[發明專利]筆形束適形調強治療頭系統及實現方法

有效

• 申請號: 201710453083.3
• 申請日: 2017-06-15
• 公開（公告）號: CN107158583B
• 公開（公告）日: 2018-07-31
• 發明（設計）人: 鄭金星;宋云濤;陳永華;王鵬彧;王明;張午權
• 申請（專利權）人: 合肥中科離子醫學技術裝備有限公司
• 主分類號: A61N5/10
• 分類號: A61N5/10
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡劍輝

本發明公開一種筆形束適形調強治療頭系統及實現方法，包括超導回旋加速器、能量選擇系統、束斑調節裝置、偏轉二極鐵、治療頭；所述超導回旋加速器引出固定能量的質子束，并調節質子束流強；所述能量選擇系統將固定能量的質子束調節為治療腫瘤所需的能量和能散，實現質子束在腫瘤中的縱向射程調節；所述質子束到達束斑調節裝置，調節質子束的截面尺寸；所述質子束再經偏轉二極鐵到達治療頭，對質子束進行橫向擴展。本發明將束流經過治療頭，可以減少因核碰撞產生二次輻射，提高束流在傳輸過程中利用率，照射野尺寸相對較大；通過協同控制掃描磁鐵、能量選擇系統和超導回旋加速器可以實現腫瘤整個區域的三維適形調強治療。

技術領域

本發明涉及一種醫用治療頭，尤其涉及一種將質子束照射至腫瘤等患部來進行治療的治療頭系統及其實現方法。

背景技術

質子經由加速器加速至約70％的光速，被引出射入人體。在到達腫瘤病灶前，射線能量釋放不多，但是到達病灶后，射線會瞬間釋放大量能量，形成名為“布拉格峰”的能量釋放軌跡，有利于放射治療中精確調節劑量分布，使照射至腫瘤周圍的正常組織劑量最小化，實現療效最大化。傳統的散射治療頭，在束流傳輸路徑中需要使用散射體、準直器、適應器、補償器、射程調節器及劑量檢測儀等設備，束流路上介質多，因核碰撞產生二次輻射，如中子輻射、伽馬射線輻射等。此外，傳統的散射治療頭束流在傳輸過程中損失較大，束流利用率低，束流橫向擴展產生的照射野尺寸相對較小。

在對腫瘤進行治療時，對腫瘤區域切片劃層，通過控制掃描磁鐵場強的大小或患者相對于質子束移動的方法，實現與質子束流照射方向垂直的橫向擴展(X、Y方向)；通過調節束流能量的大小，改變質子束在腫瘤區域內的射程；通過控制質子束流強，在腫瘤區域中形成預設的三維劑量分布，實現質子束三維適形調強治療。申請號為：201080050492.5的專利提出了一種粒子射線照射系統及粒子射線照射方法，即使在所需要的照射野尺寸較大的情況下、也能不使用大容量的掃描電源就高速地掃描粒子射線、且整體的照射時間較短的粒子射線照射系統，尚未描述低能區域束流的調制，以及調強治療的控制策略。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能夠實現三維適形、調強的點掃描筆形束治療頭系統及實現方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案實現：

筆形束適形調強治療頭系統，包括超導回旋加速器、能量選擇系統、束斑調節裝置、偏轉二極鐵、治療頭；

所述超導回旋加速器引出固定能量的質子束，并調節質子束流強；

所述能量選擇系統將固定能量的質子束調節為治療腫瘤所需的能量和能散，實現質子束在腫瘤中的縱向射程調節；

所述質子束到達束斑調節裝置，所述的束斑調節裝置包括四極鐵和準直器，用于調節質子束的截面尺寸；

所述質子束再經偏轉二極鐵到達治療頭，對質子束進行橫向擴展。

所述能量選擇系統包括降能器、能量選擇二極鐵、能量狹縫，能量選擇范圍為70Mev至200Mev；所述能量選擇二極鐵和能量狹縫用于篩選來自降能器的質子束的能量和能散，通過控制降能器，使質子束在腫瘤的Z方向由深向淺照射。

所述治療頭包括束流截面探頭、第一掃描磁鐵、第二掃描磁鐵、束流位置探頭、束流劑量探頭、射程調制器、第一霍爾探頭、第二霍爾探頭；所述質子束進入治療頭后，束流截面探頭監測質子束截面尺寸及形狀信息，并反饋至治療頭控制裝置，自動調節束斑調節裝置。

所述第一霍爾探頭用于監測第一掃描磁鐵的磁場的大小；所述第二霍爾探頭用于監測第二掃描磁鐵的磁場的大小；所述束流位置探頭用于監測質子束在橫向截面XY平面的位置，并反饋至治療頭控制裝置。