基于回旋加速器的質子治療系統的制作方法

本發明屬于醫療設備領域，具體涉及一種基于回旋加速器的質子治療系統。

背景技術：

目前我國的癌癥發病率越來越高，已經成為危害我國人民健康的最大殺手之一，通常的治療方式有手術、伽馬刀、質子/重離子治療等。

質子/重離子治療主要利用加速器產生一定能量的質子/重離子束，通過各電磁元件將束流傳輸到靶區，轟擊腫瘤細胞，達到治療的效果。由于質子在物質中有尖銳的Bragg峰，即其能量將最大限度的損失在癌變位置，因此可以在殺死癌變細胞的同時最大程度的保護正常組織，這使得質子治療成為目前國際上最先進的惡性腫瘤治療手段之一，也是目前國際上流行的治療手段之一。通常情況下，一臺加速器將配備3～4個旋轉機架、一個固定束治療頭進行治療，這樣的布局方案所需建設資金多、空間大，建設周期長。

對于一些空間有限或前期投資有限的醫院，常用的質子治療布局方案將不適用，于是，一種降低建設投資和占地同時不影響治療效果的方案是必要的。

技術實現要素：

針對現有技術中存在的缺陷，本發明提供一種基于回旋加速器的質子治療系統，在降低質子治療建設資金及降低占地空間的情況下，不影響質子的治療效果；結構緊湊，控制方便。

為達到以上目的，本發明采用的技術方案是：提供一種基于回旋加速器的質子治療系統，包括質子回旋加速器及用于輸送質子回旋加速器內質子的主質子束流輸運系統，主質子束流輸運系統通過開關磁鐵將所需能量的質子分別傳輸給三條不同路徑的治療室，三條不同路徑上的治療室分別為旋轉機架治療室及設置在旋轉機架治療室兩側的水平束及垂直束雙固定束治療室和水平束及傾斜束雙固定束治療室。

進一步，所述旋轉機架治療室設置在質子回旋加速器的主束流線上，水平束及垂直束雙固定束治療室和水平束及傾斜束雙固定束治療室對稱布置在質子回旋加速器主束流線的兩側。

進一步，所述水平束及垂直束雙固定束治療室包括水平束傳輸管道及垂直束傳輸管道；水平束傳輸管道及垂直束傳輸管道按束流的方向依次設有用于調整傳輸管道中質子束流包絡的第一聚焦元件，用于產生均勻的二極磁場、使質子束流發生偏轉的第一偏轉磁鐵，用于調整傳輸管道中偏轉質子束流包絡的第二聚焦元件，用于產生快速變換、相互正交、垂直于質子束流方向的二極磁場、使得質子在目標靶上來回掃描、得到大范圍的均勻劑量場的第一掃描磁鐵，用于將進入人體的質子束進行整形、監測的第一治療頭。

進一步，所述水平束及傾斜束雙固定束治療室包括水平束傳輸管道及傾斜束傳輸管道；水平束傳輸管道及傾斜束傳輸管道按束流的方向依次設有用于調整傳輸管道中質子束流包絡的第三聚焦元件，用于產生均勻的二極磁場使質子發生偏轉的第二偏轉磁鐵，用于調整傳輸管道中偏轉質子束流包絡的第四聚焦元件，用于產生快速變換、相互正交、垂直于質子束流方向的二極磁場、使得質子在目標靶上來回掃描、得到大范圍的均勻劑量場的第二掃描磁鐵，用于將進入人體的質子束進行整形、監測的第二治療頭。

進一步，所述旋轉機架治療室包括旋轉束傳輸管道，旋轉束傳輸管道按束流的方向依次包括用于調整傳輸管道中質子束流包絡的第五聚焦元件，用于產生均勻的二極磁場使質子發生偏轉的第三偏轉磁鐵，用于調整傳輸管道中偏轉質子束流包絡的第六聚焦元件，用于產生二極磁場、使質子束流發生偏轉的變氣隙二極磁鐵，用于將進入人體的質子束進行整形、監測的第三治療頭。

進一步，所述主質子束流輸運系統按束流方向依次包括用于調整傳輸管道中質子束流包絡的第七聚焦元件，用于對質子束流起導向作用的導向磁鐵，用于測量該傳輸管道中質子束流截面和流強的診斷裝置，用于控制質子能量的降能器，用于調整降能后質子束流包絡的第八聚焦元件。

本發明的有益技術效果在于：

(1)本發明的治療系統，與現有技術中設置的3-4個旋轉機架治療室相比，建造費用大約只為旋轉機架治療室的1/2-1/3，大大降低了質子治療中心的前期投入。

(2)本發明將旋轉機架治療室布置在主束流線盡頭，兩個雙固定束治療室對稱的布置在回旋加速器主束流線兩側，結構緊湊，占地面積少。

(3)本發明使用了雙固定束治療室，其治療腫瘤的種類和效果均優于傳統的單固定束治療室。

附圖說明

圖1是本發明基于回旋加速器的質子治療系統的結構示意圖；

圖2是本發明雙固定束治療室的結構示意圖。

圖中：

1-質子回旋加速器 2-主質子束流輸運系統 3-旋轉機架治療室

4-水平束及垂直束雙固定束治療室 5-水平束及傾斜束雙固定束治療室 6-開關磁鐵

21-第七聚焦元件 22-導向磁鐵 23-診斷裝置 24-降能器

25-第八聚焦元件

31-第五聚焦元件 32-第三偏轉磁鐵 33-第六聚焦元件

34-變氣隙二極磁鐵 35-第三治療頭

41-第一聚焦元件 42-第一偏轉磁鐵 43-第二聚焦元件

44-第一掃描磁鐵 45-第一治療頭

51-第三聚焦元件 52-第二偏轉磁鐵 53-第四聚焦元件

54-第二掃描磁鐵55-第二治療頭

具體實施方式

下面結合附圖，對本發明的具體實施方式作進一步詳細的描述。

如圖1所示，是本發明提供的一種基于回旋加速器的質子治療系統，該系統包括質子回旋加速器1和用于輸送質子回旋加速器內質子的主質子束流輸運系統2，主質子束流輸運系統2通過開關磁鐵6將所需能量的質子分別傳輸給三條不同路徑的治療室，三條不同路徑上的治療室分別為旋轉機架治療室3及設置在旋轉機架治療室3兩側的水平束及垂直束雙固定束治療室4和水平束及傾斜束雙固定束治療室5。本發明水平束及傾斜束雙固定束治療室5中的傾斜束優選45°。旋轉機架治療室3設置在質子回旋加速器1的主束流線上，水平束及垂直束雙固定束治療室4和水平束及傾斜束雙固定束治療室5對稱布置在質子回旋加速器1主束流線兩側。

由此，本發明采用上述結構和布局，極大的節約占地面積和使用成本，對于一些空間有限或前期投資有限的醫院，本發明的治療系統非常適用。

如圖2所示，水平束及垂直束雙固定束治療室4包括水平束傳輸管道及垂直束傳輸管道；水平束傳輸管道及垂直束傳輸管道按束流的方向依次包括用于調整傳輸管道中質子束流包絡的第一聚焦元件41，用于產生均勻的二極磁場、使質子發生偏轉的第一偏轉磁鐵42，用于調整傳輸管道中偏轉質子束流包絡的第二聚焦元件43，用于產生快速變換的、相互正交、垂直于質子束流方向的二極磁場、使得質子在目標靶上來回掃描、得到大范圍的均勻劑量場的第一掃描磁鐵44，用于將進入人體的質子束進行整形、監測的第一治療頭45。

水平束及傾斜束雙固定束治療室5包括水平束傳輸管道及傾斜束傳輸管道；水平束傳輸管道及傾斜束傳輸管道按束流的方向依次包括用于調整傳輸管道中質子束流包絡的第三聚焦元件51，用于產生均勻的二極磁場使質子發生偏轉的第二偏轉磁鐵52，用于調整傳輸管道中偏轉質子束流包絡的第四聚焦元件53，用于產生快速變換的、相互正交、垂直于質子束流方向的二極磁場、使得質子在目標靶上來回掃描、得到大范圍的均勻劑量場的第二掃描磁鐵54，用于將進入人體的質子束進行整形、監測的第二治療頭55。

旋轉機架治療室3包括旋轉束傳輸管道，旋轉束傳輸管道按束流的流通方向依次包括用于調整傳輸管道中質子束流包絡的第五聚焦元件31，用于產生均勻的二極磁場使質子發生偏轉的第三偏轉磁鐵32，用于調整傳輸管道中質子束流包絡的第六聚焦元件33，用于產生二極磁場、使質子束流發生偏轉的變氣隙二極磁鐵34，用于將最終進入人體的質子束進行整形、監測的第三治療頭35。

主質子束流輸運系統2按束流方向依次包括用于調整傳輸管道中質子束流包絡的第七聚焦元件21，用于對質子流起導向作用的導向磁鐵22，用于測量該傳輸管道中束流截面和流強的診斷裝置23，用于控制能量的降能器24、用于調整降能后質子束流包絡的第八聚焦元件25。

本發明是在一個回旋加速器的基礎上，配有1個旋轉機架治療室和2個雙固定束治療室，其中每個雙固定束治療室含兩條束流線，其一為水平束與垂直束的組合，其二為水平束與傾斜束的組合。雙固定束的模式，對于大多數腫瘤來說，已可以保證治療效果，而對一些特殊的無法用雙固定束治療的病例，可利用本布局中的旋轉機架治療室進行治療。由此，本發明1個旋轉機架治療室和2個雙固定束治療室，即減小了占地面積、節約了成本，又保證治療效果。

本發明的治療系統，從質子回旋加速器1引出的質子束流，進入主質子束流輸運系統2，并在該系統2中進行能量調節、聚焦、偏轉、測量、適形后，被開關磁鐵6分配到旋轉機架治療室3、水平束及垂直束雙固定束治療室4和水平束及傾斜束雙固定束治療室5中。其中，水平束及垂直束雙固定束治療室4中安裝有兩條固定束，分別為水平固定束和垂直固定束，可以從水平以及垂直兩個方向對病人進行照射；水平束及傾斜束雙固定束治療室5中安裝有兩條固定束，分別為水平固定束和傾斜固定束，從水平以及傾斜雙方向對病人進行照射；旋轉機架治療室3中安裝有一個旋轉機架，為無法用雙固定束治療的病人進行照射。

本發明基于回旋加速器的質子治療系統并不限于上述具體實施方式，本領域技術人員根據本發明的技術方案得出其他的實施方式，同樣屬于本發明的技術創新范圍。