CN217593630U - 一种粒子加速器治疗系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种粒子加速器治疗系统，包括：相对设置的两块前端加工有半圆形开孔的矩形立板；夹在两块矩形立板中间的束流导引系统；所述的束流导引系统的偏转磁铁与矩形立板的半圆形开孔一致；具有环形支架摆动机构的束流配送系统；影像引导实时定位系统；所述影像引导实时定位系统的环形框架从所述的束流配送系统的梯形外壳两侧延伸形成圆环；治疗床，所述治疗床的床板伸入到所述影像引导实时定位系统的环形框架中，在所述影像引导实时定位系统的引导下躺在床板上的患者接受由束流配送系统输出的射束辐射治疗。方便医生诊疗使用。

Description

一种粒子加速器治疗系统

技术领域

本实用新型涉及一种粒子加速器治疗系统。

背景技术

粒子加速器治疗就是一种利用电磁加速的原理对带电粒子进行加速，最终通过轰击重金属靶发生韧性辐射，以此为临床上放射治疗提供符合要求的X或E线辐射束，而X或E线对肿瘤细胞具有破坏及增殖抑制的作用，所以“放疗”就是以此达到治疗目的。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种粒子加速器治疗系统。

本实用新型为实现其技术目的所采用的技术方案是：一种粒子加速器治疗系统，包括：相对设置的两块前端加工有半圆形开孔的矩形立板；夹在两块矩形立板中间的束流导引系统；所述的束流导引系统的偏转磁铁与矩形立板的半圆形开孔一致；具有环形支架摆动机构的束流配送系统，所述的环形支架摆动机构的两个环形支架分别安装在两块矩形立板的半圆形开孔中；所述的束流配送系统的梯形外壳两端伸出挂臂吊挂在两个环形支架上，所述的束流配送系统的梯形外壳吊挂在偏转磁铁的半圆形开孔中；影像引导实时定位系统；所述影像引导实时定位系统的环形框架从所述的束流配送系统的梯形外壳两侧延伸形成圆环；治疗床，所述治疗床的床板伸入到所述影像引导实时定位系统的环形框架中，在所述影像引导实时定位系统的引导下躺在床板上的患者接受由束流配送系统输出的射束辐射治疗。

进一步的，上述的粒子加速器治疗系统中：所述的束流导引系统包括束流依次经过的偏转磁铁A、偏转磁铁B和偏转磁铁C三组偏转磁铁和设置在偏转磁铁A、偏转磁铁B之间的聚束系统；所述的偏转磁铁A的两个磁极A为矩形，相对的表面竖向的平面，其磁轭A与两个矩形立板的内表面连接；所述的聚束系统，包括一组轴心线重合的四级磁铁，所述的四级磁铁安装在一个U形架A横板的上表面上，所述的U形架A两个表面与立臂的外表面分别与四级磁铁的轴心线垂直相交的回旋轴X的外环连接；所述的两个回旋轴X的内环分别与两个矩形滑板的内表面连接；所述的两个矩形滑板可沿竖向滑动；所述的偏转磁铁B为上下对称结构，其磁轭B的侧壁与两个矩形立板的内表面连接；所述的偏转磁铁C置于偏转磁铁B内侧。

进一步的，上述的粒子加速器治疗系统中：所述的束流配送系统摆动机构包括外弧面分别与两个矩形立板的半圆形开孔的内弧面连接的两个环形导轨座，弧形导轨分别与两组每组两个滑块活动连接，每组两个滑块分别与一个U形架B两个支臂的外表面连接；所述两个环形导轨座的内弧面加工有弧形齿条，两个弧形齿条分别与两个轴心线与X轴平行的齿轮活动连接，所述的两个齿轮分别与两个安装在U形架B横板下表面的旋转机构活动连接；所述的两个旋转机构与一个安装在U形架B横板后端下表面的带轮式联动机构活动连接，所述的束流导引系统中的偏转磁铁C磁轭C的下表面与U形架B横板的上表面连接；所述的U形架B横板的下表面与梯形立板的上端面连接；所述的两个梯形立板两端的斜面分别与倾斜板连接；所述的两个梯形立板和两个倾斜板的下端面与矩形底板连接，所述的U形架B、两个梯形立板、两个倾斜板和一个矩形底板组成梯形束流配送系统安装框架。

进一步的，上述的粒子加速器治疗系统中：所述的束流配送系统为扫描式束流配送系统，安装于安装框架的上方和内部，当安装框架处于初始位置时，所述的扫描式束流配送系统包括依次排列有偏转磁铁C、偏转磁铁D、散射装置、能量连续调制器A、可切换可摆动准直器装置和准直器B，所述的偏转磁铁C是束流导引系统和扫描式束流配送系统的共用部件，与偏转磁铁D组合构成了扫描式束流配送系统的双向扫描磁铁；所述的散射装置包括一个矩形散色片，所述的矩形散色片嵌入在一个加工有矩形沉孔和矩形通孔的长形安装座的矩形沉孔中，所述的长形安装座的两端与束流配送系统安装框架中的两个梯形立板的内表面连接；所述的能量连续调制器A包括一组n个间隔排列的可移动楔形吸收体和置于其下方的一个固定楔形吸收体，所述的n个可移动楔形吸收体其下表面为水平面，上表面为斜面，所述的固定楔形吸收体其下表面为水平面，上表面为斜面。

进一步的，上述的粒子加速器治疗系统中：所述的束流配送系统为扩束式束流配送系统，安装于安装框架的内部，包括第一散射体系统、第二散射体系统、能量连续调制器B、楔形吸收体系统、准直器C和可升降多叶准直器；所述的第一散射体系统包括一组可移动的厚薄不同的间隔排列的圆形薄板形状的第一散射体；所述的第二散射体系统包含可前后左右移动的第二散射体；所述的能量连续调制器B与两个梯形立板内表面连接；所述的楔形吸收体系统包括m个可左右移动的楔形吸收体C；所述的准直器C上加工有梯形通孔，在点光源的照射下其在水平面的投影为束流配送系统的最大射野；所述的可升降多叶准直器包括左右的双层多叶准直器，所述的双层多叶准直器与一个上下方向的升降机构连接，所述的升降机构与两个梯形立板的外表面连接。

进一步的，上述的粒子加速器治疗系统中：所述影像引导实时定位系统包括一个环形安装架；所述的环形安装架圆心形成治疗的等中心；所述的粒子加速器束流配送系统安装在环形安装架上，束流直达等中心；还包括安装在环形安装架上的一对X-射线发生器和一对X-射线X-射线平板探测器，所述的X-射线发生器发射的X-射线穿过等中心后照射到对面的X-射线平板探测器上。

进一步的，上述的粒子加速器治疗系统中：所述的治疗床为由两个回旋轴和三个直线轴构成的五轴治疗床，包括一个床板，所述的床板与其下方的回旋轴ZA的外环连接，所述的回旋轴ZA的内环与一个摆臂的一端连接，所述的摆臂的另一端与直线机构ZB活动连接；所述的直线机构ZB圆形底座的下表面与一个轴心线与Z轴平行的回旋轴ZB的外环连接；所述的回旋轴ZB的内环固定在一个前后、左右可移动的框架内。

本实用新型提供一整套粒子加速器治疗系统，方便医生诊疗使用。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细地说明。

附图说明

图1、本实用新型粒子加速器治疗系统结构总图；

图2、束流导引系统结构总图；

图3、束流导引系统结构图分解图之一；

图4、束流导引系统结构图分解图之二；

图5、束流导引系统结构图分解图之三；

图6、束流导引系统结构图分解图之四；

图7、束流导引系统结构图分解图之五；

图8、束流导引系统原理图；

图9、束流配送系统摆动机构结构图之一；

图10、束流配送系统摆动机构结构图之二；

图11、束流配送系统之扫描式束流配送系统结构总图；

图12、扫描式束流配送系统分解图之一；

图13、扫描式束流配送系统分解图之二；

图14、扫描式束流配送系统分解图之三；

图15、扫描式束流配送系统分解图之四；

图16、能量连续调制器原理图；

图17、扫描式束流配送系统分解图之五；

图18、扫描式束流配送系统分解图之六；

图19、束流配送系统之扩束式束流配送系统结构总图；

图20、扩束式束流配送系统分解图之一；

图21、扩束式束流配送系统分解图之二；

图22、扩束式束流配送系统分解图之三；

图23、扩束式束流配送系统分解图之四；

图24、扩束式束流配送系统分解图之五；

图25、扩束式束流配送系统分解图之六；

图26、影像引导实时定位系统结构图；

图27、影像引导实时定位系统外观图；

图28、治疗床结构图；

图29、磁滑板A、矩形板和磁滑板B位置图；

图30、治疗床功能图之一；

图31、治疗床功能图之二；

图中符号：

1、矩形基座；2、矩形立板；

3、束流导引系统；

3-1、偏转磁铁A，3-1-1、磁极A，3-1-2、磁轭A；

3-2、聚束系统，3-2-1、四级磁铁，3-2-2、U形架A，3-2-3、回旋轴X，3-2-4、矩形滑板，3-2-5、直线机构ZA；

3-3、偏转磁铁B，3-3-1、磁极B，3-3-2、磁轭B；

3-4、偏转磁铁C，3-4-1、磁极C，3-4-2、磁轭C；

4、束流配送系统摆动机构；

4-1、环形导轨座，4-2、弧形导轨，4-3、滑块；

4-4、安装框架；4-4-1、U形架B，4-2-2、梯形立板，4-2-3、倾斜板，4-4-4、底板；4-5、齿轮，4-6、旋转机构，4-7、带轮式联动机构；

5、束流配送系统；

5-1、扫描式束流配送系统，5-1-1、偏转磁铁D，5-1-1-1、磁极D，5-1-1-2、磁轭D；5-1-2、散射装置，5-1-2-1、矩形散色片，5-1-2-2、长形安装座；

5-1-3、能量连续调制器A，5-1-3-1、可移动楔形吸收体，5-1-3-1-1、直线机构XA，5-1-3-2、固定楔形吸收体，5-1-3-2-1、安装座；5-1-3-3、虚拟楔形吸收体；5-1-4、准直器装置，5-1-4-1、准直器A，5-1-4-2、直线机构XB，5-1-4-3、矩形框A，5-1-4-4、弧形摆动机构A，5-1-4-5、矩形框B，5-1-4-6、弧形摆动机构B，5-1-5、准直器B；5-2、扩束式束流配送系统，5-2-1、第一散射体系统，5-2-1-1、第一散射体，5-2-1-2、直线机构YA，5-2-2、第二散射体系统，5-2-2-1、第二散射体，5-2-2-2、双向移动平台，5-2-3、能量连续调制器B，5-2-4、楔形吸收体系统，5-2-4-1、楔形吸收体C，5-2-4-2、自旋机构，5-2-4-3、直线机构YB，5-2-5、准直器C，5-2-6、可升降多叶准直器，5-2-6-1、双层多叶准直器，5-2-6-2、升降机构；

6、环形影像引导实时定位系统，6-1、中空环形框架，6-2、X-射线发生器，6-3、X-射线平板探测器，6-4、准直器D；

7、治疗床，7-1、床板，7-2、回旋轴ZA，7-3、摆臂，7-4、直线机构ZB，7-5、回旋轴ZB，7-6、磁滑板A，7-7、矩形板，7-8、磁滑板B，7-9、直线机构YC，7-10、直线机构XC，7-11、导轨座，7-12、矩形框架，7-13、矩形底座；

101、等中心，102、点光源，103、最大射野，104、菱形射束；

1001、射束A段，1002、射束B段，1003、射束C段，1004、射束D段，1005、射束E段，1006、射束F段，1007、射束G段。

具体实施方式

在以下的描述中使用一个XYZ坐标系统，该坐标系统以治疗等中心101为原点，以Z轴为垂直轴的直角坐标系，

实施例1，本实施例是如图1所示，它是一种粒子加速器治疗系统包括一个矩形基座1，在其上表面连接两个前端加工有以X轴为圆心的半圆形开孔的矩形立板2，两个矩形立板2的内表面与YZ平面平行，并相对于YZ平面处于镜像对称的位置上，定义以XZ平面为基准，矩形基座1和矩形立板2所在方向为Y轴的反方向，在矩形基座1的上方和两个矩形立板2的内侧安装一个束流导引系统3，在矩形立板2的半圆形开孔中安装一个束流配送系统摆动机构4，摆动机构4连接一个外表呈梯形的束流配送系统5，具有梯形外壳的束流配送系统5在Y轴方向的两个斜面与一个内环轴心线与X轴重合的环形影像引导实时定位系统6连接，在环形影像引导实时定位系统6沿Y轴正方向的侧旁安装一个治疗床7。

束流导引系统3如图2所示，它包括沿Y轴方向相对于等中心101由远及近依次排列的一个偏转磁铁A3-1、一个聚束系统3-2、一个偏转磁铁B3-3和一个偏转磁铁C3-4。如图2所示，为看到束流导引系统3，隐去了左侧的矩形立板2。

如图3所示，偏转磁铁A3-1其从Y轴方向看的几何中心与Y轴重合，其两个磁极A3-1-1为矩形，相对的表面与YZ平面平行，并相对于YZ平面镜像对称，其磁轭A3-1-2与X轴垂直的侧壁与两个矩形立板2的内表面连接。如图3所示，为看到两个磁极A3-1-1，将绕在两个磁极A3-1-1上的两个励磁线圈上移了一个距离。

聚束系统3-2如图4所示，包括一组轴心线与YZ平面重合的四级磁铁3-2-1，四级磁铁3-2-1安装在一个U形架A3-2-2横板的上表面上，U形架A3-2-2两个表面与X轴垂直的立臂的外表面分别与两个同轴的轴心线与X轴平行并与四级磁铁3-2-1的轴心线垂直相交的回旋轴X3-2-3的外环连接；所述的两个回旋轴X3-2-3的内环分别与两个矩形滑板3-2-4的内表面连接；两个矩形滑板3-2-4与一个Z轴方向直线机构ZA3-2-5活动连接；Z轴方向直线机构ZA3-2-5分别与两个矩形立板2的内表面连接。Z轴方向直线机构ZA3-2-5就带动滑板沿Z轴方向运动的导轨和动力，它是受系统的计算机系统控制的。

这里回旋轴分内环和外环，它们沿轴向错开移动距离，通过滚珠实现活动连接。

直线机构包括一个同方向直线移动机构和一个直线驱动机构，直线移动机构包括直线导轨和滑块，直线驱动机构中包括丝杆、螺母、轴承、轴承座、带轮机构和电机等，为简化内容，将它们合并为直线机构。以下同。

在回旋轴X3-2-3的旋转驱动机构和直线机构ZA中的直线驱动机构的驱动下，U形架A3-2-2连同安装其上的一组四级磁铁3-2-1可沿Z轴方向上下移动，并以回旋轴X3-2-3的轴心线为轴心旋转。

偏转磁铁B3-3如图5所示，它为上下对称结构，并相对于XY平面镜像对称，两块偏转磁铁各自的两个磁极B3-3-1相对的表面与YZ平面平行，且相对于YZ平面镜像对称，偏转磁铁B3-3的磁轭B3-3-2的与X轴垂直的侧壁与两个矩形立板2的内表面连接，

为看到磁极B3-3-1，将上方偏转磁铁B3-3的磁轭3-3-2向后移开了一个距离。

如图6所示，为看清磁极B3-3-1细部结构，削去了磁极B3-3-1背侧的励磁线圈绕柱。绕柱的边界与磁极B3-3-1的边界并完全不重合。从X轴方向看，两对同形磁极B3-3-1中上方两个磁极B3-3-1的朝向Y轴前方一侧的边缘为以等中心101为圆心的圆弧形状，朝向Y轴后方一侧的边缘为不规则曲线形状，上侧边缘为圆弧形状。

如图7所示，为看到两个磁极C3-4-1，将绕在其上的两个励磁线圈向前移开了一个距离。偏转磁铁C3-4置于偏转磁铁B3-3磁极B3-3-1的朝Y轴前方一侧圆弧边缘的内侧，可以X轴为轴心沿磁极B3-3-1前方一侧的圆弧形边缘摆动，其两个磁极C3-4-1为矩形，相对的表面与YZ平面平行，且相对于YZ平面镜像对称。

如图8所示是整流引导路线图，经束流导引系统3导引的射束分为七段，分别是：射入磁极A3-1-1的射束A段1001、经磁极A3-1-1偏转的射束B段1002、从磁极A射出的射束C段1003、经磁极B3-3-1偏转的射束D段1004、从磁极B3-3-1射出的射束E段1005、经磁极C3-4-1偏转的射束F段1006和从磁极C3-4-1射出的射束G段1007，由于本实施例中，针对磁极B3-3-1前方一侧边缘形状采用的不规则曲线设计，并不保证从磁极B3-3-1射出的射束E段1005的轴心线与等中心101相交，因此由偏转磁铁C3-4负责最终校准，保证从磁极C3-4-1射出的射束G段1007的轴心线与等中心101相交。如图6所示，磁极B3-3-1后方不规则曲线形状，由上下的直线和中间的曲线组成，其中，中间的曲线按理论值设计，上下的直线稍微偏离了理论值。即使中间的曲线按理论值设计，由于加工误差的因素，也不能完全保证从磁极B射出的射束E段1005的轴心线与等中心101相交，因此，磁极B3-3-1的设计在参考理论值的同时也从加工方便和实现功能考虑。按本实施例设计，偏转磁铁C3-4可以X轴为轴心，以XY平面为基准向Y轴后方偏转±90°。

射束A段1001在进入磁极A之前在束流输运段进行过反复的聚束处理，以保证射束有较好的发射度，考虑到从磁极A3-1-1射出的射束C段1003行程较长，其发射度会发生变化，为此，加装了一组四级磁铁3-2-1，对射束C段1003进行再聚束。为进行再聚束，四级磁铁3-2-1在回旋轴X3-2-3的旋转驱动机构和Z轴方向直线机构ZA3-2-5的驱动下，可使四级磁铁3-2-1的轴心线与射束C段1003的轴心线重合。为判断轴心线是否重合和判断发射度的变化，还需要一套探测装置。

束流配送系统摆动机构4如图9所示，包括两个环形导轨座4-1，两个环形导轨座4-1的外弧面分别与矩形立板2的半圆形开孔的内弧面连接，环形导轨座4-1与YZ平面平行且相对于YZ平面镜像对称的内侧面分别与两个弧心与X轴重合的弧形导轨4-2连接，在每个弧形导轨4-2上分别与设置两个滑块4-3，这两个滑块4-3与一个U形架B4-4-1两个支臂的外表面连接；两个环形导轨座4-1的内弧面加工有弧形齿条，两个弧形齿条分别与两个轴心线与X轴平行的齿轮4-5啮合连接，这两个齿轮4-5分别与两个安装在U形架B4-1-1横板下表面的旋转机构4-6活动连接，两个旋转机构4-6与一个安装在U形架B4-1-1横板后端下表面的带轮式联动机构4-7活动连接。旋转机构4-6可以带动带轮式联动机构4-7沿摆动机构4的弧形导轨座4-1上滑动。

如图9所示，为看到旋转机构4-6和带轮式联动机构4-7，将右侧的环形导轨座4-1沿X轴方向向右移开了一个距离。

束流导引系统3带轮式联动机构4-7沿摆动机构4的弧形导轨座4-1上滑动。如图10所示为束流导引系统3的立体图，其中的偏转磁铁C3-4的磁轭C3-4-2的下表面与U形架B4-4-1横板的上表面连接；U形架B4-4-1横板的下表面与两个内侧面与YZ平面平行并相对于YZ平面镜像对称的梯形立板4-4-2的上端面连接；两个梯形立板4-4-2两端的斜面分别与两个表面与X轴平行的倾斜板4-2-3连接；两个梯形立板4-4-2和两个倾斜板4-4-3的下端面与表面与Z轴垂直的矩形底板4-4-4连接，U形架B4-4-1、两个梯形立板4-4-2、两个倾斜板4-4-3和一个矩形底板4-4-4组成梯形束流配送系统安装框架4-4，在实践中，定义U形架B4-4-1横板水平且上表面朝上时，安装框架4-4处于初始位置，定义安装框架4-4处于初始位置时偏转磁铁C3-4磁极C3-4-1上表面所在平面与Z轴的交点为点光源102所在位置，当安装框架4-4处于初始位置时，从Z轴方向看安装框架4-4和偏转磁铁C3-4的几何中心与Z轴重合，当安装框架4-4在摆动机构4的驱动下以X轴为轴心向Y轴的后方向摆动时，点光源102也随之摆动。

设置安装框架4-4的初始位置，是为少设置一个相对于XYZ直角坐标系以X轴为轴心摆动的直角坐标系xyz。

如图11所示为束流配送系统5的正视图，本实施例中的束流配送系统5为扫描式束流配送系统5-1，安装于安装框架4-4的上方和内部，当安装框架4-4处于初始位置时，扫描式束流配送系统5-1沿Z轴方向相对于等中心101由远及近依次排列有偏转磁铁C3-4、一个偏转磁铁D5-1-1、一个散射装置5-1-2、一个能量连续调制器A5-1-3、一个可切换可摆动准直器装置5-1-4和一个准直器B5-1-5。

为看到扫描式束流配送系统5-1的相关部件，图11中隐去了朝向读者的倾斜板4-4-3。

如图12所示，偏转磁铁C3-4是束流导引系统3和扫描式束流配送系统5-1的共用部件，与偏转磁铁D5-1-1组合构成了扫描式束流配送系统5-1的双向扫描磁铁；偏转磁铁D5-1-1其两个磁极D5-1-1-1为矩形，相对的表面与XZ平面平行，并相对于XZ平面处于镜像对称的位置上，其磁轭D5-1-1-2的上表面与U形架B4-4-1横板的下表面连接，从Z轴方向看，偏转磁铁D5-1-1的几何中心与Z轴重合。

为看到偏转磁铁D5-1-1，U形架B4-4-1做了剖面处理；为看到磁极D5-1-1-1，绕在其上的励磁线圈前移了一个距离。

如图13所示，散射装置5-1-2包括一个矩形散色片5-1-2-1，其表面与XY平面平行，矩形散色片5-1-2-1嵌入在一个加工有矩形沉孔和矩形通孔的长形安装座5-1-2-2的矩形沉孔中，长形安装座5-1-2-2的两端与束流配送系统安装框架4-4中的两个梯形立板4-4-2的内表面连接，从Z轴方向看安装板5-1-2-2的矩形通孔的几何中心与Z轴重合。

如图13所示为看到散射装置5-1-2，隐去了相对的梯形立板4-4-2和倾斜板4-4-3。

如图14所示，能量连续调制器A5-1-3包括一组n个沿Z轴方向上下间隔排列的可移动楔形吸收体5-1-3-1和置于其下方的一个固定楔形吸收体5-1-3-2，这里n个可移动楔形吸收体5-1-3-1的下表面为与XY平面平行的平面，上表面为斜面连接一个与XY平面平行的平面，两个侧面与X轴平行，固定楔形吸收体5-1-3-2其下表面为与XY平面平行的平面，上表面为斜面，两个侧面与X轴平行。

如图15所示，这里多个可移动楔形吸收体5-1-3-1各自与一个X轴方向的直线机构XA5-1-3-1-1活动连接，由X轴方向的直线机构XA5-1-3-1-1它在X方向直线移动(左右移动)。X轴方向的直线机构XA5-1-3-1-1分别与两个梯形立板4-4-2内表面连接，固定楔形吸收体5-1-3-2与一个安装座5-1-3-2-1连接，安装座5-1-3-2-1与两个梯形立板4-4-2内表面连接。

如图16所示，可沿X轴方向移动的可移动楔形吸收体5-1-3-1和固定楔形吸收体5-1-3-2可实现能量的连续调制，如图16所示，其效果相当于一个掉转反向的固定楔形吸收体5-1-3-2在一个可移动楔形吸收体5-1-3-1上斜面首尾相连组成的加长的虚拟楔形吸收体5-1-3-3上的长斜面上滑动，滑动过程中，固定楔形吸收体5-1-3-2上平面与虚拟楔形吸收体5-1-3-3下平面之间的厚度会连续发生变化，从而使穿过两个吸收体组合厚度的射线能量发生变化。

准直器装置5-1-4如图17所示，它是一种可切换可摆动准直器装置5-1-4，包括一个加工有两个Z轴方向并列梯形孔的准直器A5-1-4-1，准直器A5-1-4-1与一个X轴方向的直线机构XB5-1-4-2活动连接；X轴方向的直线机构XB5-1-4-2与一个上方开口的矩形框A5-1-4-3底面和与两个与X轴垂直的立面连接；矩形框A5-1-4-3的表面与Y轴垂直的两个立面的外表面与一个弧形摆动机构A5-1-4-4连接；弧形摆动机构A5-1-4-4的弧心落在与Y轴平行与两个磁极D5-1-1-1上表面平行与Z轴相交的直线上，弧形摆动机构A5-1-4-4与一个上下开口的矩形框B5-1-4-5的表面与Y轴垂直的两个立面的内表面和与X轴垂直的两个立面连接；矩形框B5-1-4-5的表面与X轴垂直的两个立面的外表面与一个弧形摆动机构B5-1-4-6连接，弧形移动机构B5-1-4-6的弧心落在与X轴平行并通过点光源102的直线上，弧形摆动机构B5-1-4-6与两个梯形立板4-4-2的内表面连接。

如图17所示为看到矩形框A5-1-4-3及相关部件，矩形框B5-1-4-5做了剖面处理。

这里所述的弧形摆动机构A5-1-4-4和弧形摆动机构B5-1-4-6均包括一个由弧形导轨和滑块组成的弧形移动机构和一个用外套轴承的拨杆推拉的直线式摆动驱动机构，为简化说明，将它们合并为弧形摆动机构。图中看到的两个长方体是弧形导轨座，也是弧形摆动机构B5-1-4-6的组成部分。

如图18所示，准直器B5-1-5与矩形底板4-4-4的上表面连接，准直器B5-1-5上加工有梯形通孔，其四个内壁分别与X轴和Y轴平行，并与点光源102发出的射线平行，在点光源102的照射下其在XY平面的投影为束流配送系统5的最大射野103，从Z轴方向看准直器B5-1-5梯形通孔的几何中心与Z轴重合。

扫描式束流配送系统5-1可实现沿Z轴方向连续拉动布拉格峰的逐点纵向扫描照射。

如图19所示，束流配送系统5为扩束式束流配送系统5-2，安装于安装框架4-4的内部，当安装框架4-4处于初始位置时，扩束式束流配送系统5-2沿Z轴方向相对于等中心101由远及近依次排列有第一散射体系统5-2-1、第二散射体系统5-2-2、能量连续调制器B5-2-3、楔形吸收体系统5-2-4、准直器C5-2-5和可升降多叶准直器5-2-6。

为看到扩束式束流配送系统5-2的相关部件，图19中，将朝向读者的倾斜板4-4-3向左移开一定距离。

本实施例中，安装框架4-4内第一散射体系统5-2-1如图20所示，该第一散射体系统5-2-1包括一组沿Y轴方向排列的多个(5个或者6个以后就以自然数n表示)厚薄不同的间隔排列的圆形薄板形状的第一散射体5-2-1-1，这里n个第一散射体5-2-1-1与一个Y轴方向直线机构YA5-2-1-2活动连接，直线机构YA5-2-1-2与流配送系统安装框架4-4中的梯形立板4-4-2的内表面连接，n个圆形第一散射体5-2-1-1的轴心线与Z轴平行，并与Y轴重合。

图中的水平矩形板是直线导轨座，是直线机构YA5-2-1-2的组成部分。

在Y轴方向直线机构YA5-2-1-2的驱动下，某个第一散射体5-2-1-1圆形薄板的轴心线可与Z轴重合。

如图21所示，第二散射体系统5-2-2包含两排每排n/2个圆筒形状上表面为曲线凸面的第二散射体5-2-2-1，两排每排n/2个第二散射体5-2-2-1与一个X轴方向和Y轴方向的双向移动平台5-2-2-2活动连接，双向移动平台5-2-2-2与梯形立板4-4-2的内表面连接，两排每排n/2个圆筒形状的第二散射体5-2-2-1的轴心线与Z轴平行。

图21中的水平矩形板是X轴方向的直线导轨座，是双向移动平台5-2-2-2的组成部分。

在双向移动平台5-2-2-2的驱动下，某个第二散射体5-2-2-1的圆筒轴心线可与Z轴重合。

如图22所示，能量连续调制器B5-2-3与两个梯形立板4-4-2内表面连接。扩束式束流配送系统5-2中的能量连续调制器B5-2-3与扫描式束流配送系统5-1中的能量连续调制器A5-1-3的结构相同，工作原理相同，在安装框架4-4中的安装方向也相同。

如图23所示，楔形吸收体系统5-2-4包括m个楔形吸收体C5-2-4-1，楔形吸收体C5-2-4-1其上表面为斜面，下表面为与XY平面平行的平面，m个楔形吸收体C5-2-4-1各自与一个自旋机构5-2-4-2活动连接，m个自旋机构5-2-4-2各自于一个Y轴方向的直线机构YB5-2-4-3活动连接，m个Y轴方向的直线机构YB5-2-4-3分两组分别与两个梯形立板4-4-2的内表面连接；这里m和n一样也是自然数，它们数目可以相同也可以不同。

如图24所示，准直器C5-2-5与矩形底板4-4-4的上表面连接，准直器C5-2-5上加工有梯形通孔，其四个内壁分别与X轴和Y轴平行，并与点光源102发出的射线平行，在点光源102的照射下其在XY平面的投影为束流配送系统5的最大射野103，从Z轴方向看长准直器C5-2-5梯形通孔的几何中心与Z轴重合。

如图25所示，可升降多叶准直器5-2-6包括一个叶片移动方向为X轴方向的双层多叶准直器5-2-6-1，双层多叶准直器5-2-6-1与一个Z轴方向的升降机构5-2-6-2连接，升降机构5-2-6-2与两个梯形立板4-4-2的外表面连接。

图中看到的两个U形臂是升降机构5-2-6-2的组成部分，它与升降机构5-2-6-2中的直线机构活动连接。

扩束式束流配送系统5-2可实现沿Z轴方向连续拉动布拉格峰的对肿瘤的整体照射。

如图26所示，影像引导实时定位系统6包括一个中空的环形框架6-1、两个X-射线发生器6-2、两个X-射线平板探测器6-3和两个准直器D6-4，环形框架6-1上方开口，开口的倾斜端面与流配送系统安装框架4-4中的两个倾斜板4-4-3的外表面连接，并保证环形架6-1内环的轴心线与X轴重合；两个X-射线发生器6-2置于XY平面下方的环形框架6-1内，并通过相关部件与环形框架6-1内侧连接，两个X-射线发生器6-2相对于XZ平面镜像对称，其内点光源发出射束的轴心线与YZ平面重合，与XY平面呈45°角，与等中心101相交；两个X-射线平板探测器6-3置于XY平面上方的环形框架6-1内，并通过相关部件与环形框架6-1内侧连接，两个X-射线平板探测器6-3相对于XZ平面镜像对称，其四个侧面分别与X轴和Y轴平行，其朝下的平板探测面与XY平面呈45°角，平板探测面的几何中心与等中心的连线与YZ平面重合，并与XY平面呈45°角；所述的两个准直器D6-4安装在XY平面下方的环形框架6-1内环的外表面，并使其上加工的梯形通孔的轴心线与X-射线发生器6-2内点光源发出射线的轴心线重合，梯形孔的四个侧面别分别与X轴和Y轴平行，并与X-射线发生器6-2内点光源发出的射线平行。图26中最左侧是一个环形封闭板。

如图27和图28所示，从两个X-射线发生器6-2发出的射束，各自经准直器D6-4约束后变为菱形射束6-5，分别投射到两个X-射线平板探测器6-3的平板探测面上。两个X-射线发生器6-2各自与XZ平面另一侧的两个X-射线平板探测器6-3组成两个十字交叉的X-光机，影像定位时，它们各自对包含肿瘤的人体部分拍摄两张X-光片，与治疗计划通过CT片生成的同角度图片(DRR图，又称合成X-光片)配准，确定肿瘤靶心与等中心101的偏差，再移动治疗床板，将肿瘤靶心移至等中心101，即实现了影像定位。在多角度照射过程中，由于除治疗床板外没有其它障碍物，可以随时拍片，与治疗计划的同角度图片(DRR图)配准，实现治疗过程中的再次影像定位，以修正由于人体移动产生的偏差，初始定位和治疗过程中的重新定位称为影像引导实时定位。治疗床板由碳纤维制作，对X-射线的吸收很少，基本不影响成像效果。

如图28所示，治疗床7为由两个回旋轴和三个直线轴构成的五轴治疗床，置于Y轴正方向的影像引导实时定位系统6的侧旁，包括一个床板7-1，床板7-1与其下方的轴心线与Z轴平行的回旋轴ZA7-2的外环连接，回旋轴ZA7-2的内环与一个摆臂7-3的一端连接，摆臂7-3的另一端与一个Z轴方向的直线机构ZB7-4活动连接；Z轴方向的直线机构ZB7-4圆形底座的下表面与一个轴心线与Z轴平行的回旋轴ZB7-5的外环连接；回旋轴ZB7-5的内环与一个方向向下的磁滑板A7-6连接；磁滑板A7-6与一个表面与Z轴垂直的矩形板7-7的上表面活动连接；矩形板7-7的下表面与一个方向向上的磁滑板B7-8活动连接；磁滑板B7-8的下表面与一个Y轴方向的直线机构YC7-9活动连接；Y轴方向的直线机构YC7-9与一个X轴方向的直线机构XC7-10活动连接；X轴方向的直线机构XC7-10与一个导轨座7-11连接；矩形板7-7的下表面边缘与一个矩形框架7-12连接，导轨座7-11和矩形框架7-12的下端面与一个矩形底座7-13的上表面连接。

如图29所示，磁滑板A7-6方向朝下是指其中的顶针轴承安排在磁滑板的下方，磁滑板B7-8方向朝上是指其中的顶针轴承安排在磁滑板的上方。磁滑板A7-6和磁滑板B7-8中只有顶针轴承与矩形板7-7接触，从而实现了活动连接。

磁滑板B7-8在Y轴方向的直线机构YC7-9和X轴方向的直线机构XC7-10的驱动下移动时，通过磁力带动磁滑板A7-同方向同幅度移动。矩形板7-7遮盖了Y轴方向的直线机构YC7-9和X轴方向的直线机构XC7-10，从外面看治疗床7十分简洁。矩形板7-7有一定厚度，因此有一定强度，医务人员可在上面行走，方便了医务人员对患者的摆位。

如图28、图30和图31所示，治疗床7可驱动床板7-1沿X轴方向从两个方向深入到影像引导实时定位系统6的中空环形框架6-1中，当环形框架6-1以X轴为轴心线沿Y轴后方向摆动时，可以分次从人体的两侧照射肿瘤，实现360°的共面照射。

如图31所示，治疗床7可驱动治疗床7-1的长边与X轴形成一定角度，实现非共面照射。

Claims (7)

1.一种粒子加速器治疗系统，其特征在于：包括：

相对设置的两块前端加工有半圆形开孔的矩形立板(2)；

夹在两块矩形立板(2)中间的束流导引系统(3)；所述的束流导引系统(3)的偏转磁铁与矩形立板(2)的半圆形开孔一致；

具有环形支架摆动机构(4)的束流配送系统(5)，所述的环形支架摆动机构(4)的两个环形支架分别安装在两块矩形立板(2)的半圆形开孔中；所述的束流配送系统(5)的梯形外壳两端伸出挂臂吊挂在两个环形支架上，所述的束流配送系统(5)的梯形外壳吊挂在偏转磁铁的半圆形开孔中；

影像引导实时定位系统(6)；所述影像引导实时定位系统(6)的中空环形框架(6-1)从所述的束流配送系统(5)的梯形外壳两侧延伸形成圆环；

治疗床(7)，所述治疗床(7)的床板(7-1)伸入到所述影像引导实时定位系统(6)的中空环形框架(6-1)中，在所述影像引导实时定位系统(6)的引导下躺在床板(7-1)上的患者接受由束流配送系统(5)输出的射束辐射治疗。

2.根据权利要求1所述的粒子加速器治疗系统，其特征在于：所述的束流导引系统(3)包括束流依次经过的偏转磁铁A(3-1)、偏转磁铁B(3-3)和偏转磁铁C(3-4)三组偏转磁铁和设置在偏转磁铁A(3-1)、偏转磁铁B(3-3)之间的聚束系统(3-2)；

所述的偏转磁铁A(3-1)的两个磁极A(3-1-1)为矩形，相对的表面竖向的平面，其磁轭A(3-1-2)与两个矩形立板(2)的内表面连接；

所述的聚束系统(3-2)，包括一组轴心线重合的四级磁铁(3-2-1)，所述的四级磁铁(3-2-1)安装在一个U形架A(3-2-2)横板的上表面上，所述的U形架A(3-2-2)两个表面与立臂的外表面分别与四级磁铁(3-2-1)的轴心线垂直相交的回旋轴X(3-2-3)的外环连接；所述的两个回旋轴X(3-2-3)的内环分别与两个矩形滑板(3-2-4)的内表面连接；所述的两个矩形滑板(3-2-4)可沿竖向滑动；

所述的偏转磁铁B(3-3)为上下对称结构，其磁轭B(3-3-2)的侧壁与两个矩形立板(2)的内表面连接；

所述的偏转磁铁C(3-4)置于偏转磁铁B(3-3)内侧。

3.根据权利要求2所述的粒子加速器治疗系统，其特征在于：所述的环形支架摆动机构(4)包括外弧面分别与两个矩形立板(2)的半圆形开孔的内弧面连接的两个环形导轨座(4-1)，弧形导轨(4-2)分别与两组每组两个滑块(4-3)活动连接，每组两个滑块(4-3)分别与一个U形架B(4-4-1)两个支臂的外表面连接；所述两个环形导轨座(4-1)的内弧面加工有弧形齿条，两个弧形齿条分别与两个轴心线与X轴平行的齿轮(4-5)活动连接，所述的两个齿轮(4-5)分别与两个安装在U形架B(4-4-1)横板下表面的旋转机构(4-6)活动连接；所述的两个旋转机构(4-6)与一个安装在U形架B(4-4-1)横板后端下表面的带轮式联动机构(4-7)活动连接，所述的束流导引系统(3)中的偏转磁铁C(3-4)磁轭C(3-4-2)的下表面与U形架B(4-4-1)横板的上表面连接；所述的U形架B(4-4-1)横板的下表面与梯形立板(4-4-2)的上端面连接；所述的两个梯形立板(4-4-2)两端的斜面分别与倾斜板(4-4-3)连接；所述的两个梯形立板(4-4-2)和两个倾斜板(4-4-3)的下端面与矩形底板(4-4-4)连接，所述的U形架B(4-4-1)、两个梯形立板(4-4-2)、两个倾斜板(4-4-3)和一个矩形底板(4-4-4)组成梯形束流配送系统安装框架(4-4)。

4.根据权利要求3所述的粒子加速器治疗系统，其特征在于：所述的束流配送系统(5)为扫描式束流配送系统(5-1)，安装于安装框架(4-4)的上方和内部，当安装框架(4-4)处于初始位置时，所述的扫描式束流配送系统(5-1)包括依次排列有偏转磁铁C(3-4)、偏转磁铁D(5-1-1)、散射装置(5-1-2)、能量连续调制器A(5-1-3)、可切换可摆动准直器装置(5-1-4)和准直器B(5-1-5)，所述的偏转磁铁C(3-4)是束流导引系统(3)和扫描式束流配送系统(5-1)的共用部件，与偏转磁铁D(5-1-1)组合构成了扫描式束流配送系统(5-1)的双向扫描磁铁；所述的散射装置(5-1-2)包括一个矩形散色片(5-1-2-1)，所述的矩形散色片(5-1-2-1)嵌入在一个加工有矩形沉孔和矩形通孔的长形安装座(5-1-2-2)的矩形沉孔中，所述的长形安装座(5-1-2-2)的两端与束流配送系统安装框架(4-4)中的两个梯形立板(4-4-2)的内表面连接；所述的能量连续调制器A(5-1-3)包括一组n个间隔排列的可移动楔形吸收体(5-1-3-1)和置于其下方的一个固定楔形吸收体(5-1-3-2)，所述的n个可移动楔形吸收体(5-1-3-1)其下表面为水平面，上表面为斜面，所述的固定楔形吸收体(5-1-3-2)其下表面为水平面，上表面为斜面。

5.根据权利要求4所述的粒子加速器治疗系统，其特征在于：所述的束流配送系统(5)为扩束式束流配送系统(5-2)，安装于安装框架(4-4)的内部，包括第一散射体系统(5-2-1)、第二散射体系统(5-2-2)、能量连续调制器B(5-2-3)、楔形吸收体系统(5-2-4)、准直器C(5-2-5)和可升降多叶准直器(5-2-6)；

所述的第一散射体系统(5-2-1)包括一组可移动的厚薄不同的间隔排列的圆形薄板形状的第一散射体(5-2-1-1)；

所述的第二散射体系统(5-2-2)包含可前后左右移动的第二散射体(5-2-2-1)；

所述的能量连续调制器B(5-2-3)与两个梯形立板(4-4-2)内表面连接；

所述的楔形吸收体系统(5-2-4)包括m个可左右移动的楔形吸收体C(5-2-4-1)；

所述的准直器C(5-2-5)上加工有梯形通孔，在点光源(102)的照射下其在水平面的投影为束流配送系统(5)的最大射野(103)；

所述的可升降多叶准直器(5-2-6)包括左右的双层多叶准直器(5-2-6-1)，所述的双层多叶准直器(5-2-6-1)与一个上下方向的升降机构(5-2-6-2)连接，所述的升降机构(5-2-6-2)与两个梯形立板(4-4-2)的外表面连接。

6.根据权利要求5所述的粒子加速器治疗系统，其特征在于：所述影像引导实时定位系统(6)包括一个中空环形框架(6-1)；所述的中空环形框架(6-1)圆心形成治疗的等中心(101)；

所述的粒子加速器束流配送系统(5)安装在中空环形框架(6-1)上，束流直达等中心(101)；

还包括安装在中空环形框架(6-1)上的一对X-射线发生器(6-2)和一对X-射线X-射线平板探测器(6-3)，所述的X-射线发生器(6-2)发射的X-射线穿过等中心(101)后照射到对面的X-射线平板探测器(6-3)上。

7.根据权利要求6所述的粒子加速器治疗系统，其特征在于：所述的治疗床(7)为由两个回旋轴和三个直线轴构成的五轴治疗床，包括一个床板(7-1)，所述的床板(7-1)与其下方的回旋轴ZA(7-2)的外环连接，所述的回旋轴ZA(7-2)的内环与一个摆臂(7-3)的一端连接，所述的摆臂(7-3)的另一端与直线机构ZB(7-4)活动连接；所述的直线机构ZB(7-4)圆形底座的下表面与一个轴心线与Z轴平行的回旋轴ZB(7-5)的外环连接；所述的回旋轴ZB(7-5)的内环固定在一个前后、左右可移动的框架内。

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