[发明专利]乏氧细胞辐照装置

说明书

本公开提供了一种乏氧细胞辐照装置，包括：辐照盒、气体控制单元和剂量监控单元；辐照盒由六个辐照盒壁板拼接组合而成的盒状结构，辐照盒侧壁的上设置有进气口、出气口、多个插口；气体控制单元通过插口与所述辐照盒连接，用于辐照盒内气体的控制；剂量监控单元通过插口与所述辐照盒连接，用于检测所述辐照盒内的照射剂量。本公开辐照盒内不同位置的剂量可以准确监测和测量，为处于不同位置的乏氧细胞进行相对生物学效应测量提供准确的物理剂量数据。

技术领域

本公开涉及放射性检测领域，尤其涉及一种乏氧细胞辐照装置。

背景技术

癌症是严重危害人类生命与健康的常见多发病，我国癌症发病形势严峻，发病率与死亡率呈持续上升趋势，每年新发病例数超过430万人，死亡病例数超过了280万人，已成为我国国民健康的第一杀手，它已成为我国最大的公共卫生问题(W.Chen，R.Zheng，P.D.Baade，et al.Cancer Statistics in China，2015，CA Cancer J Clin.，2016.；66(2)：115-32)。放射治疗连同手术和化疗是目前癌症治疗的三大常规手段，在现有的癌症患者治疗中，超过70％的患者需要进行不同程度的放射治疗。

与γ射线、X射线和电子束相比，碳离子/质子等带电粒子穿越物质时其动能损失在射程的末端会呈现急剧增强的窄峰(布拉格峰)，即带电粒子与物质相互作用时能量主要损失在射程末端毫米量级的范围内。利用带电粒子的这种特性进行的放射治疗可以通过调节带电粒子能量使布拉格峰的位置落在病灶上，以保证对肿瘤杀伤最大，而对健康组织损伤小。因此，带电粒子治疗癌症具有其他放射治疗方法难以比拟的优势：①能量主要沉积在射程末端布拉格峰区域，定位精度高，对健康组织损伤小；②利用重离子/质子的带电性，可以通过扫描磁铁来导向束流，使其按肿瘤断层的形状精确地进行照射，实现适形与调强治疗；③结合正电子发射断层成像技术，可以监测核反应产物的正电子湮灭辐射，实现在线监控照射束流的动态，实现位置的精确监控；④传能线密度高，相对生物学效应高；氧增比接近于1，可以提高肿瘤内乏氧细胞的放射敏感性，能有效杀死乏氧肿瘤细胞；⑤治疗周期短，疗程4-20次(天)，治愈率高，特别是对抗常规射线及治疗后复发的肿瘤也非常有效。⑥无明显毒副作用。由于带电粒子具有这些优势，因而带电粒子被誉为是面向二十一世纪最理想的放疗用射线，世界上具有重离子/质子加速器的国家都倾注了大量的人力和物力进行带电粒子束治癌装置的建造和治癌基础及临床应用研究，使得带电粒子治癌研究成为放射治疗领域的前沿性研究热点。

放疗在癌症治疗中占很重要的位置，其对癌症的治疗率的贡献率与外科手术相当。在临床上常出现治疗后复发的现象，主要是因为肿瘤治疗过程中存在对常规射线抗拒的影响因素，如肿瘤乏氧等。乏氧是大多数肿瘤的一个特征，是肿瘤生长的关键调节因子，其发生率和严重程度在患者人群中也不同。因为乏氧对抗细胞死亡因子(耐药、抗辐射)、血管生成、血管生成、侵袭转移、代谢改变与基因组不稳定性等影响，它降低了电离辐射对肿瘤的损伤，严重影响了放射治疗的预后和治疗。乏氧诱导的抗辐射被认为是放疗肿瘤控制的主要限制因素。因此在临床上通常会通过增氧治疗或者给予乏氧选择性药物等手段来进行乏氧肿瘤放射治疗。

在带电粒子治疗过程中，通常采用理论计算数据进行治疗计划的设定给予肿瘤靶区一定的生物有效剂量。由于肿瘤的相对生物效应受其环境中氧气浓度的影响，常氧情况下氧气浓度为21％，因此通常情况下我们所获得相对生物学效应都是在21％氧气分压下的数值。在生理环境下正常组织的氧气浓度可能在3％～7.4％，而在肿瘤区的氧气浓度仅在0.3％～4％之间。采用常氧情况下所获得相对生物学效应数据不能与乏氧情况下等同，因此我们需要针对不同氧气浓度下肿瘤细胞的相对生物学效应进行准确评价，获取不同氧分压下肿瘤细胞的氧增比数据，从而对治疗计划中针对乏氧靶区的剂量计算进行修正，以保证治疗中给予准确的剂量。

但目前现有技术中只能够保持辐照过程中氧分压的稳定，如常氧或者固定氧分压浓度的低氧或乏氧状态；由于带电粒子在辐照体积内的物理剂量不均匀，需要对不同位置的物理剂量进行实时跟踪，同时还需要模拟肿瘤内部不同位置的情况，实现不同位置低乏氧细胞的剂量实时监控辐照。