醫用加速器高強度射束治療裝置及治療方法
【專利摘要】本發明涉及一種醫用加速器高強度射束治療裝置及治療方法，屬于醫療器械領域，包括加速管(6)，加速管(6)底部設置靶(1)，對應靶(1)在下方設置準直器(2)，準直器(2)下方設置電離室(4)，電離室(4)下方設置與照射頭相對應的鎢門(5)，加速管(6)的輸入端鏈接電子槍(14)，電子槍(14)連接電子槍電源(15)，功率源(22)通過微波傳輸系統(13)連接加速管(6)的波導窗(16)。本發明結構簡單合理，能夠縮短患者治療時間，提高治療效率，能有效提高腫瘤的局部控制率，減少正常組織的并發癥，改善了患者療后的生存質量。
【專利說明】
醫用加速器高強度射束治療裝置及治療方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種醫用加速器高強度射束治療裝置及治療方法，屬于醫療器械領域。
【背景技術】
[0002]惡性腫瘤是人類的第一大殺手，目前腫瘤治療方式主要有放療、化療和手術治療三種主要方式，而放射治療是目前腫瘤治療中最常用的方法之一。
[0003]常規的放射治療是要求對野內劑量分布進行均整，即是需要將加速管電子打靶產生的X射線穿過均整器從而得到臨床上所需要的劑量分布均勻的射線束，同時國標對均整度也有一定的標準要求。這種治療模式的優點是射野內劑量分布均勻，有利于治療過程中的劑量計算及控制，缺點是經過均整塊均整后，會損失大部分的劑量，均整后的劑量率會比均整前降低很多，其產生的直接后果是造成治療時間過長。治療時間是評估放射外科技術的一個重要臨床因數.因為治療時間過長，增加患者身體負擔，同時會對正常的組織細胞造成損壞，產生二次致癌的可能性。近年來隨著精確放療的發展，精確放療追求高劑量少分次模式，在提高靶區照射劑量的同時，有效降低靶區外劑量已經成為當今需要迫切解決的難題。
[0004]隨著加速器技術的發展，取消均整過濾器的研究逐年增多，通過技術的研究，可以發現醫用FFF模式(取消均整過濾器)對加速器整機的輻射性能有較好的影響。近年來國外廠家VariaruAccury等公司都發展了類似FFF模式(取消均整過濾器)的商業化加速器產品，Varian公司的TrueBeam產品有X射線提供FFF模式，S卩6MV FFF模式，其6MV FFF深度劑量分布特性類似于4MV FF模式，Accury公司的Tomotherapy和Cyberknife產品的6MV FFF模式深度劑量分布特性同樣類似于4MV FF模式X射線，這是TrueBeam，Tomotherapy和Cyberknife不足之處，本公司所研究的高強度射束治療模式不僅具有FFF模式的高劑量率而且有與均整模式相似的射束深度劑量特性，有效解決了以上FFF模式的不足，并且比以上產品有更高的劑量率。
【發明內容】
[0005]根據以上現有技術中的不足，本發明要解決的問題是:提供一種結構簡單合理，能夠縮短患者治療時間，提尚治療效率，能有效提尚腫瘤的局部控制率，減少正常組織的并發癥，改善患者療后的生存質量的醫用加速器高強度射束治療裝置及治療方法。
[0006]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:
[0007]所述的醫用加速器高強度射束治療裝置，包括加速管，加速管底部設置靶，對應靶在下方設置準直器，準直器下方設置電離室，電離室下方設置與照射頭相對應的鎢門，加速管的輸入端鏈接電子槍，電子槍連接電子槍電源，功率源通過微波傳輸系統連接加速管的波導窗。
[0008]在醫用加速器的X射線治療模式下，去除了安裝于加速器治療頭內部的均整過濾器，加速管的入口微波功率和電子槍的輸入參數均可控可調，并通過提高系統的微波功率或調整加速管電子槍的注入參數，或通過提高系統的微波功率和調整加速管電子槍的注入參數兩種方式組合，使最終醫用加速器所產生的X射線射束的深度劑量特性與常規加速器有均整器均整后的常規射束的深度劑量特性基本一致。同時由于微波功率和電子槍注入參數的變化，使得X射線輸出劑量率較單獨去掉均整器而不改變系統微波功率和電子槍的注入參數條件下有更大幅度地提高，能夠有效服務于臨床腫瘤患者放療。
[0009]進一步的優選，靶采用單一材質的鎢靶或金靶或不限于單一材質或結構的鎢靶和金靶的復合靶或任意多種材料的復合靶。使用方便。
[0010]進一步的優選，加速管直立安裝與加速器治療頭內，靶安裝在加速管的末端。電子線加速到加速管末端直接打靶產生X射線。
[0011 ]進一步的優選，加速管臥式安裝于機架內，加速管末端連接偏轉磁鐵，偏轉磁鐵底部安裝靶。電子束加速到加速管末端經過臨床需要的角度進行磁偏轉后打靶產生X射線，該角度不限于0°至360°任意范圍。
[0012]進一步的優選，功率源采用磁控管或速調管。
[0013]進一步的優選，電子槍采用三極柵控電子槍。
[0014]進一步的優選，靶固定安裝在加速管末端或靶通過移動部件安裝在加速管的末端；
[0015]進一步的優選，移動部件包括安裝座，安裝座上設置軌道，軌道內設置靶托，靶托連接設置在安裝座上的驅動裝置，安裝座上設置位置檢測裝置，靶固定在靶托上。
[0016]—種采用醫用加速器高強度射束治療裝置的治療方法包括:
[0017]I)功率源通過微波傳輸系統向加速管內注入微波功率，形成駐波電場；
[0018]2)電子槍向加速管內發射電子；
[0019]3)電子束在駐波電場中加速，加速到一定能量后，依次通過靶、準直器、電離室和鎢門輸出，形成高強度射束，高強度射束的形成通過單獨提高微波功率或單獨調整電子槍的注入參數，或提高微波功率和調整電子槍的注入參數兩種組合的方式實現。
[0020]本發明所具有的有益效果是:
[0021]本發明所述的醫用加速器高強度射束治療裝置及治療方法能夠大幅度的提高射束的劑量率，同時能得到與常規均整射束一樣的深度劑量特性，該技術能夠應用于精確放療，進一步縮短患者治療時間，提尚治療效率，從而達到能有效提尚腫瘤的局部控制率，減少正常組織的并發癥，改善患者療后的生存質量的目的，結構簡單，具有較強的實用性。
【附圖說明】
[0022I圖1是現有技術結構示意圖
[0023]圖2是本發明的結構示意圖；
[0024]圖3是直立安裝加速管結構示意圖；
[0025]圖4是臥式安裝加速管結構示意圖；
[0026]圖5是固定革E結構示意圖；
[0027I圖6是移動革El結構示意圖；
[0028]圖7為移動部件的結構示意圖；
[0029]圖8為高強度模式加速器系統組成框圖；
[0030]圖9為加速器治療頭均整轉盤系統示意圖
[0031]圖中，1、靶;2、準直器;3、均整過濾器;4、電離室;5、鎢門；6、加速管;7、偏轉磁鐵；
8、安裝座;9、軌道；1、驅動裝置；11、位置檢測裝置；12、靶托；13、微波傳輸系統；14、電子槍；15、電子槍電源；16、波導窗；17、移動部件；18、固定盤；19、檔位檢測及固定組件;20、轉動盤;21、驅動組件;22、功率源。
【具體實施方式】
[0032]下面結合附圖對本發明的實施例做進一步描述:
[0033]如圖1所示，現有技術為加速管6底部設置靶I，對應靶I在下方設置準直器2，準直器2下方對應均整過濾器3，均整過濾器3下方設置電離室4，電離室4下方設置與照射頭相對應的鎢門5，
[0034]如圖2-圖8所示，本發明所述的醫用加速器高強度射束治療裝置，包括加速管6，加速管6底部設置靶I，對應靶I在下方設置準直器2，準直器2下方設置電離室4，電離室4下方設置與照射頭相對應的鎢門5，加速管6的輸入端鏈接電子槍14，電子槍14連接電子槍電源15，功率源22通過微波傳輸系統13連接加速管6的波導窗16。
[0035]所述的靶I采用單一材質的鎢靶或金靶或不限于單一材質或結構的鎢靶和金靶的復合靶或任意多種材料的復合靶。所述的功率源22采用磁控管或速調管，電子槍14采用三極柵控電子槍。
[0036]如圖3-圖4所示，所述的加速管6直立安裝與加速器治療頭內，靶I安裝在加速管6的末端，電子線加速到加速管末端直接打靶產生X射線;加速管6臥式安裝于機架內，加速管6末端連接偏轉磁鐵7，偏轉磁鐵7底部安裝靶I，電子束加速到加速管末端經過臨床需要的角度進行磁偏轉后打靶產生X射線，該角度不限于0°至360°任意范圍。
[0037]如圖5-圖7所示，所述的靶I固定安裝在加速管6末端或靶I通過移動部件17安裝在加速管6的末端;移動部件17包括安裝座8，安裝座8上設置軌道9，軌道9內設置靶托12，靶托12連接設置在安裝座8上的驅動裝置10，安裝座8上設置位置檢測裝置11，靶I固定在靶托12上。
[0038]所述的醫用加速器高強度射束治療裝置的治療方法包括:
[0039 ] I)功率源22通過微波傳輸系統13向加速管6內注入微波功率，形成駐波電場；
[0040]2)電子槍14向加速管6內發射電子；
[0041]3)電子束在駐波電場中加速，加速到一定能量后(通常達到4MV-25MV)，依次通過靶1、準直器2、電離室4和鎢門5輸出，形成高強度射束。高強度射束的形成通過單獨提高微波功率或單獨調整電子槍14的注入參數，或提高微波功率和調整電子槍14的注入參數兩種組合的方式實現。
[0042]本發明的具體實施例:
[0043]醫用電子加速器，加速管6中的電子槍14發射電子，在駐波加速腔鏈中加速，加速到一定能量后打靶產生X線。常規治療模式下，射線經均整過濾器均整后做各種技術的放射治療，常規加速器此時經均整后的劑量率一般在400cGy/min.m左右。當需要高強度治療模式時，移走均整過濾器3，此時打靶產生的X射線未經均整直接引出，劑量率大約是經均整后劑量率的2.5倍左右，但此時6MV未經均整射線的深度劑量偏低，與4MV常規均整射束的深度劑量特性相似，因此要達到與均整后6MVX射束相似的深度劑量，需提高射線的能量。此時可以通過提高磁控管的輸出微波功率，調整加速管6的電子槍14的輸入參數，使加速管出口輸出射線能量在7MV左右，同時劑量率較調整前又有了較大幅度的提高，可達1600cGy/min.m以上，并且此時未均整射束的深度劑量與均整后6MV X射束的深度劑量一致甚至更高。
[0044]本發明所述的加速器具備均整轉盤運動系統，可提供兩個或多個工位和治療模式選擇，均整過濾器可根據治療模式的需求進行位置移動或切換;具體參見圖9，包括固定盤18、檔位檢測及固定組件19、轉動盤20和驅動組件21;該機構也可以不采取轉盤機構，也可以采取直線位移等可以進行位置轉換的任意結構；
[0045]本發明所述的高強度治療模式可適用于單光子低能加速器的單一能量(例如單一6MV)或者中高能雙光子加速器的任意能量檔位(例如6MV、1MV、15MV等)。高強度射束治療模式是自然劑量分布，離軸劑量跌落較快，野外劑量較小，該治療模式通過配套專門的TPS治療計劃系統，可用于實現3D-CRT (三維適形放射治療)、SRS (立體定向放射外科手術)、SBRT(體部立體定向放射治療)、IMRT(調強放射治療)、VMAT(容積調強放射治療)等。
[0046]本發明能夠大幅度的提高射束的劑量率，同時能得到與常規均整射束一樣的深度劑量特性，該技術能夠應用于精確放療，進一步縮短患者治療時間，提高治療效率，從而達到能有效提尚腫瘤的局部控制率，減少正常組織的并發癥，改善患者療后的生存質量的目的，結構簡單，具有較強的實用性。
[0047]本發明中未經描述的技術特征可以通過現有技術實現，在此不再贅述。本發明并不僅限于上述【具體實施方式】，本領域普通技術人員在本發明的實質范圍內做出的變化、改型、添加或替換，也應屬于本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種醫用加速器高強度射束治療裝置，包括加速管(6)，其特征在于:加速管(6)底部設置靶(I)，對應靶(I)在下方設置準直器(2)，準直器(2)下方設置電離室(4)，電離室(4)下方設置與照射頭相對應的鎢門(5)，加速管(6)的輸入端鏈接電子槍(14)，電子槍(14)連接電子槍電源(15)，功率源(22)通過微波傳輸系統(13)連接加速管(6)的波導窗(16)。2.根據權利要求1所述的醫用加速器高強度射束治療裝置，其特征在于:所述的靶(I)采用單一材質的鎢靶或金靶或不限于單一材質或結構的鎢靶和金靶的復合靶或任意多種材料的復合靶。3.根據權利要求1所述的醫用加速器高強度射束治療裝置，其特征在于:所述的加速管(6)直立安裝與加速器治療頭內，靶(I)安裝在加速管(6)的末端。4.根據權利要求1所述的醫用加速器高強度射束治療裝置，其特征在于:所述的加速管(6)臥式安裝于機架內，加速管(6)末端連接偏轉磁鐵(7)，偏轉磁鐵(7)底部安裝靶(I)。5.根據權利要求1所述的醫用加速器高強度射束治療裝置，其特征在于:所述的功率源(22)采用磁控管或速調管。6.根據權利要求1所述的醫用加速器高強度射束治療裝置，其特征在于:所述的電子槍(14)采用三極柵控電子槍。7.根據權利要求1所述的醫用加速器高強度射束治療裝置，其特征在于:所述的靶(I)固定安裝在加速管(6)末端或革E (I)通過移動部件(17)安裝在加速管(6)的末端。8.根據權利要求6所述的醫用加速器高強度射束治療裝置，其特征在于:所述的移動部件(17)包括安裝座(8)，安裝座(8)上設置軌道(9)，軌道(9)內設置靶托(12)，靶托(12)連接設置在安裝座(8)上的驅動裝置(10)，安裝座(8)上設置位置檢測裝置(11)，靶(I)固定在靶托(12)上。9.一種采用權利要求1所述的醫用加速器高強度射束治療裝置的治療方法，其特征在于方法包括: 1)功率源(22)通過微波傳輸系統(13)向加速管(6)內注入微波功率，形成駐波電場； 2)電子槍(14)向加速管(6)內發射電子； 3)電子束在駐波電場中加速，加速到一定能量后，依次通過靶(I)、準直器(2)、電離室(4)和鎢門(5)輸出，形成高強度射束。10.根據權利要求9所述的醫用加速器高強度射束治療裝置的治療方法，其特征在于:所述的高強度射束的形成通過單獨提高微波功率或單獨調整電子槍(14)的注入參數，或提高微波功率和調整電子槍(14)的注入參數兩種組合的方式實現。
【文檔編號】A61N5/10GK105879246SQ201610375725
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年5月31日
【發明人】任旗, 成希革, 王愛濤, 車永新
【申請人】山東新華醫療器械股份有限公司