подсказку о том, что информация не подтверждена.

[00160] В вариантах осуществления изобретения защитной частью является кнопка 52 начала облучения. После того, как кнопка 52 начала облучения запускает план терапии, входная функция входной части 31 блокируется, и никакая информация не может быть введена. В частности, перед лучевой терапией соответствующие инструкции и параметры облучения вводятся с помощью входной части 31. После ввода соответствующих параметров и инструкций облучения в систему контроля 3 оператор проверяет правильность соответствующих параметров и инструкций облучения. После подтверждения, что соответствующие параметры и инструкции облучения являются правильными, оператор активирует кнопку 51 подтверждения безошибочности информации, после чего входная часть 31 может быть заблокирована, и соответствующие параметры и инструкции облучения не могут быть изменены или добавлены через входную часть 31, чтобы предотвратить неправильный ввод. Соответствующие параметры и инструкции облучения могут быть снова введены только после разблокировки входной части 31. В вариантах осуществления изобретения после нажатия кнопки 53 паузы облучения или кнопки 54 отмены облучения лучевая терапия прекращается. В то же время разблокируется входная часть 31, выполненная с возможностью ввода соответствующей информации, после чего посредством входной части 31 может быть изменена или добавлена соответствующая информация. Разумеется, входная часть может быть автоматически разблокирована после завершения лучевой терапии. Таким образом, предотвращается неправильный ввод, при этом обеспечивается работоспособность системы. Например, после проверки, что информация о пациенте S, параметры облучения и другая информация верны, медицинский персонал нажимает кнопку 51 подтверждения безошибочности информации на интерфейсе управления, а затем нажимает кнопку 52 начала облучения. Затем система начинает лучевую терапию. В это время блокируется входная часть 31, сконфигурированная для ввода соответствующей информации, и ввод информации не может выполняться.

[00161] До завершения лучевой терапии также блокируется кнопка 55 формирования отчета, причем кнопка 55 формирования отчета может быть автоматически разблокирована только после завершения лучевой терапии, то есть может быть включена функция формирования отчета о терапии.

[00162] Защитная часть не ограничена применением в кнопке 52 начала облучения как в приведенном выше варианте осуществления, она также применима для других важных кнопок и окон ввода параметров. Кроме того, средством для реализации вторичного подтверждения и защиты кнопки может быть программное или аппаратное обеспечение, например, защитная часть также может быть ключом или переключателем на панели управления. Перед включением ключа или переключателя некоторые операции могут не выполняться, и соответствующие операции могут выполняться только при включении ключа или переключателя.

[00163] В вариантах осуществления изобретения команды и параметры облучения вводят посредством сенсорного экрана. В других вариантах осуществления для ввода может использоваться ключ (например, механический ключ).

[00164] Система предотвращения неправильной работы может не только обеспечивать функции настройки параметров и ввода команд управления, если это необходимо, но и уменьшать неправильный ввод параметров или повторный ввод команд из-за ошибки работы или по другим причинам, что снижает риск в работе устройства.

[00165] В устройстве нейтронозахватной терапии согласно изобретению устройство 21 детектирования дозы нейтронов снабжено по меньшей мере двумя каналами скорости счета с различной чувствительностью детектирования нейтрона, то есть первым каналом 201 скорости счета и вторым каналом 202 скорости счета, и блоком 216 выбора канала скорости счета, который выбирает более точную скорость счета в соответствии с фактической ситуацией, для вычисления дозы нейтронов, так что можно избежать ошибки потери скорости счета, обусловленной временем разрешения импульсов. В то же время учитывается статистическая погрешность, обусловленная низкой скоростью счета, чем повышается точность детектирования дозы нейтронов в реальном времени, тем самым повышается точность дозы нейтронов пучка нейтронов, облучающего пациент S. При этом устройство 21 детектирования дозы нейтронов также снабжено блоком 217 корректировки скорости счета, который может вычислять время разрешения импульсов детектора 211 и может вычислять коэффициент корректировки скорости счета в соответствии со временем разрешения импульсов, так что корректируется ошибка скорости счета , обусловленная временем разрешения импульсов, дополнительно повышается точность детектирования дозы нейтронов в реальном времени и дополнительно повышается точность дозы нейтронного пучка, облучающего пациента S.

[00166] Устройство нейтронозахватной терапии согласно изобретению также снабжено системой 3 мониторинга. Система 3 мониторинга снабжена корректирующей частью 37, которая периодически корректирует параметры облучения, хранящиеся в части 32 хранения и выполненные с возможностью выполнения плана терапии, поэтому гарантируется, что доза нейтронов пучка нейтронов, облучающего пациента S, в основном согласуется с предустановленной дозой нейтронов, и дополнительно повышается точность дозы нейтронов пучка нейтронов, облучающего пациента S. При этом когда процент дозы нейтронов в реальном времени к предустановленной дозе нейтронов больше или равен 97%, мощность дозы нейтронов уменьшается и время облучения соответственно увеличивается, чтобы предотвратить поглощение пациентом S избыточных нейтронов при облучении пучком нейтронов с высокой мощностью дозы нейтронов, что также имеет эффект повышения точности дозы нейтронов пучка нейтронов, облучающего пациента S.

[00167] Устройство нейтронозахватной терапии согласно изобретению также снабжено корректирующей системой. Корректирующая система всесторонне учитывает влияние таких факторов, как отклонение позиционирования пациента S, отклонение мощности дозы нейтронов в реальном времени, концентрация бора в реальном времени и т.п. на предустановленную дозу нейтронов и вводит коэффициент корректировки нейтронов K₁ и коэффициент корректировки бора K₂ для корректировки предустановленной дозы нейтронов, так что обеспечивается точность дозы нейтронов, облучающих пациента S от источника.

[00168] Наконец, устройство нейтронозахватной терапии согласно изобретению может применять точную дозу облучения пучком нейтронов к пациенту и снижать риск, обусловленный ошибочной работой устройства, при условии обеспечения работоспособности устройства.

[00169] Устройство нейтронозахватной терапии согласно изобретению не ограничивается решением, описанным выше на примерах вариантов его осуществления, и конструкциями, показанными на чертежах.

Изобретение относится к области облучения радиоактивными лучами, в частности к устройству нейтронозахватной терапии и этапам работы его системы мониторинга. Устройство нейтронозахватной терапии содержит систему облучения пучком нейтронов, систему детектирования и систему мониторинга. Система облучения пучком нейтронов генерирует пучок нейтронов для выполнения нейтронной лучевой терапии в отношении пациента. Система детектирования используется для детектирования параметров облучения в ходе нейтронно-лучевой терапии, а система мониторинга - для управления всем процессом облучения нейтронным пучком. Система мониторинга содержит часть хранения для сохранения параметров облучения, часть управления для выполнения плана лечения в соответствии с параметрами облучения, сохраненными в части хранения, и корректирующую часть для коррекции части параметров облучения, сохраненных в части хранения. Изобретение обеспечивает то, что доза пучка нейтронов для облучения пациента в основном согласуется с предустановленной дозировкой облучения пучка нейтронов и повышает точность дозы пучка нейтронов для облучения пациента. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Устройство нейтронозахватной терапии, содержащее систему облучения пучком нейтронов, выполненную с возможностью генерирования пучка нейтронов, систему детектирования, выполненную с возможностью детектирования параметров облучения, и систему мониторинга, выполненную с возможностью управления всем процессом облучения пучком нейтронов и содержащую часть хранения, выполненную с возможностью сохранения параметров облучения, часть управления, выполненную с возможностью осуществления плана лечения в соответствии с параметрами облучения, сохраненными в части хранения, и корректирующую часть, выполненную с возможностью корректировки части параметров облучения, сохраненных в части хранения,

причем параметры облучения содержат оставшееся время облучения, и корректирующая часть выполнена с возможностью корректировки оставшегося времени облучения,

причем скорректированное оставшееся время облучения t_r вычисляется с использованием формулы (2-2) и формулы (2-3):

(2-2) (2-3)

где t -реализованное время облучения, - среднее значение дозы нейтронов в период t, D_r - доза нейтронов в реальном времени, детектируемая системой детектирования, и D_total - предустановленная доза нейтронов.

2. Устройство нейтронозахватной терапии по п.1, в котором параметры облучения содержат мощность дозы нейтронов, и корректирующая часть выполнена с возможностью корректировки мощности дозы нейтронов.

3. Устройство нейтронозахватной терапии по п.2, в котором скорректированная мощность дозы нейтронов I_r рассчитывается с использованием формулы (2-5):

(2-5)

где t - реализованное время облучения, t₀ - предустановленное время облучения, D_r - доза нейтронов в реальном времени, детектированная системой детектирования, и D_total - предустановленная доза нейтронов.

4. Устройство нейтронозахватной терапии по п.1, в котором параметры облучения содержат концентрацию бора, и корректирующая часть выполнена с возможностью корректировки концентрации бора.

5. Устройство нейтронозахватной терапии по любому из пп.1-4, в котором параметры облучения содержат предустановленные параметры облучения, параметры облучения в реальном времени и скорректированные параметры облучения, при этом система мониторинга дополнительно содержит входную часть, выполненную с возможностью ввода предустановленных параметров облучения, считывающую часть, выполненную с возможностью считывания параметров облучения в реальном времени, детектируемых системой детектирования, вычислительную часть, выполненную с возможностью вычисления параметров облучения, сохраненных в части хранения, часть определения, выполненную с возможностью определения, в соответствии с результатом вычисления вычислительной части, требуется ли корректировка параметров облучения, и дисплейную часть, выполненную с возможностью отображения по меньшей мере оставшегося времени облучения из параметров облучения в реальном времени.

6. Устройство нейтронозахватной терапии по п.5, в котором перед корректировкой предустановленных параметров облучения часть хранения сохраняет предустановленные параметры облучения, причем оставшееся время облучения, отображаемое дисплейной частью, представляет собой разницу между предустановленным временем облучения и фактически реализованным временем облучения; при этом после корректировки предустановленных параметров облучения часть хранения сохраняет последние скорректированные параметры облучения, и оставшееся время облучения, отображаемое дисплейной частью, представляет собой скорректированное оставшееся время облучения.

7. Устройство нейтронозахватной терапии по п.6, в котором, в ответ на разницу между параметром облучения в реальном времени и предустановленным параметром облучения, вычисленную вычислительной частью, превышающую первое пороговое значение, или в ответ на параметр облучения в реальном времени, превышающий второе пороговое значение или меньше третьего порогового значения, часть определения выдает команду, что параметры облучения должны быть скорректированы.

8. Устройство нейтронозахватной терапии по п.1, в котором система детектирования содержит устройство детектирования дозы нейтронов, выполненное с возможностью детектирования дозы нейтронов в реальном времени, устройство детектирования температуры, выполненное с возможностью детектирования температуры системы облучения пучком нейтронов, устройство детектирования смещения, выполненное с возможностью детектирования, создает ли объект, подлежащий облучению, смещение во время терапии, и устройство детектирования концентрации бора, выполненное с возможностью детектирования концентрации бора, которая является концентрацией бора в теле подлежащего облучению объекта.

9. Устройство нейтронозахватной терапии по п.8, в котором устройство детектирования дозы нейтронов содержит детектор, выполненный с возможностью приема пучка нейтронов и вывода сигнала, блок обработки сигнала, выполненный с возможностью обработки сигнала, выводимого из детектора, счетчик, выполненный с возможностью отсчета сигнала, выводимого из блока обработки сигнала, для получения скорости счета, блок преобразования, выполненный с возможностью преобразования скорости счета, записанной счетчиком, в плотность потока нейтронов или мощность дозы нейтронов, блок интегрирования, выполненный с возможностью интегрирования плотности потока нейтронов или мощности дозы нейтронов для получения дозы нейтронов, и дисплей, выполненный с возможностью отображения дозы нейтронов.

10. Способ мониторинга при работе системы мониторинга устройства нейтронозахватной терапии по любому из пп.5-9, содержащий:

S1: ввод, с помощью входной части, предустановленных параметров облучения;

S2: сохранение, с помощью части хранения, параметров облучения;

S3: выполнение, с помощью части управления, плана лечения в соответствии с параметрами облучения, сохраненными в части хранения;

S4: считывание, с помощью считывающей части, параметров облучения в реальном времени, детектируемых системой детектирования;

S5: вычисление, с помощью вычислительной части, параметров облучения, сохраненных в части хранения, и параметров облучения в реальном времени, считываемых считывающей частью;

S6: определение, с помощью части определения, требуется ли корректировка параметров облучения, сохраненных в части хранения, в соответствии с результатом вычисления вычислительной части;

S7: корректировка, с помощью корректирующей части, последнего набора параметров облучения в части хранения, в ответ на определение частью определения, что требуется корректировка параметров облучения, сохраненных в части хранения;

не выполнение, с помощью корректирующей части, корректирующего действия в ответ на определение частью определения, что не требуется корректировка последнего набора параметров облучения; и

S8: отображение, с помощью дисплейной части, оставшегося времени облучения в реальном времени в соответствии с последним набором параметров облучения, сохраненных в части хранения.

11. Способ по п.10, причем перед корректировкой предустановленных параметров облучения часть хранения сохраняет предустановленные параметры облучения, а дисплейная часть отображает оставшееся время облучения и другие предустановленные параметры облучения в реальном времени; при этом после корректировки предустановленных параметров облучения часть хранения сохраняет последний набор скорректированных параметров облучения, а дисплейная часть отображает скорректированное оставшееся время облучения и последний набор других скорректированных параметров облучения в реальном времени.