[发明专利]一种剂量引导的中子俘获治疗系统及其操作方法

说明书

本发明属于放射治疗技术领域，公开了一种剂量引导的硼中子俘获治疗系统，包括：低能直线加速器系统，用于提供稳定的质子束；中子照射系统，用于提供治疗中子束对患者照射靶区进行照射，包括中子束照射端口；治疗辅助系统，用于患者定位及制定、验证、执行治疗计划；剂量引导系统，用于监控及调整治疗计划。该治疗系统，实现了BNCT治疗过程中患者照射靶区部位的实时监控，得到患者照射靶区部位的三维的硼‑10浓度分布，且根据患者的三维硼‑10浓度分布，对治疗计划进行调整，达到了治疗计划的精准照射执行，从而尽可能避免了BNCT治疗因照射靶区剂量不足而出现肿瘤控制率下降或因为正常组织剂量超标而出现并发症发生率增加等问题。

技术领域

本发明属于放射治疗技术领域，尤其涉及一种剂量引导的中子俘获治疗系统及其操作方法。

背景技术

硼中子俘获治疗(Boron Neutron Capture Therapy，BNCT)是一种“药械联用”、安全性更好的生物靶向二元放射治疗模式，从原理上具有放疗、化疗、重离子治疗等手段的优点，最有希望实现人类根治肿瘤的美好愿望。BNCT治疗首先通过将具有亲肿瘤组织的无毒的掺硼药物注入人体血液，待掺硼(硼-10)药物富集在肿瘤组织后，采用超热中子多方向适形照射肿瘤部位，中子和癌细胞中的硼-10核素相遇并发生核反应，放出的阿尔法粒子和锂-7粒子对细胞具有很强的杀伤力，杀伤效果高于现有的X射线、伽马射线放疗和质子放疗，BNCT的副作用比较小，而且随着掺硼药物亲肿瘤效果的进一步提高，BNCT对正常组织的损伤将进一步降低。BNCT的肿瘤适应症范围广泛，并且可以治疗质子、重离子治疗不了的扩散型恶性肿瘤或治疗后再次复发的肿瘤病例，比如在多形性胶质母细胞瘤(恶性脑癌)、复发性头颈癌、恶性黑色素皮肤癌、肝转移癌等，治疗效果明显好于现有的治疗技术。

BNCT治疗过程中，患者接受到的剂量直接决定了BNCT治疗的肿瘤控制率与并发症发生率，进而影响患者治疗后的生活品质。所以精准的肿瘤定位、精准的治疗计划、精准的照射执行是BNCT精准治疗的三个关键环节，而其中的“精准的照射执行”仍然面临很多困难。BNCT治疗所产生的剂量是由热中子与硼-10发生核反应而来的，而硼-10会随着掺硼药物在患者体内的代谢过程而发生时间-空间分布变化。这种掺硼药物代谢的时空变化具有明显的随机性，从而导致患者接受到的剂量与治疗计划所规定的剂量之间出现偏差。大的偏差可能会导致BNCT治疗的肿瘤控制率下降或并发症发生率增加。

在目前的BNCT临床治疗过程中，硼浓度随时间变化采取如下的近似处理方法：在照射前的掺硼药物输注过程中，每间隔一段时间采集一次患者的血液样品，检测血液样品中的硼浓度，再结合由¹⁸F-BPA-PET核医学影像手段测定的肿瘤组织与血液硼浓度之比值(T/N)，修订掺硼药物随时间代谢的经验曲线，并最终确定照射时间。存在的问题是肿瘤组织的硼浓度随时间变化是基于经验模型推导而非在线实时测量结果，也没有考虑硼浓度空间分布不均匀性的影响，造成患者实际接受到的剂量存在较大的不确定性。

基于上述情况，我们有必要设计一种能够解决上述问题的中子俘获疗法系统。

发明内容

本发明的目的在于：提出一种剂量引导的中子俘获治疗系统，基于BNCT治疗过程中热中子与硼-10发生反应放出的瞬发伽马光子，通过探测器阵列对被照客体照射靶区开展三维测量，探测放出的伽马光子并通过计算反映为被照客体照射靶区实时的硼-10浓度分布以及接受到的三维剂量分布，据此对治疗计划的参数进行调整，从而极大提高BNCT治疗过程的精度水平。

为达此目的，本发明第一方面提出了一种剂量引导的硼中子俘获治疗系统，包括：

低能直线加速器系统，用于提供稳定的质子束；

中子照射系统，包括中子束照射端口，用于提供治疗中子束以对被照客体照射靶区进行照射，与所述低能直线加速器系统连接；

治疗辅助系统，用于中子俘获肿瘤治疗过程中被照客体的肿瘤定位、治疗计划制定以及治疗计划验证与执行；