CN112535815A - 一种电子能量的调节方法以及调节装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电子能量的调节方法以及调节装置，涉及电子能量调节技术领域，主要解决的技术问题是改变电子入射能量的成本极高、操作不便捷的问题。本方案通过让电子在进入目标对象体内前先通过一定长度的衰减介质进行能量衰减以解决上述问题。所述电子能量的调节方法包括以下步骤：预先确定需要射入目标对象体内的电子能量；根据衰减介质的电子能量衰减公式确定所述衰减介质的尺寸；在电子传输路径上设置所述尺寸的所述衰减介质，使电子经过所述衰减介质后再射入目标对象体内。本发明实现了简便、高效、成本低廉地对进入目标对象体内的电子的能量进行调节，大幅提高了电子束治疗方法的实用性。
Description
技术领域
本发明涉及电子能量调节技术领域，尤其涉及一种电子能量的调节方法以及调节装置。
背景技术
放射治疗是利用高能量辐射如电子束等来破坏癌细胞的DNA以将其杀死。现代医疗中，放射治疗的方法应用越发普遍。然而，放射治疗却存在一个很大的问题，即放射治疗的电子束如果能量过高，其可杀死细胞的作用能量区就会过大，超过了需要杀死的如肿瘤等部位，在杀死癌细胞的同时也会杀死或损害正常细胞，影响到人体正常器官的健康。而要解决这一问题，则需要降低电子进入人体时的能量，减小其杀死细胞的作用能量区，使之能够较精准地覆盖目标部位将其杀死，而不破坏人体的正常细胞。
然而，现有的医疗用电子束往往从电子加速器中产生并出射。电子加速器是一种成本高昂的设备，且出射电子的能量往往与电子加速器的内部结构紧密相关。因此，要反复改变从电子加速器中出射的电子的能量，往往需要耗费巨大的成本，且非常不便捷。
因此，亟需提供一种简便、高效、成本低廉的对进入人体的电子的能量进行调节的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电子能量的调节方法以及调节装置，使得所述电子能量的调节方法可以简便、高效、成本低廉的对进入目标对象体内的电子的能量进行调节。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种电子能量的调节方法，包括如下步骤：
预先确定需要射入目标对象体内的电子能量；
根据衰减介质的电子能量衰减公式确定所述衰减介质的尺寸；
在电子传输路径上设置所述尺寸的所述衰减介质，使电子经过所述衰减介质后再射入目标对象体内。
优选的，前述的电子能量的调节方法，所述步骤：预先确定需要射入目标对象体内的电子能量，具体包括：
根据需要杀死的目标物体的尺寸，确定需要射入目标对象体内的电子的作用能量区；
通过电子能量区图谱确定与所述作用能量区相匹配的电子能量。
优选的，前述的电子能量的调节方法，所述目标对象为人或动物，所述衰减介质为水。
本发明的目的与其解决的技术问题还采用以下的技术方案来实现。依据本发明提出的一种电子能量的调节装置，用于实现上述任一所述的电子能量的调节方法，包括：
电子加速器和束流针，所述电子加速器中出射电子的一端连接所述束流针；电子从所述电子加速器中产生，并从所述束流针的针尖出射；
套管针，包括一端开口的用于安装所述束流针的管体，和固定设于所述管体的另一端的套管针针尖；所述管体内的管道自所述开口连通至所述套管针针尖；所述管道内注入有所述尺寸的所述衰减介质；所述束流针从所述开口插入所述管道中。
优选的，前述的电子能量的调节装置，所述束流针的针尖插入至接近但不接触所述衰减介质的表面。
优选的，前述的电子能量的调节装置，所述套管针的材料为不锈钢或碳化硅。
优选的，前述的电子能量的调节装置，所述管道为圆形管道，所述衰减介质的尺寸为所述衰减介质沿所述电子传输路径上的长度。
优选的，前述的电子能量的调节装置，所述套管针用于插入所述目标对象体内。
借由上述技术方案，本发明提出的一种电子能量的调节方法以及调节装置至少具有以下优点：
本发明技术方案中，所述电子能量的调节方法，根据需要电子的能量，利用公式计算得出需要加入衰减介质的长度，在电子入射进入目标对象体内前先让电子通过衰减介质，即可轻松改变电子进入目标对象体内的能量。该方案不需要对电子加速器进行任何操作和改动，大幅节省了调节成本；只需人工加入一定长度的衰减介质(如水)即可调节，使得调节简便高效；同时因减少电子的能量与加入介质的长度为线性，只需改变介质的长度即可获得在最大值能量以下的任意所需的电子能量，大幅提高了电子能量调节方法的实用性。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的电子能量的调节方法流程图。
图2为本发明实施例提供的6.0MeV电子不通过衰减介质的能量图谱。
图3为本发明实施例提供的6.0MeV电子通过1.0mm的水后的能量图谱。
图4为本发明实施例提供的6.0MeV电子通过2.0mm的水后的能量图谱。
图5为本发明实施例提供的6.0MeV电子通过3.0mm的水后的能量图谱。
上述图中，所有能量归一化的基础值为6.0MeV电子不通过衰减介质的最大能量：290.47kGy/μA/s。
具体实施方式
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例一
本发明实施例提供了一种电子能量的调节方法，请参考图1，图1为本发明实施例提供的电子能量的调节方法流程图，具体包括如下步骤：
S1，预先确定需要射入目标对象体内的电子能量；
具体的，请参考图2，图2为本发明实施例提供的6.0MeV电子不通过衰减介质的能量图谱。本实施例中目标对象为人。图2表示6.0MeV电子在不通过衰减介质的情况下，其能量随传输距离的衰减。6.0MeV电子的最大能量为290.47kGy/μA/s，图2中1％的包络线包络的范围为电子在传输过程中能量大于最大能量290.47kGy/μA/s的1％，即2.9047kGy/μA/s的范围。本实施例中，假设针对特定的人，能量为1％的区域即为可杀死该人体内的肿瘤和正常细胞的作用能量区，从图2可看出，能量为1％的区域在z轴最远处延伸至8mm，范围较大。而假设根据医疗检测，肿瘤在z轴的最大长度只有6mm，此时使用6.0MeV电子杀死肿瘤，则很可能杀死或损害6mm-8mm范围内的正常细胞，对人体造成伤害。因此需要降低电子的能量。查阅电子能量图谱可知，能量为5.3MeV电子其可杀死肿瘤作用能量区在z轴的最大长度为6mm，符合要求，因此需要将从电子加速器中出射6.0MeV电子的能量降低至5.3MeV，使之可以正好覆盖杀死肿瘤的作用区，而不伤害人体的正常细胞。因此需要将从电子加速器中出射6.0MeV电子的能量降低至5.3MeV，使之可以正好覆盖杀死肿瘤的作用区，而不伤害人体的正常细胞。
S2，根据衰减介质的电子能量衰减公式确定预定衰减介质的尺寸；
电子在液体介质中传输时，能量会衰减，且衰减的能量与通过液体介质的长度成正比。具体的，根据这一原理，设计电子能量的调节方法。本实施例中的衰减介质采用水。电子每通过1cm长的水，其能量衰减2.3MeV。请参考图3、图4、图5。图3为本发明实施例提供的6.0MeV电子通过1.0mm的水后的能量图谱。图4为本发明实施例提供的6.0MeV电子通过2.0mm的水后的能量图谱。图5为本发明实施例提供的6.0MeV电子通过3.0mm的水后的能量图谱。图3、图4、图5的能量都是以图2中6.0MeV电子的最大能量为290.47kGy/μA/s作为基础值进行归一化。可以看出，图3、图4、图5中的1％作用能量区在逐渐缩小。根据上述公式，图3、图4、图5中的电子能量图谱其实分别与能量为5.77MeV、5.54MeV、5.31MeV的电子能量图谱是一致的。
根据这一公式，计算得到，要使6.0MeV电子的能量衰减至5.3MeV，需要通过约3mm的水，由此得到了所需衰减介质的长度。
S3：在电子传输路径上设置所述尺寸的衰减介质，使电子经过衰减介质后再射入目标对象体内；
具体的，将从电子加速器中出射的初始能量为6.0MeV的电子，在入射进入人体前，先通过长度为3mm的水，此时通过衰减介质后的电子能量衰减至5.3MeV，作用能量区在z轴的长度变为6mm，简便、高效地调节了电子能量。
之后将从衰减介质出射的电子入射进入人体，能量衰减后的电子的作用能量区与肿瘤等目标部位较吻合，即可精准实施手术。
本发明可电子能量进行多次不同的调节，后续如需调节其它能量，只需重复上述步骤，调节简便、高效。且不会对电子加速器或束流针等仪器做出任何结构上的改动或损耗，大幅降低了电子能量调节的成本，在临床医学上有巨大的应用价值。
实施例二
基于前述实施例，本发明实施例提出了一种电子能量的调节装置，用于实现前述实施例的一种电子能量的调节方法，包括：
电子加速器和束流针，电子加速器中出射电子的一端连接束流针；电子从电子加速器中产生，并从束流针的针尖出射；
套管针，包括一端开口的用于安装束流针的管体，和固定设于管体的另一端的套管针针尖；管体内的管道为圆形，自开口连通至套管针针尖；管道内注入有所述长度的衰减介质；束流针从开口插入管道中，束流针的针尖插入至正好接近但不接触到管道内衰减介质的表面。套管针采用不锈钢或碳化硅制成。注射时，套管针插入目标对象体内，运用前述实施例提供的一种电子能量的调节方法，即可实现对电子能量的调节。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种电子能量的调节方法，其特征在于，包括如下步骤：
预先确定需要射入目标对象体内的电子能量；
根据衰减介质的电子能量衰减公式确定所述衰减介质的尺寸；
在电子传输路径上设置所述尺寸的所述衰减介质，使电子经过所述衰减介质后再射入目标对象体内。
2.根据权利要求1所述的电子能量的调节方法，其特征在于，所述步骤：预先确定需要射入目标对象体内的电子能量，具体包括：
根据需要杀死的目标物体的尺寸，确定需要射入目标对象体内的电子的作用能量区；
通过电子能量区图谱确定与所述作用能量区相匹配的电子能量。
3.根据权利要求1所述的电子能量的调节方法，其特征在于，所述目标对象为人或动物，所述衰减介质为水。
4.一种电子能量的调节装置，用于实现如权利要求1至3任一项所述的电子能量的调节方法，其特征在于，包括：
电子加速器和束流针，所述电子加速器中出射电子的一端连接所述束流针；电子从所述电子加速器中产生，并从所述束流针的针尖出射；
套管针，包括一端开口的用于安装所述束流针的管体，和固定设于所述管体的另一端的套管针针尖；所述管体内的管道自所述开口连通至所述套管针针尖；所述管道内注入有所述尺寸的所述衰减介质；所述束流针从所述开口插入所述管道中。
5.根据权利要求4所述的电子能量的调节装置，其特征在于，所述束流针的针尖插入至接近但不接触所述衰减介质的表面。
6.根据权利要求4所述的电子能量的调节装置，其特征在于，所述套管针的材料为不锈钢或碳化硅。
7.根据权利要求4所述的电子能量的调节装置，其特征在于，所述管道为圆形管道，所述衰减介质的尺寸为所述衰减介质沿所述电子传输路径上的长度。
8.根据权利要求4所述的电子能量的调节装置，其特征在于，所述套管针用于插入所述目标对象体内。
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