CN213667592U - 粒子射束治疗装置 - Google Patents

Abstract

本公开涉及肿瘤放射治疗技术领域，具体提供了一种粒子射束治疗装置。该粒子射束治疗装置包括固定支撑装置、同步加速器、旋转支撑装置、第一偏转磁体组、第二偏转磁体组和照射头，固定支撑装置用于作为支撑基础；驱动转动机构提供的动力能够使旋转支撑装置绕旋转中心线旋转；同步加速器倾斜设置在旋转支撑装置内，且其所处平面与竖直平面形成夹角，同步加速器上连接有第一输送通道；第一偏转磁体组设置在旋转支撑装置上，经第一输送通道输出的粒子射束沿第一偏转磁体组的输入端的切线方向进入到第一偏转磁体组内；经第一偏转磁体组输出的粒子射束沿第二偏转磁体组的输入端的切线方向进入到第二偏转磁体组内，照射头连接于第二偏转磁体组的末端。

Description

粒子射束治疗装置

技术领域

本公开涉及肿瘤放射治疗技术领域，尤其涉及一种粒子射束治疗装置。

背景技术

粒子加速器可应用于肿瘤放射治疗，如在重离子治疗或质子治疗中对粒子射束进行加速。加速后的粒子射束需被引导至患者的靶组织，且经常需要从不同的方向对靶组织进行照射，以增强治疗效果或减小对周围健康组织的照射剂。

一些肿瘤放射治疗系统中，粒子束的发生装置和加速器固定于地面，治疗室设置在加速器的附近，因此需要对加速器射出的粒子射束进行转向并引导至治疗室内，具体需要由偏转磁体和聚焦磁体组成的复杂系统将粒子射束从粒子加速器引导至目标，其体积较大且制造成本昂贵。另外，治疗室与加速器的距离较大，粒子射束在传输过程中会发生能量损耗，可能导致照射剂量的控制精度降低。

实用新型内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种粒子射束治疗装置。

本公开提供了一种粒子射束治疗装置，用于向靶组织发射粒子射束，其特征在于，包括：

固定支撑装置，包括底座，所述底座上设有驱动转动机构，用于作为支撑基础；

旋转支撑装置，可转动地设置于所述固定支撑装置；所述旋转支撑装置做旋转运动时具有旋转中心线，通过所述驱动转动机构提供的动力能够使所述旋转支撑装置绕所述旋转中心线旋转；

同步加速器，设置在所述旋转支撑装置内，用于对粒子射束进行加速，所述同步加速器中具有偏转磁体，所述同步加速器倾斜设置在所述旋转支撑装置内，并使得所述同步加速器所处平面与竖直平面形成夹角，所述同步加速器上连接有第一输送通道；

第一偏转磁体组，设置在所述旋转支撑装置上，用于接收和输送所述第一输送通道输出的粒子射束，所述第一偏转磁体组呈弧状，经所述第一输送通道输出的粒子射束沿所述第一偏转磁体组的输入端的切线方向进入到所述第一偏转磁体组内；

第二偏转磁体组，与所述第一偏转磁体组连接，用于接收和传送所述第一偏转磁体组输出的粒子射束，所述第二偏转磁体组呈弧状，经所述第一偏转磁体组输出的粒子射束沿所述第二偏转磁体组的输入端的切线方向进入到所述第二偏转磁体组内，所述第二偏转磁体组的输出端伸出所述旋转支撑装置，且所述第二偏转磁体组的输出端指向所述旋转支撑装置的旋转中心线；

照射头，连接于所述第二偏转磁体组的末端，粒子射束从所述照射头发射至目标靶组织。

可选的，所述同步加速器所处平面和与所述旋转支撑装置的旋转中心线垂直的竖直平面呈夹角。

可选的，所述第一偏转磁体组的输出端位于所述旋转支撑装置的轴向方向的一侧。

可选的，所述第一偏转磁体组的输出端的切线方向为水平方向或与所述底座的支撑面平行。

可选的，所述第一偏转磁体组所处平面与所述第二偏转磁体组所处平面共面。

可选的，所述第一输送通道垂直于水平面或所述底座的支撑面。

可选的，所述第一偏转磁体组和所述第二偏转磁体组与所述同步加速器中的偏转磁体组的结构和参数相同。

可选的，所述第一偏转磁体组和所述第二偏转磁体组与所述同步加速器中的偏转磁体组的偏转磁体本体的数量相同。

可选的，所述第一偏转磁体组和所述第二偏转磁体组与所述同步加速器中偏转磁体组的偏转磁体本体的数量为四个。

可选的，所述第一偏转磁体组的输出端的切线方向为水平方向或与所述底座的支撑面平行。

可选的，所述第一偏转磁体组所处平面与所述第二偏转磁体组所处平面共面。

可选的，所述第一输送通道朝向所述旋转支撑装置的其中一个侧面倾斜。

可选的，所述第一偏转磁体组的输出端朝向所述旋转支撑装置远离所述第一输送通道的一侧延伸。

可选的，所述第一偏转磁体组的输出端连接有第一偏转磁体，经所述第一偏转磁体偏转的粒子射束沿所述第二偏转磁体组的输入端的切线方向进入到所述第二偏转磁体组内。

可选的，所述第一偏转磁体将所述第一偏转磁体组输出的粒子射束偏转至水平方向或与所述底座的支撑面平行。

可选的，所述第一偏转磁体组与所述第二偏转磁体组之间设有第二输送通道，经所述第一偏转磁体偏转的粒子射束进入到所述第二输送通道内，且所述第二输送通道的输出端与所述第二偏转磁体组的连接处相切。

可选的，所述第二输送通道沿水平方向设置或与所述底座的支撑面平行。

可选的，所述第二输送通道的外周设有第一聚焦磁体。

可选的，所述第一偏转磁体组所处平面与所述第二偏转磁体组处平面形成夹角。

可选的，所述旋转支撑装置的两侧均设有环形结构，所述环形结构与所述旋转支撑装置同轴，所述环形结构可转动地设置于所述固定支撑装置，且所述环形结构的外径小于所述旋转支撑装置径向最远处的径向距离。

可选的，所述第一偏转磁体组内的偏转磁体本体、所述第二偏转磁体组内的偏转磁体本体和所述同步加速器内的偏转磁体组的偏转磁体本体均具有聚焦边缘。

可选的，所述同步加速器所处平面与水平面或所述底座的支撑面之间的角度为40°-90°。

可选的，所述旋转支撑装置内设有用于支撑所述同步加速器的固定座。

可选的，经所述第二偏转磁体组输出的粒子射束垂直于所述旋转支撑装置的旋转中心线。

可选的，所述第二偏转磁体组所处平面与水平面或所述底座的支撑面垂直。

可选的，所述旋转支撑装置的旋转中心线沿水平方向设置或与所述底座的支撑面平行。

可选的，所述同步加速器的中心线和与所述旋转支撑装置的旋转中心线垂直的竖直平面重合。

可选的，所述同步加速器的中心线和与所述旋转支撑装置的旋转中心线垂直的竖直平面相交。

本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：

相对于同步加速器和束流输运装置分开布置的结构，集成在旋转支撑装置上的同步加速器、第一偏转磁体组和第二偏转磁体组可以显著节省空间。且经同步加速器输出的粒子射束沿第一偏转磁体组的输入端的切线方向进入到第一偏转磁体组内，因此，无需在第一偏转磁体组的输入端设置偏转磁体和聚焦磁体，从而使粒子射束治疗装置整体的高度降低，同步加速器倾斜设置，进一步降低同步加速器的高度，高度降低能够使粒子射束治疗装置占用的空间减小，进而节约粒子射束治疗装置容纳建筑物整体的建设成本及建筑难度，实现超小型化的同步加速器粒子射束治疗装置。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

为了更清楚地说明本公开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，对于本领域普通技术人员而言，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他的附图。

图1为本公开实施例所述第二偏转磁体组与第一输送通道设置在旋转支撑装置同一侧时粒子射束治疗装置的结构示意图；

图2为图1的左视图；

图3为图1的俯视图；

图4为图1中隐藏了旋转支撑装置之后的粒子射束治疗装置的示意图；

图5为图4的左视图；

图6为同步加速器设置在固定座上的示意图；

图7为本公开实施例所述第二偏转磁体组的输出端朝向旋转支撑装置远离第一输送通道的一侧延伸时粒子射束治疗装置的结构示意图；

图8为图7的左视图；

图9为图7的俯视图；

图10为图7中隐藏了旋转支撑装置之后的粒子射束治疗装置的示意图；

图11为本公开实施例所述第一输送通道朝向旋转支撑装置的其中一个侧边倾斜时的粒子射束治疗装置的结构示意图；

图12为本公开实施例所述旋转支撑装置的两侧设置环形支撑板的示意图；

图13为图12的左视图；

图14为本公开实施例所述粒子射束运动轨迹与同步加速器的粒子射束运动轨迹所处平面之间的垂直面的示意图；

图15为本公开实施例所述第一偏转磁体组所处平面与第二偏转磁体组处平面形成夹角的示意图；

图16为本公开实施例所述第一偏转磁体组中偏转磁体本体数量为三个时的示意图；

图17为本公开实施例所述第二偏转磁体组中偏转磁体本体数量为三个时的示意图。

其中，10、同步加速器所处平面；11、第一偏转磁体组所处平面；12、第二偏转磁体组所处平面；13、垂直面；14、旋转中心线；15、与旋转中心线垂直的竖直平面；100、固定支撑装置；200、旋转支撑装置；210、环形板；230、支撑杆；240、环形支撑板；300、注入装置；310、驱动装置；400、同步加速器；410、第一偏转磁体本体；420、固定座；500、第一偏转磁体组；510、第二偏转磁体本体；600、第二偏转磁体组；610、第三偏转磁体本体；700、支撑装置；800、照射头；900、第二输送通道；901、第一聚焦磁体；902、第一偏转磁体；910、第一输送通道；911、第二聚焦磁体。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。

结合图1至图5所示，本申请实施例提供的粒子射束治疗装置用于向靶组织发射粒子射束，粒子射束治疗装置包括固定支撑装置100、旋转支撑装置200、注入装置300、同步加速器400、第一偏转磁体组500、第二偏转磁体组600、支撑装置700、驱动装置310、照射头800和控制装置(图未示出)。

固定支撑装置100作为安装基体固定于地面上，在一些实施例中，固定支撑装置100的底座为地面。底座上设有驱动转动机构，用于作为支撑基础。注入装置300包括粒子源，其固定在旋转支撑装置200上，用于发生粒子射束并将粒子射束初步加速后注入到同步加速器400内，具体可以为质子束、碳离子束或氦离子束等。

结合图1至图3所示，同步加速器400固定在旋转支撑装置200上，用于接收和加速注入装置300发生的粒子射束，同步加速器400中具有偏转磁体。结合图2和图5所示，同步加速器400倾斜设置在旋转支撑装置200内，并使得同步加速器400所处平面与竖直平面形成夹角，进一步优化地，如图5所示，同步加速器400所处平面和与旋转中心线垂直的竖直平面15呈夹角，同步加速器400上连接有第一输送通道910。该种设计方式可以降低旋转支撑装置200的高度，进而降低粒子射束治疗装置的高度，节省占用空间。结合图5和图9所示，该处及以下同步加速器所处平面10、第一偏转磁体组所处平面11、第二偏转磁体组所处平面12均是指粒子射束在各个装置内运动轨迹所处平面或粒子射束的通道中心线所处平面。

同步加速器400所处平面与水平面或底座的支撑面之间的角度为40°-90°，优选地，同步加速器400所处平面与水平面或底座的支撑面之间的角度为45°-80°。在该角度范围内的同步加速器400，其轴向长度不至于太长，容纳的建筑物高度和轴向成本更合理。同时，同步加速器400所处平面的空间形状类似长圆型，倾斜后，能够使其轴向投影更接近圆形，能够降低旋转支撑装置200的周向长度或者其半径，使粒子射束治疗装置的高度降低。同时，同步加速器400倾斜设置的方式使得旋转支撑装置200的轴向长度更长，因此，可通过在轴向方向设置多个滚轮架，使同步加速器400旋转时更稳固。其中，滚轮架在现有技术中较为常见，且在本实施中，仅起到固定支撑的作用，因此，在此并未做过多的描述。

进一步优化地，如图6所示，旋转支撑装置200内设有用于支撑同步加速器400的固定座420。通过固定座420将同步加速器400各部件、磁体固定后整体安装到旋转支撑装置200上，固定座420上安装固定同步加速器400的各部件、磁体时，可以水平状态进行安装，降低同步加速器400的安装难度，否则将同步加速器400各部件倾斜进行安装，其安装精度要求高，难度相对较大。

粒子射束经过第一偏转磁体组500与第二偏转磁体组600依次接收加速后的粒子射束，并通过照射头800对目标区域进行照射。支撑装置700用于支撑患者，支撑装置700由可活动的机械机构(图未示)驱动以便于调整其与照射头800的相对位置，支撑装置700优选为治疗床，治疗床可以通过机械臂移动或底部设有的滚轮移动座移动。驱动装置310用于驱动旋转支撑装置200在固定支撑装置100上转动。同步加速器400上连接有第一输送通道910，第一输送通道910将粒子射束向上输送或斜向上输送。

其中，上述和下述的轴向长度均是指旋转支撑装置200的旋转中心线14的长度方向。

结合图4、图5和图6所示，同步加速器400包括四组偏转磁体组和加速装置。每组偏转磁体组中的偏转磁体本体的数量为多个，如图示实施例中每组偏转磁体组包括四个第一偏转磁体本体410。加速装置可以为射频加速器。第一偏转磁体本体410用于通过其磁场对粒子射束进行偏转，使粒子射束能沿环形轨道回转。同步加速器400使粒子射束循环转动加速以提高能量或维持在循环轨道中。进一步优化地，第一偏转磁体本体410也可以设成具有边缘聚焦作用。其中，图中所示的每组偏转磁体组的第一偏转磁体本体410数量为多个，每组偏转磁体组的第一偏转磁体本体410的结构、参数不相同，图中仅为示意，不代表第一偏转磁体本体410的实际结构。在一些可选实施例中，每组偏转磁体组中的第一偏转磁体本体410的数量也可以为一个，使束流转过90度。在另一些实施例中，同步加速器400的形状还可以为圆角矩形等形状，每个圆角处均由多个偏转磁体构成，圆角处的偏转磁体可以使束流发生度偏转。

结合图1、图2、图7和图8所示，固定支撑装置100包括底座和驱动转动机构。作为优选方案，驱动转动机构可以为多个滚轮和驱动装置310，滚轮可转动地设置于底座，多个滚轮的轴线平行，多个滚轮沿凹陷的圆弧轨迹排布在底座上，滚轮的外周面形成凹陷的弧形轨道。驱动装置310可以驱动至少一个滚轮转动。作为实施方式，驱动装置310可为电机或电机减速机，或减速电机等能通过电动提供滚轮枢轴转动的机构。驱动转动机构也可为其他能够驱动物体转动的机构。

旋转支撑装置可转动地设置于所述固定支撑装置100，旋转支撑装置200用于对同步加速器400支撑，即同步加速器400安装在旋转支撑装置200上。旋转支撑装置200做旋转运动时具有旋转中心线14，通过驱动转动机构提供的动力能够使旋转支撑装置200绕所述旋转中心线14旋转。优选地，旋转支撑装置200的旋转中心线14与水平面或与底座的支撑面(即底座的上表面)平行设置，便于安装和控制。在一些实施例中，旋转支撑装置200为环状支架，具体包括两个环形板210，两个环形板210同心布置，且两个环形板210间隔设置，使得两个环形板210之间形成安装同步加速器400的空间。旋转支撑装置200的外周面与固定支撑装置100中的滚轮外边缘所排布成的弧形轨迹等径，且可转动地布置于滚轮外周面上，滚轮的外周面与旋转支撑装置200的外周面相切接触，滚轮转动时可以驱动旋转支撑装置200转动。

应当理解，旋转支撑装置200的形状以及其与固定支撑装置100的连接方式并不局限于上述结构，能实现安装固定同步加速器400并能在固定支撑装置100上转动的其他结构也应落入本公开要求保护范围。例如，旋转支撑装置200的外形可以为方形、多边形等形状，内部构造可以采用由较短的金属材质的圆管、圆柱相互固定连接而成的镂空桁架结构，能大大减轻旋转支撑装置200的重量。

旋转支撑装置200与固定支撑装置100的可转动连接也可以为其他形式，如旋转支撑装置200的两个端面上均可以设置一个环形结构(该环形结构可为具有能使同步加速器400旋转设定角度的圆弧型或开口环，圆弧或环的圆心角保证能使同步加速器400旋转预设角度，例如大于等于90°。优选的，为圆环结构，如图12所示)，并且配套设置两个固定支撑装置100。环形结构与旋转支撑装置200的转动中心同轴，环形结构可转动地设置于固定支撑装置100，且环形结构的外径小于旋转支撑装置200径向最远处的径向距离，此时，固定支撑装置100环形结构的半径可以更小。两个环形结构的外周面与固定支撑装置100上的滚轮配合，通过滚轮与环形结构外周面的啮合或摩擦驱动旋转支撑装置200转动。

结合图12和图13所示，旋转支撑装置200的两侧均设有多个支撑杆230，环形结构为环形支撑板240，环形支撑板240设置在支撑杆230的端部，进而通过支撑杆230将两个环形支撑板240固定支撑在旋转支撑装置200的两侧。环形支撑板240的外周面与固定支撑装置100上的滚轮配合，通过滚轮的转动带动环形支撑板240转动，即在旋转支撑装置200的两侧均设置滚轮，滚轮可转动地设置于底座，多个滚轮的轴线平行，多个滚轮沿凹陷的圆弧轨迹排布在底座上，滚轮的外周面形成凹陷的弧形轨道并与环形支撑板240外边缘相切。驱动装置310可以驱动至少一个滚轮转动。通过两侧的滚轮组对环形支撑板240支撑，能够保证旋转支撑装置200被更稳定的支撑及旋转运动。优选的，旋转支撑装置200配合设有能够保证旋转支撑装置200在转动时不发生侧倾的机构，该机构可以设置在滚轮架内测，也可在底座上，或在粒子射束治疗装置容纳建筑体的顶部或两侧墙体上。例如滚轮架内测设有滚轮或滚珠机构，该滚轮或滚珠抵靠在旋转支撑装置200表面。优选的，支撑杆230垂直于旋转支撑装置200所处平面，环形支撑板240的中心线与旋转支撑装置200的旋转中心线14重合，使得通过环形支撑板240的转动带动旋转支撑装置200沿着其中心线转动。进一步优化地，尽可能的减小环形支撑板240的直径，能够保证粒子射束治疗装置在旋转时，不会发生干涉即可。例如，首先保证旋转支撑装置径向距离最大的部位在旋转设定角度过程中，不会与底座发生干涉。该种设计方式能够进一步降低粒子射束治疗装置的整体高度。

在另一些实施例中，驱动旋转支撑装置转动的方式可以通过齿轮传动，底座上设有驱动装置，驱动装置连接设置有第一齿轮，驱动装置能够驱动第一齿轮转动，相应地，在环形板210或环形支撑板240的外周设置与第一齿轮相啮合的第二齿轮，进而通过第一齿轮的转动带动环形板210或环形支撑板240转动。可见，固定支撑装置100与旋转支撑装置200的具体配合方式不受限制，只需满足通过固定支撑装置100带动旋转支撑装置200围绕其旋转中心线14转动即可。

结合图1至图6所示，第一偏转磁体组500设置在旋转支撑装置200上，用于接收和输送第一输送通道910输出的粒子射束，即用于接收和输送第一输送通道910输出的粒子射束。第一偏转磁体组500呈弧状，经第一输送通道910输出的粒子射束沿第一偏转磁体组500的输入端的切线方向进入到第一偏转磁体组500内，即第一偏转磁体组500的输入端的切线方向与经同步加速器400输出的粒子射束的输送方向重合。结合图4和图5所示，第一偏转磁体组500包括多个偏转磁体本体，如图示实施例中第一偏转磁体组500包括四个第二偏转磁体本体510，四个第二偏转磁体本体510用于通过其磁场对粒子射束进行偏转，使粒子射束按照设定方向从第一偏转磁体组500中输出。相应地，采用四个第二偏转磁体本体510可以使得粒子射束偏转90°，当然也可通过改变第二偏转磁体本体510的圆心角使得粒子射束偏转其他角度。当然，第二偏转磁体本体510也可以为其他数量，如第二偏转磁体本体510的数量也可以为一个，且第二偏转磁体组500中对应位置的第二偏转磁体本体510的圆心角与同步加速器400的偏转磁体组中对应位置的第一偏转磁体本体410的圆心角可以相同，也可不同，其根据具体需求进行设计。其中，圆心角为偏转磁体本体或偏转磁体组中在其所处面上束流运动轨迹形成圆弧的圆心角。

值得注意的是，上文及下文中的相切均是指与粒子射束运动方向所形成的轨迹相切。

第二偏转磁体组600与第一偏转磁体组500连接，用于接收和传送第一偏转磁体组(500)输出的粒子射束，第二偏转磁体组600呈弧状，经第一偏转磁体组500输出的粒子射束沿第二偏转磁体组600的输入端的切线方向进入到第二偏转磁体组600内，即经第一偏转磁体组500输出的粒子射束的输送方向与第二偏转磁体组600的输入端的切线方向平行，或者第一偏转磁体组500输出的粒子射束经偏转磁体偏转后与第二偏转磁体组600的输入端的切线方向平行，其根据具体需求进行设计。第二偏转磁体组600的输出端指向旋转支撑装置200的旋转中心线14。进一步优化地，第二偏转磁体组600所处平面与水平面或底座的支撑面垂直。采用第二偏转磁体组600的输入端水平，输出端垂直的实施方案，第二偏转磁体组600可以直接采用与同步加速器400相同的偏转磁体组，即结构、参数和偏转磁体本体的数量均相同，简化控制系统。第二偏转磁体组600包括多个偏转磁体本体，且第二偏转磁体组600中的偏转磁体本体也可以为一个。在一些优选实施例中，如图示实施例中第二偏转磁体组600包括四个第三偏转磁体本体610，四个第三偏转磁体本体610用于通过其磁场对粒子射束进行偏转，使得粒子射束朝向旋转支撑装置200的旋转中心线14方向输出。

在一些优选实施例中，结合图4和图5所示，第一偏转磁体组500和第二偏转磁体组600与同步加速器400中偏转磁体组的结构和参数相同。进一步优化地，第一偏转磁体组500和第二偏转磁体组600与同步加速器400中偏转磁体组的偏转磁体本体的数量相同，使得第二偏转磁体本体510的数量和第三偏转磁体本体610的数量与同步加速器400中每组偏转磁体组的第一偏转磁体本体410的数量相同，优选的，偏转磁体本体的数量为四个，使得第一偏转磁体组500与第二偏转磁体组600共面，此时，第一偏转磁体组500与第二偏转磁体组600之间无需设置偏转磁体和聚焦磁体，简化结构，同时降低粒子射束治疗装置的轴向长度。且第一偏转磁体组500和第二偏转磁体组600中的偏转磁体构成的偏转部分的曲率半径与同步加速器400中的偏转磁体构成的偏转部分的曲率半径相同。因此，第一偏转磁体组500和第二偏转磁体组600可以直接采用同步加速器400中的偏转磁体组，使得粒子射束治疗装整体的设计和安装更加方便。并且可以采用基本相同的控制参数来控制束流的偏转，从而降低束流从同步加速器400中引出后对患者进行照射治疗路径的偏转控制的难度和复杂度，可以简化控制系统。在另一些实施例中，第一偏转磁体组500与第二偏转磁体组600共面时，第一偏转磁体组500与第二偏转磁体组600的数量也可不同。如图16所示，第一偏转磁体组500的数量可为三个，第二偏转磁体组600的数量可为四个，此时，需改变同步加速器400的倾斜角度，使得经第一偏转磁体组500输出的粒子射束的方向为水平方向。或者如图17所示，第一偏转磁体组500的数量可为四个，第二偏转磁体组600的数量可为三个，此时，需改变同步加速器400的倾斜角度，使得经第二偏转磁体组600的输出端指向旋转支撑装置200的旋转中心线14。当然，第一偏转磁体组500和第二偏转磁体组600的具体数量不受限制，只需满足第一偏转磁体组500和第二偏转磁体组600共面，且第二偏转磁体组600的输出端指向旋转支撑装置200的旋转中心线14即可。

第一偏转磁体组500内的偏转磁体本体、第二偏转磁体组600内的偏转磁体本体和同步加速器400内的偏转磁体组的偏转磁体本体均具有聚焦边缘。即同步加速器400、第一偏转磁体组500与第二偏转磁体组600均由多块具有聚焦边缘的偏转磁体本体构成，在实现粒子射束偏转的同时，具有聚焦功能，可以省去单独的聚焦磁体，从而可以使粒子治疗装置整体的体积及重量大大降低，使竖立设置的粒子射束治疗装置转动时，旋转驱动更简易、无需更大功率的旋转驱动，同时有利于旋转运动的精度控制。值得注意的是第一偏转磁体组500与第二偏转磁体组600也可以采用不具有边缘聚焦功能的磁体，配合单独的聚焦磁体进行聚焦。

照射头800连接于第二偏转磁体组600的末端，粒子射束从照射头800发射至目标靶组织。进一步优化地，可在照射头800与第二偏转磁体组600之间设置聚焦磁体。

在另一些实施例中，同步加速器400中每组偏转磁体组的第一偏转磁体本体410的数量可以为一个，此时，第二偏转磁体本体510的数量和第三偏转磁体本体610的数量也应为一个。具体地，一个偏转磁体本体实现90°的偏转，其中，同步加速器需要4个第一偏转磁体本体410以完成束流回转一周。或者一个偏转磁体本体实现60°的偏转，同步加速器需要6个第一偏转磁体本体410以完成束流回转一周。可见，偏转磁体本体的偏转角度不受限制，只需满足偏转需求即可，且同步加速器中的偏转磁体本体数量应使得束流能够回转一周。需要注意的是，该实施例中的每个偏转磁体本体前后都需要设有单独的聚焦磁体，避免束流发散。

本申请相对于同步加速器400和束流输运装置分开布置的结构，集成在旋转支撑装置200上的同步加速器400、第一偏转磁体组500和第二偏转磁体组600可以显著节省空间。且经同步加速器400输出的粒子射束沿第一偏转磁体组500的输入端的切线方向进入到第一偏转磁体组500内，因此，无需在第一偏转磁体组500的输入端设置偏转磁体和聚焦磁体，从而使粒子射束治疗装置整体的高度降低，同步加速器400倾斜设置，进一步降低同步加速器的高度，从而使粒子射束治疗装置整体的轴向长度降低，高度和长度降低能够使粒子射束治疗装置占用的空间减小，进而节约粒子射束治疗装置容纳建筑物整体的建设成本及建筑难度，实现超小型化的同步加速器400粒子射束治疗装置。

结合图1至图3、图7至图9所示，第一偏转磁体组500的输出端位于旋转支撑装置200的轴向方向的一侧。即处于第一偏转磁体组500内的粒子射束的运动轨迹，或其运动轨迹的延长线跨过旋转支撑装置200的上方，进而使得第二偏转磁体组600可跨过旋转支撑装置200，或者第二偏转磁体组600可穿过旋转支撑装置200，以此减小粒子射束治疗装置的轴向长度，从而可以进一步缩小粒子射束治疗装置的整体面积，利于实现粒子射束治疗装置整体的小型化。

具体地，在一些实施例中，处于第一偏转磁体组500内的粒子射束跨过旋转支撑装置200的轴向方向的上方，使得第一偏转磁体组500的输出端处于旋转支撑装置200的外侧。在另一些实施例中，第一偏转磁体组500内的粒子射束的运动轨迹的延长线跨过旋转支撑装置200的上方，其中该处的延长线至沿着粒子射束运动轨迹的圆周方向的延长线。该种设计方式使得第一偏转磁体组500的输出端处于旋转支撑装置200的轴向方向的上方，进而使得第一偏转磁体组500和第二偏转磁体组600的连接处处于旋转支撑装置200的轴向方向的上方，该连接处指第二偏转磁体组600直接与第一偏转磁体组500连接的位置，或者第二偏转磁体组600通过连接管道与第一偏转磁体组500连接的位置。第一偏转磁体组500的输出端也可处于旋转支撑装置200的内侧，值得注意的是，该种设计方式时，第二偏转磁体组600与第一偏转磁体组500连接后，第二偏转磁体组600可跨过旋转支撑装置200，使得第二偏转磁体组600的输出端处于旋转支撑装置200的外侧。在另一些实施例中，第一偏转磁体组500穿过旋转支撑装置200或者第二偏转磁体组600穿过旋转支撑装置200。可见，第一偏转磁体组500和第二偏转磁体组600的设计方式应使得第二偏转磁体组600的输出端处于旋转支撑装置200的外侧，且第二偏转磁体组600的输出端的位置应满足设计需求。

结合图1至图10所示，在一些实施例中，第一输送通道910垂直于水平面或底座的支撑面。此时，处于第一偏转磁体组500的偏转方向不受限制，结合图1至图5所示，第一偏转磁体组500的输出端朝向同步加速器400连接有第一输送通道910的一侧；或者结合图7至图10所示，第一偏转磁体组500的输出端朝向旋转支撑装置200远离第一输送通道910的一侧。优选地，第一偏转磁体组500和第二偏转磁体组600与同步加速器400中的偏转磁体组的结构和参数以及偏转磁体本体的数量均相同，使得粒子射束治疗装整体的设计和安装更加方便。

进一步的优选的，如图5所示，同步加速器所处面10和与旋转中心线垂直的竖直平面15之间的夹角，等于第一输送通道910束流方向与同步加速器400所处平面之间的夹角。同步加速器400的中心线和与旋转中心线垂直的竖直平面15重合，即同步加速器所处平面10不会产生其他方向的倾斜，例如图14中，不会左右倾斜，使得粒子射束治疗装置整体的设计和安装更加方便。在另一些实施例中，同步加速器400的中心线和与旋转中心线垂直的竖直平面15相交，即以图14中的方向为例，粒子射束治疗装置也可朝向左右方向倾斜。同步加速器400的中心线为同步加速器400内粒子运动轨迹的中心点与同步加速器所处平面10的垂直线。值得注意是，图14是隐藏了其他装置的图3，其只是为了展示粒子射束运动轨迹与同步加速器400的粒子射束运动轨迹所处平面之间的垂直面。

进一步优化地，第一偏转磁体组500的输出端的切线方向为水平方向或与底座的支撑面平行。此时，第一偏转磁体组500所处平面与第二偏转磁体组600所处平面共面，使得粒子射束治疗装整体的设计和安装更加方便，设计和安装时保证其处于同一平面即可；且两个偏转磁体组之间无需聚焦磁体连接，减少了粒子射束治疗装置的轴向长度，同时降低设备成本；且经第一偏转磁体组500输出的粒子射束可直接进入到第二偏转磁体组600内，无需设置偏转磁体，进一步减少粒子射束治疗装置的轴向长度。

在另一些实施例中，如图11所示，第一输送通道910朝向旋转支撑装置200的侧面倾斜，即朝向旋转支撑装置200的旋转中心线14的长度方向倾斜，使得第一输送通道910和与旋转中心线垂直的竖直平面15呈夹角。第一偏转磁体组500的输出端与第一输送通道910在同步加速器400的同侧(图11中为右侧)设置，此时，为了使得第一偏转磁体组500输出的粒子射束沿着第二偏转磁体组600的输入端的切线方向进入到第二偏转磁体组600内，需在第一偏转磁体组500的输出端连接有第一偏转磁体902。

在另一些优选的实施例中，第一偏转磁体组500的输出端朝向旋转支撑装置200远离第一输送通道910的一侧延伸(图中未示出)，该种设计方式可以进一步缩短粒子射束治疗装置的轴向长度，进一步减小粒子射束治疗装置的体积。为了使得第一偏转磁体组500输出的粒子射束沿着第二偏转磁体组600的输入端的切线方向进入到第二偏转磁体组600内，也需在第一偏转磁体组500的输出端连接有第一偏转磁体902。进一步优化地，第一偏转磁体组500与第二偏转磁体组600之间设有第二输送通道900，经第一偏转磁体902偏转的粒子射速沿着第二输送通道900的束流输送方向进入到第二输送通道900内，第二输送通道900的输出端与第二偏转磁体组600的连接处相切。第二输送通道900的长度根据需求进行设定，进而使得第二偏转磁体组600的输出端指向旋转支撑装置200的旋转中心线14。为了避免偏转后的粒子射束发散，在第二输送通道900的外周设置第一聚焦磁体901。

当第一偏转磁体本体510和第二偏转磁体本体610的数量都为4个时通过设置第一偏转磁体902和第一聚焦磁体901，可以缩短第二输送通道900的长度，起到减小粒子射束治疗装置的轴向长度的作用。若治疗时，同步加速器400、注入装置300辐射过大时，需要控制同步加速器400与病人之间距离不能太小，并增加屏蔽装置。此时，应根据需要调整第二输送通道900的长度。

进一步优化地，第一偏转磁体902将第一偏转磁体组500输出的粒子射束偏转至水平方向或与底座的支撑面平行。该种设计方式使得第二偏转磁体组600的输入端的切线方向与水平方向或底座的支撑面平行，进而使得经第二偏转磁体组600输出的粒子射束垂直并指向旋转支撑装置200的旋转中心线14，采用第二偏转磁体组600的输入端水平，输出端垂直的实施方案，第二偏转磁体组600可以直接采用与同步加速器400相同的偏转磁体组，即结构、参数和偏转磁体本体的数量均相同，简化控制系统。经第二偏转磁体组600输出的粒子射束垂直并指向旋转支撑装置200的旋转中心线14能够使粒子射束基本垂直于平躺卧的患者的支撑面及其所在的虚拟的中心轴，该中心轴可以设定为经过患者肿瘤位置并经过旋转中心线14，优选的跟旋转中心线14共线。旋转同步加速器400后，能够使束流在垂直于该支撑面及患者躯干所在的虚拟的中心轴的垂面上旋转。

如图15所示，第一偏转磁体组500所处平面与第二偏转磁体组600所处平面形成夹角。第二偏转磁体组600从而能够使粒子射束偏转向下，同时因为第一偏转磁体组500所处平面与第二偏转磁体组600所处平面具有一定夹角，为避免粒子射束发散，在第一偏转磁体组500与第二偏转磁体组600之间设置多个第一聚焦磁体901。具体地，由于第一偏转磁体组500与第二偏转磁体组600之间通过第二输送通道900连接，因此，第一聚焦磁体901设置在第二输送通道900的外周，其中，第一聚焦磁体901可为一个、两个或多个，其根据第二输送通道900的长度进行设计，当然，在保证能够实现束流聚焦的前提下，且治疗时，同步加速器400、注入装置300等的辐射不至于过大或通过必要的辐射屏蔽装置屏蔽后，辐射能够被降低到可容许范围内，为了减小第二输送通道900的长度，第一聚焦磁体901的数量越少越好。在本专利中某些实施例的方案中，其同步加速器400、注入装置300等本身的辐射在容许范围内，或通过屏蔽后，可以降低到可容许范围内。

第一偏转磁体组500使粒子射束从第一输送通道910的输送方向偏转为设定方向，第一偏转磁体902将第一输送通道910输出的粒子射束的方向转为水平方向，第二偏转磁体组600能够将粒子射束由水平方向转变为垂直方向，能够简化粒子射束治疗装置的结构，便于安装，避免安装时第二输送通道900与参照物之间的夹角无法准确的定位，而导致安装出现误差，进而导致粒子射束治疗装置治疗时出现治疗事故的现象发生。且该种设计方式使得第一偏转磁体组500与第二偏转磁体组600的高度降低，进而使整体粒子射束治疗装置的高度降低，进一步节省粒子射束治疗装置的容纳建筑物的体积。值得注意的是，该种设计方式应满足照射头800处于旋转支撑装置200的旋转中心线14的上方，且照射头800与旋转支撑装置200的旋转中心线14之间具有一定的距离，可以容纳病人。

第一偏转磁体组500使粒子射束从第一输送通道910的输送方向偏转为设定方向，第一偏转磁体902将第一输送通道910输出的粒子射束的方向转为水平方向，第二偏转磁体组600能够将粒子射束由水平方向转变为垂直方向，能够简化粒子射束治疗装置的结构，便于安装，避免安装时第二输送通道900与参照物之间的夹角无法准确的定位，而导致安装出现误差，进而导致粒子射束治疗装置治疗时出现治疗事故的现象发生。且该种设计方式使得第一偏转磁体组500与第二偏转磁体组600的高度降低，进而使整体粒子射束治疗装置的高度降低，进一步节省粒子射束治疗装置的容纳建筑物的体积。值得注意的是，该种设计方式应满足照射头800处于旋转支撑装置200的旋转中心线14的上方，且照射头800与旋转支撑装置200的旋转中心线14之间具有一定的距离，可以容纳病人。

经第一偏转磁体902偏转的粒子射束所处的平面与第一偏转磁体组500所处平面重合，即经第一偏转磁体902偏转的粒子射束所处的其中一个平面与第一偏转磁体组500中粒子射束运动轨道所在平面重合。该种设计方式能够更好的对粒子射束偏转。

如图14所示，同步加速器400上连接有第一输送通道910，其粒子射束运动轨迹与同步加速器400的粒子射束运动轨迹所处平面之间的垂直面13，与从同步加速器400引出前的粒子射束轨迹相切，且第一输送通道910中粒子射束运动轨迹与同步加速器400中粒子射束运动轨迹所处平面之间的垂直面13与水平面或与底座的支撑面垂直，使得粒子射束能够进入到第一输送通道910内。进一步优化地，第一输送通道910的外周设有第二聚焦磁体911。

需要说明的是，在本专利中，偏转磁体本体或偏转磁体组或同步加速器400或输送通道中的粒子射束运动轨迹不一定保持不变。另外，当同步加速器400及第一偏转磁体组500或第二偏转磁体组600中偏转磁体本体数量为多个时，偏转磁体本体之间的连接通道内的束流运动轨迹不一定为弧形，故在本专利中所提到的偏转磁体组的圆心角，为虚拟圆弧的圆心角，该圆弧通过偏转磁体组中每个偏转磁体本体内束流的运动轨迹拟合而成。

在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (28)

1.一种粒子射束治疗装置，用于向靶组织发射粒子射束，其特征在于，包括：

固定支撑装置(100)，包括底座，所述底座上设有驱动转动机构，用于作为支撑基础；

旋转支撑装置(200)，可转动地设置于所述固定支撑装置(100)；所述旋转支撑装置(200)做旋转运动时具有旋转中心线(14)，通过所述驱动转动机构提供的动力能够使所述旋转支撑装置(200)绕所述旋转中心线(14)旋转；

同步加速器(400)，设置在所述旋转支撑装置(200)内，用于对粒子射束进行加速，所述同步加速器(400)中具有偏转磁体，所述同步加速器(400)倾斜设置在所述旋转支撑装置(200)内，并使得所述同步加速器(400)所处平面与竖直平面形成夹角，所述同步加速器(400)上连接有第一输送通道(910)；

第一偏转磁体组(500)，设置在所述旋转支撑装置(200)上，用于接收和输送所述第一输送通道(910)输出的粒子射束，所述第一偏转磁体组(500)呈弧状，经所述第一输送通道(910)输出的粒子射束沿所述第一偏转磁体组(500)的输入端的切线方向进入到所述第一偏转磁体组(500)内；

第二偏转磁体组(600)，与所述第一偏转磁体组(500)连接，用于接收和传送所述第一偏转磁体组(500)输出的粒子射束，所述第二偏转磁体组(600)呈弧状，经所述第一偏转磁体组(500)输出的粒子射束沿所述第二偏转磁体组(600)的输入端的切线方向进入到所述第二偏转磁体组(600)内，所述第二偏转磁体组(600)的输出端伸出所述旋转支撑装置(200)，且所述第二偏转磁体组(600)的输出端指向所述旋转支撑装置(200)的旋转中心线(14)；

照射头(800)，连接于所述第二偏转磁体组(600)的末端，粒子射束从所述照射头(800)发射至目标靶组织。

2.根据权利要求1所述的粒子射束治疗装置，其特征在于，所述同步加速器(400)所处平面和与所述旋转支撑装置(200)的旋转中心线(14)垂直的竖直平面呈夹角。

3.根据权利要求1所述的粒子射束治疗装置，其特征在于，所述第一偏转磁体组(500)的输出端位于所述旋转支撑装置(200)的轴向方向的一侧。

4.根据权利要求1所述的粒子射束治疗装置，其特征在于，所述第一偏转磁体组(500)的输出端的切线方向为水平方向或与所述底座的支撑面平行。

5.根据权利要求1所述的粒子射束治疗装置，其特征在于，所述第一偏转磁体组(500)所处平面与所述第二偏转磁体组(600)所处平面共面。

6.根据权利要求1所述的粒子射束治疗装置，其特征在于，所述第一输送通道(910)垂直于水平面或所述底座的支撑面。

7.根据权利要求1或6所述的粒子射束治疗装置，其特征在于，所述第一偏转磁体组(500)和所述第二偏转磁体组(600)与所述同步加速器(400)中的偏转磁体组的结构和参数相同。

8.根据权利要求1或6所述的粒子射束治疗装置，其特征在于，所述第一偏转磁体组(500)和所述第二偏转磁体组(600)与所述同步加速器(400)中的偏转磁体组的偏转磁体本体的数量相同。

9.根据权利要求8所述的粒子射束治疗装置，其特征在于，所述第一偏转磁体组(500)和所述第二偏转磁体组(600)与所述同步加速器(400)中偏转磁体组的偏转磁体本体的数量为四个。

10.根据权利要求1或6所述的粒子射束治疗装置，其特征在于，所述第一偏转磁体组(500)的输出端的切线方向为水平方向或与所述底座的支撑面平行。

11.根据权利要求10所述的粒子射束治疗装置，其特征在于，所述第一偏转磁体组(500)所处平面与所述第二偏转磁体组(600)所处平面共面。

12.根据权利要求1所述的粒子射束治疗装置，其特征在于，所述第一输送通道(910)朝向所述旋转支撑装置(200)的其中一个侧面倾斜。

13.根据权利要求12所述的粒子射束治疗装置，其特征在于，所述第一偏转磁体组(500)的输出端朝向所述旋转支撑装置(200)远离所述第一输送通道(910)的一侧延伸。

14.根据权利要求12所述的粒子射束治疗装置，其特征在于，所述第一偏转磁体组(500)所处平面与所述第二偏转磁体组(600)处平面形成夹角。

15.根据权利要求12所述的粒子射束治疗装置，其特征在于，所述第一偏转磁体组(500)的输出端连接有第一偏转磁体(902)，经所述第一偏转磁体(902)偏转的粒子射束沿所述第二偏转磁体组(600)的输入端的切线方向进入到所述第二偏转磁体组(600)内。

16.根据权利要求15所述的粒子射束治疗装置，其特征在于，所述第一偏转磁体(902)将所述第一偏转磁体组(500)输出的粒子射束偏转至水平方向或与所述底座的支撑面平行。

17.根据权利要求12所述的粒子射束治疗装置，其特征在于，所述第一偏转磁体组(500)与所述第二偏转磁体组(600)之间设有第二输送通道(900)，经所述第一偏转磁体(902)偏转的粒子射束进入到所述第二输送通道(900)内，且所述第二输送通道(900)的输出端与所述第二偏转磁体组(600)的连接处相切。

18.根据权利要求17所述的粒子射束治疗装置，其特征在于，所述第二输送通道(900)沿水平方向设置或与所述底座的支撑面平行。

19.根据权利要求17所述的粒子射束治疗装置，其特征在于，所述第二输送通道(900)的外周设有第一聚焦磁体(901)。

20.根据权利要求1所述的粒子射束治疗装置，其特征在于，所述旋转支撑装置(200)的两侧均设有环形结构，所述环形结构与所述旋转支撑装置(200)同轴，所述环形结构可转动地设置于所述固定支撑装置(100)，且所述环形结构的外径小于所述旋转支撑装置(200)径向最远处的径向距离。

21.根据权利要求1所述的粒子射束治疗装置，其特征在于，所述第一偏转磁体组(500)内的偏转磁体本体、所述第二偏转磁体组(600)内的偏转磁体本体和所述同步加速器(400)内的偏转磁体组的偏转磁体本体均具有聚焦边缘。

22.根据权利要求1所述的粒子射束治疗装置，其特征在于，所述同步加速器(400)所处平面与水平面或所述底座的支撑面之间的角度为40°-90°。

23.根据权利要求1所述的粒子射束治疗装置，其特征在于，所述旋转支撑装置(200)内设有用于支撑所述同步加速器(400)的固定座(420)。

24.根据权利要求1所述的粒子射束治疗装置，其特征在于，经所述第二偏转磁体组(600)输出的粒子射束垂直于所述旋转支撑装置(200)的旋转中心线(14)。

25.根据权利要求1所述的粒子射束治疗装置，其特征在于，所述第二偏转磁体组(600)所处平面与水平面或所述底座的支撑面垂直。

26.根据权利要求1所述的粒子射束治疗装置，其特征在于，所述旋转支撑装置(200)的旋转中心线(14)沿水平方向设置或与所述底座的支撑面平行。

27.根据权利要求1所述的粒子射束治疗装置，其特征在于，所述同步加速器(400)的中心线和与所述旋转支撑装置(200)的旋转中心线(14)垂直的竖直平面重合。

28.根据权利要求1所述的粒子射束治疗装置，其特征在于，所述同步加速器(400)的中心线和与所述旋转支撑装置(200)的旋转中心线(14)垂直的竖直平面相交。

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