CN111569278A - 医用直线加速器使用环境实时监控方法及系统 - Google Patents

医用直线加速器使用环境实时监控方法及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN111569278A
CN111569278A CN202010439947.8A CN202010439947A CN111569278A CN 111569278 A CN111569278 A CN 111569278A CN 202010439947 A CN202010439947 A CN 202010439947A CN 111569278 A CN111569278 A CN 111569278A
Authority
CN
China
Prior art keywords
alpha particles
linear accelerator
particles
medical linear
display screen
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010439947.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111569278B (zh
Inventor
李玮
孟祥伟
袁双虎
雷晟暄
马志祥
孙海航
赵宇航
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shandong University
Original Assignee
Shandong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shandong University filed Critical Shandong University
Priority to CN202010439947.8A priority Critical patent/CN111569278B/zh
Publication of CN111569278A publication Critical patent/CN111569278A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111569278B publication Critical patent/CN111569278B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N5/1048—Monitoring, verifying, controlling systems and methods
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N5/1048—Monitoring, verifying, controlling systems and methods
    • A61N5/1049—Monitoring, verifying, controlling systems and methods for verifying the position of the patient with respect to the radiation beam
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N5/1077—Beam delivery systems
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N5/1048—Monitoring, verifying, controlling systems and methods
    • A61N5/1049—Monitoring, verifying, controlling systems and methods for verifying the position of the patient with respect to the radiation beam
    • A61N2005/1055—Monitoring, verifying, controlling systems and methods for verifying the position of the patient with respect to the radiation beam using magnetic resonance imaging [MRI]

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Radiation-Therapy Devices (AREA)

Abstract

本发明公开了一种医用直线加速器使用环境实时监控方法及系统，包括：对α粒子进行荧光标记；将放射粒子和标记的α粒子在同一磁场中分别进行加速，并通过医用直线加速器分别输出；通过荧光显示屏对加速后的α粒子进行阻挡；所述荧光显示屏上设置安全区域，通过α粒子落入安全区域的数量，判断磁场变化是否对放射场产生影响。本发明防止了在进行肿瘤消除放疗手术过程中因为设备原因而导致对患者身体状况产生危害。

Description

医用直线加速器使用环境实时监控方法及系统
技术领域
本发明涉及医疗设备技术领域，尤其涉及一种医用直线加速器使用环境实时监控方法及系统。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
放射治疗是利用放射线治疗肿瘤的一种局部疗法。随着放疗设备的发展，目前MRI+直线粒子加速器的组合是治疗效果比较理想的，目前该设备还在临床试验中，该设备可以通过MRI实时监测肿瘤的位置和大小信息，使得更加精准的放疗成为可能。发明人在研发过程中发现，在放疗过程中，直线粒子加速器和MRI的磁场和放射场可能会发生重叠而相互干扰，这会导致直线粒子受洛伦兹力的影响使其改变原运动轨迹，直线粒子不能按照原计划照射到肿瘤表面。
现有技术采用分割MRI磁场的方法，使直线粒子从两个缝隙中穿过，减小MRI磁场对于放射场的影响；但是这种方法只能减弱而不能完全消除MRI磁场的影响；因此，仍然会对放射治疗过程产生一定的干扰。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种医用直线加速器使用环境实时监控方法及系统，能够在仪器工作或停工状态下对环境磁场或放射场的状态进行实时监控和预警，通过实时监测环境磁场和放射场，确保两个磁场不会相互干扰，保证MRI的成像效果和放射粒子精准引导，从而保证放疗的效果和安全性。
在一些实施方式中，采用如下技术方案：
一种医用直线加速器使用环境实时监控方法，包括：
对α粒子进行荧光标记；
将放射粒子和标记的α粒子在同一磁场中分别进行加速，并通过医用直线加速器分别输出；
通过荧光显示屏对加速后的α粒子进行阻挡；所述荧光显示屏上设置安全区域，通过α粒子落入安全区域的数量，判断磁场变化是否对放射场产生影响。
在另一些实施方式中，采用如下技术方案：
一种医用直线加速器使用环境实时监控系统，包括：
用于对α粒子进行荧光标记的装置；
用于将放射粒子和标记的α粒子在同一磁场中分别进行加速，并通过医用直线加速器分别输出的装置；
用于对加速后的α粒子进行阻挡的荧光显示屏，所述荧光显示屏上设置安全区域；
用于通过α粒子落入安全区域的数量，判断磁场变化是否对放射场产生影响的装置。
在另一些实施方式中，采用如下技术方案：
一种医用直线加速器使用环境实时监控系统，包括：
依次连接的低能束流输运线LEBT、喷射器、中能束流传输线MEBT、漂移管直线加速器和医用直线加速器；所述医用直线加速器包括α粒子输出端和放射粒子输出端；所述α粒子输出端位置设置能够将射出的α粒子完全阻挡的荧光显示屏；所述荧光显示屏上设置安全区域。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
①本发明防止了在进行肿瘤消除放疗手术过程中因为设备原因而导致对患者身体状况产生危害。
②本发明选用α粒子或者其他穿透力较弱的粒子(同原设备发射粒子的带电性相同)因为粒子的穿透性不强而会轻易被纸质阻挡，所以对人体皮肤产生的危害很小或者不会对皮肤产生危害。
③本发明利用荧光标记检测粒子可以很容易通过传导器检测到输出射线的状态，操作简单，可以极大地缩短判定时间。
④本发明一定时间内进入3次初级预警才会采取更高级的安防措施，可以有效减少由于粒子问题而发出的错误判断。
本发明的附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1为现有技术中原粒子加速器的流程图；
图2为本发明实施例中加入监视条件后的粒子加速器流程图；
图3为本发明实施例中行波质子加速器加速质子的原理图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例一
在一个或多个实施方式中，公开了一种医用直线加速器使用环境实时监控方法，参照图1，包括以下过程：
(1)对α粒子进行荧光标记；
(2)将放射粒子和标记的α粒子在同一磁场中分别进行加速，并通过医用直线加速器分别输出；
(3)通过荧光显示屏对加速后的α粒子进行阻挡；所述荧光显示屏上设置安全区域，通过α粒子落入安全区域的数量，判断磁场变化是否对放射场产生影响。
具体地，本实施例中，选用α粒子的原因在于，其穿透效果最差，可以避免因为粒子穿透而对患者产生危害。
常用的放射粒子包括：电子、质子、重离子等。将放射粒子和α粒子放在不同的通道，使其两者共用一个磁场而互不干扰。
放射粒子和α粒子分别通过医用直线加速器的两个输出端口输出，在α粒子的输出端口设置荧光显示屏，在荧光显示屏上设置安全阈值范围。
输出的α粒子打在屏幕的什么位置，该位置就会出现荧光；荧光越亮，说明打在这一区域的粒子数量越多；因此，通过观察安全区域之外是否出现荧光就能够判断α粒子是否超出了安全阈值范围。
MRI磁场和放射场的磁场是时刻变化的，设置安全阈值范围的作用就是判断磁场变化是否在正常的范围内，超出安全阈值范围说明磁场变化不在正常范围内，若持续超出安全阈值范围将发出警报。
α粒子在安全区域内，则说明磁场变化未对放射场产生影响；α粒子超出安全区域设定数量，说明磁场变化对放射场产生了影响。
因此，当荧光位置发生一次逾越安全阈值范围时，记为一次初级预警；发生设定次数的初级预警时，发出报警。其中，设定次数可以根据实际情况自行设定，本实施例中，选取3次。
本实施例通过对环境磁场或放射场的状态进行实时监控和预警，确保两个磁场不会相互干扰。
实施例二
在一个或多个实施方式中，公开了一种医用直线加速器使用环境实时监控系统，包括：
用于对α粒子进行荧光标记的装置；
用于将放射粒子和标记的α粒子在同一磁场中分别进行加速，并通过医用直线加速器分别输出的装置；
用于对加速后的α粒子进行阻挡的荧光显示屏，所述荧光显示屏上设置安全区域；
用于通过α粒子落入安全区域的数量，判断磁场变化是否对放射场产生影响的装置。
上述装置的具体实现方式采用实施例一中公开的方法实现，不再赘述。
实施例三
在一个或多个实施方式中，公开了一种医用直线加速器使用环境实时监控系统，参照图2，包括：
依次连接的低能束流输运线LEBT、喷射器、中能束流传输线MEBT、漂移管直线加速器和医用直线加速器；所述医用直线加速器包括α粒子输出端和放射粒子输出端；所述α粒子输出端位置设置能够将射出的α粒子完全阻挡的荧光显示屏；所述荧光显示屏上设置安全区域。
其中，LEBT为束流输运的低能束流输运线，MEBT为中能束流传输线；
漂移管直线加速器包括：在一个长的金属腔里放置一系列的金属圆柱管——漂移管，漂移管的中心是束流通道，束流沿加速腔轴线的正向运动。
医用直线加速器采用行波直线加速器，包括：用圆柱波导作为加速结构，在其内沿轴周期性地设置圆盘负载，使波导中传播的相速小于或等于光速，以利同步地加速粒子，它在近轴区提供最大的轴向电场分量，参见图3。图3中示出了行波加速器里加速电场的存在形式，以及质子的受力情况。
放射粒子和标记的α粒子分别经LEBT和MEBT传输，在漂移管直线加速器和医用直线加速器中加速。通过漂移管直线加速器能够为两种粒子加速，之后用医用直线加速器使两种粒子同步输出。
输出的α粒子被荧光显示屏遮档，如果α粒子打在荧光显示屏上的位置在安全阈值范围内，则说明磁场变化未对放射场产生影响；如果α粒子超出安全区域设定数量，说明磁场变化对放射场产生了影响。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种医用直线加速器使用环境实时监控方法，其特征在于，包括：
对α粒子进行荧光标记；
将放射粒子和标记的α粒子在同一磁场中分别进行加速，并通过医用直线加速器分别输出；
通过荧光显示屏对加速后的α粒子进行阻挡；所述荧光显示屏上设置安全区域，通过α粒子落入安全区域的数量，判断磁场变化是否对放射场产生影响。
2.如权利要求1所述的一种医用直线加速器使用环境实时监控方法，其特征在于，将放射粒子和标记的α粒子通过同一磁场中的两个通道分别进行加速。
3.如权利要求1所述的一种医用直线加速器使用环境实时监控方法，其特征在于，所述医用直线加速器包括两个输出端，放射粒子和标记的α粒子分别从两个输出端分别输出。
4.如权利要求3所述的一种医用直线加速器使用环境实时监控方法，其特征在于，在标记的α粒子的输出端设置荧光显示屏，加速后射出的α粒子能够全部打在荧光显示屏上。
5.如权利要求1所述的一种医用直线加速器使用环境实时监控方法，其特征在于，α粒子打在荧光显示屏上后，荧光显示屏相应位置会显示荧光。
6.如权利要求1所述的一种医用直线加速器使用环境实时监控方法，其特征在于，当α粒子打在荧光显示屏上的位置发生一次逾越安全阈值区域时，进行初级预警；当初级预警达到设定次数后，发出告警信号。
7.如权利要求1所述的一种医用直线加速器使用环境实时监控方法，其特征在于，α粒子在安全区域内，则说明磁场变化未对放射场产生影响；α粒子超出安全区域设定数量，说明磁场变化对放射场产生了影响。
8.一种医用直线加速器使用环境实时监控系统，其特征在于，包括：
用于对α粒子进行荧光标记的装置；
用于将放射粒子和标记的α粒子在同一磁场中分别进行加速，并通过医用直线加速器分别输出的装置；
用于对加速后的α粒子进行阻挡的荧光显示屏，所述荧光显示屏上设置安全区域；
用于通过α粒子落入安全区域的数量，判断磁场变化是否对放射场产生影响的装置。
9.一种医用直线加速器使用环境实时监控系统，其特征在于，包括：
依次连接的低能束流输运线LEBT、喷射器、中能束流传输线MEBT、漂移管直线加速器和医用直线加速器；所述医用直线加速器包括α粒子输出端和放射粒子输出端；所述α粒子输出端位置设置能够将射出的α粒子完全阻挡的荧光显示屏；所述荧光显示屏上设置安全区域。
10.如权利要求9所述的一种医用直线加速器使用环境实时监控系统，其特征在于，根据α粒子落入安全区域的数量，判断磁场变化是否对放射场产生影响。
CN202010439947.8A 2020-05-22 2020-05-22 医用直线加速器使用环境实时监控方法及系统 Active CN111569278B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010439947.8A CN111569278B (zh) 2020-05-22 2020-05-22 医用直线加速器使用环境实时监控方法及系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010439947.8A CN111569278B (zh) 2020-05-22 2020-05-22 医用直线加速器使用环境实时监控方法及系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111569278A true CN111569278A (zh) 2020-08-25
CN111569278B CN111569278B (zh) 2021-04-16

Family

ID=72109515

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010439947.8A Active CN111569278B (zh) 2020-05-22 2020-05-22 医用直线加速器使用环境实时监控方法及系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111569278B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002162475A (ja) * 2000-11-28 2002-06-07 Mitsubishi Electric Corp 蛍光ビームモニタとその製造方法およびその蛍光ビームモニタを備えた荷電粒子加速器
CN102113419A (zh) * 2008-05-22 2011-06-29 弗拉迪米尔·叶戈罗维奇·巴拉金 多轴带电粒子癌症治疗方法和装置
CN104204852A (zh) * 2012-03-08 2014-12-10 约翰霍普金斯大学 辐射治疗中的实时机械和剂量测定质量保证测量的方法和装置
CN107261343A (zh) * 2017-07-12 2017-10-20 合肥中科离子医学技术装备有限公司 一种质子ct成像和治疗的方法及装置
WO2017199385A1 (ja) * 2016-05-19 2017-11-23 三菱電機株式会社 粒子線治療装置用のビームモニタ及び粒子線治療装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002162475A (ja) * 2000-11-28 2002-06-07 Mitsubishi Electric Corp 蛍光ビームモニタとその製造方法およびその蛍光ビームモニタを備えた荷電粒子加速器
CN102113419A (zh) * 2008-05-22 2011-06-29 弗拉迪米尔·叶戈罗维奇·巴拉金 多轴带电粒子癌症治疗方法和装置
CN104204852A (zh) * 2012-03-08 2014-12-10 约翰霍普金斯大学 辐射治疗中的实时机械和剂量测定质量保证测量的方法和装置
WO2017199385A1 (ja) * 2016-05-19 2017-11-23 三菱電機株式会社 粒子線治療装置用のビームモニタ及び粒子線治療装置
CN107261343A (zh) * 2017-07-12 2017-10-20 合肥中科离子医学技术装备有限公司 一种质子ct成像和治疗的方法及装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN111569278B (zh) 2021-04-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2979728B1 (en) Neutron capture therapy device
US20120253172A1 (en) Radiation therapy system with high frequency shielding
CN211959650U (zh) 线性加速器系统和放射治疗装置
JP6634156B2 (ja) Ｘ線エネルギ分布測定装置およびｘ線治療装置
EP3006961A1 (en) Neutron radiation detection device and neutron capture therapy device
CN110361766A (zh) 一种医用加速器剂量监测的方法、装置、系统及设备
US10082587B1 (en) Neutron ray detecting system, and method of setting neutron ray detecting system
CN111135477A (zh) 一种基于电子加速器硼中子俘获治疗系统
CN111569278B (zh) 医用直线加速器使用环境实时监控方法及系统
EP2684430B1 (en) Electron source for linear accelerators
US11944845B2 (en) Asymmetric dual-mode ionization systems and methods
CN106772530A (zh) 术前束流剂量测量设备
Wang et al. Development of the CAS-LIBB single-particle microbeam for localized irradiation of living cells
JP2019154989A (ja) 中性子捕捉療法システム、及び中性子線検出装置
JP2019174272A (ja) 中性子線検出装置、及び中性子線検出装置の異常検知方法
Heid et al. Integrated MRI-LINAC radiotherapy machine
JP6875265B2 (ja) 中性子線検出装置
Zhukov Experience with the SNS loss monitoring and machine protection
Kwiatkowski et al. Design and Numerical Investigations of Scintillation Beam Loss Monitor for PolFEL
Falowska–Pietrzak et al. Monte Carlo Simulations and Neutron and Gamma Fluence Measurements to Investigate Stray Radiation in the European XFEL Undulator System
Xing et al. High power test and beam commissioning of the CPHS RFQ accelerator
Reiss Observation of the acceleration by an electromagnetic field of nuclear beta decay
CN220855203U (zh) 一种宽能谱中子辐射检测仪的剂量标定系统
Budyashov et al. A system for proton beam control during radiotherapy
JP2016038273A (ja) シンチレータの使用時間測定装置、シンチレータの使用時間測定方法、及び、中性子捕捉療法システム

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant