ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к системе облучения излучением и, в частности, к системе нейтронозахватной терапии.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
С развитием ядерных технологий лучевая терапия, такая как Кобальт-60, линейный ускоритель, электронный пучок или подобные, 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 обычно оказывает слабый лечебный эффект на радиорезистентные злокачественные опухоли (например, мультиформную глиобластому и меланому) с радиорезистентностью.
Для уменьшения радиационного поражения нормальных тканей вокруг опухолей, концепция целевой терапии в химиотерапии применяется к лучевой терапии. Что касается опухолевых клеток с высокой радиорезистентностью, в настоящее время также активно разрабатываются источники излучения с высокой относительной биологической эффективностью (RBE), такие как протонная терапия, терапия тяжелыми частицами, нейтронозахватная терапия и т. п. Здесь нейтронозахватная терапия сочетает в себе два вышеупомянутых понятия, например, бор-нейтронозахватная терапия (BNCT), обеспечивает лучший выбор лечения рака, чем традиционные радиоактивные лучи, путем специфической агрегации борсодержащих лекарств в опухолевых клетках в сочетании с точной регуляцией и контролем пучка нейтронов.
Предыдущие системы нейтронозахватной терапии в основном основаны на реакторах, сами ядерные реакторы дороги и ограничены в использовании, а также имеют небезопасные факторы, сложные устройства и их трудно использовать в медицинских целях. Поэтому необходимо создать новое техническое средство для решения вышеупомянутых проблем.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Для решения вышеуказанных проблем в одном аспекте изобретения предложена система нейтронозахватной терапии, включающая в себя часть генерации пучка заряженных частиц, часть передачи пучка и часть генерации пучка нейтронов. Часть генерации пучка заряженных частиц содержит источник ионов и ускоритель, источник ионов выполнен с возможностью генерации заряженных частиц, ускоритель выполнен с возможностью ускорения заряженных частиц, генерируемых источником ионов, для получения пучка заряженных частиц с требуемой энергией. Часть генерации нейтронного пучка содержит мишень, тело формирования пучка и коллиматор, мишень установлена между частью передачи пучка и телом формирования пучка, пучок заряженных частиц, генерируемый ускорителем, излучается на мишень посредством части передачи пучка и воздействует на мишень для генерации нейтронов, причем генерируемые нейтроны последовательно проходят через тело формирования пучка и коллиматор для формирования терапевтического пучка нейтронов. Система нейтронозахватной терапии полностью размещена в здании из бетона и включает камеру облучения, камеру ускорения и камеру передачи пучка. Облучаемое тело, инъецированное медикаментом, подвергают лучевой терапии терапевтическим нейтронным пучком в камере облучения. В камере ускорения по меньшей мере частично размещена часть генерации пучка заряженных частиц. Камера передачи пучка по меньшей мере частично вмещает часть передачи пучка, причем часть генерации пучка нейтронов по меньшей мере частично размещена в перегородке между камерой облучения и камерой передачи пучка. Система нейтронозахватной терапии работает на основе ускорителя, поэтому является более безопасной и надежной, имеет более компактную структуру и разумную компоновку, и может быть применена к местам лечения, таким как больницы или тому подобное.
Предпочтительно система нейтронозахватной терапии может дополнительно содержать камеру управления медикаментом и устройство инъекции медикамента. Устройство инъекции медикамента выполнено с возможностью инъекции медикамента в облучаемое тело во время лучевой терапии и содержит узел прохода медикамента, механизм размещения медикамента и механизм управления медикаментом. Узел прохода медикамента установлен между камерой контроля медикамента и камерой облучения, при этом механизм размещения медикамента и механизм контроля медикамента установлены в камере контроля медикамента и управляют инъекцией медикамента облучаемому телу в камере контроля медикамента. Можно обойтись без операций в камере облучения, чтобы повысить безопасность и надежность, и тем самым предотвратить воздействие нейтронных лучей в камере облучения на механизм размещения медикамента и механизм управления медикаментом.
При этом узел прохода медикамента может содержать элемент прохода медикамента и элемент размещения. Элемент прохода медикамента выполнен с возможностью инъекции медикамента. Элемент размещения выполнен с возможностью по меньшей мере частичного размещения элемента прохода медикамента, установленной в перегородке, и образует проход для прохода элемента прохода медикамента через перегородку.
Предпочтительно система нейтронозахватной терапии может дополнительно содержать процедурный стол, устройство позиционирования процедурного стола и экранирующее устройство устройства позиционирования процедурного стола. Экранирующее устройство устройства позиционирования процедурного стола может уменьшать или предотвращать радиационное повреждение устройства позиционирования процедурного стола, вызванное нейтронными и другими радиоактивными лучами, генерируемыми системой нейтронозахватной терапии, тем самым продлевая срок его службы.
При этом устройство позиционирования процедурного стола может содержать роботизированную руку, выполненную с возможностью поддержки и позиционирования процедурного стола и содержащую по меньшей мере одну часть руки, а экранирующее устройство содержит окружающий часть руки кожух роботизированной руки.
При этом кожух роботизированной руки может быть снабжена механизмом защиты от столкновений. Или, устройство позиционирования процедурного стола может дополнительно содержать линейный вал, роботизированная рука устанавливаться между линейным валом и процедурным столом, при этом линейный вал содержит рельс скольжения, прикрепленный к зданию, и опорное основание, соединенное с роботизированной рукой, причем опорное основание приводит в действие процедурный стол и роботизированную руку для совместного скольжения вдоль рельса, и экранирующее устройство содержит покрывающий рельс скольжения элемент. Покрывающий рельс скольжения элемент может уменьшать утечку радиационных лучей, возникающую при скольжении опорного основания вдоль скользящего рельса.
Предпочтительно может быть предусмотрено экранирующее нейтроны пространство, сформированное в здании и сформированное в камере передачи пучка или камере облучения, бетон представляет собой борсодержащий баритовый бетон, или экранирующая нейтроны пластина установлена на поверхности бетона с формированием экранирующего нейтроны пространства. Поскольку в процессе нейтронозахватной терапии генерируется большое количество нейтронов, особенно в непосредственной близости от части генерации нейтронного пучка, экранирующее нейтроны пространство предусмотрено для предотвращения или уменьшения утечки нейтронов или радиационного повреждения и радиационного загрязнения других внутренних устройств, насколько это возможно.
Предпочтительно здание может быть внутри снабжено кабелем для работы системы нейтронозахватной терапии, или трубчатым элементом для прохождения газа и жидкости, или стержнеобразным элементом, неподвижно установленным в здании, или опорным устройством, поддерживающим кабель или трубчатый элемент. Материал опорного устройства, трубчатого элемента или стержнеобразного элемента состоит по меньшей мере из одного из элементов C, H, O, N, Si, Al, Mg, Li, B, Mn, Cu, Zn, S, Ca или Ti в 90 % (в процентах по массе) или более. Предусмотрены трубчатый элемент, фиксирующий стержень, кабель и опорное устройство трубчатого элемента, и выбран материал с меньшим вторичным излучением, генерируемым после облучения нейтронами, что может уменьшить радиационное повреждение и радиационное загрязнение. Или периферия кабеля, трубчатого элемента или стержнеобразного элемента снабжена кольцевым экранирующим устройством, содержащим внутренний кожух, внешний кожух и экранирующий материал, установленный между внутренним кожухом и внешним кожухом. Предусмотрено кольцевое экранирующее устройство, которое может уменьшать радиационное повреждение и радиационное загрязнение нейтронов, генерируемых системой нейтронозахватной терапии, кабеля, трубчатого элемента и фиксирующего стержня, установленных в здании.
Предпочтительно система нейтронозахватной терапии может дополнительно содержать вспомогательное устройство, по меньшей мере частично установленное в камере ускорителя или камере передачи пучка, при этом вспомогательное устройство содержит охлаждающее устройство или устройство нагнетания и возвращения изоляционного газа, или устройство сжатия воздуха, обеспечивающее сжатый воздух, или вакуумный насос, обеспечивающий вакуумную среду.
При этом охлаждающая среда охлаждающего устройства может иметь твердость менее 60 мг/л. Охлаждающее устройство используется для охлаждения подлежащих охлаждению компонентов системы нейтронозахватной терапии, чем продлевается срок службы устройства. Охлаждающей средой охлаждающего устройства является мягкая вода, чем затрудняется образование осадка на водяной трубе во время охлаждения, влияющего на эффективность теплообмена.
Кроме того, охлаждающее устройство может быть выполнено с возможностью охлаждения источника ионов или ускорителя или мишени, охлаждающая среда охлаждающего устройства имеет твердость менее 17 мг/л, или охлаждающая среда охлаждающего устройства представляет собой деионизированную воду с проводимостью 0,5-1,5 мкСм/см. Или охлаждающее устройство может содержать устройство внешней циркуляции, устройство внутренней циркуляции и теплообменник. Устройство внутренней циркуляции подает охлаждающую среду к подлежащему охлаждению компоненту системы нейтронозахватной терапии для поглощения его тепла, затем подает охлаждающую среду после поглощения тепла и повышения температуры в теплообменник для осуществления теплообмена с охлажденной водой, подаваемой в теплообменник устройством внешней циркуляции, а затем подает охлаждающую среду после снижения температуры к подлежащему охлаждению компоненту снова для поглощения его тепла. Устройство внешней циркуляции способно непрерывно подавать охлажденную воду в теплообменник и возвращать охлажденную воду после поглощения тепла и повышения температуры.
При этом ускоритель может включать высоковольтный источник питания ускорителя, обеспечивающий энергию ускорения и снабженный внутри изоляционным газом, чтобы избежать поломки электронных компонентов внутри высоковольтного источника питания ускорителя. Устройство нагнетания и возвращения изоляционного газа обеспечивает изоляционный газ для высоковольтного источника питания ускорителя или возвращает изоляционный газ из высоковольтного источника питания ускорителя. Изоляционный газ может быть возвращен, когда соответствующие устройства обслуживаются, осматриваются и ремонтируются, чтобы улучшить коэффициент использования изоляционного газа.
Кроме того, устройство нагнетания и возвращения изоляционного газа может содержать источник газа и накопительный контейнер. Источник газа включает контейнер, содержащий изоляционный газ, причем накопительный контейнер соединен с источником газа и высоковольтный источником питания ускорителя, соответственно.
Второй аспект изобретения относится к системе нейтронозахватной терапии, включающей часть генерации пучка заряженных частиц, часть передачи пучка и часть генерации пучка нейтронов. Часть генерации пучка заряженных частиц генерирует пучок заряженных частиц Часть передачи пучка передает пучок заряженных частиц в часть генерации пучка нейтронов, причем часть генерации пучка нейтронов генерирует терапевтический пучок нейтронов. Система нейтронозахватной терапии установлена полностью в здании из бетона. Здание внутри снабжено кабелем для работы системы нейтронозахватной терапии, или трубчатым элементом для прохождения газа и жидкости, или стержнеобразным элементом, неподвижно установленным в здании. Периферия кабеля, трубчатого элемента или стержнеобразного элемента снабжена кольцевым экранирующим устройством. Предусмотрено кольцевое экранирующее устройство, которое может уменьшать радиационное повреждение и радиационное загрязнение нейтронов, генерируемых системой нейтронозахватной терапии, кабеля, трубчатого элемента и фиксирующего стержня, установленных в здании.
Предпочтительно кольцевое экранирующее устройство может содержать внутренний кожух, внешний кожух и экранирующий материал, установленный между внутренним кожухом и внешним кожухом.
При этом материал внутреннего кожуха и внешнего кожуха может состоять по меньшей мере из одного из элементов C, H, O, N, Si, Al, Mg, Li, B, Mn, Cu, Zn, S, Ca или Ti , в 90 % (в процентах по массе) или более.
При этом материал внутреннего кожуха и внешнего кожуха может представлять собой ПВХ.
При этом внешний кожух может быть использована в качестве замедлителя нейтронов, при этом замедленный нейтрон лучше поглощается экранирующим материалом.
При этом экранирующий материал может быть образован экранирующим нейтроны материалом.
При этом экранирующий материал может представлять собой борсодержащую смолу.
При этом предпочтительно трубчатый элемент может представлять собой вентиляционную трубу или противопожарную трубу, а стержнеобразный элемент представляет собой опорный стержень или винтовой стержень.
Кроме того, предпочтительно, часть генерации пучка заряженных частиц может включать ускоритель, часть генерации пучка нейтронов может включать мишень, тело формирования пучка и коллиматор, мишень установлена между частью передачи пучка и телом формирования пучка, пучок заряженных частиц, генерируемый ускорителем, излучается на мишень посредством части передачи пучка и взаимодействует с мишенью для генерации нейтронов, причем генерируемые нейтроны последовательно проходят через тело формирования пучка и коллиматор для формирования терапевтического пучка нейтронов.
При этом формирующее пучок тело может содержать отражатель, замедлитель, поглотитель тепловых нейтронов, экранирующее излучение тело и выход пучка. Замедлитель замедляет нейтроны, генерируемые из мишени до области энергии надтепловых нейтронов. Отражатель окружает замедлитель и направляет отклоненные нейтроны обратно в замедлитель для улучшения интенсивности пучка надтепловых нейтронов. Поглотитель тепловых нейтронов выполнен с возможностью поглощения тепловых нейтронов во избежание чрезмерного воздействия дозы на нормальные ткани в поверхностном слое во время лечения. Экранирующее излучение тело окружает выход пучка и установлено в задней части отражателя для экранирования утекших нейтронов и фотонов, чтобы уменьшить дозу, действующую на нормальные ткани в области, не подвергающуюся облучению. Коллиматор установлен в задней части выхода пучка для сужения пучка нейтронов.
Третий аспект изобретения относится к системе нейтронозахватной терапии, включающей часть генерации пучка заряженных частиц, часть передачи пучка и часть генерации пучка нейтронов. Часть генерации пучка заряженных частиц генерирует пучок заряженных частиц. Часть передачи пучка передает пучок заряженных частиц в часть генерации пучка нейтронов, а часть генерации пучка нейтронов генерирует терапевтический пучок нейтронов. Система нейтронозахватной терапии полностью размещена в здании из бетона и включает в себя камеру облучения и камеру контроля медикаментом. Облучаемое тело, инъецированное медикаментом, подвергают лучевой терапии терапевтическим нейтронным пучком в камере облучения. Камера облучения имеет перегородку, отделенную от камеры управления медикаментом. Система нейтронозахватной терапии дополнительно содержит устройство инъекции медикамента, причем устройство инъекции медикамента содержит узел прохода медикамента, установленный между камерой управления медикаментом и камерой облучения. Узел прохода медикамента содержит элемент прохода медикамента и элемент размещения. Элемент прохода медикамента выполнен с возможностью инъекции медикамента. Элемент размещения выполнен с возможностью по меньшей мере частичного размещения элемента прохода медикамента, расположенный в перегородке, и образует проход для прохода элемента прохода медикамента через перегородку. Устройство инъекции медикамента инъецирует медикамент в облучаемое тело в камере облучения посредством элемента прохода медикамента, проходящего через перегородку, что позволяет обойтись без операций в камере облучения и повысить безопасность и надежность. С одной стороны, наличие элемента размещения удобно для прохождения элемента прохода медикамента, а с другой стороны, использование элемента размещения для отделения бетонной стенки предотвращает загрязнение элемента прохода медикамента пылью и т.п.
Предпочтительно устройство инъекции медикамента может быть выполнено с возможностью инъекции медикамента в облучаемое тело во время лучевой терапии.
Предпочтительно устройство инъекции медикамента может дополнительно содержать механизм размещения медикамента и механизм управления медикаментом. Механизм размещения медикамента и механизм управления медикаментом установлены в камере управления медикаментом и управляют инъекцией медикамента облучаемому телу в камере управления медикаментом. Может быть предотвращено воздействие лучей нейтронного излучения в камере облучения на механизм размещения медикамента и механизм управления медикаментом. При этом элемент прохода медикамента соединен с механизмом размещения медикамента, и медикамент инъецируется в облучаемый организм с помощью механизма управления медикаментом.
Предпочтительно элемент размещения может быть установлен в сквозном отверстии перегородки в направлении толщины.
При этом центральная ось сквозного отверстия может пересекаться как с землей, так и плоскостью, перпендикулярной земле, вдоль направления толщины перегородки, так что бы уменьшить утечку излучения.
При этом расстояние от центра сквозного отверстия, расположенного на первой боковой стенке перегородки, обращенной к камере управления медикаментом, до земли, больше, чем расстояние до земли от центра сквозного отверстия, расположенного на второй боковой стенке перегородки, обращенной к камере облучения.
Кроме того, имеются два или более сквозных отверстий, и когда одно из сквозных отверстий заблокировано или сталкивается с другими проблемами, используются оставшиеся сквозные отверстия.
Предпочтительно материал элемента размещения может представлять собой ПВХ, и продукт после облучения нейтронами не обладает радиоактивностью или обладает крайне низкой радиоактивностью, чем уменьшается генерируемое вторичное излучение.
Предпочтительно элемент прохода медикамента по меньшей мере частично выполнен из экранирующего нейтроны материала, и влияние нейтронных лучей камеры облучения на борсодержащее лекарство в элементе прохода может быть уменьшено.
Четвертый аспект изобретения относится к системе нейтронозахватной терапии, включающей в себя часть генерации пучка заряженных частиц, часть передачи пучка и часть генерации пучка нейтронов. Часть генерации пучка заряженных частиц генерирует пучок заряженных частиц. Часть передачи пучка передает пучок заряженных частиц в часть генерации пучка нейтронов, и часть генерации пучка нейтронов генерирует терапевтический пучок нейтронов. Система нейтронозахватной терапии полностью размещена в здании из бетона, и в здании из бетона сформировано экранирующее нейтроны пространство. Поскольку в процессе нейтронозахватной терапии генерируется большое количество нейтронов, особенно в непосредственной близости от части генерации нейтронного пучка, экранирующее нейтроны пространство предусмотрено для предотвращения или уменьшения утечки нейтронов или радиационного повреждения и радиационного загрязнения других внутренних устройств, насколько это возможно.
Предпочтительно, система нейтронозахватной терапии может содержать камеру облучения и камеру передачи пучка, причем камера передачи пучка по меньшей мере частично вмещает часть передачи пучка, часть генерации пучка нейтронов по меньшей мере частично размещена в перегородке между камерой облучения и камерой передачи пучка, а экранирующее нейтроны пространство сформировано в камере передачи пучка или камере облучения.
При этом, предпочтительно, экранирующая нейтроны пластина может быть установлена на поверхности бетона с формированием экранирующего нейтроны пространства.
При этом экранирующая нейтроны пластина может быть установлена на поверхности бетона посредством опорного узла, при этом сторона опорного узла соединена с бетоном, а другая сторона опорного узла соединена с экранирующей нейтроны пластиной.
При этом экранирующая нейтроны пластина может представлять собой борсодержащую полиэтиленовую пластину, материал опорного узла представляет собой алюминиевый сплав, и опорный узел содержит две L-образные пластины, соединенные друг с другом.
При этом, предпочтительно, система нейтронозахватной терапии может дополнительно содержать вспомогательное устройство, и предусмотрена экранирующая нейтроны пластина, установленная вокруг вспомогательного устройства для формирования экранирующего нейтроны пространства, чем уменьшается радиационное повреждение и радиационное загрязнение нейтронами вспомогательного устройства в процессе нейтронозахватной терапии.
При этом часть генерации пучка заряженных частиц содержит источник ионов и ускоритель, источник ионов выполнен с возможностью генерации заряженных частиц, ускоритель выполнен с возможностью ускорения заряженных частиц, генерируемых источником ионов, для получения пучка заряженных частиц с требуемой энергией. Система нейтронозахватной терапии дополнительно содержит камеру ускорителя и камеру передачи пучка. В камере ускорения по меньшей мере частично размещена часть генерации пучка заряженных частиц. Камера передачи пучка по меньшей мере частично вмещает часть передачи пучка, и вспомогательное устройство по меньшей мере частично установлено в камере ускорителя или камере передачи пучка.
При этом может быть предусмотрен отсек вспомогательного устройства для размещения или окружения вспомогательного устройства, причем отсек вспомогательного устройства по меньшей мере частично образовано опорным узлом и экранирующей нейтроны пластиной, закрепленной на опорном узле.
При этом отсек вспомогательного устройства может содержать дверь и ее подвижный механизм, причем подвижный механизм может открывать дверь, чтобы позволить оператору войти внутрь отделения вспомогательного устройства для способствования осмотру, ремонту и т.п. устройства.
При этом подвижный механизм может содержать направляющий рельс и скользящий стержень, и дверь может скользить вдоль направляющего рельса в горизонтальном направлении посредством скользящего стержня.
Кроме того, подвижный механизм может дополнительно содержать подъемный узел и ролик, подъемный узел может поднимать дверь в вертикальном направлении, чтобы разместить ролик в нижней части двери, и дверь может скользить в горизонтальном направлении с помощью ролика, что дополнительно снижает трудоемкость.
Пятый аспект изобретения относится к системе нейтронозахватной терапии, включающей в себя часть генерации пучка заряженных частиц, часть передачи пучка, часть генерации пучка нейтронов, терапевтический стол и устройство позиционирования терапевтического стола. Часть генерации пучка заряженных частиц генерирует пучок заряженных частиц. Часть передачи пучка передает пучок заряженных частиц в часть генерации пучка нейтронов, а часть генерации пучка нейтронов генерирует терапевтический пучок нейтронов. Устройство позиционирования процедурного стола содержит роботизированную руку, выполненную с возможностью поддержки и позиционирования процедурного стола и содержащую по меньшей мере одну часть руки, при этом система нейтронозахватной терапии дополнительно содержит экранирующее устройство устройства позиционирования процедурного стола, причем экранирующее устройство содержит окружающий часть руки кожух роботизированной руки. Экранирующее устройство устройства позиционирования процедурного стола может уменьшать или предотвращать радиационное повреждение устройства позиционирования процедурного стола, вызванное нейтронными и другими радиоактивными лучами, генерируемыми системой нейтронозахватной терапии, тем самым продлевая срок его службы.
Предпочтительно материал кожуха роботизированной руки может быть по меньшей мере частично экранирующим нейтроны материалом, чтобы предотвратить активацию нейтронами части руки и металлических компонентов, электронных компонентов и т.п., установленных в механизмах части руки, что может приводить к неисправностям или повреждениям. При этом материал кожуха роботизированной руки по меньшей мере частично представляет собой борсодержащий композиционный материал из стекловолоконной смолы, композиционный материал из стекловолокна имеет определенную прочность и нелегко активируется нейтронами, причем бор может поглощать нейтроны.
При этом предпочтительно устройство позиционирования процедурного стола может дополнительно содержать линейный вал, роботизированная рука установлена между линейным валом и процедурным столом, соединяет процедурный стол с линейным валом и обеспечивает возможность совместного скольжения процедурного стола и роботизированной руки вдоль линейного вала. При этом система нейтронозахватной терапии может включать в себя камеру облучения и камеру подготовки, при этом линейный вал выполнен с возможностью крепления к рельсу скольжения в камере облучения или камере подготовки и опорному основанию, соединенному с роботизированной рукой и скользящему вдоль рельса скольжения, экранирующее устройство содержит покрывающую рельс скольжения шторку, перемещающуюся вместе с опорным основанием и всегда покрывающую обнаженную часть рельса скольжения.
Кроме того, предпочтительно, кожух роботизированной руки может содержать первый корпус и второй корпус, неподвижно соединенные друг с другом и окружающие часть руки. Кроме того, материал каждого из первого корпуса и второго корпуса может представлять собой борсодержащий композиционный материал из стекловолоконной смолы, стекловолоконный композиционный материал имеет определенную прочность и нелегко активируется нейтронами, при этом бор может поглощать нейтроны, чтобы предотвращать активацию нейтронами части руки и металлических компонентов, электронных компонентов или тому подобного, установленных в механизмах части руки, ведущую к неисправностям или повреждениям.
Кроме того, предпочтительно, кожух роботизированной руки может содержать первый корпус и второй корпус, неподвижно соединенные друг с другом и окружающие часть руки, и третий корпус и четвертый корпус, неподвижно соединенные друг с другом и окружающие первый корпус и второй корпус. Устройство позиционирования процедурного стола дополнительно содержит механизм защиты от столкновений, причем механизм защиты от столкновений содержит датчик, установленный между первым корпусом и третьим корпусом и/или между вторым корпусом и четвертым корпусом.
При этом материал каждого из первого корпуса и второго корпуса может представлять собой борсодержащий композиционный материал из стекловолоконной смолы, материал каждого из третьего корпуса и четвертого корпуса представляет собой композитный материал из стекловолоконной смолы, а корпус датчика выполнен из алюминиевого сплава; или материал каждого из третьего корпуса и четвертого корпуса представляет собой композиционный материал из боросодержащей стекловолоконной смолы. Композиционный материал из стекловолокна имеет определенную прочность и нелегко активируется нейтронами, и бор может поглощать нейтроны, чтобы предотвратить отказ или повреждение части руки и металлических компонентов, электронных компонентов или тому подобного, установленных в механизмах части руки, которые активируются нейтронами.
При этом третий корпус или четвертый корпус может быть снабжен сквозным отверстием в положении, соответствующем датчику, причем сквозное отверстие используется для прохождения кабелей питания и связи датчика.
При этом первый корпус и второй корпус могут быть снабжены полостью размещения, вмещающей датчик, причем датчик установлен в полости размещения и смонтирован с натягом между первым корпусом и третьим корпусом и/или между вторым корпусом и четвертым корпусом.
Кроме того, между первым корпусом и третьим корпусом и/или между вторым корпусом и четвертым корпусом может быть предусмотрен зазор, предназначенный для монтажа в нем датчика или используемый для прохождения кабелей питания и связи датчика.
Кроме того, механизм защиты от столкновений может дополнительно включать узел управления датчиком и человеко-машинный интерфейс (HMI), датчик является датчиком давления, преобразует давление, действующее на третий корпус или четвертый корпус, в сигнал давления и передает сигнал давления в узел управления датчиком и отображает его численное значение в HMI. Когда сигнал давления, принимаемый датчиком, превышает заданное значение, сигнал давления, превышающий заданное значение, предпочтительно передается в узел управления датчиком и отображается в HMI как тревожный.
Кроме того, предпочтительно, устройство позиционирования процедурного стола может дополнительно содержать механизм защиты от столкновений, причем механизм защиты от столкновений содержит датчик, установленный на кожухе роботизированной руки или между кожухом роботизированной руки и частью руки.
Кроме того, механизм защиты от столкновений может дополнительно включать узел управления датчиком и HMI, причем сигнал, передаваемый датчиком, передается в узел управления датчиком и отображается на HMI, и узел управления датчиком выполняет соответствующее управление в соответствии с принятым сигналом.
Кроме того, устройство позиционирования процедурного стола может дополнительно включать приводной механизм, система нейтронозахватной терапии может дополнительно включать устройство управления процедурным столом, соединенное с приводным механизмом и управляющее перемещением роботизированной руки посредством управления приводным механизмом, при этом узел управления датчиком передает принятый сигнал на устройство управления процедурным столом для выполнения соответствующего управления.
Шестой аспект изобретения относится к системе нейтронозахватной терапии, включающей часть генерации пучка заряженных частиц, часть передачи пучка, часть генерации пучка нейтронов, терапевтический стол и устройство позиционирования терапевтического стола. Часть генерации пучка заряженных частиц генерирует пучок заряженных частиц. Часть передачи пучка передает пучок заряженных частиц в часть генерации пучка нейтронов, а часть генерации пучка нейтронов генерирует терапевтический пучок нейтронов. Система нейтронозахватной терапии размещена полностью в здании из бетона. Устройство позиционирования процедурного стола содержит линейный вал и роботизированную руку, установленную между линейным валом и процедурным столом для поддержки и позиционирования процедурного стола, причем линейный вал содержит скользящий рельс скольжения, прикрепленный к зданию, и опорное основание, соединенное с роботизированной рукой, при этом опорное основание приводит процедурный стол и роботизированную руку в совместное скольжение вдоль рельса скольжения. Система нейтронозахватной терапии дополнительно содержит экранирующее устройство устройства позиционирования процедурного стола, причем экранирующее устройство содержит покрывающий рельс скольжения элемент. Экранирующее устройство устройства позиционирования процедурного стола может уменьшать или предотвращать радиационное повреждение устройства позиционирования процедурного стола, вызванное нейтронами и другими радиоактивными лучами, генерируемыми системой нейтронозахватной терапии, тем самым продлевая срок его службы, а покрывающий рельс скольжения элемент может уменьшать утечку радиационных лучей, вызванную скольжением опорного основания вдоль рельса скольжения.
Предпочтительно материал покрывающего рельс скольжения элемента может содержать экранирующий нейтроны материал.
При этом, предпочтительно, система нейтронозахватной терапии может содержать камеру облучения, причем облучаемое тело подвергают лучевой терапии пучком нейтронов в камере облучения, а рельс скольжения крепится на фиксирующей поверхности камеры облучения.
При этом покрывающий рельс скольжения элемент может перемещаться вместе с опорным основанием и всегда покрывать обнаженную часть рельса скольжения.
Предпочтительно фиксирующая поверхность может быть снабжена экранирующей нейтроны пластиной, при этом покрывающий элемент рельса скольжения устанавливается между опорным основанием и экранирующей нейтроны пластиной.
При этом предпочтительно, чтобы покрывающий рельс скольжения элемент содержал первую часть и вторую часть, и каждая из первой части и второй части содержала плоские пластины, соединенные последовательно.
При этом плоские пластины могут быть последовательно соединены с возможностью скольжения или поворота.
При этом покрывающий рельс скольжения элемент может поддерживаться опорным элементом покрывающего рельс скольжения элемента, а один конец, близкий к опорному основанию вдоль направления скольжения опорного основания, каждой из первой части и второй части неподвижно соединяться с опорным сиденьем, а другой конец каждой из первой части и второй части неподвижно соединяться с опорным элементом.
Кроме того, материал опорного элемента может представлять собой материал, продукт которого после облучения нейтронами не обладает радиоактивностью или имеет низкую радиоактивность, или радиоактивный изотоп, генерируемый после облучения нейтронами, имеет короткий период полураспада, а экранирующая нейтроны пластина покрывает опорный элемент. Или материал опорного элемента может содержать экранирующий нейтроны материал, соответствующий опорному элементу.
Седьмой аспект изобретения относится к системе нейтронозахватной терапии, включающей в себя часть генерации пучка заряженных частиц, часть передачи пучка и часть генерации пучка нейтронов. Часть генерации пучка заряженных частиц генерирует пучок заряженных частиц. Часть передачи пучка передает пучок заряженных частиц в часть генерации пучка нейтронов, а часть генерации пучка нейтронов генерирует терапевтический пучок нейтронов. Система нейтронозахватной терапии размещена полностью в здании из бетона. Здание внутри снабжено кабелем для работы системы нейтронозахватной терапии, или трубчатым элементом для прохождения газа и жидкости, или стержнеобразным элементом, неподвижно установленным в здании, или опорным устройством, поддерживающим кабель или трубчатый элемент. Материал опорного устройства, трубчатого элемента или стержнеобразного элемента образован из по меньшей мере одного из элемента C, H, O, N, Si, Al, Mg, Li, B, Mn, Cu, Zn, S, Ca или Ti в 90 % (в процентах по массе) или более. Предусмотрены трубчатый элемент, фиксирующий стержень, кабель и опорное устройство трубчатого элемента, и выбран материал с меньшим вторичным излучением, генерируемым после облучения нейтронами, что может уменьшить радиационное повреждение и радиационное загрязнение.
Предпочтительно материал опорного устройства, трубчатого элемента или стержнеобразного элемента может представлять собой алюминиевый сплав или пластик или резину.
Кроме того, предпочтительно, опорное устройство может содержать резьбовую трубу для прохождения кабеля и поддержания кабеля, причем резьбовая труба проходит вдоль направления удлинения кабеля и по меньшей мере частично закрыта в окружном направлении вокруг направления удлинения кабеля.
При этом форма поперечного сечения резьбовой трубы в направлении, перпендикулярном направлению удлинения кабеля, может быть круглой, многоугольной, V-образной, <-образной, L-образной или [-образной.
При этом резьбовая труба может быть закреплена на стене или полу или потолке в здании соединительными элементами.
Кроме того, система нейтронозахватной терапии может включать камеру облучения, камеру ускорителя и камеру управления, при этом облучаемое тело подвергается лучевой терапии пучком нейтронов в камере облучения, в камере ускорителя по меньшей мере частично размещается часть генерации пучка заряженных частиц, камера управления выполнена с возможностью управления лучевой терапией пучком нейтронов, а резьбовая труба установлена в камере облучения, камере ускорителя или камере управления.
Кроме того, предпочтительно, опорное устройство может содержать опорный каркас, выполненный с возможностью нести трубчатый элемент или кабель и направлять трубчатый элемент или кабель.
При этом опорный каркас может иметь несущую поверхность, поддерживающую трубчатый элемент или кабель, причем опорный каркас закреплен таким образом, что несущая поверхность параллельна земле или несущая поверхность перпендикулярна земле. Кроме того, опорный каркас может содержать боковые пластины и поперечные пластины, подсоединенные между боковыми пластинами с заданными интервалами, при этом поперечные пластины образуют несущую поверхность.
При этом система нейтронозахватной терапии может содержать камеру ускорения и камеру передачи пучка, причем камера ускорения по меньшей мере частично вмещает часть генерации пучка заряженных частиц, камера передачи пучка по меньшей мере частично вмещает часть передачи пучка, а опорный каркас установлен в камере ускорения или камере передачи пучка.
При этом, предпочтительно, часть генерации пучка заряженных частиц может включать ускоритель, часть генерации пучка нейтронов может включать мишень, тело формирования пучка и коллиматор, мишень установлена между частью передачи пучка и телом формирования пучка, пучок заряженных частиц, генерируемый ускорителем, излучается на мишень посредством части передачи пучка и взаимодействует с мишенью для генерации нейтронов, причем генерируемые нейтроны последовательно проходят через тело формирования пучка и коллиматор для формирования терапевтического пучка нейтронов.
При этом формирующее пучок тело может содержать отражатель, замедлитель, поглотитель тепловых нейтронов, экранирующее излучение тело и выход пучка. Замедлитель замедляет нейтроны, генерируемые из мишени в область энергии надтепловых нейтронов. Отражатель окружает замедлитель и направляет отклоненные нейтроны обратно в замедлитель для улучшения интенсивности пучка надтепловых нейтронов. Поглотитель тепловых нейтронов выполнен с возможностью поглощения тепловых нейтронов во избежание чрезмерного воздействия дозы на нормальные ткани в поверхностном слое во время лечения. Экранирующее излучение тело окружает выход пучка и установлено в задней части отражателя для экранирования просочившихся нейтронов и фотонов, чтобы уменьшить дозу, воздействующую на нормальные ткани в области, не подвергаемой облучению. Коллиматор установлен в задней части выхода пучка для сужения пучка нейтронов.
Восьмой аспект изобретения относится к системе нейтронозахватной терапии, включающей часть генерации пучка заряженных частиц, часть передачи пучка и часть генерации пучка нейтронов. Часть генерации пучка заряженных частиц генерирует пучок заряженных частиц. Часть передачи пучка передает пучок заряженных частиц в часть генерации пучка нейтронов, а часть генерации пучка нейтронов генерирует терапевтический пучок нейтронов. Система нейтронозахватной терапии дополнительно содержит охлаждающее устройство, причем охлаждающая среда охлаждающего устройства имеет твердость менее 60 мг/л. Охлаждающее устройство используется для охлаждения подлежащих охлаждению компонентов системы нейтронозахватной терапии, тем самым продлевая срок службы устройства. Охлаждающей средой охлаждающего устройства является мягкая вода, что затрудняет образование осадка на водяной трубе во время охлаждения, влияющего на эффективность теплообмена.
Предпочтительно, часть генерации пучка заряженных частиц может содержать источник ионов и ускоритель, источник ионов выполнен с возможностью генерации заряженных частиц, ускоритель выполнен с возможностью ускорения заряженных частиц, генерируемых источником ионов, для получения пучка заряженных частиц с требуемой энергией, а охлаждающее устройство выполнено с возможностью охлаждения источника ионов или ускорителя.
При этом предпочтительно часть генерации нейтронного пучка может содержать мишень, пучок заряженных частиц воздействует на мишень для генерации нейтронного пучка, а охлаждающее устройство выполнено с возможностью охлаждения мишени, что продлевает срок службы мишени.
При этом охлаждающая среда охлаждающего устройства может иметь твердость менее 17 мг/л, что затрудняет образование осадка на водопроводной трубе во время охлаждения, влияющего на эффективность теплообмена, особенно в том случае, если в теплообменной части используется медная труба; или охлаждающая среда охлаждающего устройства может иметь проводимость менее 10 мкСм/см, что может соответствовать требованиям использования в условиях высокого напряжения и предотвращать генерацию тока утечки в высоковольтной среде и помех для генерации нейтронного пучка.
Кроме того, охлаждающая среда охлаждающего устройства может представлять собой деионизированную воду с проводимостью 0,5-1,5 мкСм/см.
Предпочтительно охлаждающее устройство может содержать устройство внешней циркуляции, устройство внутренней циркуляции и теплообменник. Устройство внутренней циркуляции подает охлаждающую среду к подлежащему охлаждению компоненту системы нейтронозахватной терапии для поглощения его тепла, затем подает охлаждающую среду после поглощения тепла и повышения температуры в теплообменник для осуществления теплообмена с охлажденной водой, подаваемой в теплообменник устройством внешней циркуляции, после чего подает охлаждающую среду после снижения температуры к подлежащему охлаждению компоненту снова для поглощения его тепла. Устройство способно внешней циркуляции способно непрерывно подавать охлажденную воду в теплообменник и возвращать охлажденную воду после поглощения тепла и повышения температуры.
При этом устройство внешней циркуляции может содержать блок источника холода, первый насос и первое устройство управления, управляющее блоком источника холода и первым насосом. Устройство внешней циркуляции подает воду, охлажденную после поглощения тепла и повышения температуры, и выходящую из теплообменника в блок источника холода, чтобы охладить ее, и охлажденная вода накачивается первым насосом и подается в теплообменник, при этом первое устройство управления контролирует подачу охлажденной воды.
При этом устройство внутренней циркуляции может содержать фильтр, второй насос и второе устройство управления, управляющее фильтром и вторым насосом. Один конец устройства внутренней циркуляции соединен с подлежащим охлаждению компонентом, а другой конец устройства внутренней циркуляции соединен с теплообменником. Охлаждающая среда поглощает тепло подлежащего охлаждению компонента, а затем нагнетается вторым насосом и подается в теплообменник для осуществления теплообмена с охлажденной водой. Охлаждающая среда после охлаждения и понижения температуры фильтруется фильтром и затем подается в подлежащий охлаждению компонент для теплообмена, при этом второе управляющее устройство управляет подачей охлаждающей среды.
При этом устройство внутренней циркуляции может содержать контур стабилизации давления или дополнительный контур охлаждающей среды, причем контур стабилизации давления и дополнительный контур охлаждающей среды управляются вторым устройством управления, устройство внешней циркуляции содержит дополнительный контур охлажденной воды, управляемый первым устройством управления.
Девятый аспект изобретения относится к системе нейтронозахватной терапии, включающей часть генерации пучка заряженных частиц, часть передачи пучка и часть генерации пучка нейтронов. Часть генерации пучка заряженных частиц генерирует пучок заряженных частиц. Часть передачи пучка передает пучок заряженных частиц в часть генерации пучка нейтронов, и часть генерации пучка нейтронов генерирует терапевтический пучок нейтронов. Часть генерации пучка заряженных частиц содержит источник ионов и ускоритель, источник ионов выполнен с возможностью генерации заряженных частиц, ускоритель выполнен с возможностью ускорения заряженных частиц, генерируемых источником ионов, для получения пучка заряженных частиц с требуемой энергией, причем ускоритель содержит высоковольтный источник питания ускорителя, обеспечивающий энергию ускорителя и снабженный внутри изоляционным газом. Высоковольтный источник питания акселератора ускорителя снабжен внутри изоляционным газом, чтобы избежать поломки электронных компонентов внутри высоковольтного источника питания ускорителя.
Предпочтительно система нейтронозахватной терапии может дополнительно содержать вспомогательное устройство, содержащее устройство нагнетания и возвращения изоляционного газа. Устройство нагнетания и возвращения изоляционного газа обеспечивает изоляционный газ для высоковольтного источника питания ускорителя или возвращает изоляционный газ из высоковольтного источника питания ускорителя. Изоляционный газ может быть возвращен, когда соответствующие устройства обслуживаются, осматриваются и ремонтируются, чтобы улучшить коэффициент использования изоляционного газа.
Предпочтительно устройство нагнетания и возвращения изоляционного газа может содержать источник газа и накопительный контейнер, соединенный с источником газа и высоковольтным источником питания ускорителя соответственно. Источник газа включает в себя контейнер, содержащий изоляционный газ.
При этом устройство нагнетания и возвращения изоляционного газа может дополнительно содержать вакуумный насос, причем вакуумный насос запускается перед накачиванием, чтобы вакуумировать накопительный контейнер, трубы, компоненты или тому подобное устройства нагнетания и возвращения изоляционного газа для выпуска воздуха в устройство.
При этом устройство нагнетания и возвращения изоляционного газа может дополнительно содержать компрессор, обеспечивающий питание для процессов нагнетания и возвращения (обратного нагнетания).
При этом устройство нагнетания и возвращения изоляционного газа может дополнительно содержать сушильное устройство, установленное между накопительным контейнером и высоковольтным источником питания ускорителя, для удаления большей части молекул воды в возвращенном изоляционном газе для поддержания газа в относительно сухом состоянии.
При этом устройство нагнетания и возвращения изоляционного газа может дополнительно содержать фильтрующее устройство, установленное между накопительным контейнером и высоковольтным источником питания ускорителя, для удаления масла, примесей крупных частиц или тому подобного в возвращенном изоляционном газе для поддержания чистоты изоляционного газа.
При этом устройство нагнетания и возвращения изоляционного газа может дополнительно содержать холодильное устройство и устройство сжатия, расположенное между контейнером источника газа и высоковольтным источником питания ускорителя. При накачивании изоляционного газа из высоковольтного источника питания ускорителя обратно в контейнер источника газа холодильное устройство преобразует изоляционный газ в жидкое состояние, а устройство сжатия сжимает изоляционный газ в газообразном или жидком состоянии, чтобы заполнить им контейнер источника газа.
Часть генерации нейтронного пучка содержит мишень, тело формирования пучка и коллиматор, мишень установлена между частью передачи пучка и телом формирования пучка, пучок заряженных частиц, генерируемый ускорителем, излучается на мишень посредством части передачи пучка и воздействует на мишень для генерации нейтронов, причем генерируемые нейтроны последовательно проходят через тело формирования пучка и коллиматор для формирования терапевтического пучка нейтронов.
При этом формирующее пучок тело может содержать отражатель, замедлитель, поглотитель тепловых нейтронов, экранирующее излучение тело и выход пучка. Замедлитель замедляет нейтроны, генерируемые из мишени в область энергии надтепловых нейтронов. Отражатель окружает замедлитель и направляет отклоненные нейтроны обратно в замедлитель для улучшения интенсивности пучка надтепловых нейтронов. Поглотитель тепловых нейтронов выполнен с возможностью поглощения тепловых нейтронов во избежание чрезмерного воздействия дозы на нормальные ткани в поверхностном слое во время лечения. Экранирующее излучение тело окружает выход пучка и установлено в задней части отражателя для экранирования просочившихся нейтронов и фотонов, чтобы уменьшить дозу, воздействующую на нормальные ткани в области, не подвергаемой облучению. Коллиматор установлен в задней части выхода пучка для сужения пучка нейтронов.
Система нейтронозахватной терапии согласно изобретению работает на основе ускорителя, поэтому она является более безопасной и надежной, имеет более компактную структуру и разумную компоновку, применима к таким местам лечения, как больницы или тому подобное.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 - схематическая структурная диаграмма системы нейтронозахватной терапии в соответствии с вариантом осуществления изобретения.
Фиг.2 - схематическая модульная диаграмма охлаждающего устройства системы нейтронозахватной терапии в соответствии с вариантом осуществления изобретения.
Фиг.3 - схематическая модульная диаграмма устройства внешней циркуляции с фиг.2
Фиг.4 - схематическая модульная диаграмма устройства внутренней циркуляции с фиг.2.
Фиг.5 - схематическая модульная диаграмма устройства нагнетания и возвращения изоляционного газа системы нейтронозахватной терапии в соответствии с вариантом осуществления изобретения.
Фиг.6 - схематическая диаграмма плоской компоновки системы нейтронозахватной терапии в соответствии с вариантом осуществления изобретения.
Фиг.7 - схематическая диаграмма перегородки между камерой управления и камерой освещения с фиг.6.
Фиг.8A и фиг.8B - схематические диаграммы расположения экранирующей нейтроны пластины и опорного узла, установленных сбоку, обращенных к камере передачи пучка, перегородки между камерой облучения и камерой передачи пучка системы нейтронозахватной терапии в соответствии с вариантом осуществления изобретения, при этом на фиг.8A показана схематическая диаграмма расположения экранирующей нейтроны пластины, а на фиг.8B показана схематическая диаграмма расположения опорного узла.
Фиг.9 - схематическая диаграмма средств крепления экранирующей нейтроны пластины и опорного узла с фиг.8A и фиг.8B.
Фиг.10 - схематическая диаграмма отсека вспомогательного устройства, установленного в камере передачи пучка системы нейтронозахватной терапии в соответствии с вариантом осуществления изобретения.
Фиг.11 - схематическая диаграмма устройства позиционирования процедурного стола системы нейтронозахватной терапии в соответствии с вариантом осуществления изобретения.
Фиг. 12 - схематическая диаграмма с фиг. 11 в другой ориентации.
Фиг.13 - модульная диаграмма устройства позиционирования процедурного стола системы нейтронозахватной терапии и ее устройства управления в соответствии с вариантом осуществления изобретения.
Фиг.14 - схематическая диаграмма варианта осуществления покрывающего рельс скольжения элемента устройства позиционирования процедурного стола c фиг.11.
Фиг.15 - схематическая диаграмма другого варианта покрывающего рельса скольжения элемента устройства позиционирования процедурного стола с фиг.11.
Фиг.16 - схематическая диаграмма варианта осуществления кожуха роботизированной руки устройства позиционирования процедурного стола с фиг. 11.
Фиг.17 - схема расположения резьбовой трубы и опорного каркаса системы нейтронозахватной терапии в соответствии с вариантом осуществления изобретения.
Фиг.18 - схематическая диаграмма кольцевого экранирующего устройства системы нейтронозахватной терапии в соответствии с вариантом осуществления изобретения.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Варианты осуществления изобретения будут дополнительно подробно описаны ниже со ссылками на чертежи, чтобы позволить специалисту в данной области техники реализовать эти варианты со ссылкой на текст описания.
Как показано на фиг.1, система нейтронозахватной терапии в варианте осуществления изобретения предпочтительно представляет собой систему 100 бор-нейтронозахватной терапии (BNCT), которая представляет собой устройство для проведения лечения рака с использованием бор-нейтронозахватной терапии. Бор-нейтронозахватная терапия выполняет лечение рака путем излучения нейтронного пучка N на облучаемое тело 200, инъецированное бором (B-10). После того, как облучаемое тело 200 приняло или было инъецировано лекарственным средством, содержащим бор (B-10), борсодержащее лекарственное средство селективно агрегируется в опухолевой клетке M, после чего производятся две сильно заряженные частицы 4He и 7Li с использованием характеристики лекарственного средства, содержащего бор (B-10), имеющего высокий участок захвата для теплового нейтрона, и посредством захвата нейтрона 10B (n, α) 7Li и реакции ядерного деления. Две заряженные частицы имеют среднюю энергию около 2,33 МэВ и обладают характеристиками высокой линейной передачи энергии (ЛЭТ) и малой дальности. LET и диапазон α-частиц составляют 150 кэВ/мкм и 8 мкм соответственно, LET и диапазон сильно заряженной частицы 7Li составляют 175 кэВ/мкм и 5 мкм соответственно, и эти две частицы имеют общий диапазон, приблизительно эквивалентный размеру клетки, так что радиационное повреждение организма может быть ограничено клеточным уровнем, и задача локального уничтожения опухолевой клетки может быть решена в предположении, что она не вызывает слишком большого повреждения нормальных тканей.
Система 100 BNCT включает в себя устройство 10 генерации пучка и процедурный стол 20, при этом устройство 10 генерации пучка включает в себя часть 11 генерации пучка заряженных частиц, часть 12 передачи пучка и (первую) часть 13 генерации пучка нейтронов. Часть 11 генерации пучка заряженных частиц генерирует пучок P заряженных частиц, такой как пучок протонов, часть 12 передачи пучка передает пучок P заряженных частиц в часть 13 генерации пучка нейтронов, а часть 13 генерации пучка нейтронов генерирует терапевтический пучок N нейтронов и излучает пучок N нейтронов на облучаемое тело 200 на процедурном столе 20.
Часть 11 генерации пучка заряженных частиц содержит источник 111 ионов и ускоритель 112, причем источник ионов выполнен с возможностью генерации заряженных частиц, таких как H-, протоны, дейтериевые сердечники и т.п., при этом ускоритель 112 выполнен с возможностью ускорения заряженных частиц, генерируемых источником 111 ионов, для получения пучка P заряженных частиц с требуемой энергией, такого как пучок протонов.
Часть 13 генерации нейтронного пучка содержит мишень T, тело 131 формирования пучка и коллиматор 132, пучок P заряженных частиц, генерируемый ускорителем 112, излучается на мишень T посредством части 12 передачи пучка и взаимодействует с мишенью T для генерации нейтронов, причем генерируемые нейтроны последовательно проходят через тело 131 формирования пучка и коллиматор 132 для формирования терапевтического пучка N нейтронов и излучения пучка N нейтронов на облучаемое тело 200 на процедурном столе 20. Предпочтительно мишень T представляет собой металлическую мишень. Соответствующая ядерная реакция выбирается в соответствии с такими характеристиками, как требуемый выход и энергия нейтронов, доступные энергии ускоренных заряженных частиц, текущие, физические и химические свойства металлической мишени и тому подобное. Ядерные реакции, как обычно обсуждается, включают 7Li (p, n) 7Be и 9Be (p, n) 9B, обе из которых являются эндотермическими реакциями и имеют энергетические пороги 1,881 МэВ и 2,055 МэВ соответственно. Идеальным источником нейтронов для BNCT является надтепловой нейтрон на энергетическом уровне кэВ, при этом теоретически, когда протоны с энергиями только немного выше порогового значения используются для бомбардировки металлической литиевой мишени, могут генерироваться нейтроны с относительно низкими энергиями для клинического применения без слишком медленного лечения. Однако участки взаимодействия металлических мишеней из лития (Li) и бериллия (Be) с протонами пороговых энергий не высоки, поэтому для инициирования ядерной реакции обычно выбираются протоны с более высокими энергиями, чтобы генерировать достаточно большой поток нейтронов. Идеальная мишень должна иметь высокий выход нейтронов, генерировать энергию нейтронов с распределением, близким к области энергии надтепловых нейтронов (что будет подробно описано ниже), не генерировать слишком сильное проникающее излучение, быть безопасной, недорогой, простой в эксплуатации и устойчивой к высокой температуре или другие характеристики. Однако на практике ядерные реакции, отвечающие всем требованиям, не могут быть найдены. Как хорошо известно специалистам в данной области техники, мишень T также может быть изготовлена из металлического материала, отличного от Li, Be, например, образованного из Ta или W, их сплава или тому подобного. Ускоритель 10 может быть линейным ускорителем, циклотроном, синхротроном, синхроциклотроном.
Тело 131 формирования пучка может регулировать качество пучка N нейтронов, генерируемого пучком P заряженных частиц, взаимодействующего с мишенью T, при этом коллиматор 132 выполнен возможностью сужения пучка N нейтронов, так что пучок N нейтронов имеет высокую направленность во время процедуры. Формирующее пучок тело 131 дополнительно содержит отражатель 1311, замедлитель 1312, поглотитель тепловых нейтронов 1313, экранирующее излучение тело 1314 и выход 1315 пучка. Нейтроны, генерируемые пучком заряженных частиц P, взаимодействующим с мишенью T, имеют широкий энергетический спектр, поэтому, за исключением надтепловых нейтронов, отвечающих требованиям терапии, содержание других типов нейтронов и фотонов должно быть максимально уменьшено, чтобы избежать причинения вреда оператору или облучаемому телу. Таким образом, нейтроны, выходящие из мишени T, должны проходить через замедлитель 1312, чтобы скорректировать энергию (> 40 кэВ) быстрых нейтронов в ней до области энергии надтепловых нейтронов (от 0,5 эВ до 40 кэВ) и максимально уменьшить тепловые нейтроны (< 0,5 эВ). Замедлитель 312 выполнен из материала с большим участком взаимодействия с быстрыми нейтронами и небольшим участком взаимодействия с тепловыми нейтронами. В варианте осуществления изобретения замедлитель 312 изготовлен из по меньшей мере одного из D2O, AlF3, Fluental, CaF2, Li2CO3, MgF2 или Al2O3. Отражатель 1311 окружает замедлитель 1312 и отражает нейтроны, распространяющиеся повсюду через замедлитель 1312 обратно в пучок нейтронов N для улучшения коэффициента использования нейтронов. Отражатель 1311 выполнен из материала с высокой способностью отражения нейтронов. В варианте осуществления изобретения отражатель 1311 выполнен по меньшей мере из одного из Pb или Ni. Поглотитель 1313 тепловых нейтронов установлен в задней части замедлителя 1312 и выполнен из материала с большим участком взаимодействия с тепловыми нейтронами. В варианте осуществления изобретения поглотитель 1313 тепловых нейтронов выполнен из Li-6 и с возможностью поглощения тепловых нейтронов, проходящих через замедлитель 1312, для уменьшения содержания тепловых нейтронов в пучке N нейтронов, с предотвращением действия чрезмерной дозы на нормальные ткани в поверхностном слое во время терапии. Следует понимать, что поглотитель тепловых нейтронов также может быть интегрирован с замедлителем, при этом материал замедлителя содержит Li-6. Экранирующее излучение тело 1314 выполнено с возможностью экранировать нейтроны и фотоны, утекающие из частей, отличных от выхода 1315 пучка, причем материал экранирующего излучения тела 1314 содержит по меньшей мере один из материала, экранирующего фотоны, или материала, экранирующего нейтроны. В варианте осуществления изобретения материал экранирующего излучения тела 1314 включает свинец (PB), используемый в качестве экранирующего фотоны материала, и полиэтилен (PE), используемый в качестве экранирующего нейтроны материала. Следует понимать, что тело 131 формирования пучка может иметь другие конфигурации при условии, что для терапии может быть получен желаемый пучок надтепловых нейтронов. Коллиматор 132 установлен в задней части выхода 1315 пучка, и пучок надтепловых нейтронов, выходящий из коллиматора 132, излучается на облучаемое тело 200 и замедляется как тепловые нейтроны после прохождения через нормальные ткани в поверхностном слое, чтобы достичь опухолевой клетки M. Следует понимать, что коллиматор 132 также может быть опущен или заменен другими конструкциями, при этом пучок нейтронов, выходящий из выхода 1315 пучка, непосредственно излучается на облучаемое тело 200. В варианте осуществления изобретения экранирующее излучение устройство 30 при этом установлено между облучаемым телом 200 и выходом 1315 пучка для экранирования излучения пучка, выходящего из выхода 1315 пучка, к нормальным тканям облучаемого тела. Следует понимать, что экранирующее излучение устройство 30 может и не быть предусмотрено. Мишень T установлена между частью 12 передачи пучка и телом 131 формирования пучка, причем часть 12 передачи пучка имеет трубу C передачи, выполненную с возможностью ускорения или передачи пучка заряженных частиц P. В варианте осуществления изобретения трубка C передачи проходит в тело 131 формирования пучка вдоль направления пучка заряженных частиц P и последовательно проходит через отражатель 1311 и замедлитель 1312, причем мишень T установлена в замедлителе 1312 и находится на конце трубы C передачи для получения более хорошего качества пучка нейтронов. Следует понимать, что мишень может быть установлена по-другому, а также может быть подвижной относительно ускорителя или тела формирования пучка, чтобы облегчить замену мишени или заставить пучок заряженных частиц равномерно взаимодействовать с мишенью.
Система 100 BNCT дополнительно содержит вспомогательное устройство 14, причем вспомогательное устройство 14 может содержать любое вспомогательное устройство, обеспечивающее предварительные условия для работы части 11 генерации пучка заряженных частиц, части 12 передачи пучка и части 13 генерации пучка нейтронов. В варианте осуществления изобретения вспомогательное устройство 14 включает в себя охлаждающее устройство 141, устройство сжатия воздуха, обеспечивающее сжатый воздух, устройство 142 нагнетания и возвращения изоляционного газа, вакуумный насос 143, обеспечивающий вакуумную среду, или тому подобное, что специально не ограничено в настоящем изобретении.
Охлаждающее устройство 141 может быть выполнено с возможностью охлаждения компонента CP, подлежащего охлаждению, такого как часть 11 генерации пучка заряженных частиц, целевое Т, другие вспомогательные устройства 14 или тому подобное, что продлевает срок службы устройства. Охлаждающая среда охлаждающего устройства 141 может представлять собой мягкую воду, что затрудняет образование на водяной трубе во время охлаждения осадка, что влияет на эффективность теплообмена, особенно в том случае, если в теплообменной части используется медная труба, например, охлаждающая среда имеет твердость менее 60 мг/л. Когда охлаждающее устройство 141 выполнено с возможностью охлаждения части 11 генерации пучка заряженных частиц и мишени Т, охлаждающая среда должна иметь чрезвычайно низкую проводимость, например, проводимость охлаждающей среды составляет менее 10 мкСм/см, для удовлетворения требований использования в условиях высокого напряжения и предотвращения генерации тока утечки в высоковольтной среде и помех для генерации пучка нейтронов. В варианте осуществления изобретения предусмотрены два набора охлаждающих устройств, причем в одном наборе охлаждающих устройств используется мягкая вода с жесткостью менее 17 мг/л, а в другом наборе охлаждающих устройств используется деионизированная вода проводимостью 0,5-1,5 мкСм/см. Следует понимать, что могут быть использованы и другие типы охлаждающих сред.
Как показано на фиг.2, охлаждающее устройство 141 содержит устройство 1411 внешней циркуляции, устройство 1412 внутренней циркуляции и теплообменник 1413. Устройство 1412 внутренней циркуляции подает охлаждающую среду (такую как мягкая вода или деионизированная вода) к подлежащему охлаждению компоненту CP для поглощения его тепла, затем подает охлаждающую среду после поглощения тепла и повышения температуры в теплообменник 1413 для осуществления теплообмена с охлажденной водой, подаваемой в теплообменник 1413 с помощью устройства 1411 внешней циркуляции, а затем подает охлаждающую среду после снижения температуры к подлежащему охлаждению компоненту CP снова для поглощения его тепла, и процесс повторяется как указано выше. Устройство 1411 внешней циркуляции способно непрерывно подавать охлажденную воду в теплообменник 1413 и возвращать охлажденную воду после поглощения тепла и повышения температуры. Устройство 1411 внешней циркуляции установлено снаружи, то есть снаружи здания (что будет подробно описано ниже),вмещающего систему BNCT 100, для отвода тепла в атмосферу. В варианте осуществления изобретения устройство 1411 наружной циркуляции установлено на крыше здания. Устройство 1412 внутренней циркуляции и теплообменник 1413 установлены в помещении, то есть внутри здания, вмещающего систему BNCT 100, для поглощения тепла подлежащего охлаждению компонента CP. Следует понимать, что также могут быть предусмотрены другие конфигурации, например, теплообменник установлен на открытом воздухе.
Как показано на фиг.3, устройство 1411 внешней циркуляции может содержать блок 1411a источника холода, первый насос 1411b, первое устройство 1411c управления, управляющее блоком 1411a источника холода и первым насосом 1411b, или тому подобное. Охлажденная вода после поглощения тепла и повышения температуры и выхода из теплообменника 1413 подается в блок 1411а источника холода для охлаждения, охлажденная накачивается в первом насосе 1411b и подается в теплообменник 1413, при этом первое устройство 1411c управления управляет подачей охлажденной воды. Как показано на фиг. 4, устройство внутренней циркуляции 1412 может содержать фильтр 1412a, второй насос 1412b, второе устройство управления 1412c, управляющее фильтром 1412a, и второй насос 1412b или тому подобное. Один конец устройства 1412 внутренней циркуляции соединен с компонентом CP, подлежащим охлаждению, а другой конец устройства 1412 внутренней циркуляции соединен с теплообменником 1413. Охлаждающая среда поглощает тепло подлежащего охлаждению компонента CP на конце, а затем нагнетается вторым насосом 1412b и подается в теплообменник 1413 для осуществления теплообмена с охлажденной водой. Охлаждающая среда после охлаждения и понижения температуры фильтруется фильтром 1412a и затем подается в подлежащий охлаждению компонент CP для теплообмена, причем второе устройство 1412c управления управляет подачей охлаждающей среды. Когда охлаждающая среда использует деионизированную воду, различные факторы влияют на охлаждающую среду во время циркуляции, так что ее проводимость непрерывно увеличивается, причем для удовлетворения требований проводимость охлаждающей среды поддерживается посредством фильтра. Также может быть предусмотрен датчик проводимости (не показан на фигуре) для детектирования проводимости охлаждающей среды на выходе фильтра 1412a, чтобы гарантировать выполнение требований. В варианте осуществления изобретения теплообменник 1413 также управляется первым устройством 1411c управления, и следует понимать, что теплообменник 1413 также может иметь отдельное устройство управления или может управляться вторым устройством 1412c управления.
Устройство 1412 внутренней циркуляции может дополнительно содержать контур 1412d стабилизации давления, управляемый вторым устройством 1412c управления. В одном варианте осуществления изобретения контур 1412d стабилизации давления может содержать буферный резервуар, азотный резервуар, датчик давления или тому подобное. Давление в азотном резервуаре детектируется датчиком давления, при этом азот добавляется в буферный резервуар, когда давление меньше заданного значения, так что давление увеличивается, обеспечивается положительное давление в системе, и воздух не попадает в систему. Устройство 1411 внешней циркуляции и устройство 1412 внутренней циркуляции могут дополнительно содержать контур 1411d пополнения охлажденной воды и контур 1412e пополнения охлаждающей среды, соответственно, которые управляются первым устройством 1411c управления и вторым устройством 1412c управления, соответственно, при недостаточности охлажденной воды/охлаждающей среды может возникать тревожный сигнал, и охлажденная вода/охлаждающая среда пополняется через контур 1411d пополнения охлажденной воды/контур 1412e пополнения охлаждающей среды. Каждое из устройства 1411 внешней циркуляции и устройства 1412 внутренней циркуляции может дополнительно содержать датчик температуры, регулирующий клапан, датчик давления или тому подобное, управляемые первым устройством 1411c управления и вторым устройством 1412c управления. Следует понимать, что охлаждающее устройство 141 может иметь и другие конфигурации.
Ускоритель 112 включает в себя ускоритель высоковольтного источника 1121 питания (ELV), обеспечивающий энергию ускорения, при этом изоляционный газ должен подаваться на ускоритель высоковольтного источника 1211 питания (например, изоляционный газ размещен в корпусе ускорителя высоковольтного источника 1121 питания), чтобы предотвратить выход из строя электронных компонентов внутри ускорителя высоковольтного источника 1121 питания Изоляционный газ может представлять собой SF6, при этом следует понимать, что могут быть использованы и другие изоляционные газы. Устройство 142 нагнетания и возвращения изоляционного газа обеспечивает изоляционный газ для высоковольтного источника 1121 питания ускорителя или возвращает изоляционный газ из высоковольтного источника 1121 питания ускорителя. Изоляционный газ может быть возвращен, когда соответствующие устройства обслуживаются, осматриваются и ремонтируются, что улучшат коэффициент использования изоляционного газа.
Как показано на фиг.5, устройство 142 нагнетания и возвращения изоляционного газа содержит источник 1421 газа (например, стальной цилиндр, содержащий SF6) и накопительный контейнер 1422 , соединенный с источником 1421 газа и высоковольтным источником 1121 питания ускорителя, соответственно. В исходном состоянии изоляционный газ размещают в контейнере источника 1421 газа, затем изоляционный газ накачивают из контейнера источника 1421 газа в накопительный контейнер 1422, а затем накачивают из накопительного контейнера 1422 в ПЗВ, так что ПЗВ может начать работать в нормальном режиме. Когда ПЗВ требуется открыть для технического обслуживания, осмотра, ремонта или тому подобного, изоляционный газ возвращается из ПЗВ в накопительный контейнер 1422, и после завершения технического обслуживания, осмотра и ремонта изоляционный газ накачивается из накопительного контейнера 1422 в ПЗВ. Когда накопительный контейнер 1422, трубы, компоненты или тому подобное устройства 142 нагнетания и возвращения изоляционного газа необходимо обслуживать, или создается неисправность, подлежащая изучению и ремонту, изоляционный газ может быть накачан из накопительного контейнера 1422 обратно в контейнер источника 1421 газа для возвращения в исходное состояние, и после завершения технического обслуживания, осмотра и ремонта изоляционный газ снова накачивается.
Устройство 142 нагнетания и возвращения изоляционного газа может дополнительно содержать фильтрующее устройство 1423 и сушильное устройство 1424, установленное между накопительным контейнером 1422 и ПЗВ. Когда изоляционный газ возвращается из ПЗВ в накопительный контейнер 1422, фильтрующее устройство 1423 удаляет нефть, примеси крупных частиц или тому подобное в возвращенном изоляционном газе для поддержания чистоты изоляционного газа, при этом сушильное устройство 1424 удаляет большую часть молекул воды в возвращенном изоляционном газе для поддержания газа в относительно сухом состоянии. Фильтрующее устройство 1423 может представлять собой фильтрующий экран, при этом сушильное устройство 1424 может выполнять сушку посредством электрического нагрева, или сушка или фильтрация может выполняться другими средствами. В варианте осуществления изобретения изоляционный газ проходит через фильтрующее устройство 1423, затем проходит через сушильное устройство 1424, при этом следует понимать, что изоляционный газ также может быть высушен, а затем отфильтрован, фильтрующее устройство 1423 также может быть интегрировано с сушильным устройством 1424, при этом также может быть включен компонент детектирования влаги, или компонент детектирования масла, или компонент детектирования примеси.
Устройство 142 нагнетания и возвращения изоляционного газа может дополнительно содержать холодильное устройство 1425 и устройство 1426 сжатия, установленное между контейнером источника 1421 газа и накопительным контейнером 1422. Когда изоляционный газ нагнетается из накопительного контейнера 1422 обратно в контейнер источника 1421 газа, холодильное устройство 1425 преобразует изоляционный газ в жидкое состояние, а устройство 1426 сжатия сжимает изоляционный газ в газообразном или жидком состоянии, чтобы заполнить им контейнер источника 1421 газа. Следует понимать, что последовательность холодильного устройства 1425 и устройства 1426 сжатия не ограничена, и холодильное устройство 1425 также может быть интегрировано с устройством 1426 сжатия.
Устройство 142 нагнетания и возвращения изоляционного газа может дополнительно содержать вакуумный насос, причем вакуумный насос запускается перед нагнетанием, чтобы вакуумировать накопительный контейнер 1422, трубы, компоненты или тому подобное устройства 142 нагнетания и возвращения изоляционного газа для выпуска воздуха в устройство. Высоковольтный источник 1121 питания ускорителя также может быть снабжен вакуумным насосом 143, который вакуумирует ПЗВ перед накачиванием ELV и работой ELV для выпуска воздуха. Устройство 142 нагнетания и возвращения изоляционного газа может также содержать компрессор, обеспечивающий питание для вышеуказанных процессов нагнетания и возвращения (обратное нагнетание). Устройство 142 нагнетания и возвращения изоляционного газа может дополнительно содержать клапан, компонент детектирования степени вакуума, компонент детектирования давления или тому подобное для управления вышеуказанными процессами нагнетания и возвращения (обратное нагнетание). Следует понимать, что устройство 142 нагнетания и возвращения изоляционного газа может иметь и другие конфигурации.
Как показано на фиг.6, система 100 BNCT полностью размещена в здании, выполненном из бетона. В частности, система 100 BNCT содержит (первую) камеру 101 облучения, камеру 102 ускорения и камеру 103 передачи пучка. Облучаемое тело 200 на процедурном столе 20 подвергают лучевой терапии нейтронным пучком N в камере 101 облучения. Камера 102 ускорения по меньшей мере частично вмещает часть 11 генерации пучка заряженных частиц (такую, как источник 111 ионов, ускоритель 112). Камера передачи пучка по меньшей мере частично вмещает часть передачи пучка, причем часть генерации пучка нейтронов по меньшей мере частично размещена в перегородке между камерой облучения и камерой передачи пучка. Вспомогательное устройство 14 по меньшей мере частично установлено в камере 102 ускорения или в камере 103 передачи пучка.
Система 100 BNCT может дополнительно содержать вторую камеру 101’ облучения, устройство 10 генерации пучка дополнительно содержит вторую часть 13’ генерации пучка нейтронов, соответствующую второй камере 101’облучения, причем часть 12 передачи пучка содержит узел 121 переключения направления пучка. С помощью узла 121 переключения направления пучка часть 12 передачи пучка может селективно передавать пучок P заряженных частиц, генерируемый частью 11 генерации пучка заряженных частиц, в первую часть 13 генерации пучка нейтронов или вторую часть 13’генерации пучка нейтронов для излучения пучка в первую камеру 101 облучения или вторую камеру 101’ облучения. Следует понимать, что нейтронный пучок N, излучаемый во вторую камеру 101’ облучения, может быть использован для лучевой терапии другого облучаемого тела на процедурном столе 20’ во второй камере 101’ облучения нейтронным пучком N, а также может быть использован для детектирования образца или тому подобного, что не ограничено в настоящем изобретении.
Следует понимать, что устройство 10 генерации пучка может иметь и другие конфигурации. Например, когда имеется третья камера облучения, может быть добавлена третья часть генерации нейтронного пучка, чтобы соответствовать третьей камере облучения, при этом количество частей генерации нейтронного пучка соответствует количеству камер облучения, что специально не ограничено в варианте осуществления изобретения. Предусмотрена часть генерации пучка заряженных частиц для передачи пучка заряженных частиц в каждую часть генерации пучка нейтронов, что в результате позволяет снизить стоимость системы. Следует понимать, что устройство генерации пучка может также включать в себя множество частей генерации пучка заряженных частиц для передачи пучков заряженных частиц в каждую часть генерации пучка нейтронов, причем множество пучков нейтронов может одновременно генерироваться во множестве камер облучения для выполнения облучения.
В варианте осуществления изобретения узел 121 переключения направления пучка включает в себя отклоняющий магнит (не показан на фигуре), отклоняющий направление пучка P заряженных частиц. Например, когда включается отклоняющий магнит, соответствующий первой камере 101 облучения, пучок вводится в первую камеру 101 облучения, которая специально не ограничена в изобретении. Система 100 BNCT также может содержать коллектор 40 пучка, который собирает пучок, когда пучок не требуется, или выполняет подтверждение выхода пучка P заряженных частиц перед терапией, или тому подобное, при этом узел 121 переключения направления пучка может позволять пучку P заряженных частиц отойти от своего нормального пути и направляет пучок P заряженных частиц к коллектору пучка.
Система 100 BNCT также может содержать камеру подготовки (не показана на фигуре), камеру 104 управления и другие пространства (не показаны на фигуре) для адъювантной терапии. Каждая камера облучения может быть снабжена камерой подготовки для крепления облучаемого тела к процедурному столу перед лучевой терапией, моделировать позиционирование облучаемого тела, моделировать плана терапии или тому подобное. Камера 104 управления выполнена с возможностью управления ускорителем, частью передачи пучка, процедурным столом и т.п. для управления и контроля всем процессом облучения, причем оператор может также мониторировать множество камер облучения одновременно в камере управления. На фигуре показана только одна конфигурация камеры управления. Следует понимать, что камера управления может иметь и другие конфигурации.
Поскольку во время BNCT требуется непрерывное введение, система 100 BNCT также содержит устройство 50 инъекции медикамента, выполненное с возможностью инъекции борсодержащего (B-10) медикамента в облучаемое тело 200 во время лучевой терапии. Устройство 50 инъекции медикамента включает в себя узел 51 прохода медикамента, установленный между камерой управления медикаментом (в варианте осуществления изобретения это камера 104 управления) и камерой 101 облучения. Узел 51 прохода медикамента содержит элемент 511 прохода медикамента, выполненный с возможностью инъекции содержащего бор (B-10) лекарства, и элемент 512 размещения, выполненный с возможностью по меньшей мере частичного размещения элемента 511 прохода медикамента. Камера 101 облучения имеет перегородку W2, расположенную на расстоянии от камеры управления медикаментом, причем элемент 512 размещения установлен в перегородке W2 и образует канал для прохода элемента 511 прохода медикамента через перегородку W2, при этом элемент 512 размещения может дополнительно поддерживать элемент 511 прохода медикамента. В варианте осуществления изобретения элемент 512 размещения неподвижно установлен в перегородке W2, например, монтирован с натягом. Следует понимать, что элемент 512 размещения также может быть установлен и другими способами. С одной стороны, элемент 512 размещения облегчает прохождение элемента 511 прохода медикамента, а с другой стороны, элемент 512 размещения отделяет бетонную стенку, предотвращая загрязнение пылью и т.п. элемента 511 прохода медикамента. На фигуре показано только устройство для инъекции борного лекарственного средства в облучаемое тело 200 в первой камере облучения 101.Следует понимать, что одно и то же устройство 50 инъекции медикамента также может быть использовано для введения препаратов бора в облучаемые тела в других камерах облучения, соответственно.
Устройство 50 инъекции медикамента может дополнительно содержать механизм 52 размещения медикамента и механизм 53 управления медикаментом, причем механизм 52 размещения медикамента и механизм 53 управления медикаментом могут быть установлены в камере управления медикаментом и управлять инъекцией борсодержащего (B-10) лекарства облучаемому телу 200 в камере управления медикаментом, так что нейтронные лучи в камере 101 облучения не могут влиять на механизм 52 размещения медикамента, и механизм 53 управления медикаментом, например, электронные компоненты в механизме 53 управления медикаментом не могут нормально работать или реагировать с борсодержащим лекарством, размещенным в механизме 52 размещения медикамента. Элемент 511 прохода медикамента соединен с механизмом 52 размещения медикамента и инъецирует борсодержащее лекарство(В-10) в облучаемое тело 200 посредством механизма 53 управления медикаментом. Механизм 52 размещения медикамента может представлять собой инфузионный мешок или инфузионную бутылку и т.п. Механизм 53 управления медикаментом может быть соединен с элементом 511 прохода медикамента и управлять потоком борсодержащего лекарства (B-10) в элементе 511 прохода медикамента, например, механизм 53 управления медикамента использует насос для обеспечения питания для потока жидкости (борсодержащего лекарства (B-10)), и может также управлять скоростью потока и может иметь функции детектирования, сигнализации тревоги и т.п. Элемент 511 прохода медикамента может представлять собой одноразовую инфузионную трубку или т.п., которая включает в себя, например, иглу, вставленную в облучаемое тело, защитный кожух для иглы, шланг, соединение, присоединенное к механизму 52 размещения медикамента и т.п. Элемент 511 прохода медикамента также может быть по меньшей мере частично выполнен из экранирующего нейтроны материала, например, игла и часть шланга, установленные в камере 101 облучения, могут быть выполнены из экранирующего нейтроны материала, что может уменьшить влияние лучей нейтронного излучения камеры облучения на борсодержащее лекарство в элементе 511 прохода медикамента.
Как показано на фиг.7, в варианте осуществления изобретения элемент 512 размещения установлен в сквозном отверстии 513 перегородки W2 в направлении толщины. Центральная ось X сквозного отверстия 513 пересекает как землю, так и плоскость, перпендикулярную земле, вдоль направления толщины перегородки W2, то есть сквозное отверстие 513 проходит через перегородку W2 наклонно в горизонтальном и вертикальном направлениях для уменьшения утечки излучения, при этом центральная ось X сквозного отверстия 513 представляет собой прямую линию. Следует понимать, что сквозное отверстие 513 также может быть выполнено другими способами, например, центральная ось X сквозного отверстия 513 представляет собой ломаную линию или кривую, при этом поперечное сечение сквозного отверстия 513 может быть круглым, квадратным или тому подобным. В одном варианте осуществления изобретения расстояние D1 от центра сквозного отверстия 513, расположенного на первой боковой стенке S1 перегородки W2, обращенной к камере 104 управления, до земли, больше, чем расстояние D2 от центра сквозного отверстия 513, расположенного на второй боковой стенке S2 перегородки W2, обращенной к камере 101 облучения, до земли, например, расстояние от центра сквозного отверстия 513 до земли постепенно уменьшается в направлении от камеры 104 управления до камеры 101 облучения вдоль перегородки W2. В варианте осуществления изобретения элемент 512 размещения представляет собой трубчатый элемент, установленный в сквозном отверстии 513, наружная стенка трубчатого элемента взаимодействует с внутренней стенкой сквозного отверстия, причем внутренняя стенка трубчатого элемента не ограничена по форме. Следует понимать, что элемент 512 размещения также может представлять собой коробчатое тело, снабженное отверстием, через которое проходит элемент 511 прохода медикамента, или может представлять собой одну или более скоб или подобных средств.
Элемент 512 размещения выполнен из ПВХ, и продукт после облучения нейтронами не обладает радиоактивностью или обладает крайне низкой радиоактивностью, чем уменьшается генерируемое вторичное излучение. Следует понимать, что элемент 512 размещения также может быть изготовлен из другого материала, продукт которого после облучения нейтронами не имеет радиоактивности или имеет низкую радиоактивность, или радиоактивный изотоп, полученный после облучения нейтронами, имеет короткий период полураспада. На каждой перегородке может быть установлено по меньшей мере два элемента 512 размещения и по меньшей мере два сквозных отверстия 513, так что когда один из элементов размещения или одно из сквозных отверстий заблокировано или сталкивается с другими проблемами, используются оставшиеся элементы размещения или оставшиеся сквозные отверстия.
Процесс инъекции борсодержащего (В-10) лекарства во время лучевой терапии: перед началом лучевой терапии выбирают соответствующий элемент 511 прохода медикамента и подключают к механизму 52 размещения медикамента и механизму 53 управления медикаментом, причем элемент 511 прохода медикамента помещают в соответствующее положение в камере 101 облучения путем прохождения через элемент 512 размещения; после завершения позиционирования облучаемого тела 200 в камере 101 облучения и определения плана лечения, оператор в камере 52 управления медикамента открывает механизм 53 управления медикамента, врач в камере 101 облучения снимает защитный кожух иглы и вставляет иглу в облучаемое тело 200 или вставляет иглу в облучаемое тело 200 перед позиционированием облучаемого тела 200, врач покидает камеру 101 облучения, после чего оператор управляет нейтронным пучком для облучения облучаемого тела и управляет инъекцией борсодержащего (В-10) лекарства в камере 104 управления. Следует понимать, что одно и то же устройство 50 инъекции медикамента (за исключением элемента 512 размещения) также может быть использовано для инъекции борсодержащего лекарства (B-10) перед обработкой излучением, и элемент 511 прохода медикамента отсоединяется перед входом в камеру 101 облучения, например, игла вытягивается или используется постоянная игла, и элемент 511 прохода медикамента снова подсоединяется или заменяется новым элементом 511 прохода медикамента после входа в камеру 101 облучения, или, также может быть осуществлен контроль, относящийся к инъекции борсодержащего лекарства (B-10), перед обработкой облучением или инъекцией борсодержащего лекарства (B-10) во время обработки облучением, в камере подготовки, и в это время камера подготовки используется в качестве камеры контроля медикамента. Следует понимать, что устройство 50 инъекции медикамента также может быть применено к другим типам систем нейтронозахватной терапии, и содержащее бор (B-10) лекарство также может быть заменено другим медикаментом.
Поскольку в процессе нейтронозахватной терапии генерируется большое количество нейтронов, особенно в непосредственной близости от мишени Т, где генерируются нейтроны, необходимо максимально избегать утечки нейтронов. В одном варианте осуществления изобретения бетон, образующий по меньшей мере часть пространства (например, камеру 103 передачи пучка, камеры 101, 101’облучения), представляет собой бетон с добавленным экранирующим нейтроны материалом, таким как борсодержащий баритовый бетон, для образования нейтронного экранирующего пространства. В другом варианте осуществления экранирующая нейтроны пластина 60, такая как борсодержащая пластина из ПЭ, установлена на поверхности внутреннего бетона (например, стен или полов или потолков камеры 103 передачи пучка камеры 101, 101’облучения) для образования экранирующего нейтроны пространства. Следует понимать, что экранирующая нейтроны пластина 60 может быть плотно прикреплена к поверхности бетона или может быть удалена от поверхности бетона на заданное расстояние; экранирующая нейтроны пластина может быть установлена на всей поверхности бетонной стены или может быть установлена только на части бетонной стены, например, экранирующая нейтроны пластина установлена на поверхности пола в центральной области камеры облучения и не установлена на поверхности пола во входной области камеры облучения, причем две области соединены рампой для формирования разницы по высоте. Экранирующая нейтроны пластина 60 установлена на поверхности бетона через посредством опорного узла 61, как показано на фиг.8A и фиг.8B, на которых показаны компоновки экранирующей нейтроны пластины 60 и опорного узла 61, установленные сбоку, обращенными к камере 103 передачи пучка, перегородки W1 между камерой 101 облучения и камерой 103 передачи пучка. На фиг.9 показаны способы фиксации экранирующей нейтроны пластины 60 и опорного узла 61. Экранирующая нейтроны пластина 60 образована комбинацией нескольких частей. Опорные узлы (61) полосовой формы установлены на бетоне перегородки (W1) посредством разжимных болтов на заданных интервалах. Каждая часть экранирующей нейроны пластины 60 последовательно крепится в соответствующем положении на опорном узле 61 винтами, то есть одна сторона опорного узла 61 соединена с бетоном, а другая сторона опорного узла 61 соединена с экранирующей нейтроны пластиной 60. В варианте осуществления изобретения опорный узел 61 содержит две L-образные пластины, соединенные болтами. Следует понимать, что опорный узел 61 также может быть установлен и закреплен другими способами, например, опорный узел 61 по меньшей мере частично выполнен из профиля, или экранирующая нейтроны пластина 60 может быть непосредственно закреплена на поверхности бетона; при этом экранирующая нейтроны пластина 60 также может быть установлена на боковой стенке канавки размещения перегородки W1, вмещающей часть 13 генерации нейтронного пучка.
Чтобы уменьшить радиационный вред и радиационное загрязнение нейтронов другими внутренними устройствами, такими как вспомогательное устройство 14 в процессе нейтронозахватной терапии, экранирующая нейтроны пластина 60 может быть установлена вокруг вспомогательного устройства 14 для образования экранирующего пространства. Как показано на фиг.10, в варианте осуществления изобретения в камере 103 передачи пучка предусмотрен отсек 105 вспомогательного устройства для размещения или окружения вспомогательного устройства 14 или тому подобного. Отсек 105 вспомогательного устройства по меньшей мере частично выполнен из опорного узла 61 и экранирующей нейтроны пластины 60, закрепленной на опорном узле 61 (на фигуре показана только часть экранирующей нейтроны пластины). В варианте осуществления изобретения отсек 105 вспомогательного устройства установлен в углу камеры 103 передачи пучка и занимает часть стенки и пола камеры 103 передачи пучка. Опорный узел 61 и экранирующая нейтроны пластина 60, закрепленная на опорном узле 61, и часть стенки и пола камеры 103 передачи пучка совместно образуют пространство, вмещающее и окружающее вспомогательное устройство 14.То есть, экранирующая нейтроны пластина 60, закрепленная на опорном узле 61, образует три поверхности вмещающего пространства куба, при этом часть стенки и пола камеры 103 передачи пучка образует еще три поверхности вмещающего пространства куба. Отсек 105 вспомогательного устройства может дополнительно иметь дверь 1051 и ее подвижный механизм 1052, причем подвижный механизм 1052 выполнен с возможностью открывания двери 1051 для обеспечения возможности доступа оператора внутрь отсека 105 вспомогательного устройства при осмотре и ремонте устройства, подвижный механизм 1052 содержит направляющий рельс 1052a и скользящий стержень 1052b, причем дверь 1051 может скользить вдоль направляющего рельса 1052a в горизонтальном направлении посредством скользящего стержня 1052b. В варианте осуществления изобретения дверца 1051 образована из опорного узла 1051a дверцы и экранирующей нейтроны пластины 60, закрепленной на опорном узле 1051a дверцы, скользящий стержень 1052b неподвижно соединен с опорным узлом 1051a дверцы, например, установленным на верхнем конце дверцы 1051, причем направляющий рельс 1052a неподвижно соединен с опорным узлом 61 отсека 105 вспомогательного устройства. Следует понимать, что подвижный механизм 1052 может иметь и другие конфигурации, например, дверь может быть вращаемой. Подвижный механизм 1052 может дополнительно содержать подъемный узел 1052c и шкив 1052d, причем подъемный узел 1052c выполнен с возможностью подъема двери 1051 в вертикальном направлении для размещения шкива 1052d в нижней части двери 1051, так что дверь 1051 может скользить в горизонтальном направлении с помощью шкива 1052d. В варианте осуществления изобретения подъемный узел 1052c образован из домкрата 1052e и соединительной пластины 1052f, закрепленной на опорном узле 1051a двери, причем домкрат 1052e действует на соединительную пластину 1052f так, что дверь 1051 скользит вдоль направляющей 1052a в вертикальном направлении посредством скользящего стержня 1052b,чтобы поднять дверь 1051 в вертикальном направлении. Следует понимать, что подъемный узел 1052c может иметь и другие конфигурации. Отсек 105 вспомогательного устройства может дополнительно содержать фиксирующий элемент 1053, действующий, когда дверь 1051 закрыта, для фиксации двери 1051 и отсека 105 вспомогательного устройства вместе, чтобы усиливать фиксацию и предотвращать опрокидывание. В варианте осуществления изобретения фиксирующий элемент 1053 образован из L-образной пластины, две боковые пластины которой крепятся к опорному узлу 1051a двери и опорному узлу 61 или экранирующей нейтроны пластине 60 отсека 105 вспомогательного устройства соответственно. Отсек 105 вспомогательного устройства также может иметь отверстие 1054 для прохождения труб, кабелей и т.п. В варианте осуществления изобретения отверстие 1054 расположено вблизи угла стены и пола. Опорный узел 61 отсека 105 вспомогательного устройства и опорный узел 1051a двери образованы из взаимно соединенных профилей. Следует понимать, что отсек 105 вспомогательного устройства может иметь и другие конфигурации, причем отсеки вспомогательного устройства могут быть предусмотрены и в других пространствах.
Экранирующая нейтроны пластина 60 представляет собой борсодержащую полиэтиленовую пластину, а материалом каждого из опорного узла 61, опорного узла 1051a двери, направляющего рельса 1052a, скользящего стержня 1052b и фиксирующего элемента 1053 является алюминиевый сплав. Следует понимать, что материал экранирующей нейтроны пластины 60 может быть и другим экранирующим нейтроны материалом, различные толщины могут быть получены в разных положениях в соответствии с требованиями, и поверхность может иметь другое оформление или канавки для монтажа других элементов; и алюминиевый сплав может быть заменен другим материалом, который имеет определенную прочность и продукт которого после облучения нейтронами не имеет радиоактивности или имеет низкую радиоактивность, или радиоактивный изотоп, образующийся после облучения нейтронами, имеет короткий период полураспада, такой как композиционный материал из углеродного волокна или композиционный материал из стекловолокна.
Как показано на фиг.11-13, камера облучения 101, 101’ также может быть снабжена устройством 70A позиционирования процедурного стола и экранирующим устройством 70B устройства позиционирования процедурного стола. Устройство 70A позиционирования процедурного стола содержит линейный стержень 71a и роботизированную руку 72a, причем роботизированная рука 72a установлена между линейным стержнем 71a и процедурным столом 20 для поддержки и позиционирования процедурного стола 20, соединяет процедурный стол 20 с линейным стержнем 71a и обеспечивает возможность совместного перемещения процедурного стола 20 и роботизированной руки 72a вдоль линейного стержня 71a. В варианте осуществления изобретения линейный вал 71а смонтирован на потолке камеры облучения, а роботизированная рука 72а полностью проходит к полу камеры облучения. Следует понимать, что линейный вал 71a также может быть установлен на других поверхностях, таких как стена или пол; линейный вал 71a выполнен с возможностью крепления к рельсу 711a скольжения потолка и опорному основанию 712a, соединенному с роботизированной рукой 72a и скользящему вдоль рельса 711a скольжения. Следует понимать , что могут быть и другие конфигурации. Линейный вал 71а непосредственно закреплен на потолке, линейный механизм фиксации вала, такой как портал стальной конструкции, дополнительно не предусмотрен, что уменьшает количество стали в камере облучения и уменьшает вторичное излучение за счет механизма фиксации, активируемого нейтронами. Роботизированная рука 72a представляет собой многоосевую роботизированную руку, соединяющую опорное основание 712a с процедурным столом 20, и содержит множество частей 721a (721a ') руки.
Поскольку опорное основание 712a, соединенное с роботизированной рукой 72a, скользит вдоль рельса 711a скольжения, экранирующая нейтроны пластина 60, установленная на потолке или другой фиксирующей поверхности, должна быть ограничена пространством скольжения, что приводит к воздействию на рельс скольжения и утечке излучения Таким образом, экранирующее устройство 70B содержит покрывающий рельс скольжения элемент 71b, причем покрывающий рельс скольжения элемент 71b перемещается вместе с опорным основанием 712a и всегда покрывает открытую часть рельса 711a скольжения. Защитное устройство 70B дополнительно содержит кожух 72b роботизированной руки, окружающий по меньшей мере одну часть 721a (721a ’) роботизированной руки 72a, причем материал кожуха 72b роботизированной руки по меньшей мере частично представляет собой экранирующий нейтроны материал для предотвращения облучения нейтронами части руки и металлических компонентов, электронных компонентов или тому подобного, установленных в механизмах части руки, которое может приводить к неисправностям или повреждениям, такой как борсодержащий композиционный материал из стекловолокна. Следует понимать, что также могут быть использованы другие экранирующие материалы.
Устройство 70A позиционирования процедурного стола может дополнительно содержать приводной механизм 73a, при этом камера 101, 101’облучения или камера 104 управления также могут быть снабжены устройством 70C управления процедурным столом, соединенным с приводным механизмом 73a и управляющим движением линейного вала 71a и роботизированной руки 72a посредством управления приводным механизмом 73a. Информация о положении линейного вала 71a и роботизированной руки 72a также может быть подана обратно в устройство 70C управления терапевтическим столом, при этом приводной механизм 73a может быть установлен на линейном валу 71a или роботизированной руке 72a, таком как опорное основание 712a или по меньшей мере одна часть 721a руки.
Устройство 70A позиционирования процедурного стола может дополнительно содержать механизм 74a защиты от столкновений, причем механизм 74a защиты от столкновений содержит датчик 741a, установленный на кожухе 72b роботизированной руки, узел 742a управления датчиком и HMI 743a. Следует понимать, что датчик 741a также может быть установлен между кожухом 72b роботизированной руки и роботизированной рукой 72a. Когда край роботизированной руки 72a или кожух 72b роботизированной руки контактирует с другими объектами или когда другие объекты достигают диапазона, установленного датчиком 741a, датчик 741a активируется для передачи сигнала, и сигнал, переданный датчиком 741a, передается в узел 742a управления датчиком и отображается на HMI 743a. Узел 742a управления датчиком передает принятый сигнал на устройство 70C управления процедурным столом для выполнения соответствующего управления, например, устройство 70C управления процедурным столом управляет приводным механизмом 73a для остановки приводного движения линейного вала 71a и роботизированной руки 72a, то есть управляет процедурным столом 20 для остановки движения. Следует понимать, что узел управления датчиком может также выполнять соответствующее управление в соответствии с принятым сигналом; оператор может также вручную управлять приводным механизмом, чтобы остановить движение в соответствии с отображением HMI; или процедурный стол может не управляться, чтобы остановить движение, вместо этого выполняются другие операции безопасности, такие как обратное движение перед столкновением. Датчик 741a может быть механическим датчиком, фотоэлектрическим датчиком, радиолокационным датчиком, ультразвуковым датчиком, лазерным дальномером и т.п., и может быть установлен в других положениях.
Линейный вал 71a и его приводной механизм 73a могут быть установлены на фиксирующей поверхности камеры 101, 101’ облучения посредством фиксирующих элементов или опорных элементов (не показаны на фигуре), причем каждый из фиксирующего элемента и опорного элемента может быть выполнен из алюминиевого профиля, например, рельс 711a скольжения закреплен на потолке фиксирующими элементами, приводной механизм 73a линейного вала 71a и опорное основание 712a закреплены или поддерживаются на потолке поддерживающими элементами, а покрывающий рельс скольжения элемент 71b установлен между экранирующей нейтроны пластиной 60 на фиксирующей поверхности линейного вала 71a и опорным основанием 712a. Как показано на фиг.14 и фиг.15, в одном варианте осуществления изобретения покрывающий рельс скольжения элемент 71b содержит первую часть 711b и вторую часть 712b, причем каждая из первой части 711b и второй части 712b содержит плоские пластины, соединенные последовательно и поддерживаемые опорным элементом 713b покрывающего рельс скольжения элемента. Один конец, ближний к опорному основанию 712a вдоль направления скольжения A опорного основания 712a, каждой из первой части 711b и второй части 712b неподвижно присоединен к опорному основанию 712a через соединительные пластины 7111b, 7121b, а другой конец каждой из первой части 711b и второй части 712b неподвижно присоединен к опорному основанию 713b. Следует понимать, что неподвижное соединение может представлять собой винтовое соединение, сцепление или тому подобное; плоские пластины первой части 711b и второй части 712b соединены с возможностью скольжения последовательно (например, первая часть 711b, показанная на левой стороне фиг.14) или поворотно соединены последовательно (например, вторая часть 712b, показанная на правой стороне фиг.14). Следует понимать, что плоские пластины могут быть соединены и другими способами, различные способы соединения показаны только на фигуре, при этом одинаковые или разные способы соединения могут быть выбраны для первой части 711b и второй части 712b в соответствии с требованиями. Опорный элемент 713b может быть соединен с фиксирующим элементом или опорным элементом линейного вала 71а и его приводным механизмом 73а таким образом, чтобы быть закрепленным, или может быть непосредственно прикреплен к фиксирующей поверхности. Опорный элемент 713b изготовлен из алюминиевого сплава, материал покрывающего рельс скольжения элемента 71b включает борсодержащий ПЭ или другой экранирующий нейтроны материал, причем экранирующая нейтроны пластина 60 покрывает опорный элемент 713b и защищает линейный вал 71a, приводной механизм 73a линейного вала 71a и его монтажную часть (за исключением части, где опорное основание 712a проходит через экранирующую нейтроны пластину 60) вместе с покрывающим рельс скольжения элементом 71b.Следует понимать, что алюминиевый сплав может быть заменен другим материалом , который имеет определенную прочность и продукт из которого после облучения нейтронами не имеет радиоактивности или имеет низкую радиоактивность, или радиоактивный изотоп, генерируемый после облучения нейтронами, имеет короткий период полураспада; опорный элемент 713b также может быть изготовлен из экранирующего нейтроны материала, причем экранирующая нейтроны пластина 60 может не покрывать опорный элемент 713b, соответствуя вместо этого опорному элементу 713b, и экранирующая нейтроны пластина 60, опорный элемент 713b и покрывающий рельс скольжения элемент 71b совместно защищают линейный вал 71a, приводной механизм 73a линейного вала 71a и его монтажную часть (за исключением части, где опорное седло 712a проходит через экранирующую нейтроны пластину 60). Во время перемещения опорного основания 712a вдоль рельса 711a скольжения первая часть 711b и вторая часть 712b покрывающего рельс скольжения элемента 71b выдвигаются и втягиваются, тем самым уменьшая утечку нейтронов на протяжении всего процесса перемещения.
Как показано на фиг.16, в варианте осуществления изобретения кожух 72b роботизированной руки, окружающий часть 721a руки, содержит первый корпус 721b и второй корпус 722b, причем первый корпус 721b и второй корпус 722b неподвижно соединены вместе и окружают часть 721a руки и приводной механизм 73a (такой как двигатель, печатная плата или тому подобное) или механизм управления (такой как компоненты узла 742a управления датчиком или устройства 70C управления процедурным столом), установленный на части 721a руки. Материал каждого из первого корпуса 721b и второго корпуса 722b представляет собой боросодержащий стекловолоконный композиционный материал, причем стекловолоконный композиционный материал имеет определенную прочность, продукт которого после облучения нейтронами не имеет радиоактивности или имеет низкую радиоактивность, для предотвращения генерации вторичного излучения, при этом бор может поглощать нейтроны, для предотвращения разрушения или повреждения части руки и металлических компонентов, электронных компонентов или тому подобного, установленных в приводном механизме или механизме управления части руки. Следует понимать, что материал каждого из первого корпуса и второго корпуса также может быть другим экранирующим нейтроны материалом с определенной прочностью.
В варианте осуществления изобретения кожух 72b’роботизированной руки, окружающий часть 721a’ руки, дополнительно содержит третий корпус 723b и четвертый корпус 724b, помимо первого корпуса 721b и второго корпуса 722b.Третий корпус 723b и четвертый корпус 724b неподвижно соединены друг с другом и окружают первый корпус 721b и второй корпус 722b, при этом датчик 741a расположен между первым корпусом 721b и третьим корпусом 723b и между вторым корпусом 722b и четвертым корпусом 724b. Может быть предусмотрено множество датчиков 741a, распределенных вокруг части 721a руки. Первый корпус 721b и второй корпус 722b снабжены вмещающей полостью 725b, вмещающей датчик 741a, причем датчик 741a установлен во вмещающей полости 725b и смонтирован между первым корпусом 721b и третьим корпусом 723b и между вторым корпусом 722b и четвертым корпусом 724b с натягом. В частности, между первым корпусом 721b и третьим корпусом 723b и между вторым корпусом 722b и четвертым корпусом 724b предусмотрен зазор 726b, приспособленный для монтажа в нем датчика 741a.Кабель питания, кабель связи или тому подобное датчика 741a может проходить через зазор 726b для соединения с узлом 742a управления датчиком. Или третий корпус 723b и четвертый корпус 724b могут быть снабжены сквозным отверстием 727b (не показано на фигуре) в положении, соответствующем датчику 741a, при этом сквозное отверстие 727b используется для прохождения кабеля питания, кабеля связи или тому подобного датчика 741a. Следует понимать, что датчик 741a может быть установлен и другими способами. В варианте осуществления изобретения датчик 741a является датчиком давления, преобразует давление, действующее на третий корпус 723b и четвертый корпус 724b, в сигнал давления и передает сигнал давления в узел 742a управления датчиком, и отображает его численное значение в HMI 743a. Когда сигнал давления, принимаемый датчиком 741a, превышает заданное значение, сигнал давления, превышающий заданное значение, предпочтительно передается в узел 742a управления датчиком и отображается в HMI 743a как тревожный, пример, светом или звуковым тревожным сигналом; узел 742a управления датчиком передает сигнал на устройство 70C управления процедурным столом для управления линейным валом 71a и роботизированной рукой 72a для остановки движения, или оператор может работать вручную для остановки движения линейного вала 71a и роботизированной руки 72a.
Материал каждого из третьего корпуса 723b и четвертого корпуса 724b представляет собой композиционный материал из стекловолоконной смолы с определенной прочностью, продукт которого после облучения нейтронами не обладает радиоактивностью или имеет низкую радиоактивность, для предотвращения генерации вторичного излучения. Следует также понимать, что может быть использован другой материал, который имеет определенную прочность, и продукт которого после облучения нейтронами не имеет радиоактивности или имеет низкую радиоактивность, или радиоактивный изотоп, полученный после облучения нейтронами, имеет короткий период полураспада. Следует понимать, что материал каждого из третьего корпуса и четвертого корпуса также может быть заменен борсодержащим стекловолокнистым композиционным материалом, то есть корпус на самом внешнем слое кожуха 72b роботизированной руки изготовлен из материала, способного поглощать нейтроны, для предотвращения облучения металлических компонентов, электронных компонентов или тому подобного, установленных в приводном механизме или механизме управления части руки, нейтронами, которое приводит к неисправностям или повреждениям, а материалы первого корпуса и второго корпуса не ограничены. Корпус датчика 741a изготовлен из алюминиевого сплава, что позволяет избежать использования традиционного стального материала, который генерирует радиоактивный изотоп с длительным периодом полураспада после воздействия нейтронного облучения, такого как кобальт шестьдесят, тем самым генерируя вторичное излучение. Можно предусмотреть, что алюминиевый сплав может быть заменен другим материалом, который имеет определенную прочность, и продукт которого после облучения нейтронами не имеет радиоактивности или имеет низкую радиоактивность, или радиоактивный изотоп, полученный после облучения нейтронами, имеет короткий период полураспада. Можно предусмотреть, что датчик 741a также может быть установлен между первым корпусом 721b и третьим корпусом 723b или только между вторым корпусом 722b и четвертым корпусом 724b.
Средства неподвижного соединения первого корпуса 721b со вторым корпусом 722b и неподвижного соединения третьего корпуса 723b с четвертым корпусом 724b могут представлять собой винтовое соединение, сварку или тому подобное. Соединительный элемент выполнен из алюминиевого сплава определенной прочности, а радиоактивный изотоп, образующийся после активации алюминия нейтронами, имеет короткий период полураспада. Алюминиевый сплав может быть заменен другим материалом, который имеет определенную прочность, и продукт которого после облучения нейтронами не имеет радиоактивности или имеет низкую радиоактивность, или радиоактивный изотоп, образующийся после облучения нейтронами, имеет короткий период полураспада.
В варианте осуществления изобретения третий корпус 723b, четвертый корпус 724b и датчик 741a установлены в части 721a’ руки, имеющей больший диапазон перемещения, при этом только первый корпус 721b и второй корпус 722b установлены в части 721a руки, имеющей меньший диапазон перемещения. Следует понимать, что третий корпус 723b, четвертый корпус 724b и датчик 741a также могут быть установлены во всех частях роботизированной руки 72a; часть руки без приводного механизма 73a может не быть снабжена кожухом роботизированной руки 72b, при этом часть руки изготовлена из материала, который имеет определенную прочность и продукт которого после облучения нейтронами не имеет радиоактивности или имеет низкую радиоактивность, или радиоактивный изотоп, генерируемый после облучения нейтронами, имеет короткий период полураспада, такого как алюминиевый сплав, или может быть изготовлен из экранирующего нейтроны материала.
Следует понимать, что устройство 70А позиционирования процедурного стола может не включать в себя линейный вал, при этом экранирующее устройство 70B также не включает в себя покрывающий рельс скольжения элемент 71b, и камера подготовки также может быть снабжена таким же процедурным столом 20, устройством 70А позиционирования процедурного стола и экранирующим устройством 70B устройства позиционирования процедурного стола, как в камере 101, 101’облучения.
Следует понимать, что устройства радиационной защиты также могут быть предусмотрены для других устройств сигнализации тревоги, наблюдения, мониторинга и т.п.
Для обеспечения работы каждого устройства системы, управление во время лечения должно обеспечиваться кабелем питания, кабелем связи и кабелем управления с надлежащей компоновкой. Как показано на фиг.17, резьбовая труба 80А установлена в камере 101 облучения, камере 104 управления и камере 102 ускорителя, резьбовая труба 80А используется для прохождения кабеля и поддержки кабеля, причем резьбовая труба 80А проходит вдоль направления протяженности кабеля и по меньшей мере частично закрыта в окружном направлении вокруг направления протяженности кабеля, при этом форма поперечного сечения резьбовой трубы 80А в направлении, перпендикулярном направлению удлинения кабеля, может быть круглой, многоугольной, V-образной, <-образной, L-образной [-образной и т.п., при этом резьбовая труба 80А закреплена на стене, полу или потолке с помощью соединителей (таких, как болты). В варианте осуществления изобретения резьбовая труба 80А установлена в камере 101 облучения, камере 104 управления и камере 102 ускорителя вдоль угла потолка и стены. Следует понимать, что резьбовая труба 80A также может быть установлена в других положениях или других пространствах, при этом размер резьбовой трубы 80A может быть выбран в соответствии с количеством размещаемых кабелей. Опорный каркас 80B установлен в камере 102 ускорения и камере 103 передачи пучка. Поскольку ускоритель 112, часть 12 передачи пучка, вспомогательное устройство 14 или тому подобное имеют множество кабелей питания, связи, управления и жидкостных (таких, как охлаждающая среда) или газовых (таких, как изоляционный газ) труб, опорный каркас 80B предусмотрен для их поддержания и направления. Опорный каркас 80B имеет несущую поверхность S, поддерживающую кабель или трубу, при этом опорный каркас 80B прикреплен к земле или потолку или другим объектам таким образом, что несущая поверхность S параллельна земле или закреплена на стене таким образом, что несущая поверхность S перпендикулярна земле, причем опорный каркас 80B также может быть установлен в других пространствах в соответствии с требованиями. На фигуре показан только опорный каркас 80B, установленный вдоль части 12 передачи пучка в камере 103 передачи пучка, опорный каркас 80B закреплен на земле таким образом, что несущая поверхность S параллельна земле, опорный каркас 80B выполнен из боковых пластин 81b и поперечных пластин 82b, подсоединенных между боковыми пластинами 81b с заданными интервалами, причем поперечные пластины 82b образуют несущую поверхность S. Материал каждой из резьбовой трубы 80A и опорного каркаса 80B представляет собой алюминиевый сплав, и следует понимать, что алюминиевый сплав может быть заменен другим материалом, который имеет определенную прочность и продукт которого после облучения нейтронами не имеет радиоактивности или имеет низкую радиоактивность, или радиоактивный изотоп, полученный после облучения нейтронами, имеет короткий период полураспада, например, материал образован из по меньшей мере одного из элементов C, H, O, N, Si, Al, Mg, Li, B, Mn, Cu, Zn, S, Ca или Ti, в 90 % (процентном отношении к массе) или более.
Что касается требований нормальной работы и безопасности системы, трубчатый элемент 90A (такой как вентиляционная труба, противопожарная труба или тому подобное, для прохождения газа и жидкости) и стержнеобразный элемент 90B (опорный стержень, винтовой стержень и другие фиксирующие стержни, необходимые для неподвижного монтажа различных устройств) также предусмотрены в помещении и в общем случае изготовлены из стальных материалов, которые могут генерировать радиоактивный изотоп с длительным периодом полураспада после облучения нейтронами, такой как кобальт шестьдесят, чем генерируется вторичное излучение. Чтобы уменьшить радиационное повреждение и радиационное загрязнение труб и фиксирующих стержней, трубчатый элемент 90A (включая указанную выше охлаждающую среду и изоляционную газовую трубу) или стержнеобразный элемент 90B может быть изготовлен из материала, продукт которого после облучения нейтронами не имеет радиоактивности или имеет низкую радиоактивность, или радиоактивный изотоп, образующийся после облучения нейтронами, имеет короткий период полураспада (например, материал образован из по меньшей мере одного из элементов C, H, O, N, Si, Al, Mg, Li, B, Mn, Cu, Zn, S, Ca или Ti, в 90 % (процентном отношении по массе) или более, включая алюминиевый сплав, пластик или резину или тому подобное), или кольцевое экранирующее устройство 91 установлено на периферии трубчатого элемента 90A или стержнеобразного элемента 90B. Как показано на фиг.18, в одном варианте осуществления изобретения кольцевое экранирующее устройство 91 содержит внутренний кожух 911, внешний кожух 912 и экранирующий материал 913, установленный между внутренним кожухом 911 и внешним кожухом 912. Каждый из внутреннего кожуха 911 и внешнего кожуха 912 представляет собой трубчатый компонент, изготовленный из ПВХ, причем форма поперечного сечения каждой из внутреннего кожуха 911 и внешнего кожуха 912 может быть задана в соответствии с конкретными требованиями. Следует понимать, что каждая из внутреннего кожуха 911 и внешнего кожуха 912 также может быть изготовлена из другого материала, продукт которого после облучения нейтронами не имеет радиоактивности или имеет низкую радиоактивность, или радиоактивный изотоп, полученный после облучения нейтронами, имеет короткий период полураспада, например, материал каждой из внутреннего кожуха 911 и внешнего кожуха 912 образован из по меньшей мере одного из элементов C, H, O, N, Si, Al, Mg, Li, B, Mn, Cu, Zn, S, Ca или Ti, в 90 % (процентное отношение по массе) или более из них. Внешний кожух 912 также может быть использован в качестве замедлителя нейтронов, при этом замедленный нейтрон лучше поглощается экранирующим материалом 913. Экранирующий материал 913 образован из экранирующего нейтроны материала, такого как борсодержащая смола. В одном варианте осуществления изобретения между внутренним кожухом 911 и внешним кожухом 912 из ПВХ залита жидкоподобная борсодержащая смола, причем борсодержащую смолу отверждают с образованием полностью кольцевого экранирующего устройства 91, после чего кольцевое экранирующее устройство 91 разрезают на две части вдоль плоскости, в которой расположена его центральная ось, чтобы обернуть кабель, трубчатый элемент 90А или стержнеобразный элемент 90B с двух сторон, а затем две части неподвижно соединяют склеиванием, связыванием или другими средствами. Следует понимать, что экранирующий материал 913 может содержать и другой нейтронный экранирующий материал или может быть установлен между внутренним кожухом 911 и внешним кожухом 912 другими способами. Кольцевое экранирующее устройство 91 также может быть установлено на периферии трубчатого элемента 90A или стержнеобразного элемента 90B другими способами, например, трубчатый элемент 90A или стержнеобразный элемент 90B вставлен во внутренний кожух 911 кольцевого экранирующего устройства 91 до того, как смонтирован трубчатый элемент 90A или стержнеобразный элемент 90B. Следует понимать, что кольцевое экранирующее устройство 91 также может быть установлено на периферии кабеля, чтобы дополнительно уменьшить вторичное излучение, генерируемое после того, как кабель подвергается нейтронному облучению.
Хотя выше были описаны иллюстративные конкретные варианты осуществления изобретения, так что специалист в данной области техники понимает изобретение, должно быть очевидно, что изобретение не ограничено объемом конкретных вариантов осуществления, различные изменения очевидны для специалиста в данной области техники и подпадают под объем правовой охраны изобретения, если эти изменения соответствуют сущности и объему правовой охраны изобретения, определенным в прилагаемой формуле изобретения.
Изобретение относится к медицине. Система нейтронозахватной терапии содержит блок генерации пучка заряженных частиц, блок передачи пучка и блок генерации пучка нейтронов; блок генерации пучка заряженных частиц содержит источник ионов и ускоритель, при этом ускоритель ускоряет заряженные частицы, генерируемые источником ионов, для получения пучка заряженных частиц требуемой энергии; блок генерации пучка нейтронов содержит мишень, формирующее пучок тело и коллиматор, пучок заряженных частиц, генерируемый ускорителем, излучается на мишень посредством блока передачи пучка и воздействует на мишень для генерации нейтронов, и генерируемые нейтроны последовательно проходят через тело формирования пучка и коллиматор для формирования пучка нейтронов для терапии; при этом система нейтронозахватной терапии встроена в здание, построенное из бетона, и содержит комнату облучения, камеру ускорителя и камеру передачи пучка, причем блок генерации пучка нейтронов по меньшей мере частично размещен в перегородке камеры облучения и камеры передачи пучка. Применение данного изобретения позволит осуществлять безопасное и надежное лечение. 13 з.п. ф-лы, 18 ил.
1. Система нейтронозахватной терапии, отличающаяся тем, что система нейтронозахватной терапии содержит часть генерации пучка заряженных частиц, часть передачи пучка и часть генерации пучка нейтронов, причем часть генерации пучка заряженных частиц содержит источник ионов, выполненный с возможностью генерации заряженных частиц, и ускоритель, выполненный с возможностью ускорения заряженных частиц, генерируемых источником ионов, для получения пучка заряженных частиц с требуемой энергией, причем часть генерации пучка нейтронов содержит мишень, тело формирования пучка и коллиматор, мишень установлена между частью передачи пучка и телом формирования пучка, пучок заряженных частиц, генерируемый ускорителем, облучается на мишень через часть передачи пучка и взаимодействует с мишенью для генерации нейтронов, причем генерируемые нейтроны последовательно проходят через тело формирования пучка и коллиматор для формирования терапевтического пучка нейтронов, система нейтронозахватной терапии выполнена с возможностью полного размещения в здании из бетона и содержит камеру облучения, камеру ускорителя и камеру передачи пучка, при этом камера облучения выполнена с возможностью размещения облучаемого тела, инъецированного лекарственным средством, при облучении терапевтическим пучком нейтронов, камера ускорителя по меньшей мере частично вмещает часть генерации пучка заряженных частиц, камера передачи пучка по меньшей мере частично вмещает часть передачи пучка и часть генерации пучка нейтронов по меньшей мере частично размещена в перегородке между камерой облучения и камерой передачи пучка, система нейтронозахватной терапии дополнительно содержит вспомогательное устройство, содержащее охлаждающее устройство; при этом охлаждающая среда охлаждающего устройства имеет твердость менее 60 мг/л.
2. Система нейтронозахватной терапии по п.1, причем система нейтронозахватной терапии дополнительно содержит камеру управления медикаментом и устройство инъекции медикамента, выполненное с возможностью инъекции медикамента в облучаемое тело во время лучевой терапии и содержащее узел прохода медикамента, механизм размещения медикамента и механизм управления медикаментом, причем узел прохода медикамента установлен между камерой управления медикаментом и камерой облучения, а механизм размещения медикамента и механизм управления медикаментом установлены в камере управления медикаментом и управляют инъекцией медикамента облучаемому телу в камере управления медикаментом.
3. Система нейтронозахватной терапии по п.2, причем узел прохода медикамента содержит элемент прохода медикамента, выполненный с возможностью инъекции медикамента, и элемент размещения, выполненный с возможностью по меньшей мере частичного размещения элемента прохода медикамента, установленный в перегородке и образующий проход для прохода элемента прохода медикамента через перегородку.
4. Система нейтронозахватной терапии по п.1, причем система нейтронозахватной терапии дополнительно содержит процедурный стол, устройство позиционирования процедурного стола и экранирующее устройство устройства позиционирования процедурного стола.
5. Система нейтронозахватной терапии по п.4, причем устройство позиционирования процедурного стола содержит роботизированную руку, выполненную с возможностью поддержки и позиционирования процедурного стола и содержащую по меньшей мере одну часть руки, причем экранирующее устройство содержит окружающий часть руки кожух роботизированной руки.
6. Система нейтронозахватной терапии по п.5, причем кожух роботизированной руки снабжен механизмом защиты от столкновений.
7. Система нейтронозахватной терапии по п.5, причем устройство позиционирования процедурного стола дополнительно содержит линейный вал, роботизированная рука установлена между линейным валом и процедурным столом, линейный вал содержит рельс скольжения, прикрепленный к зданию, и опорное основание, присоединенное к роботизированной руке, причем опорное основание приводит процедурный стол и роботизированную руку в совместное скольжение вдоль рельса скольжения, а экранирующее устройство содержит покрывающий рельс скольжения элемент.
8. Система нейтронозахватной терапии по п.1, причем предусмотрено экранирующее нейтроны пространство, образованное в здании и образованное в камере передачи пучка или камере облучения, бетон представляет собой борсодержащий баритовый бетон, или предусмотрена экранирующая нейтроны пластина, установленная на поверхности бетона с образованием экранирующего нейтроны пространства.
9. Система нейтронозахватной терапии по п.1, причем здание внутри снабжено кабелем для работы системы нейтронозахватной терапии, или трубчатым элементом для прохождения газа и жидкости, или стержнеобразным элементом, неподвижно установленным в здании, или опорным устройством, поддерживающим кабель или трубчатый элемент, причем материал опорного устройства, трубчатого элемента или стержнеобразного элемента образован по меньшей мере одним из элементов: C, H, O, N, Si, Al, Mg, Li, B, Mn, Cu, Zn, S, Ca или Ti в 90 % (процентное отношение к массе) или более, или периферия кабеля, трубчатого элемента или стержнеобразного элемента снабжена кольцевым экранирующим устройством, содержащим внутренний кожух, наружный кожух и экранирующий материал, установленный между внутренним кожухом и наружным кожухом.
10. Система нейтронозахватной терапии по п.1, причем вспомогательное устройство по меньшей мере частично установлено в камере ускорителя или камере передачи пучка и содержит устройство нагнетания и возвращения изоляционного газа, или устройство сжатия воздуха, обеспечивающее сжатый воздух, или вакуумный насос, обеспечивающий вакуумную среду.
11. Система нейтронозахватной терапии по п.1, причем охлаждающее устройство выполнено с возможностью охлаждения источника ионов, или ускорителя, или мишени, охлаждающая среда охлаждающего устройства имеет твердость менее 17 мг/л или охлаждающая среда охлаждающего устройства представляет собой деионизированную воду проводимостью 0,5-1,5 мкСм/см.
12. Система нейтронозахватной терапии по п.1, причем охлаждающее устройство содержит устройство внешней циркуляции, устройство внутренней циркуляции и теплообменник, причем устройство внутренней циркуляции подает охлаждающую среду к подлежащему охлаждению компоненту системы нейтронозахватной терапии для поглощения тепла, затем подает охлаждающую среду после поглощения тепла и повышения температуры в теплообменник для осуществления теплообмена с охлажденной водой, подаваемой в теплообменник устройством внешней циркуляции, и затем подает охлаждающую среду после понижения температуры в подлежащий охлаждению компонент снова для поглощения его тепла, причем устройство внешней циркуляции способно непрерывно подавать охлажденную воду в теплообменник и возвращать охлажденную воду после поглощения тепла и повышения температуры.
13. Система нейтронозахватной терапии по п.1, причем ускоритель содержит высоковольтный источник питания ускорителя, обеспечивающий энергию ускорения и снабженный внутри изоляционным газом, при этом устройство нагнетания и возвращения изоляционного газа обеспечивает изоляционный газ для высоковольтного источника питания ускорителя или возвращает изоляционный газ из высоковольтного источника питания ускорителя.
14. Система нейтронозахватной терапии по п.13, в которой устройство нагнетания и возвращения изоляционного газа содержит источник газа, содержащий контейнер, содержащий изоляционный газ, и накопительный контейнер, соединенный с источником газа и высоковольтным источником питания ускорителя, соответственно.
| CN 0109464749 A, 15.03.2019 | |||
| CN 0108140431 A, 08.06.2018 | |||
| EP 3136400 B1, 15.11.2017 | |||
| US 20200194139 A1, 18.06.2020 | |||
| CN 0211675930 U, 16.10.2020. |
