CN106139419B - 用于治疗肿瘤的旋转机架 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于治疗肿瘤的旋转机架，该旋转机架包括质子束流传输管道，该质子束流传输管道上依次设有用于产生均匀的二极磁场、使质子偏转的第二偏转磁铁(10)，用于使质子在目标靶上来回扫描的扫描磁铁(12)，用于将最终进入人体的质子进行整形、监测的治疗头(14)；所述扫描磁铁(12)和治疗头(14)之间设有通过扫描磁铁扫描后的质子可顺利进入治疗头(14)的变气隙二极磁铁(13)。采用本发明的旋转机架，在保证患者全方位治疗的同时，能够减少第二偏转磁铁的尺寸和重量，从而减小整个旋转机架的尺寸和重量；降低占用空间，节约制造成本，提高经济效益。

Description

用于治疗肿瘤的旋转机架
技术领域
本发明属于医疗技术领域，具体涉及一种用于治疗肿瘤的旋转机架。
背景技术
质子治疗是目前国际上最先进的恶性肿瘤治疗手段之一，其工作原理主要利用质子在物质中的能量损失呈现出尖锐的Bragg峰这一特点，使用加速器产生一定能量的质子束，通过各电磁元件将束流传输到靶区，轰击肿瘤细胞，达到治疗的效果。
传统的质子治疗使用的治疗头有两种基本方式：散射和扫描。其中扫描方式是利用一对扫描磁铁，通过控制扫描磁铁的磁场变化来得到剂量均匀的照射野，目前国际上旋转机架中扫描磁铁的布置有两种方式：扫描磁铁在最后一个偏转磁铁之前、扫描磁铁在最后一个偏转磁铁之后。
其中扫描磁铁在最后一个偏转磁铁之前的布局方式有如下优点：1)可在肿瘤区得到平行束，即可简化质量评价；2)可减小旋转机架的半径；3)旋转机架所占径向空间减小；其缺点为：1)旋转机架上最后一个偏转磁铁间隙增大，相应的体积、重量均变大；2)照射野小。
相比于扫描磁铁在最后一个偏转磁铁之后的布局，扫描磁铁在最后一个偏转磁铁之前的布局方式可在肿瘤区得到平行的质子束流并可有效减小旋转机架半径，有较大的先进性，但旋转机架上最后一个偏转磁铁因此将增加磁极间隙，而使得该磁铁的体积、重量均大幅度增大，从而限制了该类旋转机架的发展。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种用于治疗肿瘤的旋转机架，能够减少第二偏转磁铁的尺寸和重量，从而减小整个旋转机架的尺寸和重量；降低占用空间，节约制造成本，提高经济效益。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：提供一种用于治疗肿瘤的旋转机架，该旋转机架包括质子束流传输管道，该质子束流传输管道上依次设有用于质子束聚焦的聚焦元件、用于产生均匀的二极磁场、使质子发生偏转的第二偏转磁铁、用于将发生偏转的质子在目标靶上来回扫描的扫描磁铁及用于将扫描后的质子进行整形、监测、最终射入人体的治疗头；所述扫描磁铁和治疗头之间设有变气隙二极磁铁，该变气隙二极磁铁可将通过扫描磁铁扫描后的质子顺利进入治疗头。
进一步，所述变气隙二极磁铁为阶梯状结构，且通过三组励磁线圈串联供电。
进一步，该旋转机架还包括用于调整传输管道中质子束流包络的一组第一聚焦元件，该组第一聚焦元件设置在旋转机架质子的进入端。
进一步，该旋转机架还包括用于产生均匀的二极磁场、使质子发生偏转的一组第一偏转磁铁，该组第一偏转磁铁设置在第一聚焦元件与第二偏转磁铁之间。
进一步，该旋转机架还包括用于调整传输管道中质子束流包络两组第二聚焦元件，两组第二聚焦元件设置在第一偏转磁铁与第二偏转磁铁之间。
本发明的有益技术效果在于：
本发明提供的旋转机架，通过在扫描磁铁与治疗头之间设置变气隙二极磁铁，在保留该类旋转机架优点的基础上，减小了该旋转机架上第二偏转磁铁的尺寸和重量，从而减小了整个旋转机架的尺寸和重量；降低占用空间，节约制造成本，提高经济效益。
附图说明
图1是本发明旋转机架的结构示意图；
图2是变气隙二极磁铁的结构示意图；
图3是图2的剖视图。
图中：
1、2-第一聚焦元件 3、5-第一偏转磁铁 4-第一四极透镜
6、7、8、9-第二聚焦元件 10-第二偏转磁铁 11-第二四极透镜
12-扫描磁铁 13-变气隙二极磁铁 14-治疗头
15-磁轭 16、17、18-励磁线圈
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。
如图1所示，是本发明提供的用于治疗肿瘤的旋转机架，该旋转机架包括质子传输管道，质子传输管道上依次设有一组第一聚焦元件1、2、一组第一偏转磁铁3、5、两组第二聚焦元件6、7、8、9、第二偏转磁铁10、扫描磁铁12、变气隙二极磁铁13及治疗头14。第二偏转磁铁10和扫描磁铁12之间设有消色差用的第二四极透镜11；一组第一偏转磁铁之间3、5之间设有消色差用的第一四极透镜4。
其中，第一聚焦元件及第二聚焦元件均用于调整质子传输管道中质子束流包络，可将发散的质子束流汇聚。
第一偏转磁铁3、5及第二偏转磁铁10均用于产生均匀的二极磁场、使质子发生偏转。
扫描磁铁12用于将通过第二偏转磁铁10发生偏转的质子，在目标靶上来回扫描，从而保证质子分布的均匀性。
变气隙二极磁铁13用于保证通过扫描磁铁12扫描后的质子束流可顺利通过该变气隙二极磁铁进入治疗头。
治疗头14包含有诊断元件、准直器、量程位移器等，用于将最终进入人体的质子束进行整形、监测，从而保证治疗的效果。
第一四级透镜4和第二四级透镜11均用来消除由偏转磁铁带来的质子束流的色散。
如图2、3所示，是本发明提供的变气隙二极磁铁的结构图。变气隙二极磁铁13为阶梯状结构，设置在磁轭15内，通过三个励磁线圈16、17、18串联供电，以确保不同磁极间隙下磁铁中心磁场的强度一致。其中，励磁线圈17、18用于补偿阶梯状变气隙二极磁铁中磁极间隙差带来的磁场差。
由于经过扫描磁铁后的质子束在沿质子运动方向的垂直方向偏移是随着路径的增加而增加的，即质子束流在磁铁中所占的空间是逐步增加的，由此，本发明提出的变气隙二极磁铁结构，其磁极呈阶梯状分布，以保证经过扫描后的质子束流可顺利通过该磁铁，从而大幅度减小了第二偏转磁铁的体积和重量，从而减小整个旋转机架的体积和重量，节约占地面积和经济成本。
本发明的用于治疗肿瘤的旋转机架并不限于上述具体实施方式，本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围。

Claims (4)

1.一种用于治疗肿瘤的旋转机架，该旋转机架包括质子束流传输管道，其特征是：该质子束流传输管道上依次设有用于产生均匀的二极磁场、使质子发生偏转的第二偏转磁铁（10）、用于将发生偏转的质子在目标靶上来回扫描的扫描磁铁（12）及用于将扫描后的质子进行整形、监测、最终射入人体的治疗头（14）；所述扫描磁铁（12）和治疗头（14）之间设有变气隙二极磁铁（13），该变气隙二极磁铁（13）可将通过扫描磁铁扫描后的质子顺利进入治疗头（14）;
所述变气隙二极磁铁(13)为相对设置的两个阶梯状结构的磁铁，设置在磁轭(15)内，且两个阶梯状结构的磁铁围成的问隙的尺寸沿质子传输方向逐渐增大，通过三个励磁线圈(16)、(17)、(18)串联供电，以确保不同磁极间隙下磁铁中心磁场的强度一致。
2.如权利要求1所述的用于治疗肿瘤的旋转机架，其特征是：该旋转机架还包括用于调整传输管道中质子束流包络的一组第一聚焦元件（1、2），该组第一聚焦元件（1、2）设置在旋转机架质子的进入端。
3.如权利要求2所述的用于治疗肿瘤的旋转机架，其特征是：该旋转机架还包括用于产生均匀的二极磁场、使质子发生偏转的一组第一偏转磁铁（3、5），该组第一偏转磁铁设置在第一聚焦元件（1、2）与第二偏转磁铁（10）之间。
4.如权利要求3所述的用于治疗肿瘤的旋转机架，其特征是：该旋转机架还包括用于调整传输管道中质子束流包络两组第二聚焦元件（6、7、8、9），两组第二聚焦元件设置在第一偏转磁铁（3、5）与第二偏转磁铁（10）之间。
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