CN102441237A - 粒子射线治疗装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种粒子射线治疗装置，包括可以转动的支架、安装在支架内的束流导引装置以及连接在束流导引装置后端的治疗头，所述束流导引装置和治疗头均为偶数套，且沿圆周均布、对称地安装在支架内。还可包括一个束流切换装置，所述偶数套束流导引装置的前端均与束流切换装置相连接，所述束流切换装置通过束流输送系统与粒子加速器相连接。本发明具有平衡配重简单、节省旋转时间、支持多野同时照射、提高治疗效率等优点。

Description

粒子射线治疗装置

技术领域

本发明涉及一种医疗设备，具体涉及一种利用经过加速的质子、离子等粒子射线对病人进行治疗的设备。

背景技术

粒子射线疗法是放射线疗法的一种，该疗法是以高能量的基本粒子射线束来照射待治疗的组织。通常会使用质子或碳离子，但也可以使用其他粒子种类，例如使用π介子或者氦离子。

粒子疗法相对于传统的采用伽马射线的放射线疗法的优势在于粒子与组织间不同的相互作用特性。与常规的伽马射线辐射治疗相比，它对组织造成的损伤更小，只要粒子具有高能量，则它与组织间的相互作用就相对较小。只有当粒子在穿过组织损失能量之后，与组织间的相互作用才会增强。这种粒子与组织间的相互作用的主要部分发生在数量级为几毫米的路径上，然后在最大程度上衰减到零。

美国专利US4870287公开了一种具有多个治疗室的质子束治疗系统，它包括一个质子源、加速器、束流输送系统以及多个安装有支架(gantry)的治疗室(其结构如图4所示)，束流输送系统中设有多个束流切换装置，用于选择性地将质子束沿支架的旋转轴线导入任一个治疗室中。这种支架为圆筒形，并可绕其水平轴线旋转，每个支架内设有一套光学系统(optics)，用于将质子束从支架的旋转轴线偏转到支架的边缘，再从支架的边缘偏转到沿垂直于旋转轴线的方向，并照射病人。这种治疗系统的缺点在中国发明专利ZL01806133.8中已有提及，也就是说，由于一套光学系统偏心地安装在支架内，必须对应地设置很大质量的配重才能保证支架旋转的平稳性和控制精度，但要精确地设置好配重是一个非常复杂的问题。另一方面，即便是有配重，也存在着治疗效率降低的缺陷，在进行对野照射时，支架需要从一个方向转到对面，这要花费0.5～1分钟；而多野照射时，支架需要旋转到每一个射野角度，才能实施治疗，支架旋转没有优化空间。因此，中国发明专利ZL01806133.8摒弃了这种旋转支架式治疗系统的方案，采用了可以运动的病人卧榻及可以直线移动的偏转装置来实现照射角度的变化，同时配合可与偏转装置联动的扫描单元，可以实现对整个肿瘤体积的扫描。

但是，作为一种更为成熟的技术方案，旋转支架式结构具有非常广泛的应用。因此，如何对这种旋转支架式结构进行改进和完善，仍是一个需要解决的技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种具有自平衡旋转支架的粒子射线治疗装置，同时节省旋转时间、提高治疗效率，以克服现有技术的上述缺陷。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种粒子射线治疗装置，包括可以转动的支架、安装在支架内的束流导引装置以及连接在束流导引装置后端的治疗头，所述束流导引装置和治疗头均为偶数套，且沿圆周均布、对称地安装在支架内。

优选地，所述束流导引装置和治疗头均为两套。

优选地，每个治疗头的前面均设有一个束流展开单元，所述束流展开单元对称地安装在支架内。

优选地，还包括一个束流切换装置，所述偶数套束流导引装置的前端均与束流切换装置相连接，所述束流切换装置通过束流输送系统与粒子加速器相连接。

进一步地，仅在所述束流切换装置的前面设置一个共用的束流展开单元。

进一步地，所述束流切换装置的两个磁极与支架一同旋转，并始终与两个治疗头对齐。

优选地，所述束流导引装置和治疗头为四套或八套。

本发明的有益效果是：1、平衡配重简单：由于偶数个完全相同的治疗头对称、均布地安装在同一支架内，在支架转动的任意位置，治疗头的重力矩互相平衡抵消，因此无须额外配重(或只需简单配重)。

2、对于对野治疗，不需支架旋转，直接切换治疗头就可以完成治疗。

3、对于多野治疗，支架旋转角度总是小于90度，因而节省旋转时间、提高治疗效率。

4、可实施单治疗头装置无法完成的对野同时照射，扩充了照射治疗的方式。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明一种实施例的结构示意图。

图2是本发明另一种实施例的结构示意图。

图3是本发明一种具有四个治疗头的粒子射线治疗装置的轴向示意图。

图4是现有的一种粒子射线治疗装置的结构示意图。

图中：1、支架            2、束流导引装置    3、束流切换装置

      4、束流输送系统    5、治疗头          6、病床

      7、束流展开单元    8、偏转磁铁        9、支撑地基

具体实施方式

如图1所示，本发明一种粒子射线治疗装置包括一个支架1，支架1可以绕一根水平轴转动。在支架1内安装两套束流导引装置2，每套束流导引装置2的后端均连接一个治疗头5，束流导引装置2和治疗头5均且沿支架1的内圆周均布、对称地安装。束流导引装置2的前端均与一个束流切换装置3相连接，而束流切换装置3则通过束流输送系统4与粒子加速器(图中未示出)相连接。粒子加速器加速后产生的粒子射线经过束流输送系统4、束流切换装置3和束流导引装置2输送到治疗头5，由治疗头5对病床6上的病人进行照射治疗。在粒子束流的上述输送路径内可以设置多个偏转磁铁8，以改变束流的方向。一般而言，粒子束流沿支架1的旋转轴线进入支架内，再经过束流切换装置3和束流导引装置2的换向导引，将束流偏转到沿支架的的内壁输送，再经过偏转换向送入治疗头5，沿垂直于支架1轴线的方向照射病床6上的病人。每个治疗头5的前面(上游)均设有一个束流展开单元7，束流展开单元7也是对称地安装在支架1内，束流展开单元7可以散射模式、扫描模式或者摇摆模式将物理束流转换为用于治疗的照射野，完成对病人患病部位的扫描照射。

在本发明中，由于设置了多套束流导引装置2和治疗头5，因此，束流切换装置3用于实现对束流的分配，它可以将粒子束流切换到其中一套或多套束流导引装置2和治疗头5中。为了实现该功能，束流切换装置3的两个磁极可以与支架1一同旋转，并始终与两个治疗头对齐。当然，在某些情况下，如果可以采用多个粒子源、多个粒子加速器和束流输送系统分别为不同的治疗头5提供粒子射线，那束流切换装置3就不是必需的。

如图2所示，这是本发明的另一实施例，与图1所示实施例不同的是，本实施例将束流展开单元7前置，仅在束流切换装置3的前面设置一个共用的束流展开单元7即可，而不需要为每一个治疗头5单独配置束流展开单元，这样可以减少束流展开单元的数量，降低系统成本。

为了使支架内束流导引装置、治疗头等产生的重力矩在支架转动的任意位置都能互相平衡抵消，无须额外配重，那么束流导引装置2和治疗头5的数量应该是偶数，并且在支架内均匀、对称地安装。因此，也可以如图3所示，将束流导引装置和治疗头的数量设置为四套，或者更多如六套、八套等。

下面对本发明的工作方式进行说明。

1、束流切换：束流切换装置可通过一个手动产生或自动产生的“切换”信号，使束流从一个治疗头切换到另一个治疗头。由于不涉及机械运动，只需要电磁控制，切换过程可在微秒量级完成，进而支持束流同时分配到不同治疗头。

2、对野照射：在对野照射时，可转动支架，使治疗头转至与对野一致的角度，先进行一个射野的照射。然后将束流切换到对面的另一个治疗头(而不需要旋转机架)，进行第二野的照射。如果通过束流切换装置将束流同时分配到两个相对的治疗头，也可以实施对野同时照射。

4、三野或多野照射：在多野照射时，可以一个射野一个射野的实施照射，但每次需要从一个射野到另一个射野的旋转时，可以选择从两个(或多个)治疗头中选择最近(或者最优化)的一个进行旋转，从而节省旋转时间、提高治疗效率。

Claims (7)

1.一种粒子射线治疗装置，包括可以转动的支架(1)、安装在支架内的束流导引装置(2)以及连接在束流导引装置后端的治疗头(5)，其特征是，所述束流导引装置(2)和治疗头(5)均为偶数套，且沿圆周均布、对称地安装在支架(1)内。

2.根据权利要求1所述的粒子射线治疗装置，其特征是，所述束流导引装置(2)和治疗头(5)均为两套。

3.根据权利要求1所述的粒子射线治疗装置，其特征是，每个治疗头(5)的前面均设有一个束流展开单元(7)，所述束流展开单元(7)对称地安装在支架(1)内。

4.根据权利要求1所述的粒子射线治疗装置，其特征是，还包括一个束流切换装置(3)，所述偶数套束流导引装置(2)的前端均与束流切换装置(3)相连接，所述束流切换装置(3)通过束流输送系统(4)与粒子加速器相连接。

5.根据权利要求4所述的粒子射线治疗装置，其特征是，仅在所述束流切换装置(3)的前面设置一个束流展开单元(7)。

6.根据权利要求4所述的粒子射线治疗装置，其特征是，所述束流切换装置(3)的两个磁极与支架(1)一同旋转，并始终与两个治疗头(5)对齐。

7.根据权利要求1所述的粒子射线治疗装置，其特征是，所述束流导引装置(2)和治疗头(5)为四套或八套。

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