TWM526412U - 高能量帶電粒子治療系統 - Google Patents
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Description
本創作是有關於一種治療系統，且特別是有關於一種帶電粒子治療系統。
針對癌症治療的不同方法中，手術和放射治療為腫瘤局部控制之主要方法。過去的放射治療是以X射線為主，穿透力強，能治療深部組織的腫瘤；但缺點是容易同時傷害周邊的正常組織，選擇性較差。相較於X射線而言，更佳的治療方式是使用高能量放射粒子以達到放射治療時對腫瘤細胞與正常組織的較高選擇性。高能量放射粒子沒有被大力推廣的主因在於供產生醫療使用之高能量放射粒子設備本身或與其他醫療設備之間整合不完備，使得治療深度、部位、精確度及每次病人位置設定時間都受到極大的限制，無法達到高標準的醫療要求，因此只能使用於少數腫瘤疾病病例。同時，造價非常昂貴也是無法大量普及化的原因。
本創作提供一種帶電粒子治療系統，至少包括粒子注
入源、同步加速器、射束傳輸線組、治療室與粒子束照射裝置。該粒子注入源提供帶電粒子，而該粒子注入源的帶電粒子能量規格為7-19電子伏特(MeV)。該同步加速器加速該粒子注入源所提供的帶電粒子，將帶電粒子加速至能量範圍70-300MeV而輸出為粒子束。多個粒子束照射裝置乃分別配置於該些治療室內。該射束傳輸線組將該同步加速器輸出的該粒子束，分別傳送到該些治療室內的該些粒子束照射裝置，以進行照射治療。
在本創作之實施例中，所述帶電粒子治療系統中的該粒子注入源以一第一方向提供帶電粒子至該同步加速器，而該同步加速器以一第二方向輸出該粒子束，使該粒子束順著該第二方向的一延長線直線前進，該第一方向與該第二方向間的夾角為180度或270度。
在本創作之實施例中，該些治療室包括至少一第一治療室，位於順著該第二方向的該延長線末端，而該粒子束沿著該延長線直線進入該第一治療室。
在本創作之實施例中，該些治療室更包括多個第二治療室，位於順著該第二方向的該延長線的雙邊，該粒子束分別轉彎而以相對於該第二方向左右30度、45度或60度方式分別射入該些第二治療室。
在本創作之實施例中，該些治療室更包括多個第二治療室，位於順著該第二方向的該延長線的單邊，該粒子束分別轉彎而以相對於該第二方向30度、45度或60度方式分別射入該些第二治療室。
在本創作之實施例中，所述帶電粒子治療系統中的該些治療室位於同一平面上。此外，該粒子注入源與該同步加速器與該些治療室位於同一平面上。
在本創作之實施例中，所述帶電粒子治療系統所使用的該帶電粒子為質子。
為讓本創作之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
10‧‧‧高能量帶電放射粒子治療系統
100‧‧‧粒子注入源
200‧‧‧同步加速器
202‧‧‧二極磁鐵
204‧‧‧四極磁鐵
206‧‧‧六極磁鐵
300‧‧‧射束傳輸線組
400、400A、400B、400B’‧‧‧治療室
500‧‧‧粒子束照射裝置
圖1繪示依照本創作之一實施例之一種帶電粒子治療系統的配置示意圖。
圖2繪示依照本創作之另一實施例之一種帶電粒子治療系統的配置示意圖。
圖3繪示依照本創作之又一實施例之一種帶電粒子治療系統的配置示意圖。
圖4繪示依照本創作之一實施例之一種帶電粒子治療系統的部份配置示意圖。
本創作整合建置整套高能量帶電放射粒子治療系統，不但降低成本、縮短治療所需的時間，從而能夠普及高能放射粒子於癌症治療上之運用。
圖1繪示依照本創作之一實施例之一種帶電粒子治療系統的配置示意圖。本創作的高能量帶電放射粒子治療系統10，其結構如圖1所表示，至少包含有：粒子注入源100、同步加速器200、射束傳輸線組300、治療室400與粒子束
照射裝置500。
(1)粒子注入源100：粒子源提供粒子至加速器中而被加速器加速，而本實施例所使用粒子例如為質子。粒子注入源所需的粒子能量規格為7-19電子伏特(MeV)。粒子注入源例如以直線加速器(Linac)作為粒子注入源，能量規格為7-12MeV；而若以例如小型迴旋加速器(baby cyclotron)作為注入源，能量規格則為13-19MeV。
(2)同步加速器(synchrotron)200：加速粒子注入源100所注入的粒子，其規格要求例如為圓周30米以內，較佳圓周為20米內，採方形配置，並可將粒子加速至能量範圍70-300MeV。
(3)射束傳輸線組300：將同步加速器200加速至特定能量之粒子束P，利用射束管及轉彎磁鐵的組合成的射束傳輸線組300，以一特定角度傳送到治療室400。
(4)治療室400：治療室400定義為治療病人之空間，治療室內安置有粒子束照射裝置500、相關機器手臂及定位系統以便於定位與移動患者。
(5)粒子束照射裝置500：當高能粒子束P被傳送至治療室400後，再利用粒子束照射系統500來瞄準患者或病灶來進行高能帶電粒子照射治療。治療系統來針對病人的不同需求進行照射，照射區域規格可達為30x30x30cm3，而劑量位置分佈準確度可達2mm以內。
圖1所繪示之粒子注入源100與同步加速器200可位在同一房間或不同房間。特定能量之粒子束P與原先注入
方向成270度轉折射出。治療室400包括治療室400A與治療室400B。基本上，該些治療室400乃是配置於同一平面上，也就是建築物之同一樓面上。而粒子注入源100與同步加速器200可與該些治療室400位於同一平面(樓面)上。同步加速器200應與該些治療室400位於同一平面(樓面)，但因粒子束P出射方向與與原先粒子注入方向成270度轉折，粒子注入源100或可位於另一樓面(上一層或下一層)。將高能粒子束P之射出方向設為橫軸(X軸)，在其橫軸延長線末端搭配配置一治療室400A，而高能粒子束P可沿著橫軸直線進入治療室400A。相對於該橫軸(X軸)，治療室400B可相對於該橫軸延長線雙邊配置，射束傳輸線組300可將高能粒子束P分別轉彎，而使粒子束P相對於該橫軸採左右45度(圖中看來為相對於橫軸上下45度)方式分別射入該些治療室400B。針對雙邊配置的治療室400B，粒子束P可以相對於該橫軸以左45度或右45度方式，分別射入該些治療室400B。雖然此實施例中該角度為45度，但此角度不限於45度而可任選自於30-60度間之範圍。
由於本創作帶電粒子治療系統射出的高能量粒子束P乃規畫為雙邊傳送至治療室400，可以使整個系統在規畫上更為彈性之外，更大幅提高了粒子射束的利用率以及醫療場地的空間使用率。
至於位於治療室400內的粒子束照射裝置500，相對於傳統固定病床或病人位置，而以機頭(Gantry)或具旋轉功
能照射部轉動粒子束射出行進方向來對不同癌灶位置進行放射照射之方式，本創作治療室400內可採用機械手臂承載病床而以三度空間方式轉動或移動病床與病人位置，組合搭配固定入射角度粒子束的照射方式，能省卻傳統機頭以不同轉動角度射出粒子束時所需要的龐大偏轉磁鐵的空間需求，精簡治療室的場地成本。當然，減少使用昂貴的傳統機頭也可顯著降低系統整體製造成本。同時，也可以達到減低病患長時間維持固定位置之難度，從而提高系統整體定位的精準度。
位於治療室內的粒子束照射裝置500同時運用整合其他醫療儀器，包括電腦斷層掃描(in-room CT)、核磁共振現象(MRI)、正子斷層造影(PET)或雷射影像定位導航系統等，來對對病人進行檢測、定位並治療。整合治療室中多種治療輔助器材，不但可避免多種醫療儀器檢驗併行所造成醫療資源浪費，更可提升放射粒子治療標的多樣化。
圖2繪示依照本創作之另一實施例之一種帶電粒子治療系統的配置示意圖。相對於圖1之系統配置，圖2所繪示之粒子注入源100與同步加速器200位在同一房間，特定能量之粒子束P與原先注入方向成180度轉折射出。治療室400包括治療室400A與治療室400B。粒子注入源100與同步加速器200可與該些治療室400位於同一平面(樓面)上。將高能粒子束P之射出方向設為橫軸(X軸)，在其橫軸延長線末端搭配配置一治療室400A，而高能粒子束P可沿著橫軸直線進入治療室400A。相對於該橫軸(X
軸)，治療室400B可相對於該橫軸延長線採單邊配置。圖2中採單邊配置的治療室400B，粒子束P可以相對於該橫軸45度之方式，選擇性地僅以單邊方式分別射入該些治療室400B。圖2中單邊配置之治療室400B可為2至4間。
圖3繪示依照本創作之又一實施例之一種帶電粒子治療系統的配置示意圖。配置於同一平面上該些治療室400包括治療室400A位於高能粒子束P之射出方向(設為橫軸/X軸)延長線末端，而高能粒子束P可沿著橫軸直線進入治療室400A。相對於該橫軸(X軸)，治療室400B、與400B’乃對稱於於該橫軸延長線雙邊配置，射束傳輸線組300可將高能粒子束P分別轉彎，而使粒子束P相對於該橫軸分別採左右45度與左右30度方式分別射入該些治療室400B與400B’。
圖4繪示依照本創作之一實施例之一種帶電粒子治療系統的部份配置示意圖。圖4繪示粒子注入源100注入粒子至同步加速器200(如虛線箭頭所示)，待同步加速器200將帶電粒子加速至所要求的能量範圍時，特定能量之粒子束P與原先注入方向成270度轉折射出(箭頭所示)，再透過傳輸線300傳送至治療室400(見圖1)。
由於本創作整合使用小型迴旋加速器(或直線加速器)做為粒子源，並以同步加速器加速達到所引出的粒子能量範圍在70-300MeV，再由相對應於注入方向270度之一邊引出，此非直線配置方式可以節省配置空間，可達到降低系統整體尺寸的目標。使用小型迴旋加速器為粒子源，因
其直徑較小(一般可小於1.5m)，也有助於降低系統尺寸。當然，空間餘裕時，粒子源100與同步加速器200也可採直線配置方式(圖2)，由相對應於注入方向180度之一邊引出。
圖4也繪示出同步加速器200之結構配置。在加速器中，粒子運動於一封閉真空管道，要能有效控制高速運動粒子的轉彎、聚焦、引入、引出等運動軌跡，必須依賴高精密設計之磁鐵組件佈建於粒子運動軌跡上所形成的控制磁場。同步加速器200採方形配置，使用四個90度的二極磁鐵(Dipole)202來控制粒子射束的轉彎，搭配有4個四極磁鐵(trim-Quadrupole)204進行射束聚焦與一個六極磁鐵(Sextupole)206做射束能量修正與補償。同步加速器200為能加速至能量範圍在70-300百萬電子伏特(MeV)的同步加速器。
一般而言，同步加速器即是由不同種類與數量的磁鐵組合成一封閉回路來達成連續加速之目的。本創作以設計並計算使用最少的磁鐵以及最簡省的磁鐵佈建位置來達到降低系統整體尺寸以及建置成本的目標，同時，因為使用的磁鐵越少則所需造價越低，所需控制的磁鐵數量減少而穩定性因此提高，因此在後續的維修上亦更加簡單。
針對本創作整合建置的整套高能量帶電放射粒子治療系統，其主要優點至少包括：
1.簡省面積，在相同佔地面積下，本創作之系統可提供更大治療用帶電粒子放射線能量。
2.帶電粒子束同時傳送至雙邊多間治療室，縮短治療系統維護間隔且提升治療系統周轉率。
3.提升患者接受帶電粒子放射線治療時之定位精準度。
4.整合臨床上所需使用到的輔助器材於同一治療室，達到縮短並簡化放射治療所需的前置處理時間與流程。
雖然本創作已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本創作，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本創作之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本創作之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10‧‧‧高能量帶電放射粒子治療系統
100‧‧‧粒子注入源
200‧‧‧同步加速器
300‧‧‧射束傳輸線組
400、400A、400B‧‧‧治療室
500‧‧‧粒子束照射裝置
Claims (15)
- 一種帶電粒子治療系統，係包括：粒子注入源，用以提供帶電粒子，而該粒子注入源的帶電粒子能量規格為7-19電子伏特(MeV)；同步加速器，用以加速該粒子注入源所提供的帶電粒子，將帶電粒子加速至能量範圍70-300MeV而輸出為粒子束；複數個治療室，係包括複數個粒子束照射裝置，係具有固定的照射角度；以及射束傳輸線組，用以將該同步加速器輸出的該粒子束分別傳送到該些治療室內的該些粒子束照射裝置，以進行照射治療。
- 如申請專利範圍第1項所述之帶電粒子治療系統，其中，該粒子注入源以一第一方向提供帶電粒子至該同步加速器，而該同步加速器以一第二方向輸出該粒子束，使該粒子束順著該第二方向的一延長線直線前進，且該第一方向與該第二方向間的夾角為180度。
- 如申請專利範圍第1項所述之帶電粒子治療系統，其中，該粒子注入源以一第一方向提供帶電粒子至該同步加速器，而該同步加速器以一第二方向輸出該粒子束，使該粒子束順著該第二方向的一延長線直線前進，該第一方向與該第二方向間的夾角為270度。
- 如申請專利範圍第2或3項所述之帶電粒子治療系統，其中，該些治療室包括至少一第一治療室，位於 順著該第二方向的該延長線末端，而該粒子束沿著該延長線直線進入該第一治療室。
- 如申請專利範圍第4項所述之帶電粒子治療系統，其中，該些治療室更包括複數個第二治療室，位於順著該第二方向的該延長線的單邊，且該粒子束分別轉彎而以相對於該第二方向45度方式分別射入該些第二治療室。
- 如申請專利範圍第4項所述之帶電粒子治療系統，其中，該些治療室更包括複數個第二治療室，位於順著該第二方向的該延長線的雙邊，且該粒子束分別轉彎而以相對於該第二方向左右45度方式分別射入該些第二治療室。
- 如申請專利範圍第4項所述之帶電粒子治療系統，其中，該些治療室更包括複數個第二治療室，位於順著該第二方向的該延長線的單邊，且該粒子束分別轉彎而以相對於該第二方向30度方式分別射入該些第二治療室。
- 如申請專利範圍第4項所述之帶電粒子治療系統，其中，該些治療室更包括複數個第二治療室，位於順著該第二方向的該延長線的雙邊，且該粒子束分別轉彎而以相對於該第二方向左右30度方式分別射入該些第二治療室。
- 如申請專利範圍第4項所述之帶電粒子治療系統，其中，該些治療室更包括複數個第二治療室，位於順著 該第二方向的該延長線的單邊，且該粒子束分別轉彎而以相對於該第二方向60度方式分別射入該些第二治療室。
- 如申請專利範圍第4項所述之帶電粒子治療系統，其中，該些治療室更包括複數個第二治療室，位於順著該第二方向的該延長線的雙邊，且該粒子束分別轉彎而以相對於該第二方向左右60度方式分別射入該些第二治療室。
- 如申請專利範圍第4項所述之帶電粒子治療系統，其中，該些治療室更包括複數個第二治療室，位於順著該第二方向的該延長線的單邊，且該粒子束分別轉彎而以相對於該第二方向至少兩個以上角度分別射入該些第二治療室，所述兩個以上角度介於30-60度之間。
- 如申請專利範圍第4項所述之帶電粒子治療系統，其中，該些治療室更包括複數個第二治療室，位於順著該第二方向的該延長線的雙邊，且該粒子束分別轉彎而以相對於該第二方向左右至少兩個以上角度分別射入該些第二治療室，所述兩個以上角度介於30-60度之間。
- 如申請專利範圍第1項所述之帶電粒子治療系統，其中，該些治療室位於同一平面上。
- 如申請專利範圍第13項所述之帶電粒子治療系統，其中，該粒子注入源與該同步加速器與該些治療室位於同一平面上。
- 如申請專利範圍第1項所述之帶電粒子治療系統，其中，該帶電粒子為質子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW104220812U TWM526412U (zh) | 2012-10-02 | 2012-10-02 | 高能量帶電粒子治療系統 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW104220812U TWM526412U (zh) | 2012-10-02 | 2012-10-02 | 高能量帶電粒子治療系統 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TWM526412U true TWM526412U (zh) | 2016-08-01 |
Family
ID=57182438
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW104220812U TWM526412U (zh) | 2012-10-02 | 2012-10-02 | 高能量帶電粒子治療系統 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| TW (1) | TWM526412U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI827314B (zh) * | 2021-10-22 | 2023-12-21 | 日商住友重機械工業股份有限公司 | 粒子線治療裝置 |
-
2012
- 2012-10-02 TW TW104220812U patent/TWM526412U/zh not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI827314B (zh) * | 2021-10-22 | 2023-12-21 | 日商住友重機械工業股份有限公司 | 粒子線治療裝置 |
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