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TWI851435B - 射束整形體及中子捕獲治療系統 - Google Patents

射束整形體及中子捕獲治療系統 Download PDF

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TWI851435B
TWI851435B TW112137128A TW112137128A TWI851435B TW I851435 B TWI851435 B TW I851435B TW 112137128 A TW112137128 A TW 112137128A TW 112137128 A TW112137128 A TW 112137128A TW I851435 B TWI851435 B TW I851435B
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epithermal neutron
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劉淵豪
盧威驊
舒迪昀
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大陸商中硼（廈門）醫療器械有限公司
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Abstract

本發明一方面涉及一種用於中子捕獲治療系統的射束整形體，包括：緩速體，用於將中子射束的中子減速至超熱中子；包圍緩速體的反射體，用於將偏離中子射束的中子反射回中子射束以提高中子射束強度；及超熱中子通量增強體，用於提高中子射束中的超熱中子通量，設置於緩速體中和/或反射體中和/或緩速體與反射體之間。本發明的另一方面涉及一種包含上述射束整形體的中子捕獲治療系統。通過在射束整形體中設置超熱中子通量增強體，增加中子射束中的超熱中子通量，改善中子射源的通量與品質。

Description

射束整形體及中子捕獲治療系統
本發明涉及輻射線照射領域，特別是涉及一種射束整形體及中子捕獲治療系統。
隨著原子科學的發展，例如鈷六十、直線加速器、電子射束等放射線治療已成為癌症治療的主要手段之一。然而傳統光子或電子治療受到放射線本身物理條件的限制，在殺死腫瘤細胞的同時，也會對射束途徑上大量的正常組織造成傷害；另外由於腫瘤細胞對放射線敏感程度的不同，傳統放射治療對於較具抗輻射性的惡性腫瘤（如：多行性膠質母細胞瘤（glioblastoma multiforme）、黑色素細胞瘤（melanoma））的治療成效往往不佳。
為了減少腫瘤周邊正常組織的輻射傷害，化學治療（chemotherapy）中的標靶治療概念便被應用於放射線治療中；而針對高抗輻射性的腫瘤細胞，目前也積極發展具有高相對生物效應（relative biological effectiveness，RBE）的輻射源，如質子治療、重粒子治療、中子捕獲治療等。其中，中子捕獲治療便是結合上述兩種概念，如硼中子捕獲治療，借由含硼藥物在腫瘤細胞的特異性集聚，配合精準的中子射束調控，提供比傳統放射線更好的癌症治療選擇。
硼中子捕獲治療（Boron Neutron Capture Therapy，BNCT）借由含硼藥物在人體腫瘤細胞的特異性集聚，配合精準可控的中子束照射，提供比傳統放射治療更好的癌症治療選擇。在硼中子捕獲治療過程中，首先，為患者注射含硼（B-10）藥物，該藥物和腫瘤細胞有很強的親和力，會選擇性地聚集在腫瘤細胞內，然後對患者的腫瘤部位進行中子束照射。當中子被腫瘤細胞中的 10B捕獲時會發生裂變，產生α粒子和 7Li粒子，釋放出一種殺傷力極強的射線，該射線射程很短，只有一個腫瘤細胞的長度，從而在盡可能不損傷周圍正常細胞的情況下精準地殺死腫瘤細胞。
因硼中子捕獲治療的成效取決於腫瘤細胞位置含硼藥物濃度和熱中子數量，故又被稱為二元放射線癌症治療（binary cancer therapy）；由此可知，除了含硼藥物的開發，中子射源通量與品質的改善在硼中子捕獲治療的研究中佔有重要角色。
為改善中子射源的通量與品質，本發明的一個方面提供一種用於中子捕獲治療的射束整形體，該射束整形體包括：緩速體，用於將中子射束的中子減速至超熱中子，中子射束限定射束軸線，緩速體沿著射束軸線延伸第一預設長度並且沿著射束軸線的徑向方向延伸第一預設寬度；反射體，包圍緩速體，用於將偏離中子射束的中子反射回中子射束以提高中子射束強度，至少部分反射體沿著射束軸線延伸第二預設長度並且在緩速體之外沿著射束軸線的徑向方向延伸第二預設寬度；及超熱中子通量增強體，用於提高中子射束中的超熱中子通量，設置於緩速體中和/或反射體中和/或緩速體與反射體之間，超熱中子通量增強體沿著射束軸線延伸第三預設長度並且沿著射束軸線的徑向方向延伸第三預設寬度，其中，第三預設寬度小於第一預設寬度與第二預設寬度之和。通過在射束整形體中設置超熱中子通量增強體，中子射束中的超熱中子通量提高，從而改善中子射源的通量與品質。
在其中一個實施例中，射束整形體還包括：射束入口，用於帶電粒子束的射入；射束出口，用於中子射束的射出；射束入口、緩速體和射束出口沿著射束軸線延伸方向設置。
在其中一個實施例中，射束整形體還包括包圍反射體的輻射屏蔽體，輻射屏蔽體用於屏蔽滲漏的中子和光子以減少非照射區的正常組織劑量，輻射屏蔽體沿著射束軸線延伸第四預設長度並且在反射體之外沿著射束軸線的徑向方向延伸第四預設寬度。
在其中一個實施例中，反射體的材料為Pb，緩速體的材料為D 2O，AlF 3，CaF 2，Li 2CO 3，MgF 2，Al 2O 3和Al、AlF 3和LiF的預設比例的混合材料中的至少一種。
在其中一個實施例中，超熱中子通量增強體的材料為Ni。
在其中一個實施例中，超熱中子通量增強體被構造為筒狀結構，該筒狀結構包括與射束軸線垂直的第一側部和第二側部和圍繞射束軸線周向封閉的第一壁和第二壁，第一側部和第二側部沿中子射束方向依次設置在筒狀結構的兩端，第一側部設置第一中心孔，第一中心孔用於與射束入口結合，第二側部設置第二中心孔，第二中心孔用於與射束出口結合。
在其中一個實施例中，筒狀結構的超熱中子通量增強體的第一側部和/或第二側部被構造為朝向射束軸線收縮的錐狀結構，第一側部的外輪廓的徑向尺寸沿中子射束方向逐漸增大，第一中心孔的尺寸至少容納射束入口，第二側部的外輪廓的徑向尺寸沿中子射束方向逐漸減小，第二側部的第二中心孔的尺寸至少容納射束出口。
在其中一個實施例中，超熱中子通量增強體的厚度為1-8cm；更優選地，超熱中子通量增強體的厚度為3-5cm。
在其中一個實施例中，超熱中子通量增強體被構造為錐狀結構，該錐狀結構包括與射束軸線垂直的第一端面和第二端面和圍繞射束軸線周向封閉的第三壁和第四壁，第一端面和第二端面沿中子射束方向依次設置，第一端面與第二端面均設置為開口。
在其中一個實施例中，錐狀結構的超熱中子通量增強體的外輪廓的徑向尺寸沿中子射束方向逐漸增大，第一端面鄰接於緩速體位於中子射束方向上游側的端面，第一端面的尺寸至少容納射束入口。
在其中一個實施例中，錐狀結構的超熱中子通量增強體的外輪廓的徑向尺寸沿中子射束方向逐漸減小，第二端面鄰接於射束整形體位於中子射束方向下游側的端面，第二端面的尺寸至少容納射束出口。在射束出口的位置，超熱中子通量增強體設置成錐形結構，將更多的超熱中子反射回中子束，從而增強超熱中子束通量。
在其中一個實施例中，筒狀結構或錐狀結構的超熱中子通量增強體的中心線與射束軸線重合。
本發明的另一個方面提供了一種中子捕獲治療系統，包括：帶電粒子束生成部，用於產生帶電粒子束；中子生成部，用於產生中子束，包括靶材和上述射束整形體；及射束傳輸部，將帶電粒子束傳輸至中子生成部，所述帶電粒子束與所述靶材作用產生中子束，所述中子束經所述射束整形體慢化後形成中子捕獲治療所需的超熱中子束。
為使本發明的上述目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，下面結合圖式對本發明的具體實施方式做詳細的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細節以便於充分理解本發明。但是本發明能夠以很多不同於在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發明內涵的情況下做類似改進，因此本發明不受下面公開的具體實施例的限制。
在本發明的描述中，需要理解的是，術語「中心」、「縱向」、「橫向」、「長度」、「寬度」、「厚度」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「頂」、「底」、「內」、「外」、「順時針」、「逆時針」、「軸向」、「徑向」、「周向」等指示的方位或位置關係為基於圖式所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。
此外，術語「第一」、「第二」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有「第一」、「第二」的特徵可以明示或者隱含地包括至少一個該特徵。在本發明的描述中，「多個」的含義是至少兩個，例如兩個，三個等，除非另有明確具體的限定。
在本發明中，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」、「固定」等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關係，除非另有明確的限定。對於本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
在本發明中，除非另有明確的規定和限定，第一特徵在第二特徵「上」或「下」可以是第一和第二特徵直接接觸，或第一和第二特徵通過中間媒介間接接觸。而且，第一特徵在第二特徵「之上」、「上方」和「上面」可是第一特徵在第二特徵正上方或斜上方，或僅僅表示第一特徵水平高度高於第二特徵。第一特徵在第二特徵「之下」、「下方」和「下面」可以是第一特徵在第二特徵正下方或斜下方，或僅僅表示第一特徵水平高度小於第二特徵。
需要說明的是，當元件被稱為「固定於」或「設置於」另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當一個元件被認為是「連接」另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。本文所使用的術語「垂直的」、「水平的」、「上」、「下」、「左」、「右」以及類似的表述只是為了說明的目的，並不表示是唯一的實施方式。
中子捕獲治療作為一種有效的治療癌症的手段，近年來其應用逐漸增加，其中以硼中子捕獲治療最為常見，供應硼中子捕獲治療的中子可以由核反應堆或加速器供應。本發明的實施例以加速器硼中子捕獲治療為例，加速器硼中子捕獲治療的基本組件通常包括用於對帶電粒子（如質子、氘核等）進行加速的加速器、靶材與熱移除系統和射束整形體，其中加速帶電粒子與金屬靶材作用產生中子，依據所需的中子產率與能量、可提供的加速帶電粒子能量與電流大小、金屬靶材的物化性等特性來挑選合適的核反應，常被討論的核反應有 7Li(p,n) 7Be及 9Be(p,n) 9B，這兩種反應皆為吸熱反應。兩種核反應的能量閥值分別為1.881MeV和2.055MeV，由於硼中子捕獲治療的理想中子源為keV能量等級的超熱中子，理論上若使用能量僅稍高於閥值的質子轟擊金屬鋰靶材，可產生相對低能的中子，不須太多的緩速處理便可用於臨床，然而鋰金屬（Li）和鈹金屬（Be）兩種靶材與閥值能量的質子作用截面不高，為產生足夠大的中子通量，通常選用較高能量的質子來引發核反應。
硼中子捕獲治療（Boron Neutron Capture Therapy，BNCT）是利用含硼（ 10B）藥物對熱中子具有高捕獲截面的特性，借由 10B(n,α) 7Li中子捕獲及核分裂反應產生 4He和 7Li兩個重荷電粒子。參照圖1和圖2，其分別示出了硼中子捕獲反應的示意圖和 10B(n,α) 7Li中子捕獲核反應方程式，兩荷電粒子的平均能量約為2.33MeV，具有高線性轉移、短射程特徵，α粒子的線性能量轉移與射程分別為150keV/μm、8μm，而 7Li重荷粒子則為175keV/μm、5μm，兩粒子的總射程約相當於一個細胞大小，因此對於生物體造成的輻射傷害能局限在細胞層級，當含硼藥物選擇性地聚集在腫瘤細胞中，搭配適當的中子射源，便能在不對正常組織造成太大傷害的前提下，達到局部殺死腫瘤細胞的目的。
無論硼中子捕獲治療的中子源來自核反應堆還是來自加速器，帶電粒子與靶材的核反應產生的皆為混合輻射場，即射束包含了低能至高能的中子、光子；對於深部腫瘤的硼中子捕獲治療，除了超熱中子外，其餘的輻射線含量越多，造成正常組織非選擇性劑量沉積的比例越大，因此這些會造成不必要劑量的輻射應儘量降低。
國際原子能機構（IAEA）針對臨床硼中子捕獲治療用的中子源，給定了五項空氣射束品質因素建議，此五項建議可用於比較不同中子源的優劣，並供以作為挑選中子產生途徑、設計射束整形體時的參考依據。這五項建議分別如下：
超熱中子射束通量Epithermal neutron flux＞1×10 9n/cm 2s
快中子汙染Fast neutron contamination＜2×10 -13Gy-cm 2/n
光子汙染Photon contamination＜2×10 -13Gy-cm 2/n
熱中子與超熱中子通量比值thermal to epithermal neutron flux ratio＜0.05
中子電流與通量比值epithermal neutron current to flux ratio＞0.7
注：超熱中子能區在0.5eV到10keV之間，熱中子能區小於0.5eV，快中子能區大於10keV。
不同的領域對於超熱中子能區可以有不同的劃分標準，比如還可以設定超熱中子能區在0.5eV-40keV之間，熱中子能區小於0.5eV，快中子能區大於40keV。
1、超熱中子射束通量Φ ep：
中子射束通量和腫瘤中含硼藥物濃度共同決定了臨床治療時間。若腫瘤含硼藥物濃度夠高，對於中子射束通量的要求便可降低；反之，若腫瘤中含硼藥物濃度低，則需要高通量的超熱中子來給予腫瘤足夠的劑量。IAEA對於超熱中子射束通量的要求為每秒每平方公分的超熱中子個數大於10 9，此通量下的中子射束對於目前的含硼藥物而言可大致控制治療時間在一小時內，短的治療時間除了對病人定位和舒適度有優勢外，也可較有效利用含硼藥物在腫瘤內有限的滯留時間。
2、快中子汙染D f/Φ ep：
由於快中子會造成不必要的正常組織劑量，因此視之為汙染，此劑量大小和中子能量呈正相關，因此在中子射束設計上應儘量減少快中子的含量。快中子汙染定義為單位超熱中子通量伴隨的快中子劑量，IAEA對快中子汙染的建議為小於2×10 -13Gy-cm 2/n。
3、光子汙染（γ射線汙染）D γ/Φ ep：
γ射線屬於強貫穿輻射，會非選擇性地造成射束路徑上所有組織的劑量沉積，因此降低γ射線含量也是中子束設計的必要要求，γ射線汙染定義為單位超熱中子通量伴隨的γ射線劑量，IAEA對γ射線汙染的建議為小於2×10 -13Gy-cm 2/n。
4、熱中子與超熱中子通量比值Φ th/Φ ep：
由於熱中子衰減速度快、穿透能力差，進入人體後大部分能量沉積在皮膚組織，除黑色素細胞瘤等表皮腫瘤需用熱中子作為硼中子捕獲治療的中子源外，針對腦瘤等深層腫瘤應降低熱中子含量。IAEA對熱中子與超熱中子通量比值建議為小於0.05。
5、中子電流與通量比值J ep/Φ ep：
中子電流與通量比值代表了射束的方向性，比值越大表示中子射束前向性佳，高前向性的中子束可減少因中子發散造成的周圍正常組織劑量，另外也提高了可治療深度和擺位姿勢彈性。IAEA對中子電流與通量比值建議為大於0.7。
採用MCNP軟體（是由美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室（Los Alamos National Laboratory）開發的基於蒙特卡羅方法的用於計算三維複雜幾何結構中的中子、光子、帶電粒子或者耦合中子/光子/帶電粒子輸運問題的通用套裝軟體）對本發明實施例中的空氣中中子射束品質進行計算。
參閱圖3，圖3示出了本發明一實施例中的中子捕獲治療系統的結構示意圖，本實施例中的中子捕獲治療系統優選為硼中子捕獲治療系統100。中子生成部產生的中子射束N照射位於治療台20上的被照射體200的患處部位M。中子射束N與患處部位M的含硼（B-10）藥物發生如前述的硼中子捕獲反應，從而消滅患處部位M的腫瘤細胞或者其他物質，達到治療的效果。
硼中子捕獲治療系統100包括帶電粒子束生成部11、射束傳輸部12和中子束生成部13。帶電粒子束生成部11產生如質子束的帶電粒子束P；射束傳輸部12，將帶電粒子束P傳輸至中子束生成部13；中子束生成部13產生治療用中子射束N並照射向治療台20上的被照射體200。帶電粒子束生成部11包括離子源111和加速器112，離子源111用於產生帶電粒子，如H -、質子、氘核等；加速器112對離子源111產生的帶電粒子加速以獲得所需能量的帶電粒子束P，如質子束。加速器112可以是直線加速器、迴旋加速器、同步加速器或同步迴旋加速器。中子束生成部13包括射束整形體131、準直器132和靶材133，加速器112產生的帶電粒子束P經射束傳輸部12到達中子束生成部13，與靶材133作用產生中子，經射束整形體131和準直器132調整射束品質，形成治療用中子射束N並照射向治療台20上的被照射體200。
射束整形體131能夠調整中子射束N的射束品質。準直器132用以匯聚中子射束N，使中子射束N在治療過程中具有較高的靶向性。射束整形體131進一步地包括射束入口1311、緩速體1312、包圍在緩速體1312外的反射體1313和射束出口1314。
硼中子捕獲治療系統100通過加速器112將由離子源111生成的帶電粒子束P加速，帶電粒子束P經射束入口1311進入射束整形體131中。射束入口1311一部分容納於緩速體1312中，另一部分容納於反射體1313中。
理想的靶材133應具備高中子產率、產生的中子能量分佈接近超熱中子能區、無太多強貫穿輻射產生、安全便宜易於操作且耐高溫等特性，但實際上並無法找到符合所有要求的核反應。本實施例中的靶材133選用盡可能滿足上述要求的材料，如Li或Be，本領域技術人員熟知的，靶材133也可以由Li、Be之外的金屬材料製成，例如由Ta或W及其合金等形成。作為一種優選實施例，靶材133由鋰金屬製成，容納於緩速體1312中，帶電粒子束P加速至足以克服靶材133原子核庫倫斥力的能量，與靶材133發生 7Li(p,n) 7Be核反應以產生中子，中子形成中子射束N，中子射束N限定射束軸線X。帶電粒子束P與靶材133作用生成的中子由於能譜很廣，除了超熱中子滿足治療需要以外，需要盡可能的減少其他種類的中子及光子含量以避免對操作人員或被照射體造成傷害，因此從靶材133出來的中子需要經過緩速體1312將其中的快中子能量（＞10keV）調整到超熱中子能區（0.5eV-10keV）並盡可能減少熱中子（＜0.5eV）。
參閱圖5，緩速體1312沿著射束軸線X延伸第一預設長度L1並且沿著射束軸線X的徑向方向延伸第一預設寬度D1。緩速體1312由與快中子作用截面大、超熱中子作用截面小的材料製成，本實施例中，緩速體1312由D 2O，AlF 3，CaF 2，Li 2CO 3，MgF 2，Al 2O 3和Al、AlF 3和LiF的預設比例的混合材料中的至少一種製成，其中，Al、AlF 3和LiF的預設比例的混合材料優選為Fluental材料。
反射體1313包圍緩速體1312，並將穿過緩速體1312向四周擴散的中子反射回中子射束N以提高中子射束N強度，至少部分反射體1313沿著射束軸線X延伸第二預設長度L2並且在緩速體1312之外沿著射束軸線X的徑向方向延伸第二預設寬度D2。反射體1313由中子反射能力強的材料製成，本實施例中，反射體1313由Pb製成。
本實施例中，射束整形體131還包括射束出口1314和包圍反射體1313的輻射屏蔽體1315。輻射屏蔽體1315用於屏蔽滲漏的中子和光子以減少非照射區的正常組織劑量，輻射屏蔽體1315沿著射束軸線X延伸第四預設長度L4並且在反射體1313之外沿著射束軸線X的徑向方向延伸第四預設寬度D4，並且輻射屏蔽體1315在射束出口1314處與反射體1313齊平。需要注意的是，在下文描述的其他實施例中，其他構件沿著射束軸線X延伸第三預設長度L3和沿著射束軸線X的徑向方向延伸第三預設寬度D3，因此，此處的輻射屏蔽體採用第四預設長度L4和第四預設寬度D4的表述。輻射屏蔽體1315的材料包括光子屏蔽材料和中子屏蔽材料中的至少一種，可以是裁切成合適尺寸的剛性固體，如鉛銻合金、鐵氟龍、石墨、石蠟、PE、含碳化硼或碳酸鋰或氟化鋰的PE、PMMA（亞克力）、含碳化硼或碳酸鋰或氟化鋰的PMMA或含硼重晶石混凝土；也可以是填充在裁切成合適尺寸的剛性容器或柔性容器內的粉末，如碳化硼或碳酸鋰或氟化鋰的粉末；也可以是填充在裁切成合適尺寸的剛性容器或柔性容器內的液體，如溶解碳化硼或碳酸鋰或氟化鋰粉末的水、重水、硼酸；還可以是柔性固體，如橡膠或矽膠。本實施例中，輻射屏蔽體1315優選由不同於反射體的材料製成，如含硼重晶石混凝土。
可以理解，射束整形體131還可以有其他的構件和構造，如包括吸收熱中子的熱中子吸收體、射束入口不容納在緩速體內等，只要能夠獲得治療所需超熱中子射束即可。
準直器132設置於射束出口1314後部或射束整形體131內部，從準直器132出來的超熱中子射束向被照射體200照射。可以理解，準直器132也可以取消或由其他結構代替，中子射束從射束出口1314出來直接向被照射體200照射。
參閱圖4-圖21，為了進一步改善中子射源的通量與品質，射束整形體131還包括超熱中子通量增強體1316，超熱中子通量增強體1316設置於緩速體1312中和/或反射體1313中和/或緩速體1312與反射體1313之間。為了便於對比和表述，相同構件在本發明所述實施例中均採用相同的圖式標記來表示。
請先參閱圖4-圖6，超熱中子通量增強體1316沿著射束軸線X延伸第三預設長度L3並且沿著射束軸線X的徑向方向延伸第三預設寬度D3，其中，第三預設寬度D3小於第一預設寬度D1和第二預設寬度D2之和。優選地，在圖4-圖6揭示的實施例中，第三預設寬度D3小於第一預設寬度D1。本發明一實施例中，超熱中子通量增強體1316沿著射束軸線X的徑向方向延伸第三預設寬度D3包括超熱中子通量增強體的厚度。超熱中子通量增強體1316由中子反射能力強的材料製成，優選地，超熱中子通量增強體1316由Ni製成，包括天然鎳或提純鎳。
參閱圖7-圖8，並結合圖4-6所示，超熱中子通量增強體1316被構造為筒狀結構，該筒狀結構包括與射束軸線X垂直的第一側部1316a和第二側部1316b以及圍繞射束軸線X周向封閉的第一壁1316c和第二壁1316d，第一側部1316a和第二側部1316b沿中子射束N方向依次設置，且第一側部1316a比第二側部1316b更遠離射束出口1314。在這些實施例中，第一側部1316a沿射束軸線X的方向設置於緩速體1312和反射體1313之間，鄰接於緩速體1312位於中子射束N上游側的端面。第一側部1316a設置為圓環結構，並且設置有第一中心孔，第一中心孔用於讓射束入口1311貫穿通過，使得射束入口1311可容納於緩速體1312中。第二側部1316b設置第二中心孔，鄰接於射束整形體131位於中子射束N下游側的端面，用於與射束出口1314結合，第二中心孔的徑向尺寸與第一壁1316c的外徑相等時，第二側部1316b為未設置封閉結構的敞開狀態，第一壁1316c和第二壁1316d沿射束軸線X的徑向方向設置，垂直於第一側部1316a和第二側部1316b。第一壁1316c和第二壁1316d與第一側部1316a連接並沿射束軸線X延伸至第二側部1316b，在這些實施例中，筒狀結構的超熱中子通量增強體1316的中心線與中子射束N的軸線重合，第三預設寬度D3小於第一預設寬度D1，第一壁1316c和第二壁1316d至少一部分容納在緩速體1312內，即筒狀結構的超熱中子通量增強體1316至少部分設置於緩速體1312中。可以理解，中子射束N上游側為靠近射束入口1311及靶材133的一側，中子射束N下游側為靠近射束出口1314的一側。
參閱圖9和圖10，圖9和圖10示出了本發明一實施例中的射束整形體的不同視角的結構示意圖，其中超熱中子通量增強體1316為筒狀結構。與圖4-圖8揭示的實施例不同之處在於，超熱中子通量增強體1316的第一壁和第二壁至少部分設置於反射體1313中。本實施例中，筒狀結構的超熱中子通量增強體1316沿著射束軸線X的徑向方向延伸的第三預設寬度D3大於緩速體1312沿著射束軸線X的徑向方向延伸的第一預設寬度D1，小於緩速體1312沿著射束軸線X的徑向方向延伸的第一預設寬度D1和部分反射體1313在緩速體1312之外沿著射束軸線X的徑向方向延伸的第二預設寬度D2之和，第一壁1316c和第二壁1316d均鄰接於反射體1313，即筒狀結構的超熱中子通量增強體1316設置於反射體1313中。
下面描述圖3、圖4-8及圖9-10揭示的實施例在空氣中表現的射束品質。表一示出了未設置超熱中子通量增強體及筒狀結構的超熱中子通量增強體設置於不同位置時空氣中射束品質因素的表現（表格中各名詞的單位同上所述，在此不再贅述，下同）：
表一：筒狀結構的超熱中子通量增強體設置於不同位置時的射束品質
超熱中子通量增強體設置位置 未設置超熱中子通量增強體 筒狀超熱中子通量增強體至少部分設置於緩速體中 筒狀超熱中子通量增強體設置於反射體中
超熱中子通量 9.32E+08 9.40E+08 9.32E+08
中子電流與通量比值 0.700 0.701 0.700
快中子汙染 1.83E-13 1.80E-13 1.82E-13
光子汙染 7.69E-13 1.03E-12 7.82E-13
熱中子與超熱中子通量比值 0.070 0.053 0.067
從上述表中可以得知：在射束整形體中設置筒狀結構的超熱中子通量增強體，可以改善中子射束品質；超熱中子通量增強體設置於緩速體中時，對於超熱中子通量的增加更加顯著。
參閱圖11-圖14，本發明一些實施例中，筒狀結構的超熱中子通量增強體1316的第一側部1316a或/和第二側部1316b被構造為朝著射束軸線X收縮的錐狀結構，第一側部1316a的外輪廓的徑向尺寸沿中子射束N方向逐漸增大，第二側部1316b的外輪廓的徑向尺寸沿中子射束N方向逐漸減小。第一側部1316a的外輪廓的徑向尺寸至少在中心孔的徑向尺寸以上，第二側部1316b的外輪廓的徑向尺寸至少容納射束出口1314。
再次參閱圖11，圖11示出了本發明一實施例中的射束整形體的結構示意圖，其中筒狀結構的超熱中子通量增強體1316一側為錐狀結構。需要注意的是，為了讓圖式更加簡潔，部分與上述實施例相同描述的圖式標記，在圖11中並未體現，如第一預設寬度D1、第三預設寬度D3、第一側部1316a、第二側部1316b、第一壁1316c和第二壁1316d等，具體可參照上述實施例。下文描述其他實施例中，出現的圖式標記但並未出現在相應圖式中的，可以參照此處的情況。本發明一實施例中，筒狀結構的超熱中子通量增強體1316沿著射束軸線X的徑向方向延伸的第三預設寬度D3小於緩速體1312沿著射束軸線X的徑向方向延伸的第一預設寬度D1，第一壁1316c和第二壁1316d均至少部分容納於緩速體1312，即超熱中子通量增強體1316至少部分設置於緩速體1312中。第一側部1316a鄰接於緩速體1312位於中子射束N上游側的端面，第二側部1316b鄰接於緩速體1312位於中子射束N下游側的端面，第二側部1316b的外輪廓的徑向尺寸沿中子射束N方向逐漸減小，並且外輪廓徑向尺寸由第三預設寬度D3逐漸減小至射束出口1314的尺寸，即第二側部1316b朝向射束出口1314收縮，筒狀結構的超熱中子通量增強體1316一側為錐狀結構。
再次參閱圖12，圖12示出了本發明一實施例中的射束整形體的結構示意圖，其中筒狀結構的超熱中子通量增強體1316兩側為錐狀結構。本發明一實施例中，筒狀結構的超熱中子通量增強體1316沿著射束軸線X的徑向方向延伸的第三預設寬度D3小於緩速體1312沿著射束軸線X的徑向方向延伸的第一預設寬度D1，第一壁1316c和第二壁1316d均至少部分容納於緩速體1312，即超熱中子通量增強體1316至少部分設置於緩速體1312中，第一側部1316a鄰接於緩速體1312位於中子射束N上游側的端面，第一側部1316a的外輪廓的徑向尺寸沿中子射束N方向逐漸增大，第一側部1316a的外輪廓的徑向尺寸由中心孔的徑向尺寸逐漸增大至第三預設寬度D3，即第一側部1316a朝向射束入口1311收縮。第二側部1316b鄰接於緩速體1312位於中子射束N下游側的端面，第二側部1316b的外輪廓的徑向尺寸沿中子射束N方向逐漸減小，第二側部1316b的外輪廓的徑向尺寸由第三預設寬度D3逐漸減小至射束出口1314的尺寸，即第二側部1316b朝向射束出口1314收縮，筒狀結構的超熱中子通量增強體1316兩側均為錐狀結構。
下面描述圖3、圖4、圖11及圖12揭示的實施例在空氣中表現的射束品質。表二示出了未設置超熱中子通量增強體、設置筒狀（無錐狀結構）超熱中子通量增強體及筒狀結構的超熱中子通量增強體一側或兩側為錐狀結構時空氣中射束品質因素的表現：
表二：筒狀結構的超熱中子通量增強體一側或兩側為錐狀結構時的射束品質
超熱中子通量增強體形狀 未設置超熱中子通量增強體 筒狀超熱中子通量增強體，無錐狀結構 筒狀超熱中子通量增強體一側為錐狀結構 筒狀超熱中子通量增強體兩側為錐狀結構
超熱中子通量 9.32E+08 9.40E+08 9.67E+08 9.73E+08
中子電流與通量比值 0.700 0.701 0.699 0.699
快中子汙染 1.83E-13 1.80E-13 1.77E-13 1.76E-13
光子汙染 7.69E-13 1.03E-12 1.02E-12 1.01E-12
熱中子與超熱中子通量比值 0.070 0.053 0.052 0.051
從上述表中可以得知：在射束整形體中設置超熱中子通量增強體並且將筒狀結構的超熱中子通量增強體的一側或者兩側設置為錐狀結構，可以提高中子射束中的超熱中子通量，改善中子射束品質。
再次參閱圖12，並結合圖13和圖14，本發明一實施例中，筒狀結構的超熱中子通量增強體1316沿著射束軸線X的徑向方向延伸的第三預設寬度D3小於緩速體1312沿著射束軸線X的徑向方向延伸的第一預設寬度D1，第一壁1316c和第二壁1316d均至少部分容納於緩速體1312，即超熱中子通量增強體1316至少部分設置於緩速體1312中。第一側部1316a鄰接於緩速體1312位於中子射束N上游側的端面，第一側部1316a的外輪廓的徑向尺寸沿中子射束N方向逐漸增大，第一側部1316a的外輪廓的徑向尺寸由中心孔的徑向尺寸逐漸增大至第三預設寬度D3，即第一側部1316a朝向射束入口1311收縮。第二側部1316b鄰接於緩速體1312位於中子射束N下游側的端面，第二側部1316b的外輪廓的徑向尺寸沿中子射束N方向逐漸減小，第二側部1316b的外輪廓的徑向尺寸由第三預設寬度D3逐漸減小至射束出口1314的尺寸，即第二側部1316b朝向射束出口1314收縮，筒狀結構的超熱中子通量增強體1316兩側均為錐狀結構。本實施例中，超熱中子通量增強體1316的厚度小於第一預設寬度D1和第二預設寬度D2之和，優選為1-5cm，進一步優選為3-5cm。
下面描述圖3和圖12實施例在設置不同厚度的超熱中子通量增強體1316時在空氣中表現的射束品質。表三示出了未設置超熱中子通量增強體及超熱中子通量增強體厚度不同時空氣中射束品質因素的表現：
表三：超熱中子通量增強體厚度不同時的射束品質
超熱中子通量增強體厚度（cm） 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4
超熱中子通量 9.32E+08 9.41E+08 9.50E+08 9.59E+08 9.67E+08 9.74E+08 9.80E+08 9.86E+08
中子電流與通量比值 0.700 6.99E-01 6.99E-01 6.99E-01 6.99E-01 6.99E-01 6.98E-01 6.98E-01
快中子汙染 1.83E-13 1.82E-13 1.80E-13 1.79E-13 1.77E-13 1.76E-13 1.75E-13 1.74E-13
光子汙染 7.69E-13 8.58E-13 9.14E-13 9.53E-13 9.81E-13 1.00E-12 1.02E-12 1.04E-12
熱中子與超熱中子通量比值 7.0E-02 6.21E-02 5.75E-02 5.48E-02 5.28E-02 5.12E-02 5.00E-02 4.94E-02
表三（續）：超熱中子通量增強體厚度不同時的射束品質
超熱中子通量增強體厚度（cm） 1.6 1.8 2 3 4 5 6 7 8
超熱中子通量 9.92E+08 9.97E+08 1.00E+09 1.02E+09 1.02E+09 1.03E+09 1.02E+09 1.02E+09 1.01E+09
中子電流與通量比值 6.98E-01 6.98E-01 6.97E-01 6.97E-01 6.97E-01 6.96E-01 6.96E-01 6.96E-01 6.96E-01
快中子汙染 1.73E-13 1.72E-13 1.72E-13 1.70E-13 1.70E-13 1.72E-13 1.73E-13 1.76E-13 1.78E-13
光子汙染 1.05E-12 1.06E-12 1.07E-12 1.11E-12 1.13E-12 1.15E-12 1.16E-12 1.16E-12 1.17E-12
熱中子與超熱中子通量比值 4.85E-02 4.80E-02 4.75E-02 4.63E-02 4.56E-02 4.50E-02 4.42E-02 4.34E-02 4.26E-02
從上述表中可以得知：在射束整形體中設置超熱中子通量增強體並且適當增加超熱中子通量增強體的厚度可以提高中子射束中的超熱中子通量，改善中子射束品質。結合圖15(a)-圖15(e)分析可知，超熱中子通量增強體的厚度在0-5cm時，隨著其厚度的增加，超熱中子通量也隨之增大，快中子汙染則有先減小後增大的趨勢；其中，當超熱中子通量增強體的厚度在0-1cm時，中子通量增加趨勢明顯，且快中子汙染、熱中子與超熱中子的通量比值均有明顯的降低趨勢，超熱中子通量增強體的厚度達到1cm時，與無超熱中子通量增強體的射束整形體相比，射束品質得到提高顯著；當超熱中子通量增強體的厚度達到5cm時，超熱中子通量達到最大值，超熱中子通量增強體的厚度為3cm、4cm時，快中子汙染最小；若繼續增大超熱中子通量增強體厚度，超熱中子通量反而減小，同時快中子汙染增加，會造成不必要的正常組織劑量，中子射束的品質下降。因此，優選超熱中子通量增強體的厚度為1-8cm，更優選3-5cm，可以獲得符合中子捕獲治療所需的射束品質較好的超熱中子束。
請參閱圖16-圖22，本發明一些實施例中，超熱中子通量增強體1316被構造為錐狀結構，該錐狀結構包括與射束軸線X垂直的第一端面1316e和第二端面1316f和圍繞射束軸線X周向封閉的第三壁1316g和第四壁1316h，第一端面1316e和第二端面1316f沿中子射束N方向依次設置，第三壁1316g和第四壁1316h沿射束軸線X的徑向方向設置，第一端面1316e與第二端面1316f均設置為開口。
參閱圖16-圖20，圖16-圖20示出了本發明一實施例中的射束整形體的結構示意圖，其中超熱中子通量增強體1316為錐狀結構，沿中子射束N方向位於射束整形體131的上游側。本發明一實施例中，錐狀結構的超熱中子通量增強體1316的外輪廓的徑向尺寸沿中子射束N方向逐漸增大，第一端面1316e鄰接於緩速體1312位於中子射束N上游側的端面，第一端面1316e的尺寸至少容納射束入口1311，即錐狀結構的超熱中子通量增強體1316設置於中子射束N的上游側，且第一端面1316e的徑向內徑大於射束入口1311的徑向外徑。本實施例中，超熱中子通量增強體1316沿著射束軸線的徑向方向延伸的第三預設寬度D3小於緩速體1312沿著射束軸線的徑向方向延伸的第一預設寬度D1，第三壁1316g和第四壁1316h容納於緩速體1312，即錐狀結構的超熱中子通量增強體1316設置於緩速體1312中，靠近射束入口1311，錐狀結構的超熱中子通量增強體1316的中心線與射束軸線X重合，並且錐狀結構的超熱中子通量增強體1316的外輪廓的徑向尺寸沿中子射束N方向由射束入口1311的尺寸逐漸增大到第三預設寬度D3。
再次參閱圖21，圖21示出了本發明一實施例中的射束整形體的結構示意圖，其中超熱中子通量增強體1316為錐狀結構，沿中子射束N方向位於射束整形體131的下游側。本發明一實施例中，錐狀結構的超熱中子通量增強體1316的外輪廓的徑向尺寸沿中子射束N方向逐漸減小，第二端面1316f鄰接於射束整形體100位於中子射束下游側的端面，第二端面1316f的尺寸至少容納射束出口1314，即錐狀結構的超熱中子通量增強體1316設置於中子射束N的下游側，且第二端面1316f的徑向內徑大於射束出口1314的徑向外徑。本實施例中，超熱中子通量增強體1316沿著射束軸線X的徑向方向延伸的第三預設寬度D3小於緩速體1312沿著射束軸線X的徑向方向延伸的第一預設寬度D1，第三壁1316g鄰接於反射體1313，第四壁1316h鄰接於射束出口1314。錐狀結構的超熱中子通量增強體1316的中心線與射束軸線X重合，並且錐狀結構的超熱中子通量增強體1316的外輪廓的徑向尺寸沿中子射束N方向由第三預設寬度D3逐漸減小到射束出口1314的尺寸。
再次參閱圖22，圖22示出了本發明一實施例中的射束整形體的結構示意圖，其中超熱中子通量增強體1316為兩個錐狀結構的組合，沿中子射束N方向分別位於射束整形體131的上游側和下游側。1316上游側的錐狀結構的超熱中子通量增強體1316的外輪廓的徑向尺寸沿中子射束N方向逐漸增大，第一端面1316e鄰接於緩速體1312位於中子射束N上游側的端面，第一端面1316e的尺寸至少容納射束入口1311。下游側的錐狀結構的超熱中子通量增強體1316的外輪廓的徑向尺寸沿中子射束N方向逐漸減小，第二端面1316f鄰接於射束整形體131位於中子射束下游側的端面，第二端面1316f的尺寸至少容納射束出口1314。本實施例中，超熱中子通量增強體1316沿著射束軸線X的徑向方向延伸的第三預設寬度D3小於緩速體1312沿著射束軸線X的徑向方向延伸的第一預設寬度D1，並且超熱中子通量增強體1316的中心線與射束軸線X重合。上游側錐狀結構的超熱中子通量增強體1316的外輪廓的徑向尺寸沿中子射束N方向由射束入口1311的尺寸逐漸增大到第三預設寬度D3，下游側的錐狀結構的超熱中子通量增強體1316的外輪廓的徑向尺寸沿中子射束N方向由第三預設寬度D3逐漸減小到射束出口1314的尺寸。
下面描述圖3和圖16-22實施例在設置不同形狀的超熱中子通量增強體1316在空氣中表現的射束品質。表四示出了未設置超熱中子通量增強體及錐狀結構的超熱中子通量增強體設置於不同位置時空氣中射束品質因素的表現：
表四：錐狀結構的超熱中子通量增強體設置於不同位置時的射束品質
錐狀超熱中子通量增強體的位置 未設置超熱中子通量增強體 錐狀結構的超熱中子通量增強體設置於中子射束上游側 錐狀結構的超熱中子通量增強體設置於中子射束下游側 錐狀結構的超熱中子通量增強體設置於中子射束上游側和下游側
超熱中子通量 9.32E+08 9.36E+08 9.92E+08 9.97E+08
中子電流與通量比值 0.700 0.700 0.694 0.695
快中子汙染 1.83E-13 1.83E-13 1.72E-13 1.73E-13
光子汙染 7.69E-13 8.26E-13 7.92E-12 8.40E-13
熱中子與超熱中子通量比值 0.070 0.065 0.063 0.058
從上述表中可以得知：在射束整形體沿中子射束N方向的下游端設置錐狀結構的超熱中子通量增強體，對於提高超熱中子通量的效果更顯著，更有利於改善中子射束品質。
本發明這些實施例中，超熱中子通量增強體1316整體上為筒狀結構或錐狀結構或筒狀加錐狀的結構。超熱中子通量增強體1316整體可以一體成型，也可以由多個部件分塊組合，經組合後得到。超熱中子通量增強體1316可以與緩速體1312及反射體1313一起組裝成型，實現超熱中子通量增強體1316設置於射束整形體131中；也可以在緩速體1312或反射體1313中設置容納腔，再將超熱中子通量增強體1316放置到容納腔中，從而實現超熱中子通量增強體1316設置於射束整形體131中。
本發明實施例中所述的「筒狀」是指沿著圖示方向的一側到另一側其外輪廓的整體趨勢基本不變的結構，外輪廓的其中一條輪廓線可以是線段，如圓柱體狀的對應的輪廓線，也可以是曲率較大的接近線段的圓弧，如曲率較大的球面體狀的對應的輪廓線，外輪廓的整個表面可以是圓滑過渡的，也可以是非圓滑過渡的，如在圓柱體狀或曲率較大的球面體狀的表面做了很多凸起和凹槽。
本發明實施例中所述的「錐狀」是指沿著圖示方向的一側到另一側其外輪廓的整體趨勢逐漸變小的結構，外輪廓的其中一條輪廓線可以是線段，如圓錐體狀的對應的輪廓線，也可以是圓弧，如球面體狀的對應的輪廓線，外輪廓的整個表面可以是圓滑過渡的，也可以是非圓滑過渡的，如在圓錐體狀或球面體狀的表面做了很多凸起和凹槽。
以上所述實施例的各技術特徵可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術特徵所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特徵的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的範圍。
以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對發明專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保護範圍。因此，本發明專利的保護範圍應以所附申請專利範圍為準。
100:中子束捕獲治療系統 11:帶電粒子生成部 111:離子源 112:加速器 12:射束傳輸部 13:中子束生成部 131:射束整形體 1311:射束入口 1312:緩速體 1313:反射體 1314:射束出口 1315:輻射屏蔽體 1316:超熱中子通量增強體 1316a:第一側部 1316b:第二側部 1316c:第一壁 1316d:第二壁 1316e:第一端面 1316f:第二端面 1316g:第三壁 1316h:第四壁 132:準直器 133:靶材 200:被照射體 20:治療台 P:帶電粒子束 M:患處部位 L1:第一預設長度 L2:第二預設長度 L3:第三預設長度 L4:第四預設長度 D1:第一預設寬度 D2:第二預設寬度 D3:第三預設寬度 D4:第四預設寬度 X:射束軸線
圖1為硼中子捕獲反應示意圖。
圖2為 10B(n,α) 7Li中子捕獲核反應方程式。
圖3為本發明一實施例中中子捕獲治療系統的結構示意圖。
圖4為本發明一實施例中射束整形體的結構示意圖，其中超熱中子通量增強體為筒狀結構，至少部分設置於緩速體中。
圖5為本發明一實施例中射束整形體的尺寸示意圖，其中超熱中子通量增強體為筒狀結構，至少部分設置於緩速體中。
圖6為本發明一實施例中射束整形體的徑向尺寸示意圖，其中超熱中子通量增強體為筒狀結構，至少部分設置於緩速體中。
圖7為本發明一實施例中筒狀結構的超熱中子通量增強層的結構示意圖。
圖8為本發明一實施例中筒狀結構的超熱中子通量增強層的剖面圖。
圖9為本發明一實施例中射束整形體的結構示意圖，其中超熱中子通量增強體為筒狀結構，設置於反射體中。
圖10為本發明一實施例中射束整形體的徑向尺寸示意圖，其中超熱中子通量增強體為筒狀結構，設置於反射體中。
圖11為本發明一實施例中射束整形體的結構示意圖，其中筒狀結構的超熱中子通量增強體一側為錐狀結構。
圖12為本發明一實施例中射束整形體的結構示意圖，其中筒狀結構的超熱中子通量增強體兩側為錐狀結構。
圖13為本發明一實施例中兩側為錐狀結構的筒狀結構的超熱中子通量增強層的結構示意圖。
圖14為本發明一實施例中兩側為錐狀結構的筒狀結構的超熱中子通量增強層的剖面圖。
圖15(a)為本發明一實施例中Φ ep隨超熱中子通量增強層厚度變化趨勢。
圖15(b)為本發明一實施例中J ep/Φ ep隨超熱中子通量增強層厚度變化趨勢。
圖15(c)為本發明一實施例中D f/Φ ep隨超熱中子通量增強層厚度變化趨勢。
圖15(d)為本發明一實施例中D γ/Φ ep隨超熱中子通量增強層厚度變化趨勢。
圖15(e)為本發明一實施例中Φ th/Φ ep隨超熱中子通量增強層厚度變化趨勢。
圖16為本發明一實施例中射束整形體的結構示意圖，其中超熱中子通量增強體為錐狀結構，沿中子射束方向位於射束整形體的上游側。
圖17為本發明一實施例中射束整形體的尺寸示意圖，其中超熱中子通量增強體為錐狀結構，沿中子射束方向位於射束整形體的上游側。
圖18為本發明一實施例中射束整形體的徑向尺寸示意圖，其中超熱中子通量增強體為錐狀結構，沿中子射束方向位於射束整形體的上游側。
圖19為本發明一實施例中錐狀結構的超熱中子通量增強層的結構示意圖。
圖20為本發明一實施例中錐狀結構的超熱中子通量增強層的剖面圖。
圖21為本發明一實施例中射束整形體的結構示意圖，其中超熱中子通量增強體為錐狀結構，沿中子射束方向位於射束整形體的下游側。
圖22為本發明一實施例中射束整形體的結構示意圖，其中超熱中子通量增強體為錐狀結構，沿中子射束方向分別位於射束整形體的上游側和下游側。
131:射束整形體
1311:射束入口
1312:緩速體
1313:反射體
1314:射束出口
1315:輻射屏蔽體
1316:超熱中子通量增強體
X:射束軸線

Claims (10)

  1. 一種射束整形體，用於中子捕獲治療系統，所述射束整形體包括：緩速體，用於將中子射束的中子減速至超熱中子，所述中子射束限定射束軸線，所述緩速體沿著所述射束軸線延伸第一預設長度並且沿著所述射束軸線的徑向方向延伸第一預設寬度；反射體，包圍所述緩速體，用於將偏離中子射束的中子反射回中子射束以提高中子射束強度，至少部分反射體沿著所述射束軸線延伸第二預設長度並且在所述緩速體之外沿著所述射束軸線的徑向方向延伸第二預設寬度；及超熱中子通量增強體，用於提高中子射束中的超熱中子通量，設置於所述緩速體中和/或所述緩速體與所述反射體之間，所述超熱中子通量增強體沿著所述射束軸線延伸第三預設長度並且沿著所述射束軸線的徑向方向延伸第三預設寬度，其中，所述第三預設寬度小於所述第一預設寬度與所述第二預設寬度之和；所述射束整形體還包括：射束入口，用於帶電粒子束的射入；射束出口，用於所述中子射束的射出；所述射束入口、所述緩速體和所述射束出口沿著所述射束軸線延伸方向設置。
  2. 如請求項1所述的射束整形體，其中所述射束整形體還包括包圍所述反射體的輻射屏蔽體，所述輻射屏蔽體用於屏蔽滲漏的中子和光子以減少非照射區的正常組織劑量，所述 輻射屏蔽體沿著所述射束軸線延伸第四預設長度並且在所述反射體之外沿著所述射束軸線的徑向方向延伸第四預設寬度。
  3. 如請求項1所述的射束整形體，其中所述超熱中子通量增強體的材料為Ni。
  4. 如請求項1所述的射束整形體，其中所述超熱中子通量增強體為筒狀結構，所述超熱中子通量增強體包括與所述射束軸線垂直的第一側部和第二側部以及圍繞所述射束軸線周向封閉的第一壁和第二壁，所述第一側部和第二側部沿中子射束方向依次設置在所述筒狀結構的兩端，所述第一側部設置第一中心孔，所述第一中心孔用於與射束入口結合，所述第二側部設置第二中心孔，所述第二中心孔用於與射束出口結合。
  5. 如請求項4所述的射束整形體，其中所述超熱中子通量增強體的第一側部和/或第二側部被構造為朝向所述射束軸線收縮的錐狀結構，所述第一側部的外輪廓的徑向尺寸沿所述中子射束方向逐漸增大，所述第一中心孔的尺寸至少容納射束入口，所述第二側部的外輪廓的徑向尺寸沿所述中子射束方向逐漸減小，所述第二中心孔的尺寸至少容納射束出口。
  6. 如請求項5所述的射束整形體，其中所述超熱中子通量增強體的厚度為1-8cm。
  7. 如請求項1所述的射束整形體，其中所述超熱中子通量增強體為錐狀結構，所述錐狀結構包括與所述射束軸線 垂直的第一端面和第二端面和圍繞所述射束軸線周向封閉的第三壁和第四壁，所述第一端面和第二端面沿中子射束方向依次設置，所述第一端面與第二端面均設置為開口。
  8. 如請求項7所述的射束整形體，其中所述超熱中子通量增強體的外輪廓的徑向尺寸沿所述中子射束方向逐漸增大，所述第一端面鄰接於所述緩速體位於所述中子射束上游側的端面，所述第一端面的尺寸至少容納射束入口。
  9. 如請求項7所述的射束整形體，其中所述超熱中子通量增強體的外輪廓的徑向尺寸沿所述中子射束方向逐漸減小，所述第二端面鄰接於所述射束整形體位於所述中子射束下游側的端面，所述第二端面的尺寸至少容納射束出口。
  10. 一種中子捕獲治療系統，其包括：帶電粒子束生成部，用於產生帶電粒子束；中子束生成部，用於產生中子束，包括靶材和如請求項1所述的射束整形體；及射束傳輸部，將所述帶電粒子束傳輸至所述中子束生成部，所述帶電粒子束與所述靶材作用產生中子束，所述中子束經所述射束整形體慢化後形成中子捕獲治療所需的超熱中子束。
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