RU2841321C2 - Neutron dose detector and neutron capture therapy device - Google Patents
Neutron dose detector and neutron capture therapy device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2841321C2 RU2841321C2 RU2024131566A RU2024131566A RU2841321C2 RU 2841321 C2 RU2841321 C2 RU 2841321C2 RU 2024131566 A RU2024131566 A RU 2024131566A RU 2024131566 A RU2024131566 A RU 2024131566A RU 2841321 C2 RU2841321 C2 RU 2841321C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- neutron
- count rate
- irradiation
- detector
- flux
- Prior art date
Links
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF TECHNOLOGY TO WHICH THE INVENTION RELATES
[0001] Изобретение относится к области облучения радиоактивными лучами, и в частности к устройству детектирования дозы нейтронов и устройству нейтронозахватной терапии.[0001] The invention relates to the field of irradiation with radioactive rays, and in particular to a device for detecting a neutron dose and a device for neutron capture therapy.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИLEVEL OF TECHNOLOGY
[0002] 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 часто имеет слабый лечебный эффект на радиорезистентные злокачественные опухоли (например, мультиформную глиобластому и меланому) с радиорезистентностью.[0002] With the development of nuclear technology, radiation therapy such as Cobalt-60, linear accelerator, electron beam or the like has become one of the main means for treating cancer. However, traditional photon or electron therapy is limited by the physical conditions of the radioactive rays themselves, and thus will also harm a large number of normal tissues along the path of the beam when killing tumor cells. In addition, due to the different sensitivity of tumor cells to radioactive rays, traditional radiation therapy often has a weak curative effect on radioresistant malignant tumors (such as glioblastoma multiforme and melanoma) with radioresistance.
[0003] Для уменьшения радиационного поражения нормальных тканей вокруг опухолей, концепция целевой терапии в химиотерапии применяется к лучевой терапии. Что касается опухолевых клеток с высокой радиорезистентностью, источники излучения с высокой относительной биологической эффективностью (RBE), такие как протонная терапия, терапия тяжелыми частицами, нейтронозахватная терапия и т.п., также активно разрабатываются в настоящее время. Здесь нейтронозахватная терапия сочетает в себе два вышеупомянутых концепта, например, бор-нейтронозахватная терапия. Благодаря специфической агрегации борсодержащих лекарственных средств в опухолевых клетках и взаимодействию с точным контролем пучка нейтронов обеспечивается возможность выбора лечения рака лучше, чем традиционные радиоактивные лучи.[0003] In order to reduce radiation damage to normal tissues around tumors, the concept of targeted therapy in chemotherapy is applied to radiation therapy. As for tumor cells with high radioresistance, radiation sources with high relative biological effectiveness (RBE), such as proton therapy, heavy particle therapy, neutron capture therapy, etc., are also being actively developed at present. Here, neutron capture therapy combines the two above-mentioned concepts, such as boron neutron capture therapy. Due to the specific aggregation of boron-containing drugs in tumor cells and the interaction with the precise control of the neutron beam, it is possible to select cancer treatment better than traditional radioactive rays.
[0004] Во время терапии захвата бора доза облучения, применяемая к пациенту, должна точно контролироваться за счет более сильных радиоактивных лучей пучка нейтронов, выполняющих лучевую терапию пациента. Однако при составлении плана терапии все еще существуют проблемы неточной установки предустановленных параметров облучения, таких как доза нейтронного облучения, и неточного определения фактической дозы облучения.[0004] During boron capture therapy, the radiation dose applied to the patient must be accurately controlled by the stronger radioactive beams of the neutron beam performing radiation therapy on the patient. However, in the preparation of the therapy plan, there are still problems of inaccurate setting of the preset radiation parameters such as the neutron radiation dose and inaccurate determination of the actual radiation dose.
[0005] Кроме того, во время фактического облучения иногда происходит событие, когда команда вводится по ошибке или соответствующие команды и параметры облучения изменяются, в связи с тем, что оператор или врач случайно прикасается к панели управления по ошибке, так что увеличивается медицинский риск.[0005] In addition, during actual irradiation, an event sometimes occurs where a command is input by mistake or the relevant commands and irradiation parameters are changed due to the operator or the doctor accidentally touching the control panel by mistake, so that the medical risk increases.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯDISCLOSURE OF THE ESSENCE OF THE INVENTION
[0006] Для решения вышеуказанных проблем в изобретении предложены устройство детектирования дозы нейтронов и устройство нейтронозахватной терапии, способное применять точную дозу нейтронного облучения к пациенту. Устройство детектирования дозы нейтронов содержит детектор, выполненный с возможностью детектирования нейтрона и вывода сигнала, блок обработки сигналов, выполненный с возможностью обработки сигнала, выводимого из детектора, счетчик, выполненный с возможностью подсчета сигнала, выводимого из блока обработки сигналов для получения скорости счета, и блок коррекции скорости счета, выполненный с возможностью коррекции скорости счета.[0006] In order to solve the above-mentioned problems, the invention proposes a neutron dose detection device and a neutron capture therapy device capable of applying an accurate dose of neutron irradiation to a patient. The neutron dose detection device comprises a detector configured to detect a neutron and output a signal, a signal processing unit configured to process a signal output from the detector, a counter configured to count the signal output from the signal processing unit to obtain a count rate, and a count rate correction unit configured to correct the count rate.
[0007] Кроме того, блок коррекции скорости счета может вычислять скорректированную скорость Ck счета с использованием формулы (1-1)[0007] In addition, the count rate correction unit may calculate the corrected count rate C k using formula (1-1)
[0008] (1-1),[0008] (1-1),
[0009] где K – коэффициент коррекции скорости счета, а Ct – скорость счета в реальном времени, записанная счетчиком.[0009] where K is the count rate correction factor and C t is the real-time count rate recorded by the counter.
[0010] Кроме того, блок коррекции скорости счета может вычислять коэффициент K коррекции скорости счета, используя формулу (1-2)[0010] In addition, the count rate correction unit may calculate the count rate correction coefficient K using the formula (1-2)
[0011] (1-2),[0011] (1-2),
[0012] где n – количество импульсов, записанных счетчиком в единицу времени, а m – количество импульсов сигнала, фактически генерируемых в детекторе в единицу времени.[0012] where n is the number of pulses recorded by the counter per unit of time, and m is the number of signal pulses actually generated in the detector per unit of time.
[0013] Кроме того, блок коррекции скорости счета может выводить формулу (1-4) путем объединения формулы (1-2) с формулой (1-3) для вычисления коэффициента К коррекции скорости счета[0013] In addition, the count rate correction unit may output the formula (1-4) by combining the formula (1-2) with the formula (1-3) to calculate the count rate correction coefficient K
[0014] (1-3)[0014] (1-3)
[0015] (1-4),[0015] (1-4),
[0016] где τ – время разрешения импульса.[0016] where τ is the pulse resolution time.
[0017] Кроме того, блок коррекции скорости счета может вычислять время τ разрешения импульса с использованием формулы (1-5)[0017] In addition, the count rate correction unit can calculate the pulse resolution time τ using formula (1-5)
[0018][0018]
(1-5) (1-5)
[0019] где I1 – поток первого пучка нейтронов, C1 – скорость счета, записанная счетчиком, когда поток пучка нейтронов равен I1, I2 – поток второго пучка нейтронов, C2 – скорость счета, записанная счетчиком, когда поток пучка нейтронов равен I2.[0019] where I 1 is the flux of the first neutron beam, C 1 is the count rate recorded by the counter when the flux of the neutron beam is equal to I 1 , I 2 is the flux of the second neutron beam, C 2 is the count rate recorded by the counter when the flux of the neutron beam is equal to I 2 .
[0020] Кроме того, детектор может содержать один или более из пропорционального счетчика He-3, пропорционального счетчика BF3, камеры деления, борной ионизационной камеры или сцинтилляционного детектора.[0020] In addition, the detector may comprise one or more of a He-3 proportional counter, a BF 3 proportional counter, a fission chamber, a boron ionization chamber, or a scintillation detector.
[0021] Кроме того, устройство детектирования дозы нейтронов может дополнительно содержать блок преобразования, выполненный с возможностью преобразования скорости счета в плотность потока нейтронов или мощность дозы нейтронов, и блок интегрирования, выполненный с возможностью интегрирования плотности потока нейтронов или мощности дозы нейтронов для получения дозы нейтронов.[0021] In addition, the neutron dose detection device may further comprise a conversion unit configured to convert the count rate into a neutron flux density or neutron dose rate, and an integration unit configured to integrate the neutron flux density or neutron dose rate to obtain the neutron dose.
[0022] Кроме того, устройство детектирования дозы нейтронов может дополнительно содержать дисплей, выполненный с возможностью отображения дозы нейтронов.[0022] In addition, the neutron dose detection device may further comprise a display configured to display the neutron dose.
[0023] Устройство нейтронозахватной терапии включает в себя указанное выше устройство детектирования дозы нейтронов.[0023] The neutron capture therapy device includes the above-mentioned neutron dose detection device.
[0024] Кроме того, устройство нейтронозахватной терапии может дополнительно содержать систему облучения пучком нейтронов, содержащую модуль генерации пучка нейтронов, выполненный с возможностью генерирования пучка нейтронов, и модуль регулировки пучка, выполненный с возможностью регулировки пучка нейтронов и содержащий замедлитель, выполненный с возможностью замедления пучка нейтронов, и отражатель, выполненный с возможностью направления отклоненного нейтрона обратно в замедлитель.[0024] In addition, the neutron capture therapy device may further comprise a neutron beam irradiation system comprising a neutron beam generation module configured to generate a neutron beam, and a beam adjustment module configured to adjust the neutron beam and comprising a moderator configured to slow down the neutron beam, and a reflector configured to direct the deflected neutron back into the moderator.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS
[0025] Фиг. 1 представляет собой схематическую диаграмму системы облучения пучком нейтронов устройства нейтронозахватной терапии согласно изобретению.[0025] Fig. 1 is a schematic diagram of a neutron beam irradiation system of a neutron capture therapy device according to the invention.
[0026] Фиг. 2 представляет собой схематическую диаграмму корпуса формирования пучка устройства нейтронозахватной терапии согласно настоящему изобретению.[0026] Fig. 2 is a schematic diagram of a beam forming housing of a neutron capture therapy device according to the present invention.
[0027] Фиг. 3 представляет собой схематическую диаграмму системы облучения пучком нейтронов и системы детектирования устройства нейтронозахватной терапии согласно изобретению.[0027] Fig. 3 is a schematic diagram of a neutron beam irradiation system and a detection system of a neutron capture therapy device according to the invention.
[0028] Фиг. 4 представляет собой схематическую диаграмму устройства детектирования дозы нейтронов в первом варианте осуществления устройства нейтронозахватной терапии согласно изобретению.[0028] Fig. 4 is a schematic diagram of a neutron dose detection device in a first embodiment of a neutron capture therapy device according to the invention.
[0029] Фиг. 5 представляет собой схематическую диаграмму устройства детектирования дозы нейтронов во втором варианте осуществления устройства нейтронозахватной терапии согласно изобретению.[0029] Fig. 5 is a schematic diagram of a neutron dose detection device in a second embodiment of a neutron capture therapy device according to the invention.
[0030] Фиг. 6 представляет собой схематическую диаграмму системы мониторинга устройства нейтронозахватной терапии согласно изобретению.[0030] Fig. 6 is a schematic diagram of a monitoring system of a neutron capture therapy device according to the invention.
[0031] Фиг. 7 представляет собой схематическую диаграмму системы предотвращения неправильной работы в комбинации с дисплейной частью и входной частью устройства нейтронозахватной терапии согласно изобретению.[0031] Fig. 7 is a schematic diagram of a system for preventing incorrect operation in combination with a display portion and an input portion of a neutron capture therapy device according to the invention.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯIMPLEMENTATION OF THE INVENTION
[0032] Чтобы сделать назначение, технические решения и технические результаты изобретения более ясными и дать возможность специалистам в данной области техники реализовать их соответствующим образом, изобретение будет дополнительно подробно описано ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи и варианты осуществления изобретения.[0032] In order to make the purpose, technical solutions and technical effects of the invention more clear and to enable those skilled in the art to implement them accordingly, the invention will be further described in detail below with reference to the accompanying drawings and embodiments of the invention.
[0033] В следующем описании термины «первый», «второй» и т.п. могут быть использованы для описания различных элементов, однако эти элементы не ограничены этими терминами, и эти термины используются только для различения описанных объектов без какого-либо порядка или технического значения.[0033] In the following description, the terms “first”, “second”, etc. may be used to describe various elements, however, these elements are not limited to these terms, and these terms are used only to distinguish the described objects without any order or technical meaning.
[0034] Лучевая терапия является распространенным средством для лечения рака, причем бор-нейтронозахватная терапия (BNCT) является эффективным средством для лечения рака и все чаще используется в последние годы. Как показано на фиг.1-7, устройство нейтронозахватной терапии, излучающее пучок нейтронов заданной дозы нейтронов на подлежащий облучению объект, такой как пациент S, для выполнения BNCT включает в себя систему 1 облучения пучком нейтронов, систему детектирования, систему 3 мониторинга, систему коррекции и систему предотвращения неправильной работы. Система 1 облучения пучком нейтронов выполнена с возможностью генерирования пучка нейтронов, подходящего для выполнения терапии нейтронного облучения на пациента S. Система детектирования выполнена с возможностью детектирования параметров облучения, таких как доза нейтронов или подобных, во время терапии нейтронного облучения. Система 3 мониторинга выполнена с возможностью управления всем процессом облучения пучком нейтронов. Система коррекции выполнена с возможностью коррекции предустановленной дозировки нейтронов. Система предотвращения неправильной работы выполнена с возможностью предотвращения ввода соответствующим персоналом ненадлежащих команд и информации в систему 3 мониторинга.[0034] Radiation therapy is a common means for treating cancer, and boron neutron capture therapy (BNCT) is an effective means for treating cancer and has been increasingly used in recent years. As shown in Fig. 1-7, a neutron capture therapy device irradiating a neutron beam of a predetermined neutron dose to an object to be irradiated such as a patient S to perform BNCT includes a neutron beam irradiation system 1, a detection system, a monitoring system 3, a correction system, and a malfunction prevention system. The neutron beam irradiation system 1 is configured to generate a neutron beam suitable for performing neutron irradiation therapy on the patient S. The detection system is configured to detect irradiation parameters such as a neutron dose or the like during the neutron irradiation therapy. The monitoring system 3 is configured to control the entire neutron beam irradiation process. The correction system is designed to correct the preset neutron dosage. The malfunction prevention system is designed to prevent the relevant personnel from entering improper commands and information into the monitoring system 3.
[0035] BNCT производит две сильно заряженные частицы 4He и 7Li, используя характеристику борсодержащего (10B) лекарственного средства, имеющего участок высокого захвата для теплового нейтрона, и через захват нейтронов 10B(n,α)7Li и реакцию ядерного деления. Две сильно заряженные частицы имеют каждая среднюю энергию около 2,33 МэВ, а также характеристики высокой линейной передачи энергии (LET) и короткого диапазона. LET и диапазон частиц 4He составляют 150 кэВ/мкм и 8 мкм соответственно, LET и диапазон сильно заряженных частиц 7Li составляют 175 кэВ/мкм и 5 мкм соответственно, а общий диапазон двух сильно заряженных частиц примерно эквивалентен размеру клетки, так что радиационное повреждение организма может быть ограничено клеточным уровнем. Борсодержащее лекарственное средство избирательно собирается в опухолевые клетки. После того, как пучок нейтронов попадает в тело пациента S, он подвергается ядерной реакции с бором в теле пациента S, что приводит к образованию двух сильно заряженных частиц 4He и 7Li, и две сильно заряженные частицы 4He и 7Li локально уничтожают опухолевые клетки, не нанося слишком большого ущерба нормальным тканям.[0035] BNCT produces two highly charged particles 4 He and 7 Li by using the characteristic of boron ( 10 B) drug having a high capture site for thermal neutron and through neutron capture of 10 B(n,α) 7 Li and nuclear fission reaction. The two highly charged particles each have an average energy of about 2.33 MeV and also the characteristics of high linear energy transfer (LET) and short range. The LET and range of 4 He particles are 150 keV/μm and 8 μm, respectively, the LET and range of highly charged particles 7 Li are 175 keV/μm and 5 μm, respectively, and the total range of the two highly charged particles is approximately equivalent to the size of the cell, so that radiation damage to the body can be limited to the cellular level. The boron drug is selectively assembled into tumor cells. After the neutron beam hits the body of patient S, it undergoes a nuclear reaction with the boron in the body of patient S, resulting in the formation of two highly charged particles 4 He and 7 Li, and the two highly charged particles 4 He and 7 Li locally destroy tumor cells without causing too much damage to normal tissues.
[0036] Как показано на фиг. 1, система 1 облучения пучком нейтронов содержит модуль 11 генерирования пучка нейтронов и модуль 12 регулировки пучка, выполненный с возможностью регулировки пучка нейтронов, генерируемого модулем 11 генерирования пучка нейтронов.[0036] As shown in Fig. 1, the neutron beam irradiation system 1 comprises a neutron beam generation module 11 and a beam adjustment module 12 configured to adjust the neutron beam generated by the neutron beam generation module 11.
[0037] Модуль 11 генерирования пучка нейтронов генерирует пучок нейтронов, облучающий пациента S, и содержит ускоритель 111, выполненный с возможностью ускорения пучка заряженных частиц, мишень 112, выполненную с возможностью взаимодействия с пучком заряженных частиц для генерирования пучка нейтронов, и часть 113 транспортировки пучка заряженных частиц, расположенную между ускорителем 111 и мишенью 112 и выполненную с возможностью транспортировки пучка заряженных частиц. Часть 113 транспортировки пучка заряженных частиц транспортирует пучок заряженных частиц к мишени 112 и имеет один конец, соединенный с ускорителем 111, а другой конец – соединенный с мишенью 112. При этом часть 113 транспортировки пучка заряженных частиц снабжена устройством управления пучком, таким как часть регулировки пучка (не показана), часть сканирования заряженных частиц (не показана) и т.п. Часть регулировки пучка управляет направлением перемещения и диаметром пучка заряженных частиц. Часть сканирования пучка заряженных частиц сканирует пучок заряженных частиц и управляет положением облучения пучка заряженных частиц относительно мишени 112.[0037] The neutron beam generation module 11 generates a neutron beam irradiating the patient S and comprises an accelerator 111 configured to accelerate a charged particle beam, a target 112 configured to interact with the charged particle beam to generate a neutron beam, and a charged particle beam transporting portion 113 located between the accelerator 111 and the target 112 and configured to transport the charged particle beam. The charged particle beam transporting portion 113 transports the charged particle beam to the target 112 and has one end connected to the accelerator 111 and the other end connected to the target 112. In this case, the charged particle beam transporting portion 113 is provided with a beam control device, such as a beam adjustment portion (not shown), a charged particle scanning portion (not shown), etc. The beam adjustment part controls the direction of movement and the diameter of the charged particle beam. The charged particle beam scanning part scans the charged particle beam and controls the irradiation position of the charged particle beam relative to the target 112.
[0038] Ускоритель 111 может представлять собой циклотрон, синхротрон, синхроциклотрон, линейный ускоритель и т.п. Обычно используемая мишень 112 включает мишень из лития (Li) и мишень из бериллия (Be). Пучок заряженных частиц ускоряется до энергии, достаточной для преодоления кулоновского отталкивания ядер мишени 112, и претерпевает ядерную реакцию 7Li(p, n)7Be с мишенью 112 для генерирования пучка нейтронов. Обычно обсуждаемая ядерная реакция включает 7Li(p, n)7Be и 9Be(p, n)9B. Как правило, мишень 112 содержит целевой слой и антиокислительный слой, расположенный на стороне целевого слоя и выполненный с возможностью предотвращения окисления целевого слоя, причем антиокислительный слой выполнен из алюминия или нержавеющей стали.[0038] The accelerator 111 may be a cyclotron, a synchrotron, a synchrocyclotron, a linear accelerator, etc. A commonly used target 112 includes a lithium (Li) target and a beryllium (Be) target. A beam of charged particles is accelerated to an energy sufficient to overcome the Coulomb repulsion of the nuclei of the target 112 and undergoes a nuclear reaction of 7 Li(p, n) 7 Be with the target 112 to generate a neutron beam. The nuclear reaction discussed typically includes 7 Li(p, n) 7 Be and 9 Be(p, n) 9 B. Typically, the target 112 comprises a target layer and an antioxidant layer located on the side of the target layer and configured to prevent oxidation of the target layer, wherein the antioxidant layer is made of aluminum or stainless steel.
[0039] В вариантах осуществления изобретения ускоритель 111 ускоряет заряженные частицы, чтобы позволить им претерпевать ядерную реакцию с мишенью 112 для обеспечения источника нейтронов. В других вариантах источник нейтронов может быть обеспечен за счет использования ядерного реактора, генератора нейтронов D-T, генератора нейтронов D-D и т.п. Однако независимо от того, обеспечивается ли источник нейтронов за счет ускорения заряженных частиц, чтобы позволить им претерпевать ядерную реакцию с мишенью 112, как предусмотрено в изобретении, или источник нейтронов обеспечивается ядерным реактором, генератором нейтронов D-T, генератором нейтронов D-D и т.п., генерируется смешанное поле облучения, то есть генерируемый пучок включает в себя высокоскоростной пучок нейтронов, пучок надтепловых нейтронов, пучок тепловых нейтронов и гамма-луч. Во время BNCT, чем выше содержание остальных лучей облучения (в совокупности называемых загрязнением лучей облучения), за исключением надтеплового нейтрона, тем больше доля неселективного осаждения дозы в нормальных тканях, поэтому радиация, вызывающая ненужное осаждение дозы, может быть сведена к минимуму.[0039] In embodiments of the invention, the accelerator 111 accelerates charged particles to allow them to undergo a nuclear reaction with a target 112 to provide a neutron source. In other embodiments, the neutron source may be provided by using a nuclear reactor, a D-T neutron generator, a D-D neutron generator, etc. However, regardless of whether the neutron source is provided by accelerating charged particles to allow them to undergo a nuclear reaction with the target 112, as provided in the invention, or the neutron source is provided by a nuclear reactor, a D-T neutron generator, a D-D neutron generator, etc., a mixed irradiation field is generated, that is, the generated beam includes a high-speed neutron beam, an epithermal neutron beam, a thermal neutron beam and a gamma ray. During BNCT, the higher the content of other radiation beams (collectively called radiation beam contamination) except epithermal neutron, the greater the proportion of non-selective dose deposition in normal tissues, so that the radiation causing unnecessary dose deposition can be minimized.
[0040] Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ) вынесло пять рекомендаций по коэффициенту качества пучка воздуха для источника нейтронов, используемого в клинических BNCT. Пять рекомендаций могут сравнивать преимущества и недостатки различных источников нейтронов и служить в качестве справочного материала для выбора пути генерации нейтронов и проектирования корпуса 121 формирования пучка. Пять рекомендаций выглядят следующим образом:[0040] The International Atomic Energy Agency (IAEA) has made five recommendations on the air beam quality factor for the neutron source used in clinical BNCT. The five recommendations can compare the advantages and disadvantages of different neutron sources and serve as a reference for the selection of the neutron generation path and the design of the beam shaping housing 121. The five recommendations are as follows:
[0041] Поток надтепловых нейтронов > 1 x 109 н/см2с;[0041] Epithermal neutron flux > 1 x 10 9 n/cm 2 s;
[0042] Быстрое нейтронное загрязнение < 2 x 10-13 Гр-см2/н;[0042] Prompt neutron contamination < 2 x 10 -13 Gy- cm2 /n;
[0043] Загрязнение фотонами < 2 x 10-13 Гр-см2/н;[0043] Photon pollution < 2 x 10 -13 Gy- cm2 /n;
[0044] Соотношение потока тепловых и надтепловых нейтронов < 0,05;[0044] Ratio of thermal and epithermal neutron flux < 0.05;
[0045] Отношение тока надтепловых нейтронов к потоку > 0,7.[0045] Ratio of epithermal neutron current to flux > 0.7.
[0046] Примечание: надтепловой нейтрон имеет энергетическую область между 0,5 эВ и 40 кэВ, тепловой нейтрон имеет энергетическую область менее 0,5 эВ, а быстрый нейтрон имеет энергетическую область более 40 кэВ.[0046] Note: An epithermal neutron has an energy region between 0.5 eV and 40 keV, a thermal neutron has an energy region less than 0.5 eV, and a fast neutron has an energy region greater than 40 keV.
[0047] Как показано в комбинации с фиг. 2 и 3, модуль 12 регулировки пучка выполнен с возможностью регулировки смешанных лучей облучения, генерируемых в модуле 11 генерирования пучка нейтронов, чтобы свести к минимуму загрязнение пучка облучения, в конечном итоге облучающего пациента S, и фокусировать надтепловой нейтрон для лечения пациента S на подлежащей облучению части пациента S. Модуль 12 регулировки пучка содержит корпус 121 формирования пучка, выполненный с возможностью замедления и экранирования пучка нейтронов, и коллиматор 122, выполненный с возможностью фокусировки надтеплового нейтрона на подлежащей облучению части пациента S. В частности, корпус 121 формирования пучка содержит замедлитель 1211, выполненный с возможностью замедления пучка нейтронов, генерируемого из мишени 112, в энергетическую область надтеплового нейтрона, отражатель 1212, выполненный с возможностью направления отклоненного нейтрона обратно в замедлитель 1211 для увеличения интенсивности пучка надтеплового нейтрона, поглотитель 1213 тепловых нейтронов, выполненный с возможностью поглощения теплового нейтрона для предотвращения чрезмерного осаждения дозы в поверхностных нормальных тканях во время терапии, и радиационный экран 1214, выполненный с возможностью экранирования утечек нейтронов и фотонов для уменьшения осаждения дозы в нормальных тканях в необлученной области. В других вариантах осуществления изобретения поглотитель тепловых нейтронов может быть не предусмотрен, вместо этого тепловой нейтрон поглощается веществами, содержащимися в замедлителе или отражателе, или может быть предусмотрено, что замедлитель и поглотитель тепловых нейтронов выполнены как одно целое. В других вариантах радиационный экран может быть не предусмотрен, вместо этого радиационный экран может быть изготовлен из того же материала, что и отражатель, или может быть предусмотрено, что отражатель и радиационный экран выполнены как одно целое.[0047] As shown in combination with Fig. 2 and 3, the beam adjustment module 12 is configured to adjust the mixed irradiation beams generated in the neutron beam generation module 11 to minimize contamination of the irradiation beam ultimately irradiating the patient S and to focus the epithermal neutron for treating the patient S on the part of the patient S to be irradiated. The beam adjustment module 12 comprises a beam shaping housing 121 configured to slow down and shield the neutron beam, and a collimator 122 configured to focus the epithermal neutron on the part of the patient S to be irradiated. In particular, the beam shaping housing 121 comprises a moderator 1211 configured to slow down the neutron beam generated from the target 112 into the energy region of the epithermal neutron, a reflector 1212 configured to direct the deflected neutron back into the moderator 1211 for increasing the intensity of the epithermal neutron beam, a thermal neutron absorber 1213 configured to absorb the thermal neutron to prevent excessive dose deposition in superficial normal tissues during therapy, and a radiation shield 1214 configured to shield neutron and photon leaks to reduce dose deposition in normal tissues in the non-irradiated region. In other embodiments of the invention, the thermal neutron absorber may not be provided, instead the thermal neutron is absorbed by substances contained in the moderator or reflector, or it may be provided that the moderator and the thermal neutron absorber are made as a single unit. In other embodiments, the radiation shield may not be provided, instead the radiation shield may be made of the same material as the reflector, or it may be provided that the reflector and the radiation shield are made as a single unit.
[0048] Замедлитель 1211 может быть сформирован путем укладки нескольких различных материалов. Материал замедлителя 1211 выбирают в соответствии с такими факторами, как энергия пучка заряженных частиц и т.п. Например, когда энергия пучка протонов из ускорителя 111 составляет 30 МэВ и используется мишень Be, материал замедлителя 1211 представляет собой свинец (Pb), железо, алюминий (Al) или фторид кальция. Когда энергия протонного пучка от ускорителя 111 составляет 11 МэВ и используется мишень Be, материал замедлителя 1211 представляет собой тяжелую воду (D2O), или фторид свинца, и т.п. В предпочтительном варианте осуществления изобретения замедлитель 1211 сформирован путем смешивания MgF2 и LiF, который составляет 4,6% MgF2 по весу, отражатель 1212 выполнен из Pb, а поглотитель тепловых нейтронов 1213 – из 6Li. Радиационный экран 1214 включает в себя фотонный экран и нейтронный экран. Здесь фотонный экран выполнен из Pb, а нейтронный экран выполнен из полиэтилена (PE). Замедлитель 1211 может быть выполнен в биконической форме, как раскрыто на фиг. 2, или в цилиндрической форме, как раскрыто на фиг. 3. Отражатель 1212 расположен вокруг замедлителя 1211 и имеет форму, адаптивно измененную в соответствии с формой замедлителя 1211.[0048] The moderator 1211 can be formed by stacking several different materials. The material of the moderator 1211 is selected in accordance with factors such as the energy of the charged particle beam, etc. For example, when the energy of the proton beam from the accelerator 111 is 30 MeV and a Be target is used, the material of the moderator 1211 is lead (Pb), iron, aluminum (Al), or calcium fluoride. When the energy of the proton beam from the accelerator 111 is 11 MeV and a Be target is used, the material of the moderator 1211 is heavy water (D 2 O), or lead fluoride, etc. In a preferred embodiment of the invention, the moderator 1211 is formed by mixing MgF 2 and LiF, which is 4.6% MgF 2 by weight, the reflector 1212 is made of Pb, and the thermal neutron absorber 1213 is made of 6 Li. The radiation shield 1214 includes a photon shield and a neutron shield. Here, the photon shield is made of Pb, and the neutron shield is made of polyethylene (PE). The moderator 1211 can be made in a biconical shape, as disclosed in Fig. 2, or in a cylindrical shape, as disclosed in Fig. 3. The reflector 1212 is located around the moderator 1211 and has a shape adaptively changed in accordance with the shape of the moderator 1211.
[0049] Как показано на фиг. 3, система детектирования содержит устройство 21 детектирования дозы нейтронов, выполненное с возможностью детектирования дозы нейтронов пучка нейтронов в режиме реального времени, устройство 22 детектирования температуры, выполненное с возможностью детектирования температуры мишени 112, устройство 23 детектирования смещения, выполненное с возможностью детектирования, создает ли пациент S смещение во время терапии, и устройство детектирования концентрации бора (не показано), выполненное с возможностью детектирования концентрации бора в организме пациента S.[0049] As shown in Fig. 3, the detection system comprises a neutron dose detection device 21 configured to detect a neutron dose of a neutron beam in real time, a temperature detection device 22 configured to detect a temperature of a target 112, a displacement detection device 23 configured to detect whether a patient S creates a displacement during therapy, and a boron concentration detection device (not shown) configured to detect a boron concentration in the body of a patient S.
[0050] Как показано в комбинации с фиг. 4, устройство 21 детектирования дозы нейтронов содержит детектор 211, выполненный с возможностью приема нейтрона и вывода сигнала, блок 212 обработки сигнала, выполненный с возможностью обработки сигнала, выводимого из детектора 211, счетчик 213, выполненный с возможностью подсчета сигнала, выводимого из блока 212 обработки сигнала, для получения скорости счета, блок 214 преобразования, выполненный с возможностью преобразования скорости счета, записанной счетчиком 213, в плотность потока нейтронов или мощность дозы нейтронов, блок 215 интегрирования, выполненный с возможностью интегрирования плотности потока нейтронов или мощности дозы нейтронов для получения дозы нейтронов, и дисплей 218, выполненный с возможностью отображения дозы нейтронов. Детектор 211, блок 212 обработки сигнала и счетчик 213 образуют канал 20 скорости счета.[0050] As shown in combination with Fig. 4, the neutron dose detection device 21 comprises a detector 211 configured to receive a neutron and output a signal, a signal processing unit 212 configured to process a signal output from the detector 211, a counter 213 configured to count the signal output from the signal processing unit 212 to obtain a count rate, a conversion unit 214 configured to convert the count rate recorded by the counter 213 into a neutron flux density or a neutron dose rate, an integration unit 215 configured to integrate the neutron flux density or the neutron dose rate to obtain a neutron dose, and a display 218 configured to display the neutron dose. The detector 211, the signal processing unit 212 and the counter 213 form a count rate channel 20.
[0051] Детектор 211 может быть размещен в корпусе 121 формирования пучка, также может быть размещен в коллиматоре 122 или же может быть также расположен в любом положении вблизи корпуса 121 формирования пучка, при условии, что положение, в котором расположен детектор 211, может быть приспособлено для детектирования дозы нейтронов пучка нейтронов.[0051] The detector 211 may be located in the beam forming housing 121, may also be located in the collimator 122, or may also be located in any position near the beam forming housing 121, provided that the position in which the detector 211 is located can be adapted to detect the neutron dose of the neutron beam.
[0052] Детектор 211, способный детектировать дозу нейтронов пучка нейтронов в реальном времени, снабжен ионизационной камерой и сцинтилляционным детектором. При этом в качестве подложки в пропорциональном счетчике He-3, в пропорциональном счетчике BF3, в камере деления и в борной ионизационной камере используется структура ионизационной камеры, а сцинтилляционный детектор содержит органический материал или неорганический материал. При детектировании теплового нейтрона сцинтилляционный детектор обычно добавляет элемент секции высокого захвата теплового нейтрона, такой как Li, или B и т.п. Определенный элемент в двух типах детекторов захватывает нейтрон, входящий в детектор, или претерпевает реакцию ядерного деления с нейтроном, входящим в детектор, для высвобождения сильно заряженных частиц и фрагментов ядерного деления, которые генерируют большое количество ионизационных пар в ионизационной камере или сцинтилляционном детекторе, и эти заряды собираются и образуют электрический сигнал. Блок 212 обработки сигналов выполняет обработку снижения шума, преобразования и разделения электрического сигнала, и электрический сигнал преобразуется в импульсный сигнал. Различают нейтронно-импульсный сигнал и γ-импульсный сигнал путем анализа величины импульса напряжения. Разделенный нейтронный импульсный сигнал непрерывно записывается счетчиком 213 для получения скорости счета (н/с) нейтрона. Блок 214 преобразования вычисляет и преобразует скорость счета посредством внутреннего программного обеспечения, программ или подобных средств для получения плотности потока нейтронов (см-2с-1) и дополнительно вычисляет и преобразует плотность потока нейтронов для получения мощности дозы нейтронов (Гр/с). Наконец, часть интегрирования интегрирует мощность дозы нейтронов для получения дозы нейтронов в реальном времени.[0052] The detector 211 capable of detecting a neutron dose of a neutron beam in real time is provided with an ionization chamber and a scintillation detector. In this case, the ionization chamber structure is used as a substrate in the He-3 proportional counter, the BF 3 proportional counter, the fission chamber and the boron ionization chamber, and the scintillation detector contains an organic material or an inorganic material. When detecting a thermal neutron, the scintillation detector usually adds an element of a high thermal neutron capture section such as Li, or B, etc. A certain element in two types of detectors captures a neutron entering the detector or undergoes a nuclear fission reaction with a neutron entering the detector to release highly charged particles and nuclear fission fragments, which generate a large number of ionization pairs in the ionization chamber or the scintillation detector, and these charges are collected and form an electric signal. The signal processing unit 212 performs noise reduction, conversion and separation processing of the electric signal, and the electric signal is converted into a pulse signal. A neutron pulse signal and a γ-pulse signal are distinguished by analyzing the magnitude of the voltage pulse. The separated neutron pulse signal is continuously recorded by the counter 213 to obtain the counting rate (n/s) of the neutron. The conversion unit 214 calculates and converts the counting rate by means of internal software, programs or the like to obtain the neutron flux density (cm -2 s -1 ) and further calculates and converts the neutron flux density to obtain the neutron dose rate (Gy/s). Finally, the integration part integrates the neutron dose rate to obtain the real-time neutron dose.
[0053] Ниже приведено краткое описание на примере камеры деления, детектора сцинтиллятора и детектора BF3.[0053] Below is a brief description using the fission chamber, scintillator detector and BF 3 detector as examples.
[0054] Когда пучок нейтронов проходит через камеру деления, он разделяется молекулами газа внутри камеры деления или стенкой камеры деления с образованием электрона и положительно заряженного иона, которые называются ионной парой, как описано выше. Из-за высокого напряжения электрического поля, приложенного в камере деления, электрон движется к центральному анодному проводу, а положительно заряженный ион движется к окружающей стенке катода, так что генерируется измеримый электрический сигнал.[0054] When a neutron beam passes through a fission chamber, it is separated by gas molecules inside the fission chamber or by the fission chamber wall to form an electron and a positively charged ion, which are called an ion pair, as described above. Due to the high voltage electric field applied in the fission chamber, the electron moves toward the central anode wire and the positively charged ion moves toward the surrounding cathode wall, so that a measurable electrical signal is generated.
[0055] Вещества, такие как оптическое волокно или тому подобное, в сцинтилляционном детекторе поглощают энергию, после чего генерируют видимый свет, который использует ионизирующее излучение для возбуждения электрона в кристалле или молекуле до возбужденного состояния. Флуоресценция, излучаемая, когда электрон возвращается в основное состояние, собирается, а затем служит для детектирования пучка нейтронов. Видимый свет, излучаемый при действии сцинтилляционного детектора и пучка нейтронов, преобразуется в электрический сигнал с помощью фотоумножительной трубки и выводится.[0055] Substances such as optical fiber or the like in a scintillation detector absorb energy and then generate visible light, which uses ionizing radiation to excite an electron in a crystal or molecule to an excited state. The fluorescence emitted when the electron returns to the ground state is collected and then serves to detect a neutron beam. The visible light emitted by the scintillation detector and the neutron beam is converted into an electrical signal by a photomultiplier tube and output.
[0056] Детектор BF3 размещен в корпусе 121 формирования пучка и выполнен с возможностью приема облучения пучка нейтронов, элемент B в детекторе BF3 претерпевает ядерную реакцию 10B(n, альфа)7Li с нейтроном, при этом альфа-частицы, генерируемые ядерной реакцией, и электрические частицы 7Li собираются высоковольтным электродом под действием напряжения для генерирования электрического сигнала. Электрический сигнал передается в блок 212 обработки сигнала через коаксиальный кабель, подлежит усилению сигнала, фильтрации и формированию, чтобы получить импульсный сигнал. Обработанный импульсный сигнал передается счетчику 213 для подсчета в нем импульсов, чтобы получить скорость (н/с) счета, с помощью которой интенсивность пучка нейтронов, то есть доза нейтронов, может быть измерена в реальном времени.[0056] The BF 3 detector is housed in the beam forming housing 121 and is configured to receive the irradiation of a neutron beam, the B element in the BF 3 detector undergoes a nuclear reaction of 10 B(n, alpha) 7 Li with a neutron, wherein the alpha particles generated by the nuclear reaction and the electric particles of 7 Li are collected by a high-voltage electrode under the action of a voltage to generate an electric signal. The electric signal is transmitted to the signal processing unit 212 through a coaxial cable, is subject to signal amplification, filtering and shaping to obtain a pulse signal. The processed pulse signal is transmitted to the counter 213 for counting pulses in it to obtain a counting rate (n/s) by which the neutron beam intensity, that is, the neutron dose, can be measured in real time.
[0057] Устройство 22 детектирования температуры представляет собой термопару, причем два проводника с различными компонентами (называемыми проводами термопары или горячими электродами) соединены на обоих концах с образованием петли. Когда температура точки соединения отличается, в петле может создаваться электродвижущая сила. Это явление называется термоэлектрическим эффектом, а электродвижущая сила называется термоэлектрическим потенциалом. Термопара выполняет измерение температуры с использованием этого принципа, при этом один конец, непосредственно приспособленный для измерения температуры среды, называется рабочим концом (также известным как измерительный конец), а другой конец называется холодным концом (также известным как компенсационный конец). Холодный конец соединен с дисплейным инструментом или смешанным инструментом, при этом дисплейный инструмент может указывать термоэлектрический потенциал, создаваемый термопарой. Разумеется, как известно специалистам в данной области техники, устройство 22 детектирования температуры также может представлять собой любой детектор 211, способный детектировать температуру, такой как термометр сопротивления и т.п.[0057] The temperature detection device 22 is a thermocouple, wherein two conductors with different components (called thermocouple wires or hot electrodes) are connected at both ends to form a loop. When the temperature of the connection point differs, an electromotive force can be generated in the loop. This phenomenon is called a thermoelectric effect, and the electromotive force is called a thermoelectric potential. The thermocouple performs temperature measurement using this principle, wherein one end directly adapted to measure the temperature of the medium is called a working end (also known as a measuring end), and the other end is called a cold end (also known as a compensation end). The cold end is connected to a display instrument or a mixed instrument, wherein the display instrument can indicate the thermoelectric potential generated by the thermocouple. Of course, as known to those skilled in the art, the temperature detection device 22 can also be any detector 211 capable of detecting temperature, such as a resistance thermometer and the like.
[0058] Устройство 23 детектирования смещения представляет собой детектор инфракрасного сигнала, причем инфракрасный детектор работает путем детектирования инфракрасных лучей, излучаемых человеческим телом. Инфракрасный детектор улавливает инфракрасное излучение снаружи, после чего собирает инфракрасное излучение на инфракрасном датчике. Инфракрасный датчик в общем случае использует пироэлектрический элемент, который выпускает заряды наружу при изменении температуры инфракрасного излучения, причем после детектирования и обработки зарядов генерируется сигнал тревоги. Детектор 211 предназначен для детектирования излучения человеческого тела. Поэтому чувствительный к излучению элемент должен быть очень чувствителен к инфракрасному излучению с длиной волны около 10 мкм. Разумеется, специалистам в данной области техники хорошо известно, что устройство 23 детектирования смещения может быть любым устройством детектирования, подходящим для детектирования изменения смещения подлежащего облучению объекта, таким как датчик смещения. Датчик смещения определяет, перемещается ли подлежащий облучению объект, в соответствии с изменением смещения подлежащего облучению объекта относительно определенного эталонного объекта. Специалистам в данной области техники также хорошо известно, что устройство 23 детектирования смещения не только может быть выполнено с возможностью детектирования изменения смещения подлежащего облучению объекта, но также и с возможностью детектирования изменения смещения опорного элемента и/или процедурного стола, фиксирующего подлежащий облучению объект, с определением тем самым косвенно изменения смещения подлежащего облучению объекта.[0058] The displacement detection device 23 is an infrared signal detector, and the infrared detector operates by detecting infrared rays emitted by a human body. The infrared detector detects infrared rays from the outside, and then collects the infrared rays on the infrared sensor. The infrared sensor generally uses a pyroelectric element that emits charges to the outside when the temperature of the infrared rays changes, and an alarm signal is generated after the charges are detected and processed. The detector 211 is designed to detect radiation from a human body. Therefore, the radiation-sensitive element must be very sensitive to infrared rays with a wavelength of about 10 μm. Of course, it is well known to those skilled in the art that the displacement detection device 23 may be any detection device suitable for detecting a change in the displacement of an object to be irradiated, such as a displacement sensor. The displacement sensor determines whether the object to be irradiated moves, in accordance with a change in the displacement of the object to be irradiated relative to a certain reference object. It is also well known to those skilled in the art that the displacement detection device 23 can not only be configured to detect a change in the displacement of the object to be irradiated, but also to detect a change in the displacement of the support element and/or the treatment table fixing the object to be irradiated, thereby indirectly determining a change in the displacement of the object to be irradiated.
[0059] В ходе терапии облучения пациента S пучком нейтронов бор непрерывно подается пациенту S по мере необходимости. Концентрация бора может быть детектирована с помощью спектроскопии с индуктивно связанной плазмой, α-авторентгенографии с высоким разрешением, спектроскопии заряженных ионов, камеры захвата нейтронов, ядерной магнитно-резонансной томографии и магнитно-резонансной томографии, позитивной электронно-эмиссионной томографии, спектроскопии быстрого γ-излучения и т.п., причем устройство, участвующее в вышеуказанном способе детектирования, называется устройством детектирования концентрации бора.[0059] During the neutron beam irradiation therapy of the patient S, boron is continuously supplied to the patient S as needed. The concentration of boron can be detected by inductively coupled plasma spectroscopy, high-resolution alpha autoradiography, charged ion spectroscopy, a neutron capture chamber, nuclear magnetic resonance imaging and magnetic resonance imaging, positive electron emission tomography, fast γ-ray spectroscopy, etc., and the device involved in the above detection method is called a boron concentration detection device.
[0060] Изобретение описано на примере вычисления концентрации бора в организме пациента S путем детектирования γ-луча, выпускаемого пациентом S. Пучок нейтронов попадает в организм пациента и вступает в реакцию с бором для генерирования γ-луча. Измеряя количество γ-луча, можно рассчитать количество бора, реагирующего с пучком нейтронов, тем самым вычисляя концентрацию бора в организме пациента S. Устройство детектирования концентрации бора выполнено с возможностью измерения концентрации бора в организме пациента S в реальном времени, когда система 1 облучения пучком нейтронов выполняет терапию облучения пучком нейтронов в отношении пациента S.[0060] The invention is described using the example of calculating the concentration of boron in the body of a patient S by detecting a γ-ray emitted by the patient S. A neutron beam enters the patient's body and reacts with boron to generate a γ-ray. By measuring the amount of γ-ray, it is possible to calculate the amount of boron reacting with the neutron beam, thereby calculating the concentration of boron in the body of the patient S. The device for detecting the concentration of boron is configured to measure the concentration of boron in the body of the patient S in real time, when the neutron beam irradiation system 1 performs neutron beam irradiation therapy with respect to the patient S.
[0061] Устройство детектирования концентрации бора детектирует γ-излучение (478 кэВ), генерируемое реакцией между нейтроном и бором, для измерения концентрации бора, причем в качестве устройства детектирования концентрации бора используется система измерения распределения бора (PG (Prompt-γ)-SPECT), способная измерять одноэнергетическое γ-излучение для измерения распределения концентрации бора. Устройство детектирования концентрации бора включает в себя часть детектирования γ-излучения и часть вычисления концентрации бора. Часть детектирования γ-излучения детектирует информацию, относящуюся к γ-излучению, испускаемому из тела пациента S, а часть вычисления концентрации бора вычисляет концентрацию бора в теле пациента S в соответствии с информацией, относящейся к γ-излучению, детектируемому частью детектирования γ-излучения. Часть детектирования γ-излучения может использовать сцинтиллятор и различные другие устройства детектирования γ-излучения. При осуществлении изобретения часть детектирования γ-излучения расположена вблизи опухоли пациента S, например, на расстоянии около 30 см от опухоли пациента S.[0061] A boron concentration detection device detects γ-rays (478 keV) generated by a reaction between a neutron and boron to measure a boron concentration, wherein a boron distribution measurement system (PG (Prompt-γ)-SPECT) capable of measuring single-energy γ-rays to measure a boron concentration distribution is used as the boron concentration detection device. The boron concentration detection device includes a γ-ray detection part and a boron concentration calculation part. The γ-ray detection part detects information related to γ-rays emitted from the body of the patient S, and the boron concentration calculation part calculates the boron concentration in the body of the patient S according to the information related to γ-rays detected by the γ-ray detection part. The γ-ray detection portion may use a scintillator and various other γ-ray detection devices. In the embodiment of the invention, the γ-ray detection portion is located near the tumor of patient S, for example, at a distance of about 30 cm from the tumor of patient S.
[0062] Детектор 211 вышеуказанного устройства 21 детектирования дозы нейтронов, выполненный с возможностью детектирования дозы нейтронов пучка нейтронов, принадлежит к импульсному детектору, причем самый короткий интервал времени между двумя последовательно падающими нейтронами, различаемый детектором 211, определяется как время τ(s) разрешения импульса. Детектор 211 может не точно записывать другие падающие нейтроны в течение τ времени после падения нейтрона на детектор 211, которое поэтому также называется мертвым временем.[0062] The detector 211 of the above-mentioned neutron dose detection device 21, configured to detect a neutron dose of a neutron beam, belongs to a pulse detector, wherein the shortest time interval between two successively incident neutrons, discriminated by the detector 211, is defined as a pulse resolution time τ(s). The detector 211 may not accurately record other incident neutrons during the time τ after the neutron has fallen on the detector 211, which is therefore also called a dead time.
[0063] Чувствительность детектора 211, детектирующего нейтрон, представляет собой отношение суммарного выхода детектора 211 к соответствующему суммарному входу. Для детектора 211 устройства 21 детектирования дозы нейтронов, приведенного в качестве примера в изобретении, его входная физическая величина представляет собой пучок нейтронов, а его выходная физическая величина в общем случае представляет собой оптический сигнал или электрический сигнал. Чем выше отношение суммарного выхода к соответствующему суммарному входу, тем выше чувствительность детектора 211, детектирующего нейтрон. Чем выше чувствительность детектирования нейтрона, тем короче время τ разрешения импульса, соответствующее детектору 211. В общем случае для уменьшения статистической погрешности детектор 211 с высокой чувствительностью детектирования нейтрона детектирует пучок низкой плотности, а детектор 211 с низкой чувствительностью детектирования нейтрона детектирует пучок высокой плотности.[0063] The sensitivity of the detector 211 detecting a neutron is the ratio of the total output of the detector 211 to the corresponding total input. For the detector 211 of the neutron dose detection device 21 given as an example in the invention, its input physical quantity is a neutron beam, and its output physical quantity is generally an optical signal or an electrical signal. The higher the ratio of the total output to the corresponding total input, the higher the sensitivity of the detector 211 detecting a neutron. The higher the neutron detection sensitivity, the shorter the pulse resolution time τ corresponding to detector 211. In general, to reduce statistical error, detector 211 with high neutron detection sensitivity detects a low-density beam, and detector 211 with low neutron detection sensitivity detects a high-density beam.
[0064] Различные варианты осуществления изобретения подробно описаны ниже. Для простоты один и тот же компонент имеет одно и то же цифровое обозначение в различных вариантах осуществления, в то время как аналогичные компоненты различаются одним и тем же цифровым обозначением плюс ‘ ' ’ или ‘ '' ’ для различных вариантов осуществления.[0064] Various embodiments of the invention are described in detail below. For simplicity, the same component has the same reference numeral in different embodiments, while similar components are distinguished by the same reference numeral plus ‘ ’ or ‘ ' ’ for different embodiments.
[0065] В первом варианте осуществления изобретения, раскрытом на фиг. 4, устройство 21 детектирования дозы нейтронов снабжено только каналом 20 скорости счета. Для точного детектирования доз нейтронов пучков нейтронов различных плотностей во втором варианте, раскрытом на фиг. 5, устройство 21' детектирования дозы нейтронов содержит по меньшей мере два канала 20' скорости счета. Детектор 211' каждого канала 20' скорости счета имеет различную чувствительность детектирования нейтрона. Кроме того, устройство 21' детектирования дозы нейтронов дополнительно содержит блок 216 выбора канала скорости счета, выполненный с возможностью выбора соответствующего канала 20' скорости счета в соответствии с текущей мощностью ускорителя 111 или потоком пучка нейтронов. В частности, во втором варианте осуществления, устройство 21' детектирования дозы нейтронов содержит по меньшей мере два канала 20' скорости счета, блок 216 выбора канала скорости счета, выполненный с возможностью выбора соответствующего канала 20' скорости счета из по меньшей мере двух каналов 20' скорости счета, блок 214 преобразования, выполненный с возможностью преобразования скорости счета, записанной каналом 20' скорости счета, выбранным блоком 216 выбора канала скорости счета, в плотность потока нейтронов или мощность дозы нейтронов, и блок 215 интегрирования, выполненный с возможностью интегрирования плотности потока нейтронов или мощности дозы нейтронов для получения дозы нейтронов.[0065] In the first embodiment of the invention disclosed in Fig. 4, the neutron dose detection device 21 is provided with only a count rate channel 20. For accurate detection of neutron doses of neutron beams of different densities, in the second embodiment disclosed in Fig. 5, the neutron dose detection device 21' comprises at least two count rate channels 20'. The detector 211' of each count rate channel 20' has a different neutron detection sensitivity. In addition, the neutron dose detection device 21' further comprises a count rate channel selection unit 216 configured to select the corresponding count rate channel 20' in accordance with the current power of the accelerator 111 or the neutron beam flux. In particular, in the second embodiment, the neutron dose detection device 21' comprises at least two count rate channels 20', a count rate channel selection unit 216 configured to select a corresponding count rate channel 20' from the at least two count rate channels 20', a conversion unit 214 configured to convert the count rate recorded by the count rate channel 20' selected by the count rate channel selection unit 216 into a neutron flux density or a neutron dose rate, and an integration unit 215 configured to integrate the neutron flux density or the neutron dose rate to obtain the neutron dose.
[0066] Два канала 20' скорости счета называются соответственно первым каналом 201 скорости счета и вторым каналом 202 скорости счета. Первый канал 201 скорости счета содержит первый детектор 2011, выполненный с возможностью приема нейтрона и вывода сигнала, первый блок 2012 обработки сигнала, выполненный с возможностью обработки сигнала, выводимого из первого детектора 2011, и первый счетчик 2013, выполненный с возможностью подсчета сигнала, выводимого из первого блока 2012 обработки сигнала. Второй канал 202 скорости счета содержит второй детектор 2021, выполненный с возможностью приема нейтрона и вывода сигнала, второй блок 2022 обработки сигнала, выполненный с возможностью обработки сигнала, выводимого из второго детектора 2021, и второй счетчик 2023, выполненный с возможностью подсчета сигнала, выводимого из второго блока 2022 обработки сигнала. Блок 216 выбора канала скорости счета выбирает соответствующий канал 20 скорости счета в соответствии с текущей мощностью ускорителя 111 или потоком нейтронного пучка. Блок 214 преобразования преобразует скорость счета, записанную каналом 20 скорости счета, выбранным блоком 216 выбора канала скорости счета, в плотность потока нейтронов или мощность дозы нейтронов. Блок 215 интегрирования интегрирует плотность потока нейтронов или мощность дозы нейтронов для получения дозы нейтронов.[0066] The two count rate channels 20' are called respectively a first count rate channel 201 and a second count rate channel 202. The first count rate channel 201 comprises a first detector 2011 configured to receive a neutron and output a signal, a first signal processing unit 2012 configured to process a signal output from the first detector 2011, and a first counter 2013 configured to count the signal output from the first signal processing unit 2012. The second count rate channel 202 comprises a second detector 2021 configured to receive a neutron and output a signal, a second signal processing unit 2022 configured to process a signal output from the second detector 2021, and a second counter 2023 configured to count the signal output from the second signal processing unit 2022. The count rate channel selection unit 216 selects the corresponding count rate channel 20 in accordance with the current power of the accelerator 111 or the neutron beam flux. The conversion unit 214 converts the count rate recorded by the count rate channel 20 selected by the count rate channel selection unit 216 into a neutron flux density or a neutron dose rate. The integration unit 215 integrates the neutron flux density or the neutron dose rate to obtain the neutron dose.
[0067] В общем случае поток нейтронов, который может генерироваться, когда ускоритель 111 находится на максимальной мощности, определяется как максимальный поток нейтронов. Когда детектируемый поток нейтронов в реальном времени составляет менее половины максимального потока нейтронов, он рассматривается как малый поток нейтронов. Когда детектируемый поток нейтронов в реальном времени больше или равен половине максимального потока нейтронов, он рассматривается как большой поток нейтронов.[0067] In general, the neutron flux that can be generated when the accelerator 111 is at maximum power is defined as the maximum neutron flux. When the real-time detected neutron flux is less than half of the maximum neutron flux, it is considered a small neutron flux. When the real-time detected neutron flux is greater than or equal to half of the maximum neutron flux, it is considered a large neutron flux.
[0068] Чувствительность первого детектора 2011, детектирующего нейтрон, является первой чувствительностью, чувствительность второго детектора 2021, детектирующего нейтрон, является второй чувствительностью, причем первая чувствительность меньше, чем вторая чувствительность. В частности, первый детектор 2011 обернут большим количеством нейтрон-поглощающих материалов, таких как B4C, Cd, или заполнен рабочим газом низкого давления, или выполнен в малом размере, с понижением тем самым чувствительности детектирования нейтрона. Когда поток нейтронов большой, первый детектор 2011 используется для детектирования, так что потеря скорости счета, обусловленная временем разрешения импульса, может быть уменьшена. По сравнению с первым детектором 2011, второй детектор 2021 обернут небольшим количеством нейтрон-поглощающих материалов, или вообще не обернут материалом, или заполнен рабочим газом высокого давления, или выполнен в большом размере, так что вторая чувствительность больше, чем первая чувствительность. Когда поток нейтронов мал, второй детектор 2021 используется для детектирования, так что может быть уменьшена статистическая погрешность скорости счета, обусловленная низкой скоростью счета.[0068] The sensitivity of the first detector 2011 detecting a neutron is a first sensitivity, the sensitivity of the second detector 2021 detecting a neutron is a second sensitivity, and the first sensitivity is lower than the second sensitivity. Specifically, the first detector 2011 is wrapped with a large amount of neutron-absorbing materials such as B 4 C, Cd, or filled with a low-pressure working gas, or is made in a small size, thereby reducing the sensitivity of neutron detection. When the neutron flux is large, the first detector 2011 is used for detection, so that the loss in counting rate due to the pulse resolution time can be reduced. Compared with the first detector 2011, the second detector 2021 is wrapped with a small amount of neutron-absorbing materials, or is not wrapped with a material at all, or is filled with a high-pressure working gas, or is made in a large size, so that the second sensitivity is greater than the first sensitivity. When the neutron flux is small, the second detector 2021 is used for detection, so that the statistical error of the count rate caused by the low count rate can be reduced.
[0069] Соответственно, чувствительность первого детектирующего нейтрон канала 201 скорости счета меньше, чем чувствительность второго детектирующего нейтрон канала 202 скорости счета. Блок выбора скорости счета выбирает соответствующий канал 20' скорости счета в соответствии с текущей мощностью ускорителя 111 или потоком нейтронов. Например, в случае, когда максимальная интенсивность пучка ускорителя 111 составляет 10 мА, когда интенсивность пучка ускорителя 111 превышает 5 мА, скорость счета, записываемая первым счетчиком 2013 первого канала 201 скорости счета с первой чувствительностью, выбирается для передачи в блок 214 преобразования для вычисления дозы; при этом когда интенсивность пучка ускорителя 111 составляет менее 5 мА, скорость счета, записываемая вторым счетчиком 2023 второго канала 202 скорости счета со второй чувствительностью, выбирается для передачи в блок 214 преобразования для вычисления дозы. Более точная скорость счета выбирается блоком выбора скорости счета для передачи блоку 214 преобразования для вычисления дозы, с получением тем самым точной дозы нейтронного облучения.[0069] Accordingly, the sensitivity of the first neutron detecting count rate channel 201 is less than the sensitivity of the second neutron detecting count rate channel 202. The count rate selecting unit selects the corresponding count rate channel 20' in accordance with the current power of the accelerator 111 or the neutron flux. For example, in a case where the maximum beam intensity of the accelerator 111 is 10 mA, when the beam intensity of the accelerator 111 exceeds 5 mA, the count rate recorded by the first counter 2013 of the first count rate channel 201 with the first sensitivity is selected for transmission to the conversion unit 214 for dose calculation; wherein, when the beam intensity of the accelerator 111 is less than 5 mA, the count rate recorded by the second counter 2023 of the second count rate channel 202 with the second sensitivity is selected for transmission to the conversion unit 214 for dose calculation. A more accurate count rate is selected by the count rate selection unit for transmission to the conversion unit 214 for dose calculation, thereby obtaining an accurate neutron irradiation dose.
[0070] Устройство 21 детектирования дозы нейтронов снабжено по меньшей мере двумя каналами скорости счета с различной чувствительностью детектирования нейтрона, то есть первым каналом 201 скорости счета и вторым каналом 202 скорости счета, при этом блок 216 выбора канала скорости счета выбирает более точную скорость счета в соответствии с фактической ситуацией для вычисления дозы нейтронов, так что может быть уменьшена ошибка потери скорости счета, обусловленная временем разрешения импульса. При этом учитывается статистическая погрешность, обусловленная низкой скоростью счета, так что повышается точность детектирования дозы нейтронов в реальном времени, тем самым повышая точность дозы нейтронов пучка нейтронов, облучающего пациента S.[0070] The neutron dose detection device 21 is provided with at least two count rate channels with different neutron detection sensitivities, that is, a first count rate channel 201 and a second count rate channel 202, and the count rate channel selection unit 216 selects a more accurate count rate according to the actual situation for calculating the neutron dose, so that the count rate loss error caused by the pulse resolution time can be reduced. At this time, the statistical error caused by the low count rate is taken into account, so that the accuracy of the neutron dose detection in real time is improved, thereby improving the accuracy of the neutron dose of the neutron beam irradiating the patient S.
[0071] В других вариантах осуществления изобретения в отношении каналов 20 и 20' скорости счета предусмотрена возможность наличия любого количества каналов скорости счета, по мере необходимости.[0071] In other embodiments of the invention, the count rate channels 20 and 20' may have any number of count rate channels as needed.
[0072] Кроме того, в вариантах осуществления изобретения, как проиллюстрировано выше, канал 20 скорости счета выбирается в соответствии с мощностью ускорителя 111, потоком нейтронов и т.п. В других вариантах осуществления изобретения канал 20' скорости счета может быть выбран в соответствии с расстоянием между детектором 211 и источником нейтронов. Например, когда детектор 211 расположен в положении, удаленном от источника нейтронов, выбирается второй канал 202 скорости счета со второй чувствительностью; при этом, когда детектор 211 расположен в положении, близком к источнику нейтронов, выбирается первый канал 201 скорости счета с первой чувствительностью.[0072] Furthermore, in the embodiments of the invention as illustrated above, the count rate channel 20 is selected in accordance with the power of the accelerator 111, the neutron flux, and the like. In other embodiments of the invention, the count rate channel 20' can be selected in accordance with the distance between the detector 211 and the neutron source. For example, when the detector 211 is located at a position distant from the neutron source, the second count rate channel 202 with the second sensitivity is selected; while when the detector 211 is located at a position close to the neutron source, the first count rate channel 201 with the first sensitivity is selected.
[0073] Детектор 211 вышеуказанного устройства 21 детектирования дозы нейтронов относится к импульсному детектору. В общем случае импульсный детектор имеет проблему временного разрешения. Падающий нейтрон вступает в реакцию с детектором 211, генерируя импульс сигнала, за которым может следовать временной интервал τ. Все другие импульсы сигнала, генерируемые в течение временного интервала, могут рассматриваться детектором 211 как один и тот же импульс сигнала. В этом случае, при условии, что временной интервал между любыми двумя сигнальными импульсами меньше τ, второй импульс может не записываться. Следовательно, скорость счета, записанная счетчиком 213, имеет отклонение и должна быть скорректирована. Блок 214 преобразования получает точную плотность потока нейтронов в реальном времени и мощность дозы нейтронов Dt (Гр/с) в соответствии со скорректированной скоростью Ck счета в комбинации с коэффициентом преобразования дозы.[0073] The detector 211 of the above-mentioned neutron dose detecting device 21 refers to a pulse detector. In general, a pulse detector has a time resolution problem. An incident neutron reacts with the detector 211 to generate a signal pulse, which may be followed by a time interval τ. All other signal pulses generated during the time interval may be regarded by the detector 211 as the same signal pulse. In this case, provided that the time interval between any two signal pulses is less than τ, the second pulse may not be recorded. Therefore, the count rate recorded by the counter 213 has a deviation and must be corrected. The conversion unit 214 obtains the accurate neutron flux density in real time and the neutron dose rate D t (Gy/s) according to the corrected count rate C k in combination with the dose conversion factor.
[0074] Как опять же показано в комбинации с фиг. 4 и 5, кроме того, устройство 21 детектирования дозы нейтронов дополнительно содержит блок 217 коррекции скорости счета, выполненный с возможностью коррекции скорости счета. Блок 217 коррекции скорости счета содержит часть вычисления коррекции скорости счета, часть вычисления коэффициента коррекции скорости счета и часть вычисления времени разрешения импульса.[0074] As again shown in combination with Fig. 4 and 5, in addition, the neutron dose detection device 21 further comprises a count rate correction unit 217 configured to correct the count rate. The count rate correction unit 217 comprises a count rate correction calculation part, a count rate correction coefficient calculation part, and a pulse resolution time calculation part.
[0075] Часть вычисления коррекции скорости счета вычисляет скорректированную скорость Ck счета, используя формулу (1-1)[0075] The count rate correction calculation portion calculates the corrected count rate C k using formula (1-1)
[0076][0076]
(1-1) (1-1)
[0077] где K – коэффициент коррекции скорости счета; и[0077] where K is the count rate correction coefficient; and
[0078] Ct – скорость счета в реальном времени, записанная счетчиком 213.[0078] C t – real-time count rate recorded by counter 213.
[0079] Часть вычисления коэффициента коррекции скорости счета вычисляет коэффициент K коррекции скорости счета по формуле (1-2)[0079] The calculation part of the count rate correction coefficient calculates the count rate correction coefficient K according to the formula (1-2)
[0080] (1-2),[0080] (1-2),
[0081] где n – количество импульсов, записанных счетчиком 213 в единицу времени, то есть скорость счета в реальном времени (н/с) в единицу времени; и[0081] where n is the number of pulses recorded by counter 213 per unit of time, i.e. the real-time count rate (n/s) per unit of time; and
[0082] m – количество импульсов сигнала, фактически генерируемых в детекторе 211 в единицу времени, то есть количество нейтронов (н/с), вступающих в реакцию с детектором 211 в единицу времени.[0082] m is the number of signal pulses actually generated in detector 211 per unit of time, i.e. the number of neutrons (n/s) reacting with detector 211 per unit of time.
[0083] Когда количество нейтронов, поступающих в детектор 211 для реакции в единицу времени, составляет m, а количество импульсов, фактически записанных счетчиком 213 в единицу времени, равно n, время, когда счетная трубка может не работать, равно nτ, при этом общее количество нейтронов, которые поступают в счетную трубку в это время и не могут быть записаны, равно mnτ, то есть потеря счета составляет m-n, и формула (1-3) получается из:[0083] When the number of neutrons entering the detector 211 for the reaction per unit time is m, and the number of pulses actually recorded by the counter 213 per unit time is n, the time when the counting tube may not operate is nτ, while the total number of neutrons that enter the counting tube at this time and cannot be recorded is mnτ, that is, the counting loss is m-n, and formula (1-3) is obtained from:
[0084] (1-3)[0084] (1-3)
[0085] Формулу (1-3) подставляют в формулу (1-2) с получением формулы (1-4)[0085] Formula (1-3) is substituted into formula (1-2) to obtain formula (1-4)
[0086][0086]
(1-4) (1-4)
[0087] Из приведенной выше формулы может быть определено, что, когда известно время τ разрешения импульса, коэффициент коррекции скорости счета может быть вычислен с помощью комбинации количества импульсов, записанных счетчиком 213, и формулы (1-4), причем коэффициент коррекции скорости счета может быть подставлен в формулу (1-1) для вычисления скорректированной скорости счета.[0087] From the above formula, it can be determined that when the pulse resolution time τ is known, the count rate correction factor can be calculated using a combination of the number of pulses recorded by the counter 213 and the formula (1-4), and the count rate correction factor can be substituted into the formula (1-1) to calculate the corrected count rate.
[0088] Традиционные методы вычисления времени разрешения импульса включают метод двойного источника и метод мощности реактора. Эти два метода требуют двух естественных источников нейтронов или реакторов для вычисления и имеют относительно высокую стоимость. Варианты осуществления изобретения предусматривают вычисление временного разрешения импульса на основе системы мониторинга устройства нейтронозахватной терапии, что позволяет в полной мере использовать существующие устройства и ресурсы для снижения стоимости.[0088] Conventional methods for calculating the pulse resolution time include the dual source method and the reactor power method. These two methods require two natural neutron sources or reactors for calculation and have a relatively high cost. Embodiments of the invention provide for calculating the pulse resolution time based on the monitoring system of the neutron capture therapy device, which makes full use of existing devices and resources to reduce the cost.
[0089] В частности, во-первых, ускоритель 111 работает в состоянии низкого потока, и в это время поток пучка нейтронов представляет собой поток первого пучка нейтронов I1, а скорость счета, записанная счетчиком 213, представляет собой C1. Теоретически, из-за состояния низкого потока на детектор 211 не влияет время разрешения импульса, и существуют сигнальные импульсы, которые могут не записываться. Затем ускоритель 111 переводят в состояние высокого потока, и в это время поток пучка нейтронов представляет собой поток второго пучка нейтронов I2, а скорость счета, записанная счетчиком 213, представляет собой C2. При этом на скорость счета влияет время разрешения импульса, так что часть импульсов сигнала не записывается, и часть вычисления времени разрешения импульса вычисляет время τ разрешения импульса по формуле (1-5)[0089] Specifically, first, the accelerator 111 is operated in a low flux state, and at this time, the neutron beam flux is the first neutron beam flux I 1 , and the count rate recorded by the counter 213 is C 1 . Theoretically, due to the low flux state, the detector 211 is not affected by the pulse resolution time, and there are signal pulses that may not be recorded. Then, the accelerator 111 is switched to a high flux state, and at this time, the neutron beam flux is the second neutron beam flux I 2 , and the count rate recorded by the counter 213 is C 2 . At this time, the count rate is affected by the pulse resolution time, so that a part of the signal pulses is not recorded, and a part of the pulse resolution time calculation calculates the pulse resolution time τ according to the formula (1-5)
[0090][0090]
(1-5) (1-5)
[0091] Когда положение детектора 211 не изменяется, не требуется вычислять время разрешения импульса каждый раз во время работы устройства. Однако после продолжительной работы детектора 211 рабочие параметры детектора 211 могут изменяться, приводя к изменению времени разрешения импульса, поэтому требуется периодически вычислять время разрешения импульса.[0091] When the position of the detector 211 does not change, it is not necessary to calculate the pulse resolution time every time the device is operated. However, after a long period of operation of the detector 211, the operating parameters of the detector 211 may change, causing a change in the pulse resolution time, so it is necessary to periodically calculate the pulse resolution time.
[0092] Часть 217 коррекции скорости счета может вычислять время разрешения импульса детектора 211 и может вычислять коэффициент коррекции скорости счета в соответствии с временем разрешения импульса, так что корректируется ошибка скорости счета, вызванная временем разрешения импульса, дополнительно улучшается точность детектирования дозы нейтронов в реальном времени, и дополнительно улучшается точность дозы нейтронов пучка нейтронов, облучающего пациента S.[0092] The count rate correction part 217 can calculate the pulse resolution time of the detector 211 and can calculate a count rate correction coefficient according to the pulse resolution time, so that the count rate error caused by the pulse resolution time is corrected, the accuracy of real-time neutron dose detection is further improved, and the accuracy of the neutron dose of the neutron beam irradiating the patient S is further improved.
[0093] Перед лучевой терапией общую дозу нейтронов, которая должна быть доставлена пациенту S, плотность потока нейтронов или мощность дозы нейтронов или ток во время облучения, и требуемое время облучения, угол облучения и другие параметры облучения во время облучения получают посредством моделирования, вычисления и т.п. Для удобства описания вышеуказанные параметры в совокупности называют предустановленными параметрами облучения. В других вариантах осуществления изобретения часть или более неупомянутых параметров, включая вышеуказанные параметры, могут пониматься как предустановленные параметры облучения, называемые предустановленной дозой нейтронов (Гр), предустановленной плотностью потока нейтронов (см-2 с-1), предустановленной мощностью дозы нейтронов (Гр с-1), предустановленным током (А), предустановленным временем облучения (с) и т.п. соответственно. Во время облучения, из-за изменения некоторых коэффициентов, параметры облучения необходимо периодически регулировать в соответствии с релевантными параметрами, детектируемыми системой детектирования. Параметр облучения, детектируемый системой детектирования, называется параметром облучения в реальном времени, а отрегулированный параметр облучения – скорректированным параметром облучения. Отрегулированный параметр облучения может быть предустановленным параметром облучения или скорректированным параметром облучения.[0093] Before radiation therapy, the total neutron dose to be delivered to the patient S, the neutron flux density or neutron dose rate or current during irradiation, and the required irradiation time, irradiation angle and other irradiation parameters during irradiation are obtained by modeling, calculation, and the like. For convenience of description, the above parameters are collectively referred to as preset irradiation parameters. In other embodiments of the invention, a part or more of the parameters not mentioned, including the above parameters, can be understood as preset irradiation parameters, called preset neutron dose (Gy), preset neutron flux density (cm -2 s -1 ), preset neutron dose rate (Gy s -1 ), preset current (A), preset irradiation time (s), and the like, respectively. During irradiation, due to the change of some coefficients, the irradiation parameters need to be adjusted periodically according to the relevant parameters detected by the detection system. The irradiation parameter detected by the detection system is called the real-time irradiation parameter, and the adjusted irradiation parameter is called the adjusted irradiation parameter. The adjusted irradiation parameter can be the preset irradiation parameter or the adjusted irradiation parameter.
[0094] Как показано на фиг. 6, система 3 мониторинга содержит входную часть 31, выполненную с возможностью ввода предустановленных параметров облучения, часть 32 хранения, выполненную с возможностью хранения параметров облучения, часть 33 управления, выполненную с возможностью выполнения плана лечения в соответствии с параметрами облучения, хранящимися в части 32 хранения, часть 34 считывания, выполненную с возможностью считывания параметров облучения в реальном времени, детектированных системой детектирования, часть 35 вычисления, выполненную с возможностью вычисления параметров облучения в реальном времени и предустановленных параметров облучения/скорректированных параметров облучения, хранящихся в части 32 хранения, часть 36 определения, выполненную с возможностью определения, в соответствии с результатом вычисления частью 35 вычисления, того, требуется ли коррекция параметров облучения, часть 37 коррекции, выполненную с возможностью коррекции части параметров облучения, хранящихся в части 32 хранения, когда часть 36 определения определяет, что необходимо корректировать параметры облучения, и дисплейную часть 38, выполненную с возможностью отображения оставшегося времени облучения или оставшегося время облучения и других параметров облучения в реальном времени.[0094] As shown in Fig. 6, the monitoring system 3 comprises an input portion 31 configured to input preset irradiation parameters, a storage portion 32 configured to store the irradiation parameters, a control portion 33 configured to execute a treatment plan in accordance with the irradiation parameters stored in the storage portion 32, a reading portion 34 configured to read the real-time irradiation parameters detected by the detection system, a calculation portion 35 configured to calculate the real-time irradiation parameters and the preset irradiation parameters/corrected irradiation parameters stored in the storage portion 32, a determination portion 36 configured to determine, in accordance with the calculation result of the calculation portion 35, whether a correction of the irradiation parameters is required, a correction portion 37 configured to correct a portion of the irradiation parameters stored in the storage portion 32 when the determination portion 36 determines that a correction of the irradiation parameters is necessary, and a display portion 38 configured to with the ability to display the remaining irradiation time or the remaining irradiation time and other irradiation parameters in real time.
[0095] Перед коррекцией предустановленных параметров облучения параметры облучения, хранящиеся в части 32 хранения, являются предустановленными параметрами облучения, параметры облучения, скорректированные частью 37 коррекции, также являются предустановленными параметрами облучения, оставшееся время облучения, отображаемое дисплейной частью 38, представляет собой разницу между предустановленным временем облучения и временем облучения в реальном времени, а время облучения, отображаемое дисплейной частью 38, представляет собой предустановленное время облучения. После коррекции предустановленных параметров облучения, параметры облучения, хранящиеся в части 32 хранения, являются скорректированными параметрами облучения, параметры облучения, скорректированные частью 37 коррекции, также являются скорректированными параметрами облучения, оставшееся время облучения, отображаемое дисплейной частью 38, является скорректированным оставшимся временем облучения, а параметры облучения, отображаемые дисплейной частью 38, являются скорректированными параметрами облучения. Разумеется, предустановленные параметры облучения и скорректированные параметры облучения также могут отображаться одновременно.[0095] Before the correction of the preset irradiation parameters, the irradiation parameters stored in the storage portion 32 are the preset irradiation parameters, the irradiation parameters corrected by the correction portion 37 are also the preset irradiation parameters, the remaining irradiation time displayed by the display portion 38 is the difference between the preset irradiation time and the real-time irradiation time, and the irradiation time displayed by the display portion 38 is the preset irradiation time. After the correction of the preset irradiation parameters, the irradiation parameters stored in the storage portion 32 are the corrected irradiation parameters, the irradiation parameters corrected by the correction portion 37 are also the corrected irradiation parameters, the remaining irradiation time displayed by the display portion 38 is the corrected remaining irradiation time, and the irradiation parameters displayed by the display portion 38 are the corrected irradiation parameters. Of course, the preset irradiation parameters and the corrected irradiation parameters can also be displayed simultaneously.
[0096] В других вариантах осуществления изобретения входная часть 31, часть 32 хранения и т.п. могут быть не предусмотрены.[0096] In other embodiments of the invention, the input portion 31, the storage portion 32, etc. may not be provided.
[0097] Система 3 мониторинга электрически соединена с системой детектирования, так что соответствующая информация, детектируемая системой детектирования, может быть передана в систему 3 мониторинга. Дисплей 218 устройства 21 детектирования дозы нейтронов в системе детектирования и дисплейная часть 38 системы 3 мониторинга могут быть одним и тем же устройством, в общем случае – экраном дисплея.[0097] The monitoring system 3 is electrically connected to the detection system, so that the corresponding information detected by the detection system can be transmitted to the monitoring system 3. The display 218 of the neutron dose detection device 21 in the detection system and the display part 38 of the monitoring system 3 can be the same device, in general - a display screen.
[0098] Процесс работы системы 3 мониторинга показан на фиг. 6, конкретные детали описаны ниже.[0098] The operation process of the monitoring system 3 is shown in Fig. 6, and the specific details are described below.
[0099] На этапе S1 предустановленные параметры облучения, такие как предустановленная плотность потока нейтронов или предустановленная мощность дозы нейтронов или предустановленный ток, предустановленная доза нейтронов, предустановленное время облучения, предустановленная концентрация бора и другие параметры облучения, вводятся входной частью 31.[0099] In step S1, preset irradiation parameters such as a preset neutron flux density or a preset neutron dose rate or a preset current, a preset neutron dose, a preset irradiation time, a preset boron concentration and other irradiation parameters are input by the input part 31.
[00100] На этапе S2 параметры облучения хранятся в части 32 хранения.[00100] In step S2, the irradiation parameters are stored in the storage portion 32.
[00101] На этапе S3 план лечения выполняется частью 33 управления в соответствии с параметрами облучения, сохраненными в части 32 хранения.[00101] In step S3, the treatment plan is executed by the control part 33 in accordance with the irradiation parameters stored in the storage part 32.
[00102] На этапе S4 параметры облучения в реальном времени, детектируемые системой детектирования, считываются считывающей частью 34.[00102] In step S4, the real-time irradiation parameters detected by the detection system are read by the reading portion 34.
[00103] На этапе S5 параметры облучения, хранящиеся в части 32 хранения, и параметры облучения в реальном времени, считанные считывающей частью 34, вычисляются частью 35 вычисления.[00103] In step S5, the irradiation parameters stored in the storage portion 32 and the real-time irradiation parameters read by the reading portion 34 are calculated by the calculating portion 35.
[00104] На этапе S6, требуется ли корректировка параметров облучения, хранящихся в части хранения, определяется частью 36 определения в соответствии с результатом вычисления частью 35 вычисления.[00104] In step S6, whether the irradiation parameters stored in the storage portion require adjustment is determined by the determining portion 36 in accordance with the calculation result of the calculating portion 35.
[00105] На этапе S7 последние параметры облучения в части 32 хранения корректируются частью 37 коррекции в ответ на определение частью 36 определения, что параметры облучения, хранящиеся в части 32 хранения, должны быть скорректированы; и[00105] In step S7, the latest irradiation parameters in the storage portion 32 are adjusted by the correction portion 37 in response to the determination by the determination portion 36 that the irradiation parameters stored in the storage portion 32 need to be adjusted; and
[00106] корректирующее действие не выполняется частью 37 коррекции, в ответ на определение частью 36 определения того, что параметры облучения, хранящиеся в части 32 хранения, не нуждаются в корректировке.[00106] the corrective action is not performed by the correction part 37, in response to the determination by the determination part 36 that the irradiation parameters stored in the storage part 32 do not need to be corrected.
[00107] На этапе S8 оставшееся время облучения или оставшееся время облучения и другие параметры облучения отображаются дисплейной частью 38 в реальном времени в соответствии с параметрами облучения, хранящимися в части 32 хранения.[00107] In step S8, the remaining irradiation time or the remaining irradiation time and other irradiation parameters are displayed by the display portion 38 in real time in accordance with the irradiation parameters stored in the storage portion 32.
[00108] Во время работы системы 3 мониторинга считывающая часть 34 периодически считывает параметры облучения в реальном времени, например, считывает параметры облучения в реальном времени каждые 5 минут и передает параметры облучения в реальном времени в часть 35 вычисления для соответствующего вычисления. В ответ на разницу между параметром облучения в реальном времени и предустановленным параметром облучения, вычисленным частью 35 вычисления, которая больше, чем первое пороговое значение, или в ответ на параметр облучения в реальном времени, который больше, чем второе пороговое значение, или меньше, чем третье пороговое значение, часть 36 определения может давать команду, что параметры облучения должны быть скорректированы. Затем часть 37 коррекции корректирует параметры облучения, хранящиеся в части 32 хранения. Напротив, часть 36 определения дает команду о том, что параметры облучения не нуждаются в корректировке. В это время часть 37 коррекции не корректирует параметры облучения, хранящиеся в части 32 хранения. Например, в ответ на разницу между мощностью дозы нейтронов и предустановленной мощностью дозы нейтронов, вычисленную частью 35 вычисления, превышающую предустановленное первое пороговое значение, или в ответ на разницу между плотностью потока нейтронов в реальном времени и заданной плотностью потока нейтронов, вычисленную частью 35 вычисления, превышающую предустановленное первое пороговое значение, или в ответ на разницу между концентрацией бора в реальном времени и предустановленной концентрацией бора, вычисленную частью 35 вычисления, превышающую предустановленное первое пороговое значение, или в ответ на разницу между скорректированным оставшимся временем облучения и оставшимся временем облучения (разницу между предустановленным временем облучения и фактически реализованным временем облучения или последним скорректированным оставшимся временем облучения), вычисленную частью 35 вычисления, превышающую предустановленное первое пороговое значение, или в ответ на получение частью 35 вычисления путем сравнения, что мощность дозы нейтронов в реальном времени или плотность потока нейтронов в реальном времени или концентрация бора в реальном времени превышает предустановленное второе пороговое значение или меньше предустановленного третьего порогового значения.[00108] During the operation of the monitoring system 3, the reading part 34 periodically reads the irradiation parameters in real time, for example, reads the irradiation parameters in real time every 5 minutes, and transmits the irradiation parameters in real time to the calculating part 35 for corresponding calculation. In response to a difference between the irradiation parameter in real time and the preset irradiation parameter calculated by the calculating part 35, which is greater than the first threshold value, or in response to the irradiation parameter in real time, which is greater than the second threshold value, or less than the third threshold value, the determining part 36 can issue a command that the irradiation parameters should be corrected. Then, the correction part 37 corrects the irradiation parameters stored in the storage part 32. In contrast, the determining part 36 issues a command that the irradiation parameters do not need to be corrected. At this time, the correction part 37 does not correct the irradiation parameters stored in the storage part 32. For example, in response to a difference between the neutron dose rate and the preset neutron dose rate calculated by the calculation part 35 exceeding a preset first threshold value, or in response to a difference between the real-time neutron flux density and the specified neutron flux density calculated by the calculation part 35 exceeding a preset first threshold value, or in response to a difference between the real-time boron concentration and the preset boron concentration calculated by the calculation part 35 exceeding a preset first threshold value, or in response to a difference between the adjusted remaining irradiation time and the remaining irradiation time (the difference between the preset irradiation time and the actual realized irradiation time or the last adjusted remaining irradiation time) calculated by the calculation part 35 exceeding a preset first threshold value, or in response to the calculation part 35 obtaining by comparison that the real-time neutron dose rate or the real-time neutron flux density or the real-time boron concentration exceeds the preset second threshold value or less than the preset third threshold value.
[00109] Перед коррекцией предустановленных параметров облучения часть 32 хранения сохраняет предустановленные параметры облучения, а дисплейная часть 38 отображает оставшееся время облучения и другие предустановленные параметры облучения в реальном времени. После коррекции предустановленных параметров облучения часть 32 хранения сохраняет последний набор скорректированных параметров облучения, а дисплейная часть 38 отображает скорректированное оставшееся время облучения и последний набор других скорректированных параметров облучения в реальном времени. Дисплейная часть 38 также, в частности, отображает, какие параметры облучения, помимо оставшегося времени облучения, могут быть выбраны в соответствии с фактическими потребностями. Дисплейная часть 38 может отображать все параметры облучения, а также может отображать часть параметров облучения. В общем случае дисплейная часть 38 отображает такую информацию, как оставшееся время облучения, дозу облучения в реальном времени, концентрацию бора и т.п.[00109] Before correcting the preset irradiation parameters, the storage portion 32 stores the preset irradiation parameters, and the display portion 38 displays the remaining irradiation time and other preset irradiation parameters in real time. After correcting the preset irradiation parameters, the storage portion 32 stores the latest set of corrected irradiation parameters, and the display portion 38 displays the corrected remaining irradiation time and the latest set of other corrected irradiation parameters in real time. The display portion 38 also specifically displays which irradiation parameters, in addition to the remaining irradiation time, can be selected according to actual needs. The display portion 38 can display all of the irradiation parameters, and can also display a part of the irradiation parameters. In general, the display portion 38 displays information such as the remaining irradiation time, the irradiation dose in real time, the boron concentration, and the like.
[00110] В вариантах осуществления, раскрытых в изобретении, часть 35 вычисления объединяет дозу Dr нейтронов в реальном времени, детектированную устройством 21 детектирования дозы нейтронов, и предустановленную дозу Dtotal нейтронов, введенную входной частью 31, для получения скорректированного оставшегося времени tr облучения путем вычисления. Здесь t0 – предустановленное время облучения, t – время облучения в реальном времени, детектируемое системой детектирования, то есть реализованное время облучения, – среднее значение дозы нейтронов в период t, а P – процент дозы нейтронов в реальном времени относительно предустановленной дозы нейтронов. P вычисляют по формуле (2-1)[00110] In the embodiments disclosed in the invention, the calculation part 35 combines the real-time neutron dose D r detected by the neutron dose detection device 21 and the preset neutron dose D total input by the input part 31 to obtain the adjusted remaining irradiation time t r by calculation. Here, t 0 is the preset irradiation time, t is the real-time irradiation time detected by the detection system, i.e., the realized irradiation time, – the average value of the neutron dose in the period t, and P is the percentage of the real-time neutron dose relative to the preset neutron dose. P is calculated using formula (2-1)
[00111][00111]
(2-1) (2-1)
[00112] Когда P меньше 97%, скорректированное оставшееся время tr облучения вычисляют по формуле (2-2) и формуле (2-3)[00112] When P is less than 97%, the adjusted remaining irradiation time t r is calculated using formula (2-2) and formula (2-3)
[00113][00113]
(2-2) (2-2)
[00114][00114]
(2-3) (2-3)
[00115] В это время часть 37 коррекции требуется для коррекции только предустановленного времени облучения или скорректированного оставшегося времени облучения, хранящегося в части 32 хранения.[00115] At this time, the correction part 37 is required to correct only the preset irradiation time or the corrected remaining irradiation time stored in the storage part 32.
[00116] Когда P больше или равно 97%, часть 37 коррекции регулирует мощность дозы нейтронов до первой мощности дозы нейтронов меньшей, чем предустановленная мощность дозы нейтронов, и соответственно увеличивает время облучения, чтобы предотвратить поглощение пациентом S избыточных нейтронов. Первая мощность дозы нейтронов составляет от 1/7 до 1/2 от предустановленной мощности дозы нейтронов. Предпочтительно мощность дозы нейтронов регулируется до 1/5 от предустановленной мощности Id дозы нейтронов, то есть, мощность первой дозы нейтронов равна Id/5, при этом скорректированное оставшееся время tr облучения вычисляется по формуле (2-4)[00116] When P is greater than or equal to 97%, the correction portion 37 adjusts the neutron dose rate to a first neutron dose rate lower than the preset neutron dose rate and increases the irradiation time accordingly to prevent the patient S from absorbing excess neutrons. The first neutron dose rate is from 1/7 to 1/2 of the preset neutron dose rate. Preferably, the neutron dose rate is adjusted to 1/5 of the preset neutron dose rate I d , that is, the first neutron dose rate is I d /5, and the adjusted remaining irradiation time t r is calculated according to the formula (2-4)
[00117][00117]
(2-4) (2-4)
[00118] В это время от части 37 коррекции требуется изменение оставшегося времени облучения и предустановленной мощности дозы нейтронов в части 32 хранения до скорректированного оставшегося времени tr облучения и скорректированной мощности дозы нейтронов, соответственно, при этом часть 33 управления осуществляет план терапии в соответствии со скорректированными параметрами облучения. В других вариантах осуществления мощность дозы нейтронов может быть скорректирована до других коэффициентов, таких как 1/3, 1/4, 1/6, 1/7 и т.п. предустановленной мощности дозы нейтронов, чтобы предотвратить поглощение пациентом S избыточных нейтронов при облучении пучком нейтронов с высокой мощностью дозы нейтронов. Кроме того, часть 37 коррекции может регулировать мощность дозы нейтронов, когда P больше или равно 90%, или больше или равно 95%, или больше или равно другим соотношениям, причем конкретное соотношение может быть предустановлено в соответствии с реальными ситуациями. Разумеется, требуется ли регулировка мощности дозы нейтронов до первой мощности дозы нейтронов, меньшей, чем предустановленная мощность дозы нейтронов, также может быть определено без значения P, вычисленного частью 35 вычисления, вместо этого после условия, при котором мощность дозы нейтронов должна быть скорректирована на какой-либо процент от дозы нейтронов в реальном времени до предустановленной дозы нейтронов на основании предустановленной дозы нейтронов, пороговое значение устанавливают вручную и вводят в часть 32 хранения через входную часть 31 для хранения. Когда детектированная доза нейтронов в реальном времени больше или равна пороговому значению, часть 36 определения определяет, что параметры облучения требуется скорректировать, при этом часть 37 коррекции приспособлена для регулировки мощности дозы нейтронов, чтобы она была первой мощностью дозы нейтронов, меньшей, чем предустановленная мощность дозы нейтронов.[00118] At this time, the correction part 37 is required to change the remaining irradiation time and the preset neutron dose rate in the storage part 32 to the adjusted remaining irradiation time t r and the adjusted neutron dose rate, respectively, and the control part 33 carries out the treatment plan in accordance with the adjusted irradiation parameters. In other embodiments, the neutron dose rate may be adjusted to other ratios such as 1/3, 1/4, 1/6, 1/7, etc. of the preset neutron dose rate in order to prevent the patient S from absorbing excess neutrons when irradiated with a neutron beam with a high neutron dose rate. In addition, the correction part 37 may adjust the neutron dose rate when P is greater than or equal to 90%, or greater than or equal to 95%, or greater than or equal to other ratios, and the specific ratio may be preset according to actual situations. Of course, whether the neutron dose rate needs to be adjusted to the first neutron dose rate less than the preset neutron dose rate can also be determined without the P value calculated by the calculation part 35, instead, after the condition that the neutron dose rate should be adjusted by any percentage of the real-time neutron dose to the preset neutron dose based on the preset neutron dose, the threshold value is set manually and input into the storage part 32 through the storage input part 31. When the detected real-time neutron dose is greater than or equal to the threshold value, the determining part 36 determines that the irradiation parameters need to be adjusted, wherein the correction part 37 is adapted to adjust the neutron dose rate to be the first neutron dose rate less than the preset neutron dose rate.
[00119] В вышеуказанных вариантах осуществления изобретения, когда P меньше 97%, блок 35 вычисления вычисляет время облучения, необходимое для завершения облучения с предустановленной дозой нейтронов, исходя из условия сохранения неизменной мощности дозы нейтронов в реальном времени. В других вариантах осуществления изобретения цель завершения облучения с предустановленной дозой в течение предустановленного времени облучения достигается путем изменения мощности дозы нейтронов или концентрации бора при сохранении времени облучения неизменным. Способы изменения мощности дозы нейтронов включают изменение мощности ускорителя, изменение толщины целевого слоя мишени 112 и т.п. Скорректированную мощность дозы нейтронов Ir рассчитывают по формуле (2-5)[00119] In the above embodiments of the invention, when P is less than 97%, the calculation unit 35 calculates the irradiation time required to complete the irradiation with a preset neutron dose based on the condition of maintaining the neutron dose rate constant in real time. In other embodiments of the invention, the goal of completing the irradiation with a preset dose within a preset irradiation time is achieved by changing the neutron dose rate or the boron concentration while maintaining the irradiation time constant. Methods for changing the neutron dose rate include changing the accelerator power, changing the thickness of the target layer of the target 112, and the like. The adjusted neutron dose rate I r is calculated according to the formula (2-5)
[00120][00120]
(2-5) (2-5)
[00121] Поскольку мощность дозы нейтронов вычисляют из плотности потока нейтронов через коэффициент преобразования, и плотность потока нейтронов получают путем интегрирования скорости счета нейтронов, скорректированная мощность дозы нейтронов эквивалентна скорректированной плотности потока нейтронов и скорости счета нейтронов.[00121] Since the neutron dose rate is calculated from the neutron flux density through a conversion factor, and the neutron flux density is obtained by integrating the neutron count rate, the corrected neutron dose rate is equivalent to the corrected neutron flux density and the neutron count rate.
[00122] При осуществлении, когда Р больше или равно 97%, для предотвращения поглощения пациентом S избыточных нейтронов при облучении пучка нейтронов с высокой мощностью дозы нейтронов мощность дозы нейтронов все еще регулируют до 1/5 от предустановленной мощности дозы нейтронов, а скорректированное оставшееся время tr облучения вычисляют по формуле (2-4).[00122] When carried out when P is greater than or equal to 97%, in order to prevent the patient S from absorbing excess neutrons when irradiated with a neutron beam at a high neutron dose rate, the neutron dose rate is still adjusted to 1/5 of the preset neutron dose rate, and the adjusted remaining irradiation time t r is calculated by the formula (2-4).
[00123] Когда фактически реализованное время облучения достигает предустановленного времени облучения или когда фактически облученная доза нейтронов достигает предустановленной дозы нейтронов, часть управления отправляет в устройство нейтронозахватной терапии команду на прекращение облучения.[00123] When the actual realized irradiation time reaches the preset irradiation time or when the actual irradiated neutron dose reaches the preset neutron dose, the control part sends a command to the neutron capture therapy device to stop irradiation.
[00124] Система 3 мониторинга снабжена частью 37 коррекции, которая корректирует параметры облучения, хранящиеся в части 32 хранения и конфигурированные для выполнения плана терапии, поэтому обеспечено, что доза нейтронов пучка нейтронов, облучающего пациента, в основном согласуется с предустановленной дозой нейтронов, и дополнительно повышается точность дозы нейтронов пучка нейтронов, облучающего пациента S. При этом, когда процент дозы нейтронов в реальном времени к предустановленной дозе нейтронов больше или равен 97%, мощность дозы нейтронов уменьшается и время облучения соответственно увеличивается, чтобы предотвратить поглощение пациентом S избыточных нейтронов при облучении пучком нейтронов с высокой мощностью дозы нейтронов, что также имеет эффект повышения точности дозы нейтронов пучка нейтронов, облучающего пациента S.[00124] The monitoring system 3 is provided with a correction part 37 that corrects the irradiation parameters stored in the storage part 32 and configured to execute the therapy plan, so that the neutron dose of the neutron beam irradiating the patient is substantially consistent with the preset neutron dose, and the accuracy of the neutron dose of the neutron beam irradiating the patient S is further improved. Meanwhile, when the percentage of the real-time neutron dose to the preset neutron dose is greater than or equal to 97%, the neutron dose rate is reduced and the irradiation time is correspondingly increased in order to prevent the patient S from absorbing excess neutrons when irradiated with a neutron beam with a high neutron dose rate, which also has the effect of improving the accuracy of the neutron dose of the neutron beam irradiating the patient S.
[00125] В перечисленных выше вариантах осуществления изобретения может быть определено, в соответствии с дозой нейтронов в реальном времени, полученной устройством 21 детектирования дозы нейтронов, требуется ли корректировка предустановленных параметров облучения, и скорректированные параметры облучения вычисляют в соответствии с параметрами облучения в реальном времени и предустановленными параметрами облучения. В других вариантах осуществления изобретения может быть определено, в соответствии с параметрами облучения в реальном времени, детектируемыми устройством 22 детектирования температуры, устройством 23 детектирования смещения или устройством детектирования концентрации бора, требуется ли коррекция предустановленных параметров, и скорректированные параметры облучения вычисляют в соответствии с параметрами облучения в реальном времени, детектируемыми этими устройствами детектирования. Например, когда устройство детектирования концентрации бора детектирует, что концентрация бора в организме пациента S не соответствует предустановленной концентрации бора или не попадает в предустановленный диапазон, часть 37 коррекции корректирует оставшееся время облучения или корректирует интенсивность доставки бора в организм пациента. В общем случае трудно скорректировать концентрацию бора в организме пациента S за короткий промежуток времени, когда лучевая терапия подходит ближе к концу. В это время в общем случае оставшееся время облучения выбирают для его коррекции.[00125] In the above embodiments of the invention, it may be determined whether a correction of the preset irradiation parameters is required according to the real-time neutron dose obtained by the neutron dose detection device 21, and the corrected irradiation parameters are calculated according to the real-time irradiation parameters and the preset irradiation parameters. In other embodiments of the invention, it may be determined whether a correction of the preset parameters is required according to the real-time irradiation parameters detected by the temperature detection device 22, the offset detection device 23, or the boron concentration detection device, and the corrected irradiation parameters are calculated according to the real-time irradiation parameters detected by these detection devices. For example, when the boron concentration detection device detects that the boron concentration in the patient's body S does not correspond to the preset boron concentration or does not fall within the preset range, the correction part 37 adjusts the remaining irradiation time or adjusts the boron delivery rate to the patient's body. In general, it is difficult to adjust the boron concentration in the patient's body S in a short period of time when the radiation therapy is approaching its end. At this time, in general, the remaining irradiation time is selected to correct it.
[00126] Точность дозы облучения пучка нейтронов имеет решающее значение в практической терапии. Чрезмерные дозы облучения могут нанести потенциальный вред пациенту S, а слишком малые дозы облучения могут снизить качество терапии. Как ошибка вычисления при вычислении предустановленной дозы нейтронов, так и отклонение между параметром облучения в реальном времени и предустановленным параметром облучения во время фактического облучения могут вызвать неточную дозировку облучения нейтронами. Следовательно, в дополнение к параметрам облучения, скорректированным в режиме реального времени, вычисление предустановленных параметров облучения также имеет решающее значение во время фактического облучения. Таким образом, система коррекции необходима для коррекции предустановленной дозы нейтронов, чтобы обеспечить, что доза нейтронного облучения, применяемая к пациенту S, является более точной. При коррекции предустановленной дозы нейтронного пучка следует учитывать влияние таких факторов, как отклонение позиционирования пациента S, отклонение мощности дозы нейтронов в реальном времени, концентрация бора в организме пациента, поток нейтронов и т.п.[00126] The accuracy of the neutron beam irradiation dose is of critical importance in practical therapy. Excessive irradiation doses may cause potential harm to patient S, and too small irradiation doses may reduce the quality of therapy. Both the calculation error in calculating the preset neutron dose and the deviation between the real-time irradiation parameter and the preset irradiation parameter during actual irradiation may cause inaccurate neutron irradiation dosage. Therefore, in addition to the irradiation parameters adjusted in real time, the calculation of the preset irradiation parameters is also of critical importance during actual irradiation. Therefore, a correction system is needed to correct the preset neutron dose to ensure that the neutron irradiation dose applied to patient S is more accurate. When adjusting the preset neutron beam dose, the influence of such factors as patient positioning deviation S, real-time neutron dose rate deviation, boron concentration in the patient's body, neutron flux, etc. should be taken into account.
[00127] Коэффициенты коррекции, используемые системой коррекции, включают в себя коэффициент K1 коррекции нейтронов и коэффициент K2 коррекции бора. Здесь коэффициент K1 коррекции нейтронов связан с коэффициентом Kp коррекции позиционирования и коэффициентом Ki коррекции интенсивности пучка нейтронов. Коэффициент K2 коррекции бора связан с коэффициентом Kb коррекции концентрации бора и коэффициентом Ks коррекции эффекта самоэкранирования бора.[00127] The correction factors used by the correction system include the neutron correction factor K 1 and the boron correction factor K 2. Here, the neutron correction factor K 1 is related to the positioning correction factor K p and the neutron beam intensity correction factor K i . The boron correction factor K 2 is related to the boron concentration correction factor K b and the boron self-shielding effect correction factor K s .
[00128] Отклонение между мощностью дозы нейтронов в реальном времени и предустановленной мощностью дозы нейтронов может непосредственно привести к отклонению дозы нейтронов, окончательно облучающей пациента. Поэтому для коррекции дозы нейтронного облучения вводят коэффициент Kp коррекции положения и коэффициент Ki коррекции интенсивности пучка нейтронов.[00128] The deviation between the real-time neutron dose rate and the preset neutron dose rate may directly result in a deviation of the neutron dose finally irradiating the patient. Therefore, a position correction coefficient K p and a neutron beam intensity correction coefficient K i are introduced to correct the neutron irradiation dose.
[00129] Под эффектом самоэкранирования подразумевается, что при различной концентрации бора также различается траектория пучка нейтронов, облучающего часть опухоли. В частности, чем выше концентрация бора в организме пациента S, тем меньше проникающая способность пучка нейтронов, тем короче путь пучка нейтронов, облучаемого опухоль, и, таким образом, пучок нейтронов может реагировать с бором в менее глубоком пути. Напротив, чем длиннее путь пучка нейтронов, облучаемого опухоль, тем глубже путь, в котором пучок нейтронов может реагировать с бором. В частности, первое значение концентрации бора в организме пациента получают с помощью устройства детектирования концентрации бора, обеспечивают первый путь пучка нейтронов, облучающего часть опухоли, и с помощью системы коррекции получают первый коэффициент коррекции бора. Второе значение концентрации бора в организме пациента получают с помощью устройства детектирования концентрации бора, обеспечивают второй путь пучка нейтронов, облучающего часть опухоли, и с помощью системы коррекции получают второй коэффициент коррекции бора. В этом случае первое значение концентрации бора больше второго значения концентрации бора, первый путь меньше второго пути, а первый коэффициент коррекции бора меньше второго коэффициента коррекции бора. Поэтому при вычислении дозы нейтронного облучения следует учитывать влияние эффекта самоэкранирования на фактический эффект облучения пучка нейтронов и его пути облучения, для коррекции дозы нейтронного облучения вводят коэффициент Kb коррекции концентрации бора и коэффициент Ks коррекции эффекта самоэкранирования бора.[00129] The self-shielding effect means that at different boron concentrations, the trajectory of the neutron beam irradiating a part of the tumor also differs. In particular, the higher the boron concentration in the patient's body S, the lower the penetrating power of the neutron beam, the shorter the path of the neutron beam irradiating the tumor, and thus the neutron beam can react with boron in a shallower path. On the contrary, the longer the path of the neutron beam irradiating the tumor, the deeper the path in which the neutron beam can react with boron. In particular, a first value of the boron concentration in the patient's body is obtained using a boron concentration detection device, a first path of the neutron beam irradiating a part of the tumor is provided, and a first boron correction coefficient is obtained using a correction system. A second value of the boron concentration in the patient's body is obtained using a boron concentration detection device, a second path of the neutron beam irradiating a part of the tumor is provided, and a second boron correction coefficient is obtained using a correction system. In this case, the first value of the boron concentration is greater than the second value of the boron concentration, the first path is less than the second path, and the first boron correction coefficient is less than the second boron correction coefficient. Therefore, when calculating the neutron irradiation dose, the influence of the self-shielding effect on the actual effect of neutron beam irradiation and its irradiation path should be taken into account; to correct the neutron irradiation dose, the coefficient K b of boron concentration correction and the coefficient K s of boron self-shielding effect correction are introduced.
[00130] В частности, вычисляют коэффициент K1 нейтронной коррекции, коэффициент Kp коррекции позиционирования и коэффициент Ki коррекции интенсивности пучка нейтронов по формуле (3-1), формуле (3-2) и формуле (3-3), соответственно, при этом соответствующие формулы выглядят следующим образом.[00130] In particular, the neutron correction coefficient K 1 , the positioning correction coefficient K p and the neutron beam intensity correction coefficient K i are calculated according to formula (3-1), formula (3-2) and formula (3-3), respectively, and the corresponding formulas are as follows.
[00131][00131]
(3-1) (3-1)
[00132][00132]
(3-2) (3-2)
[00133][00133]
(3-3) (3-3)
[00134] где D – фактическая доза терапии, то есть доза Dr нейтронов в реальном времени, измеренную устройством 21 детектирования дозы нейтронов;[00134] where D is the actual therapy dose, i.e. the dose D r of neutrons in real time, measured by the neutron dose detection device 21;
[00135] D0 – нескорректированная предустановленная доза нейтронов;[00135] D 0 – uncorrected preset neutron dose;
[00136] I – фактическая интенсивность пучка нейтронов, то есть мощность дозы нейтронов в реальном времени, измеренная устройством 21 детектирования дозы нейтронов; и[00136] I is the actual neutron beam intensity, i.e. the real-time neutron dose rate, measured by the neutron dose detection device 21; and
[00137] I0 – теоретическая интенсивность пучка, то есть предустановленная мощность дозы нейтронов, вводимая входной частью 31.[00137] I 0 is the theoretical beam intensity, i.e. the preset neutron dose rate introduced by the input part 31.
[00138] Коэффициент K2 коррекции бора, коэффициент Kb коррекции концентрации бора и коэффициент Ks коррекции самозащитного эффекта бора вычисляют по формуле (3-4), формуле (3-5) и формуле (3-6) соответственно, при этом соответствующие формулы выглядят следующим образом.[00138] The boron correction coefficient K2 , the boron concentration correction coefficient Kb , and the boron self-protective effect correction coefficient Ks are calculated according to formula (3-4), formula (3-5), and formula (3-6), respectively, and the corresponding formulas are as follows.
[00139][00139]
(3-4) (3-4)
[00140][00140]
(3-5) (3-5)
[00141][00141]
(3-6) (3-6)
[00142] где B – фактическая концентрация бора в организме пациента S, то есть концентрация бора в реальном времени, детектируемая устройством детектирования концентрации бора;[00142] where B is the actual concentration of boron in the body of the patient S, that is, the real-time concentration of boron detected by the boron concentration detection device;
[00143] B0 – установленное значение концентрации бора в плане терапии, то есть предустановленная концентрация бора, вводимая с помощью входной части 31;[00143] B 0 – the set value of the boron concentration in the therapy plan, i.e. the preset concentration of boron introduced using the input part 31;
[00144] ϕB – поток тепловых нейтронов в теле пациента S, когда распределение концентрации бора равно B; и[00144] ϕ B is the thermal neutron flux in the body of patient S when the boron concentration distribution is B; and
[00145] ϕB0 – поток тепловых нейтронов в организме пациента S, когда распределение концентрации бора равно B0.[00145] ϕ B0 is the thermal neutron flux in the body of patient S when the boron concentration distribution is B 0 .
[00146] Нескорректированную предустановленную D0 дозу нейтронов вычисляют по формуле (3-7) следующим образом.[00146] The uncorrected preset neutron dose D 0 is calculated using formula (3-7) as follows.
[00147] (3-7)[00147] (3-7)
[00148] Скорректированную предустановленную дозу Dtotal нейтронов в плане терапии вычисляют по формуле (3-8) следующим образом.[00148] The adjusted preset dose D total of neutrons in the therapy plan is calculated using formula (3-8) as follows.
[00149] (3-8)[00149] (3-8)
[00150] где DB – доза при концентрации бора 1 ppm, имеет единицу измерения Гр;[00150] where D B is the dose at a boron concentration of 1 ppm, has a unit of measurement of Gy;
[00151] Bcon – фактически измеренная концентрацию бора, имеет единицу измерения ppm;[00151] B con – the actual measured concentration of boron, has the unit of measurement ppm;
[00152] Df – доза быстрых нейтронов, имеет единицу измерения Гр;[00152] D f – dose of fast neutrons, has a unit of measurement of Gy;
[00153] Dth – доза тепловых нейтронов, имеет единицу измерения Гр;[00153] D th – dose of thermal neutrons, has a unit of measurement of Gy;
[00154] RBEn – относительная биологическая эффективность (RBE) нейтрона;[00154] RBE n – relative biological effectiveness (RBE) of the neutron;
[00155] Dr – доза гамма-излучения, имеет единицу измерения Гр; и[00155] D r – gamma radiation dose, has a unit of measurement Gy; and
[00156] RBEr – RBE гамма-излучения.[00156] RBE r – RBE gamma radiation.
[00157] Во время фактической терапии система коррекции корректирует предустановленную дозу нейтронов в предварительно составленном плане терапии, чтобы предотвратить применение неточной дозы нейтронов к пациенту S.[00157] During actual therapy, the correction system adjusts the preset neutron dose in the pre-designed therapy plan to prevent an inaccurate neutron dose from being applied to patient S.
[00158] Система коррекции всесторонне учитывает влияние таких факторов, как отклонение позиционирования пациента S, отклонение мощности дозы нейтронов в реальном времени, концентрация бора в реальном времени и т.п. на предустановленную дозу нейтронов, и вводит коэффициент K1 коррекции нейтронов и коэффициент K2 коррекции бора для коррекции предустановленной дозы нейтронов, так что обеспечивается точность дозы нейтронов, излучаемых на пациента S от источника.[00158] The correction system comprehensively takes into account the influence of factors such as the positioning deviation of the patient S, the deviation of the real-time neutron dose rate, the real-time boron concentration, etc. on the preset neutron dose, and inputs a neutron correction coefficient K1 and a boron correction coefficient K2 to correct the preset neutron dose, so that the accuracy of the neutron dose emitted to the patient S from the source is ensured.
[00159] Во время фактической терапии после того, как входная часть 31 завершает ввод предустановленных параметров облучения, оператор запускает устройство нейтронозахватной терапии для проведения лучевой терапии. После начала облучения входная функция входной части 31 блокируется, и соответствующие параметры облучения не могут быть введены снова, таким образом можно гарантировать, что может быть предотвращена ситуация, когда неправильные параметры и команды введены из-за случайного прикосновения или операционной ошибки при облучении. Однако когда процесс терапии несколько не согласуется с идеальным состоянием, облучение может быть остановлено или продолжено в соответствии с ненормальным состоянием, и параметры могут быть не скорректированы вовремя или команды могут быть не изменены вовремя во время облучения. Однако когда рабочий интерфейс просто настроен на работу в режиме реального времени, параметры облучения и команды управления все еще могут вводиться входной частью 31 после начала облучения, таким образом можно обеспечить, что правильные параметры облучения и команды могут вводиться в режиме реального времени во время облучения. Тем не менее, все еще существует риск того, что на результат облучения влияет ввод неправильных параметров и команд или повторный ввод команд по эксплуатации из-за ошибочной операции во время облучения.[00159] During the actual therapy, after the input portion 31 completes the input of the preset irradiation parameters, the operator starts the neutron capture therapy device to perform radiation therapy. After the irradiation starts, the input function of the input portion 31 is locked, and the corresponding irradiation parameters cannot be input again, thus it can be ensured that the situation can be prevented that the incorrect parameters and commands are input due to an accidental touch or an operating error during irradiation. However, when the therapy process is somewhat inconsistent with the ideal state, the irradiation may be stopped or continued according to the abnormal state, and the parameters may not be adjusted in time or the commands may not be changed in time during irradiation. However, when the operation interface is simply set to real-time operation, the irradiation parameters and control commands can still be input by the input portion 31 after the irradiation starts, thus it can be ensured that the correct irradiation parameters and commands can be input in real time during irradiation. However, there is still a risk that the irradiation result is affected by inputting incorrect parameters and commands or re-entering operation commands due to erroneous operation during irradiation.
[00160] Как показано на фиг. 7, устройство нейтронозахватной терапии снабжено интерфейсом управления. Интерфейс управления состоит из вышеуказанной входной части 31, дисплейной части 38, кнопки 51 подтверждения безошибочности информации, кнопки 52 начала облучения, кнопки 53 паузы облучения, кнопки 54 отмены облучения и кнопки 55 формирования отчета. Оператор активирует кнопку 51 подтверждения безошибочности информации для передачи в систему 3 мониторинга сигнала, что вся информация подтверждена как безошибочная. После получения системой 3 мониторинга сигнала, что вся информация подтверждена как безошибочная, выполняется необходимое условие для запуска устройства нейтронозахватной терапии для облучения пучком нейтронов. После того, как система 3 мониторинга получает сигнал, что вся информация подтверждена как безошибочная, активируется кнопка 52 начала облучения, и выполняется достаточное условие для запуска устройства нейтронозахватной терапии для облучения пучком нейтронов. После запуска устройства нейтронозахватной терапии облучение пучком нейтронов может быть приостановлено кнопкой 53 паузы облучения, при этом облучение пучком нейтронов может быть отменено кнопкой 54 отмены облучения. После завершения облучения кнопка 55 формирования отчета может быть активирована для автоматического формирования отчета, относящегося к лучевой терапии. Когда облучение пучком нейтронов приостанавливается, это означает, что все параметры облучения и команды остаются неизменными. Когда снова активируется кнопка 52 начала облучения, облучение пучком нейтронов выполняется с исходными параметрами облучения и командами. Когда облучение пучком нейтронов отменяется, это означает, что очищаются все параметры облучения и команды. Когда облучение пучком нейтронов выполняется снова, параметры облучения и команды должны быть введены снова, и последовательно активируются кнопка 51 подтверждения безошибочности информации и кнопка 52 начала облучения.[00160] As shown in Fig. 7, the neutron capture therapy device is provided with a control interface. The control interface consists of the above-mentioned input portion 31, the display portion 38, the information correctness confirmation button 51, the irradiation start button 52, the irradiation pause button 53, the irradiation cancel button 54, and the report generation button 55. The operator activates the information correctness confirmation button 51 to transmit a signal to the monitoring system 3 that all the information is confirmed as correct. After the monitoring system 3 receives the signal that all the information is confirmed as correct, the necessary condition for starting the neutron capture therapy device for irradiation with a neutron beam is met. After the monitoring system 3 receives the signal that all the information is confirmed as correct, the irradiation start button 52 is activated, and the sufficient condition for starting the neutron capture therapy device for irradiation with a neutron beam is met. After the neutron capture therapy device is started, the neutron beam irradiation can be paused by the irradiation pause button 53, and the neutron beam irradiation can be cancelled by the irradiation cancel button 54. After the irradiation is completed, the report generation button 55 can be activated to automatically generate a report related to the radiation therapy. When the neutron beam irradiation is paused, this means that all the irradiation parameters and commands remain unchanged. When the irradiation start button 52 is activated again, the neutron beam irradiation is performed with the original irradiation parameters and commands. When the neutron beam irradiation is cancelled, this means that all the irradiation parameters and commands are cleared. When the neutron beam irradiation is performed again, the irradiation parameters and commands must be entered again, and the information correctness confirmation button 51 and the irradiation start button 52 are activated successively.
[00161] Система предотвращения неправильной работы всесторонне учитывает два фактора работоспособности и безопасности и снабжена вторичной частью подтверждения и защитной частью для обеспечения безопасного и точного облучения, в то время как система не лишена работоспособности в режиме реального времени. До того, как оператор активирует вторичную часть подтверждения для передачи в устройство нейтронозахватной терапии сигнала, что вся информация подтверждена как безошибочная, устройство нейтронозахватной терапии не может быть запущено для выполнения плана лучевой терапии, то есть, не может быть активирована кнопка 52 начала облучения. Во время запуска защитной части блокируются входная часть 31, которая может изменять и вводить параметры и команды облучения, и кнопка 55 формирования отчета.[00161] The abnormal operation prevention system comprehensively considers the two factors of operability and safety, and is provided with a secondary confirmation part and a protection part to ensure safe and accurate irradiation, while the system is not deprived of real-time operability. Before the operator activates the secondary confirmation part to transmit a signal to the neutron capture therapy device that all the information is confirmed as error-free, the neutron capture therapy device cannot be started to execute the radiation therapy plan, that is, the irradiation start button 52 cannot be activated. During the start of the protection part, the input part 31, which can change and input the irradiation parameters and commands, and the report generation button 55 are blocked.
[00162] В вариантах осуществления изобретения вторичной частью подтверждения является кнопка 51 подтверждения безошибочности информации на интерфейсе управления. Прежде, чем врач запустит программу для выполнения плана терапии, соответствующая информация должна быть подтверждена дважды. После того, как оператор подтверждает, что ввод является безошибочным, и нажимает кнопку 51 подтверждения безошибочности информации для ввода в систему 3 мониторинга команды, что информация подтверждена как безошибочная, устройство может быть запущено для выполнения плана терапии, чем снижается риск ошибочного ввода неправильных команд управления из-за ошибочной операции. Например, перед проведением лучевой терапии на пациенте S врач должен проверить информацию о пациенте (такую как имя, пол, возраст и т.п.), параметры облучения (такие как доза облучения, номер коллиматора или т.п.) или т.п. После проверки, что вся информация верна, функция начала облучения может быть активирована только нажатием кнопки 51 подтверждения безошибочности информации на интерфейсе управления. В противном случае, даже если врач нажимает кнопку 52 начала облучения, устройство отказывается начинать облучение пучком нейтронов и выдает подсказку о том, что информация не подтверждена.[00162] In embodiments of the invention, the secondary confirmation part is an information correctness confirmation button 51 on the control interface. Before the physician starts the program for executing the treatment plan, the corresponding information must be confirmed twice. After the operator confirms that the input is correct and presses the information correctness confirmation button 51 to input a command into the monitoring system 3 that the information is confirmed as correct, the device can be started to execute the treatment plan, thereby reducing the risk of erroneous input of incorrect control commands due to an erroneous operation. For example, before performing radiation therapy on a patient S, the physician must check the patient information (such as name, gender, age, etc.), irradiation parameters (such as irradiation dose, collimator number, etc.), or the like. After checking that all the information is correct, the irradiation start function can be activated only by pressing the information correctness confirmation button 51 on the control interface. Otherwise, even if the doctor presses the 52 button to start irradiation, the device refuses to start neutron beam irradiation and gives a prompt that the information is not confirmed.
[00163] В вариантах осуществления изобретения защитной частью является кнопка 52 начала облучения. После того, как кнопка 52 начала облучения запускает план терапии, входная функция входной части 31 блокируется, и никакая информация не может быть введена. В частности, перед лучевой терапией соответствующие команды и параметры облучения вводятся с помощью входной части 31. После ввода соответствующих параметров и команд облучения в систему 3 мониторинга оператор проверяет правильность соответствующих параметров и команд облучения. После подтверждения, что соответствующие параметры и команды облучения являются правильными, оператор активирует кнопку 51 подтверждения безошибочности информации, после чего входная часть 31 может быть заблокирована, и соответствующие параметры и команды облучения не могут быть изменены или добавлены через входную часть 31, чтобы предотвратить неправильный ввод. Соответствующие параметры и команды облучения могут быть снова введены только после разблокировки входной части 31. В вариантах осуществления изобретения после нажатия кнопки 53 паузы облучения или кнопки 54 отмены облучения лучевая терапия прекращается. В то же время разблокируется входная часть 31, выполненная с возможностью ввода соответствующей информации, после чего посредством входной части 31 может быть изменена или добавлена соответствующая информация. Разумеется, входная часть может быть автоматически разблокирована после завершения лучевой терапии. Таким образом, предотвращается неправильный ввод, при этом обеспечивается работоспособность системы. Например, после проверки, что информация о пациенте S, параметры облучения и другая информация верны, медицинский персонал нажимает кнопку 51 подтверждения безошибочности информации на интерфейсе управления, а затем нажимает кнопку 52 начала облучения. Затем система начинает лучевую терапию. В это время блокируется входная часть 31, выполненная с возможностью ввода соответствующей информации, и ввод информации не может выполняться.[00163] In embodiments of the invention, the protective part is the irradiation start button 52. After the irradiation start button 52 starts the therapy plan, the input function of the input part 31 is blocked, and no information can be input. In particular, before the radiation therapy, the corresponding irradiation commands and parameters are input via the input part 31. After inputting the corresponding irradiation parameters and commands into the monitoring system 3, the operator checks whether the corresponding irradiation parameters and commands are correct. After confirming that the corresponding irradiation parameters and commands are correct, the operator activates the information correctness confirmation button 51, after which the input part 31 can be blocked, and the corresponding irradiation parameters and commands cannot be changed or added via the input part 31 to prevent incorrect input. The corresponding parameters and commands of irradiation can be entered again only after the input part 31 is unlocked. In embodiments of the invention, after pressing the irradiation pause button 53 or the irradiation cancel button 54, the radiation therapy is stopped. At the same time, the input part 31, which is configured to enter the corresponding information, is unlocked, after which the corresponding information can be changed or added via the input part 31. Of course, the input part can be automatically unlocked after the completion of the radiation therapy. In this way, incorrect input is prevented, while the operability of the system is ensured. For example, after checking that the information about the patient S, the irradiation parameters and other information are correct, the medical staff presses the information correctness confirmation button 51 on the control interface, and then presses the irradiation start button 52. Then the system starts the radiation therapy. At this time, the input part 31, which is configured to enter the corresponding information, is locked, and the information cannot be entered.
[00164] До завершения лучевой терапии также блокируется кнопка 55 формирования отчета, причем кнопка 55 формирования отчета может быть автоматически разблокирована только после завершения лучевой терапии, то есть может быть включена функция формирования отчета о терапии.[00164] Until the completion of the radiation therapy, the report generation button 55 is also locked, and the report generation button 55 can be automatically unlocked only after the completion of the radiation therapy, that is, the function of generating a therapy report can be turned on.
[00165] Защитная часть не ограничена применением в кнопке 52 начала облучения как в приведенном выше варианте осуществления, она также применима для других важных кнопок и окон ввода параметров. Кроме того, средством для реализации вторичного подтверждения и защиты кнопки может быть программное или аппаратное обеспечение, например, защитная часть также может быть ключом или переключателем на панели управления. Перед включением ключа или переключателя некоторые операции могут не выполняться, и соответствующие операции могут выполняться только при включении ключа или переключателя.[00165] The protection part is not limited to being applied to the irradiation start button 52 as in the above embodiment, but is also applicable to other important buttons and parameter input windows. In addition, the means for implementing the secondary confirmation and protection of the button may be software or hardware, for example, the protection part may also be a key or a switch on the control panel. Before the key or switch is turned on, some operations may not be performed, and the corresponding operations can be performed only when the key or switch is turned on.
[00166] В вариантах осуществления изобретения команды и параметры облучения вводят посредством сенсорного экрана. В других вариантах осуществления для ввода может использоваться ключ (например, механический ключ).[00166] In embodiments of the invention, the irradiation commands and parameters are entered via a touch screen. In other embodiments, a key (e.g., a mechanical key) may be used for entry.
[00167] Система предотвращения неправильной работы может не только обеспечивать функции настройки параметров и ввода команд управления, если это необходимо, но и уменьшать неправильный ввод параметров или повторный ввод команд из-за ошибки работы или по другим причинам, что снижает риск в работе устройства.[00167] The malfunction prevention system can not only provide the functions of setting parameters and inputting control commands if necessary, but also reduce the incorrect input of parameters or repeated input of commands due to an operation error or other reasons, which reduces the risk in the operation of the device.
[00168] В устройстве нейтронозахватной терапии согласно изобретению устройство 21 детектирования дозы нейтронов снабжено по меньшей мере двумя каналами скорости счета с различной чувствительностью детектирования нейтрона, то есть первым каналом 201 скорости счета и вторым каналом 202 скорости счета, и блоком 216 выбора канала скорости счета, который выбирает более точную скорость счета в соответствии с фактической ситуацией, для вычисления дозы нейтронов, так что можно избежать ошибки потери скорости счета, вызванной временем разрешения импульса. При этом учитывается статистическая погрешность, обусловленная низкой скоростью счета, так что повышается точность детектирования дозы нейтронов в реальном времени, тем самым повышается точность дозы нейтронов пучка нейтронов, облучающего пациента S. Кроме того, устройство 21 детектирования дозы нейтронов также снабжено блоком 217 коррекции скорости счета, который может вычислять время разрешения импульсов детектора 211 и может вычислять коэффициент коррекции скорости счета в соответствии с временем разрешения импульса, так что корректируется ошибка скорости счета, вызванная временем разрешения импульсов, дополнительно повышается точность детектирования дозы нейтронов в реальном времени и дополнительно повышается точность дозы пучка нейтронов, облучающего пациента S. [00168] In the neutron capture therapy device according to the invention, the neutron dose detection device 21 is provided with at least two count rate channels with different neutron detection sensitivities, that is, a first count rate channel 201 and a second count rate channel 202, and a count rate channel selection unit 216 that selects a more accurate count rate according to the actual situation, for calculating the neutron dose, so that the count rate loss error caused by the pulse resolution time can be avoided. In this case, the statistical error caused by the low count rate is taken into account, so that the accuracy of the neutron dose detection in real time is improved, thereby improving the accuracy of the neutron dose of the neutron beam irradiating the patient S. In addition, the neutron dose detection device 21 is also provided with a count rate correction unit 217, which can calculate the pulse resolution time of the detector 211 and can calculate a count rate correction coefficient in accordance with the pulse resolution time, so that the count rate error caused by the pulse resolution time is corrected, further improving the accuracy of the neutron dose detection in real time, and further improving the accuracy of the neutron beam dose irradiating the patient S.
[00169] Устройство нейтронозахватной терапии согласно изобретению также снабжено системой 3 мониторинга. Система 3 мониторинга снабжена частью 37 коррекции, которая периодически корректирует параметры облучения, хранящиеся в части 32 хранения и выполненные с возможностью выполнения плана терапии, поэтому гарантируется, что доза нейтронов пучка нейтронов, облучающего пациента S, в основном согласуется с предустановленной дозой нейтронов, и точность дозы нейтронов пучка нейтронов, облучающего пациента S, дополнительно повышается. Кроме того, когда процент дозы нейтронов в реальном времени к предустановленной дозе нейтронов больше или равен 97%, мощность дозы нейтронов уменьшается и время облучения соответственно увеличивается, чтобы предотвратить поглощение пациентом S избыточных нейтронов при облучении пучком нейтронов с высокой мощностью дозы нейтронов, что также имеет эффект повышения точности дозы нейтронов пучка нейтронов, облучающего пациента S.[00169] The neutron capture therapy device according to the invention is also provided with a monitoring system 3. The monitoring system 3 is provided with a correction part 37 that periodically corrects the irradiation parameters stored in the storage part 32 and configured to execute a therapy plan, so that it is ensured that the neutron dose of the neutron beam irradiating the patient S is substantially consistent with the preset neutron dose, and the accuracy of the neutron dose of the neutron beam irradiating the patient S is further improved. In addition, when the percentage of the real-time neutron dose to the preset neutron dose is greater than or equal to 97%, the neutron dose rate is reduced and the irradiation time is correspondingly increased in order to prevent the patient S from absorbing excess neutrons when irradiated with a neutron beam with a high neutron dose rate, which also has the effect of improving the accuracy of the neutron dose of the neutron beam irradiating the patient S.
[00170] Устройство нейтронозахватной терапии согласно изобретению также снабжено системой коррекции. Система коррекции всесторонне учитывает влияние таких факторов, как отклонение позиционирования пациента S, отклонение мощности дозы нейтронов в реальном времени, концентрация бора в реальном времени или тому подобное на предустановленную дозу нейтронов, и вводит коэффициент K1 коррекции нейтронов и коэффициент K2 коррекции бора для коррекции предустановленной дозы нейтронов, так что от источника обеспечивается точность дозы нейтронов пучка нейтронов, облучающего пациента S. [00170] The neutron capture therapy device according to the invention is also provided with a correction system. The correction system comprehensively takes into account the influence of factors such as the positioning deviation of the patient S, the real-time neutron dose rate deviation, the real-time boron concentration, or the like on the preset neutron dose, and inputs a neutron correction coefficient K 1 and a boron correction coefficient K 2 to correct the preset neutron dose, so that the accuracy of the neutron dose of the neutron beam irradiating the patient S from the source is ensured.
[00171] Наконец, устройство нейтронозахватной терапии согласно изобретению может применять точную дозу облучения пучком нейтронов к пациенту и снижать риск, обусловленный ошибочной работой устройства, при условии обеспечения работоспособности устройства.[00171] Finally, the neutron capture therapy device according to the invention can apply a precise dose of neutron beam radiation to a patient and reduce the risk caused by erroneous operation of the device, provided that the operability of the device is ensured.
[00172] Устройство нейтронозахватной терапии согласно изобретению не ограничивается решением, описанным выше на примерах вариантов его осуществления, и конструкциями, показанными на чертежах. Очевидные изменения, замены или модификации материалов, форм и положений компонентов в них на основе изобретения входят в объем правовой охраны изобретения.[00172] The neutron capture therapy device according to the invention is not limited to the solution described above in the examples of its embodiments and the designs shown in the drawings. Obvious changes, replacements or modifications of materials, shapes and positions of components in them based on the invention are included in the scope of legal protection of the invention.
Claims (24)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010631538.8 | 2020-07-03 | ||
| CN202011060387.1 | 2020-09-30 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2022132094 Division | 2021-07-02 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2024131566A RU2024131566A (en) | 2025-01-10 |
| RU2841321C2 true RU2841321C2 (en) | 2025-06-06 |
Family
ID=
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6320193B1 (en) * | 1999-02-26 | 2001-11-20 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Method for non-intrusively identifying a contained material utilizing uncollided nuclear transmission measurements |
| EP2805745A1 (en) * | 2013-05-22 | 2014-11-26 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Neutron capture therapy apparatus and neutron beam measuring method |
| US20160180977A1 (en) * | 2014-12-17 | 2016-06-23 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Neutron measurement apparatus and neutron measurement method |
| EP3321714A1 (en) * | 2015-07-06 | 2018-05-16 | Hitachi, Ltd. | Radiation monitor |
| US20180311511A1 (en) * | 2016-01-08 | 2018-11-01 | Neuboron Medtech Ltd. | Beam shaping assembly for neutron capture therapy |
| CN109011221A (en) * | 2018-09-04 | 2018-12-18 | 东莞东阳光高能医疗设备有限公司 | A kind of the neutron capture therapy system and its operating method of dosage guidance |
| RU2695296C1 (en) * | 2015-09-28 | 2019-07-22 | Неуборон Медтек Лтд. | Beam diagnostic system for a neutron capture therapy system |
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6320193B1 (en) * | 1999-02-26 | 2001-11-20 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Method for non-intrusively identifying a contained material utilizing uncollided nuclear transmission measurements |
| EP2805745A1 (en) * | 2013-05-22 | 2014-11-26 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Neutron capture therapy apparatus and neutron beam measuring method |
| US20160180977A1 (en) * | 2014-12-17 | 2016-06-23 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Neutron measurement apparatus and neutron measurement method |
| EP3321714A1 (en) * | 2015-07-06 | 2018-05-16 | Hitachi, Ltd. | Radiation monitor |
| RU2695296C1 (en) * | 2015-09-28 | 2019-07-22 | Неуборон Медтек Лтд. | Beam diagnostic system for a neutron capture therapy system |
| US20180311511A1 (en) * | 2016-01-08 | 2018-11-01 | Neuboron Medtech Ltd. | Beam shaping assembly for neutron capture therapy |
| CN109011221A (en) * | 2018-09-04 | 2018-12-18 | 东莞东阳光高能医疗设备有限公司 | A kind of the neutron capture therapy system and its operating method of dosage guidance |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7605867B2 (en) | Neutron dose detection device and neutron capture therapy device | |
| US20230211186A1 (en) | Neutron capture therapy apparatus and operation method of monitoring system thereof | |
| JPWO2022002231A5 (en) | ||
| RU2841321C2 (en) | Neutron dose detector and neutron capture therapy device | |
| RU2821705C1 (en) | Neutron dose measuring device and neutron capture treatment device | |
| RU2811294C1 (en) | Neutron capture therapy device | |
| RU2810811C1 (en) | Neutron capture therapy device and operation stages of its monitoring system |