緊湊型磁共振引導的粒子治療設備的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種放射治療設備，具體地講，是一種緊湊型磁共振引導的粒子治療設備。
【背景技術】
[0002]粒子治療(PT)設備，主要是采用質子或重粒子束流對腫瘤等病灶進行照射，抑制腫瘤細胞的生長繁殖甚至直接殺滅腫瘤細胞，目前質子/重離子治療正在成為越來越重要的癌癥等疾病的放射治療手段，與X射線放療相比，質子放療可以利用布拉格(Bragg)峰及使用筆型束掃描，能夠更精確地將放射劑量投送到腫瘤區域，且對正常組織產生的影響更小。與X光放射治療相比較，質子治療的能量效率更高。這是因為X光是由高能電子與鎢靶作用產生，其能量轉換效率僅為5%左右，絕大部分電子能量以熱能的形式沉積在鎢靶中。
[0003]質子和重離子的加速通常采用回旋加速器，回旋加速器主要包括用于產生均勻磁場的磁體以及位于均勻磁場中的兩個D型盒，兩個D形盒之間開有一條狹縫，在該狹縫處設置高頻(射頻)電場或高頻電壓，當質子等帶電粒子經過D型盒之間的狹縫時，在電場作用下加速。質子等帶電粒子在D型盒內時，在磁場力的作用下做圓周運動。由于粒子圓周運動周期與其運動速度無關，由此在D型盒狹縫處的交變電壓/電場的周期與粒子在狹縫及磁場中運動的周期一致，每經過狹縫一次，就被加速一次，如此周而復始，速度越快，運動軌跡的半徑越大，最后獲得所需的運動速度并達到D型盒的邊緣區域，經引出電極產生的電場引出，然后在控制電極等的作用下，經一系列軌跡控制和速度控制對人體內的病灶進行照射，根據每個腫瘤的形狀和深度，調整射線(粒子束流)的粗細和布拉格峰的位置，這樣就能夠避免照射到正常細胞，利用精確定位，只對腫瘤進行攻擊，從而減少對正常細胞的損傷，最大限度的保護正常器官組織不受傷害。
[0004]為保證粒子束照射在治療靶區，需要進行相應的圖像引導，現有放射治療設備的圖像引導多采用X射線成像設備，例如DR、CT等設備，這些圖像引導方式各具特色，分別在不同的場合下具有自己的優勢，同時也具有各自的局限性，例如X射線對人體的損傷，對軟組織的分辨能力差等。因此，有必要依據不同的使用要求，設置出不同的引導方式。
[0005]MRI成像也被前人建議用在粒子放療的影像引導中。在前人建議的方法中，MRI成像系統與離子加速器系統是完全獨立的。
【實用新型內容】
[0006]為了克服現有技術的上述缺陷，本實用新型提供了一種緊湊型磁共振引導的粒子治療設備，這種治療設備以磁共振成像(MRI)為基礎進行粒子束流的加速和引導，設備結構簡化，體積減小，成本降低。
[0007]本實用新型所采用的技術方案:一種緊湊型磁共振引導的粒子治療設備，包括第一磁共振成像裝置，還包括第一粒子回旋加速裝置以及與所述第一粒子回旋加速裝置配套的第一粒子束流控制裝置，所述第一磁共振成像裝置設有能夠產生均勻主磁場的第一主磁體，所述第一粒子回旋加速裝置主要包括位于所述第一主磁場內且垂直于所述第一主磁場的磁力線方向的第一 D型盒組，所述第一 D型盒組主要由兩個相對的第一 D型盒組成，所述兩個相對的第一 D型盒之間設有第一盒間縫隙，所述第一 D型盒組設有能夠在所述第一盒間縫隙形成高頻電場的第一粒子束流加速裝置，所述第一 D型盒組配有用于向其提供粒子的第一粒子源以及能夠將加速后的粒子束流引入所述第一粒子束流控制裝置的粒子束流控制區域的第一引出電極。
[0008]本實用新型的有益效果是:由于將第一粒子回旋加速裝置的D型盒組設置在第一磁共振成像裝置的主磁場內，依靠第一磁共振成像裝置的主磁場實現粒子的回旋運動，由此省去了第一粒子回旋加速裝置的回旋加速磁場，極大地簡化了這種設備的總體結構，大幅度減小了設備的體積和重量，降低了設備的制造成本和材料消耗，特別是回旋加速器與MRI成像系統可工作在交替模式，由此既可避免了第一粒子回旋加速器與第一磁共振成像裝置相互間的磁干擾，保證了磁共振成像的成像質量，也有利于病灶區與離子束相對位置的調整，保證治療效果。
【附圖說明】
[0009]圖1是本實用新型基本結構的原理不意圖；
[0010]圖2是本實用新型在雙源雙室實施方式下的原理示意圖；
[0011]圖3是本實用新型單源單室實施方式下的結構示意圖；
[0012]圖4是本實用新型雙源雙室實施方式下的結構示意圖；
[0013]圖5是本實用新型單源雙室實施方式下的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0014]參見圖1-5，本實用新型提供了一種緊湊型磁共振引導的粒子治療設備，包括第一磁共振成像裝置，還包括第一粒子回旋加速裝置以及與所述第一粒子回旋加速裝置配套的第一粒子束流控制裝置140，所述第一磁共振成像裝置設有能夠產生均勻主磁場B的第一主磁體130，所述第一粒子回旋加速裝置主要包括位于所述第一主磁場內且垂直于所述第一主磁場的磁力線方向的第一 D型盒組120，所述第一 D型盒組主要由兩個相對的第一 D型盒121、122組成，所述兩個相對的第一 D型盒之間設有第一盒間縫隙124，所述第一 D型盒組設有能夠在所述第一盒間縫隙形成高頻電場的第一粒子束流加速裝置，所述第一 D型盒組配有用于向其提供粒子(質子或重離子等)的第一粒子源111以及能夠將加速后的粒子束流112引入所述第一粒子束流控制裝置的粒子束流控制區域的第一引出電極126。所述第一 D型盒組可以依據現有技術，將其置于第一磁共振成像裝置的主磁場中，利用第一磁共振成像裝置的主磁場使相應的粒子做回旋運動，并在經過相應的盒間縫隙時依靠電場的作用得以加速，其工作機理與現有回旋加速器相同，由此可以將第一主磁體、第一粒子源、第一 D型盒組及第一粒子束流加速裝置等構成了一個回旋加速器(第一粒子回旋加速裝置)，由于第一磁共振成像裝置和第一粒子回旋加速裝置共享一個主磁場，由此大幅度減小系統的尺寸和費用。回旋加速器與MRI成像系統可工作在交替模式，從而避免了第一粒子回旋加速裝置磁場對磁共振成像的干擾，所述第一粒子束流控制裝置可以依據現有技術，通過適宜的電場/磁場等設置，控制粒子束流的軌跡，并可以依據現有技術設置在適宜的位置石墨光劈等所需設施。所述第一粒子束流控制裝置可以依據現有技術，通過設置電極141、磁鐵等方式控制粒子束流的運動軌跡，對粒子束流軌跡的控制在磁共振成像引導下實施，通過移動治療床，使病人的治療靶區位于磁共振成像裝置的成像區域160內，通過磁共振成像裝置的成像跟蹤治療靶區，確定治療靶區的實時位置，以便使粒子束流精準地射入靶區，相關引導方法、控制方法、相關設備及設備間的配合可以依據現有技術。根據設備的總體配置，可以將源自第一粒子回旋加速裝置的粒子束流引入第一磁共振成像裝置的成像區域(如圖1所示)，對第一磁共振成像裝置監視的病人進行治療，也可以將源自第一粒子回旋加速裝置的粒子束流112引入其他磁共振成像裝置的成像區域(如圖2所示)，對其他磁共振成像裝置監視的病人進行治療，而將源自其他粒子回旋加速裝置的粒子束流212引入第一磁共振成像裝置的成像區域160，對第一磁共振成像裝置監視的病人進行治療，還可以將源自第一粒子回旋加速裝置的粒子束流112分成多股束流112.1,112.2 (參見圖3)，分別引入第一磁共振成像裝置的成像區域160和其他磁共振成像裝置的成像區域，以分別對多個病人進行放射治療，相關粒子束流的控制和引導以及束流的拆分等均可以依據現有技術。放療時，基于磁共振成像裝置的成像進行粒子束流的實