CN106139420B - 基于回旋加速器的质子治疗系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于回旋加速器的质子治疗系统，包括质子回旋加速器(1)及用于输送质子回旋加速器内质子的主质子束流输运系统(2)，主质子束流输运系统(2)通过开关磁铁(6)将所需能量的质子分别传输给三条不同路径的治疗室，三条不同路径的治疗室分别为旋转机架治疗室(3)及设置在旋转机架治疗室(3)两侧的水平束及垂直束双固定束治疗室(4)和水平束及倾斜束双固定束治疗室(5)。采用本发明的质子治疗系统，减小了质子治疗设备占用空间，降低了质子治疗装置的建造费用；结构紧凑、保证治疗效果。

Description

基于回旋加速器的质子治疗系统
技术领域
本发明属于医疗设备领域，具体涉及一种基于回旋加速器的质子治疗系统。
背景技术
目前我国的癌症发病率越来越高，已经成为危害我国人民健康的最大杀手之一，通常的治疗方式有手术、伽马刀、质子/重离子治疗等。
质子/重离子治疗主要利用加速器产生一定能量的质子/重离子束，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。由于质子在物质中有尖锐的Bragg峰，即其能量将最大限度的损失在癌变位置，因此可以在杀死癌变细胞的同时最大程度的保护正常组织，这使得质子治疗成为目前国际上最先进的恶性肿瘤治疗手段之一，也是目前国际上流行的治疗手段之一。通常情况下，一台加速器将配备3～4个旋转机架、一个固定束治疗头进行治疗，这样的布局方案所需建设资金多、空间大，建设周期长。
对于一些空间有限或前期投资有限的医院，常用的质子治疗布局方案将不适用，于是，一种降低建设投资和占地同时不影响治疗效果的方案是必要的。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种基于回旋加速器的质子治疗系统，在降低质子治疗建设资金及降低占地空间的情况下，不影响质子的治疗效果；结构紧凑，控制方便。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：提供一种基于回旋加速器的质子治疗系统，包括质子回旋加速器及用于输送质子回旋加速器内质子的主质子束流输运系统，主质子束流输运系统通过开关磁铁将所需能量的质子分别传输给三条不同路径的治疗室，三条不同路径上的治疗室分别为旋转机架治疗室及设置在旋转机架治疗室两侧的水平束及垂直束双固定束治疗室和水平束及倾斜束双固定束治疗室。
进一步，所述旋转机架治疗室设置在质子回旋加速器的主束流线上，水平束及垂直束双固定束治疗室和水平束及倾斜束双固定束治疗室对称布置在质子回旋加速器主束流线的两侧。
进一步，所述水平束及垂直束双固定束治疗室包括水平束传输管道及垂直束传输管道；水平束传输管道及垂直束传输管道按束流的方向依次设有用于调整传输管道中质子束流包络的第一聚焦元件，用于产生均匀的二极磁场、使质子束流发生偏转的第一偏转磁铁，用于调整传输管道中偏转质子束流包络的第二聚焦元件，用于产生快速变换、相互正交、垂直于质子束流方向的二极磁场、使得质子在目标靶上来回扫描、得到大范围的均匀剂量场的第一扫描磁铁，用于将进入人体的质子束进行整形、监测的第一治疗头。
进一步，所述水平束及倾斜束双固定束治疗室包括水平束传输管道及倾斜束传输管道；水平束传输管道及倾斜束传输管道按束流的方向依次设有用于调整传输管道中质子束流包络的第三聚焦元件，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，用于调整传输管道中偏转质子束流包络的第四聚焦元件，用于产生快速变换、相互正交、垂直于质子束流方向的二极磁场、使得质子在目标靶上来回扫描、得到大范围的均匀剂量场的第二扫描磁铁，用于将进入人体的质子束进行整形、监测的第二治疗头。
进一步，所述旋转机架治疗室包括旋转束传输管道，旋转束传输管道按束流的方向依次包括用于调整传输管道中质子束流包络的第五聚焦元件，用于产生均匀的二极磁场使质子发生偏转的第三偏转磁铁，用于调整传输管道中偏转质子束流包络的第六聚焦元件，用于产生二极磁场、使质子束流发生偏转的变气隙二极磁铁，用于将进入人体的质子束进行整形、监测的第三治疗头。
进一步，所述主质子束流输运系统按束流方向依次包括用于调整传输管道中质子束流包络的第七聚焦元件，用于对质子束流起导向作用的导向磁铁，用于测量该传输管道中质子束流截面和流强的诊断装置，用于控制质子能量的降能器，用于调整降能后质子束流包络的第八聚焦元件。
本发明的有益技术效果在于：
(1)本发明的治疗系统，与现有技术中设置的3-4个旋转机架治疗室相比，建造费用大约只为旋转机架治疗室的1/2-1/3，大大降低了质子治疗中心的前期投入。
(2)本发明将旋转机架治疗室布置在主束流线尽头，两个双固定束治疗室对称的布置在回旋加速器主束流线两侧，结构紧凑，占地面积少。
(3)本发明使用了双固定束治疗室，其治疗肿瘤的种类和效果均优于传统的单固定束治疗室。
附图说明
图1是本发明基于回旋加速器的质子治疗系统的结构示意图；
图2是本发明双固定束治疗室的结构示意图。
图中：
1-质子回旋加速器 2-主质子束流输运系统 3-旋转机架治疗室
4-水平束及垂直束双固定束治疗室 5-水平束及倾斜束双固定束治疗室 6-开关磁铁
21-第七聚焦元件 22-导向磁铁 23-诊断装置 24-降能器
25-第八聚焦元件
31-第五聚焦元件 32-第三偏转磁铁 33-第六聚焦元件
34-变气隙二极磁铁 35-第三治疗头
41-第一聚焦元件 42-第一偏转磁铁 43-第二聚焦元件
44-第一扫描磁铁 45-第一治疗头
51-第三聚焦元件 52-第二偏转磁铁 53-第四聚焦元件
54-第二扫描磁铁55-第二治疗头
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，是本发明提供的一种基于回旋加速器的质子治疗系统，该系统包括质子回旋加速器1和用于输送质子回旋加速器内质子的主质子束流输运系统2，主质子束流输运系统2通过开关磁铁6将所需能量的质子分别传输给三条不同路径的治疗室，三条不同路径上的治疗室分别为旋转机架治疗室3及设置在旋转机架治疗室3两侧的水平束及垂直束双固定束治疗室4和水平束及倾斜束双固定束治疗室5。本发明水平束及倾斜束双固定束治疗室5中的倾斜束优选45°。旋转机架治疗室3设置在质子回旋加速器1的主束流线上，水平束及垂直束双固定束治疗室4和水平束及倾斜束双固定束治疗室5对称布置在质子回旋加速器1主束流线两侧。
由此，本发明采用上述结构和布局，极大的节约占地面积和使用成本，对于一些空间有限或前期投资有限的医院，本发明的治疗系统非常适用。
如图2所示，水平束及垂直束双固定束治疗室4包括水平束传输管道及垂直束传输管道；水平束传输管道及垂直束传输管道按束流的方向依次包括用于调整传输管道中质子束流包络的第一聚焦元件41，用于产生均匀的二极磁场、使质子发生偏转的第一偏转磁铁42，用于调整传输管道中偏转质子束流包络的第二聚焦元件43，用于产生快速变换的、相互正交、垂直于质子束流方向的二极磁场、使得质子在目标靶上来回扫描、得到大范围的均匀剂量场的第一扫描磁铁44，用于将进入人体的质子束进行整形、监测的第一治疗头45。
水平束及倾斜束双固定束治疗室5包括水平束传输管道及倾斜束传输管道；水平束传输管道及倾斜束传输管道按束流的方向依次包括用于调整传输管道中质子束流包络的第三聚焦元件51，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52，用于调整传输管道中偏转质子束流包络的第四聚焦元件53，用于产生快速变换的、相互正交、垂直于质子束流方向的二极磁场、使得质子在目标靶上来回扫描、得到大范围的均匀剂量场的第二扫描磁铁54，用于将进入人体的质子束进行整形、监测的第二治疗头55。
旋转机架治疗室3包括旋转束传输管道，旋转束传输管道按束流的流通方向依次包括用于调整传输管道中质子束流包络的第五聚焦元件31，用于产生均匀的二极磁场使质子发生偏转的第三偏转磁铁32，用于调整传输管道中质子束流包络的第六聚焦元件33，用于产生二极磁场、使质子束流发生偏转的变气隙二极磁铁34，用于将最终进入人体的质子束进行整形、监测的第三治疗头35。
主质子束流输运系统2按束流方向依次包括用于调整传输管道中质子束流包络的第七聚焦元件21，用于对质子流起导向作用的导向磁铁22，用于测量该传输管道中束流截面和流强的诊断装置23，用于控制能量的降能器24、用于调整降能后质子束流包络的第八聚焦元件25。
本发明是在一个回旋加速器的基础上，配有1个旋转机架治疗室和2个双固定束治疗室，其中每个双固定束治疗室含两条束流线，其一为水平束与垂直束的组合，其二为水平束与倾斜束的组合。双固定束的模式，对于大多数肿瘤来说，已可以保证治疗效果，而对一些特殊的无法用双固定束治疗的病例，可利用本布局中的旋转机架治疗室进行治疗。由此，本发明1个旋转机架治疗室和2个双固定束治疗室，即减小了占地面积、节约了成本，又保证治疗效果。
本发明的治疗系统，从质子回旋加速器1引出的质子束流，进入主质子束流输运系统2，并在该系统2中进行能量调节、聚焦、偏转、测量、适形后，被开关磁铁6分配到旋转机架治疗室3、水平束及垂直束双固定束治疗室4和水平束及倾斜束双固定束治疗室5中。其中，水平束及垂直束双固定束治疗室4中安装有两条固定束，分别为水平固定束和垂直固定束，可以从水平以及垂直两个方向对病人进行照射；水平束及倾斜束双固定束治疗室5中安装有两条固定束，分别为水平固定束和倾斜固定束，从水平以及倾斜双方向对病人进行照射；旋转机架治疗室3中安装有一个旋转机架，为无法用双固定束治疗的病人进行照射。
本发明基于回旋加速器的质子治疗系统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 (1)

1.一种基于回旋加速器的质子治疗系统，包括质子回旋加速器(1)及用于输送质子回旋加速器内质子的主质子束流输运系统(2),其特征是:
主质子束流输运系统(2)通过开关磁铁(6)将所需能量的质子分别传输给三条不同路径的治疗室，三条不同路径上的治疗室分别为旋转机架治疗室(3)及设置在旋转机架治疗室(3)两侧的水平束及垂直束双固定束治疗室(4)和水平束及倾斜束双固定束治疗室(5)；
所述主质子束流输运系统(2)按束流方向依次包括用于调整传输管道中质子束流包络的第七聚焦元件(21)，用于对质子束流起导向作用的导向磁铁(22)，用于测量质子束流的截面和流强的诊断装置(23)，用于控制质子能量的降能器(24)，用于调整降能后质子束流包络的第八聚焦元件(25)；
所述三条不同路径在一个开关磁铁(6)处相交；
所述旋转机架治疗室(3)设置在质子回旋加速器(1)的主束流线上，水平束及垂直束双固定束治疗室(4)和水平束及倾斜束双固定束治疗室(5)对称布置在质子回旋加速器(1)主束流线的两侧；
所述旋转机架治疗室(3)包括旋转束传输管道，旋转束传输管道按束流的方向依次包括用于调整传输管道中质子束流包络的第五聚焦元件(31)，用于产生均匀的二极磁场使质子发生偏转的第三偏转磁铁(32)，用于调整传输管道中偏转质子束流包络的第六聚焦元件(33)，用于产生二极磁场、使质子束流发生偏转的变气隙二极磁铁(34)，用于将进入人体的质子束进行整形、监测的第三治疗头(35)；
所述水平束及垂直束双固定束治疗室(4)包括水平束传输管道及垂直束传输管道；水平束传输管道及垂直束传输管道按束流的方向依次设有用于调整传输管道中质子束流包络的第一聚焦元件(41)，用于产生均匀的二极磁场、使质子束流发生偏转的第一偏转磁铁(42)，用于调整传输管道中偏转质子束流包络的第二聚焦元件(43)，用于产生快速变换、相互正交、垂直于质子束流方向的二极磁场、使得质子在目标靶上来回扫描、得到大范围的均匀剂量场的第一扫描磁铁(44)，用于将进入人体的质子束进行整形、监测的第一治疗头(45)；
所述水平束及倾斜束双固定束治疗室(5)包括水平束传输管道及倾斜束传输管道；水平束传输管道及倾斜束传输管道按束流的方向依次设有用于调整传输管道中质子束流包络的第三聚焦元件(51)，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(52)，用于调整传输管道中偏转质子束流包络的第四聚焦元件(53)，用于产生快速变换、相互正交、垂直于质子束流方向的二极磁场、使得质子在目标靶上来回扫描、得到大范围的均匀剂量场的第二扫描磁铁(54)，用于将进入人体的质子束进行整形、监测的第二治疗头(55)。
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