[發明專利]基于質子成像精準定位技術的腫瘤放射治療系統

在審

• 申請號: 201810419937.0
• 申請日: 2018-05-04
• 公開（公告）號: CN108815720A
• 公開（公告）日: 2018-11-16
• 發明（設計）人: 宋云濤;陳根;陳永華;楊慶喜;徐世文;楊一鳴;魏江華;馮漢升;丁開忠;李實;李君君;劉璐;李俊;邢以翔;程怡;鄭金星;沈俊松
• 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

1.基于質子成像精準定位技術的腫瘤放射治療系統，包括240MeV超導回旋加速器、輸運系統、真空系統、控制系統、患者擺位系統、旋轉機架、治療頭系統及質子成像轉換裝置，其特征在于：

所述治療頭系統用來控制束流的偏轉和監測束流的參數，實現束流的輸出，完成治療；

所述質子成像轉換裝置用來精確的定位腫瘤的空間位置，以便完成掃略計劃，同時驗證治療計劃中預計束流量程的合理性，并據此修正治療計劃；

所述治療頭系統包括筆形束掃略治療頭，所述筆形束掃略治療頭包括前置探測器(1)、快掃描磁鐵(2)、慢掃描磁鐵(3)、量程調制器(4)、真空窗(5)、截面探測器(6)、強度探測器(7)；

所述質子成像轉換裝置包括束流位置探測器(8)及片狀多層游離室(9)。

2.根據權利要求1所述的基于質子成像精準定位技術的腫瘤放射治療系統,其特征在于：所述240MeV超導回旋加速器將離子源產生的質子加速至240MeV并引出，所述輸運系統將質子束流引導至治療頭系統，且能根據控制系統給出的信號調節束流的能量強度，所述真空系統保證整個質子產生、加速及運輸的真空環境，所述控制系統根據治療頭反饋的數據，調節束流的各種參數，保證治療的順利完成，所述治療頭系統用來定位腫瘤及完成既定的治療計劃。

3.根據權利要求1所述的基于質子成像精準定位技術的腫瘤放射治療系統,其特征在于：所述240MeV超導回旋加速器將冷陰極離子源產生的質子在超導強磁場及加速電場的作用下，最大可將質子加速到240MeV，該能量強度能保證質子可以穿過人體，到達質子成像轉換裝置上，得到體內腫瘤的相關信息；

所述輸運系統包括用于聚焦束流的四級磁鐵，用于改變束流方向的偏轉磁鐵，及用于檢測束流情況的檢測設備；

所述真空系統為加速器及輸運系統中束流經過的地方提供真空環境，防止束流的碰撞耗散；

所述控制系統接收各處的反饋的信號及給出相應的控制信號，保證整個系統的正常運行；

所述患者擺位系統由六自由度機械臂組成，能將患者的腫瘤準確的送達至旋轉機架的對稱中心，處于治療頭的掃略放射的輸出端；

所述旋轉機架作為治療頭系統的安轉支架，保證治療頭能多角度輸出質子束，以便得到腫瘤的3維成像和完成掃略放射。

4.根據權利要求1所述的基于質子成像精準定位技術的腫瘤放射治療系統,其特征在于：前置探測器(1)放置在前段束流輸運管道中間，兩個相對的線圈組成快掃描磁鐵(2)，另兩個相對的線圈組成慢掃描磁鐵(3)，與快掃描磁鐵(2)的放置方向垂直，位于快掃描磁鐵(2)的下方，兩個掃描磁鐵均固定在機架上，將束流輸運管夾在中間，束流輸運管的下端對接密封對接量程調制器(4)，錐形的真空窗(5)的上端也密封對接量程調制器(4)；截面探測器(6)、強度探測器(7)依次放置在真空窗(5)下方的空氣環境中；束流通過兩個掃描磁鐵的偏轉可以落在平面極限掃略區域中的任一點，量程調制器用來微調束流的能量，真空窗保證束流在運動過程中不會與氣體分子發生碰撞耗散，束流在真空窗末端才射出，截面和強度探測器測量束流的照射野和束流強度。

5.根據權利要求1所述的基于質子成像精準定位技術的腫瘤放射治療系統,其特征在于：所述束流位置探測器在工作時分置在患者前后，用來跟蹤束流的位置，片狀多層游離室放置在位置探測器之后，承接穿過人體后的束流，用于測量束流的剩余量程。

6.根據權利要求1所述的基于質子成像精準定位技術的腫瘤放射治療系統,其特征在于：束流位置探測器由前后兩個屏蔽薄膜包覆，薄膜中間為兩層垂直交叉排列的，多個并列的細小金屬探絲組成，每個金屬探絲都單獨接一路信號線，當有束流打在探絲上時，探絲上的電流發生改變，通過橫縱兩個產生信號的探絲的位置，確定束流在空間平面的位置分布。

7.根據權利要求1所述的基于質子成像精準定位技術的腫瘤放射治療系統,其特征在于：片狀多層游離室由多層緊密排列的多個游離室組成，當束流穿過一個游離室時就會引起該深度位置的游離室的電信號變化，束流最終會在某個游離室中停止下來，得到電信號截止的游離室的位置信息，就能知道束流最終的停止位置，就可以得到其穿過人體后的剩余量程。

8.根據權利要求1所述的基于質子成像精準定位技術的腫瘤放射治療系統,其特征在于：應用置于人體前后的束流位置探測器，得到掃略束流在整個空間的坐標位置和方向信息，通過置于病人后方的片狀多層游離室，用來截止束流，并得到束流在多層游離室中的停止位置，根據每層游離室對束流量程的固定損耗，得到每個掃略位置束流的剩余量程，計算出質子在人體組織不同位置掃略時的能量衰減量，從而得到物體的水當量徑長分布情況，并轉換成各個人體掃略位置的像素灰度值，通過旋轉機架實現對患者不同角度的二維成像重建，得到患者的3維CT圖像。