[實用新型]用于照射組織的質子直線加速器系統

有效

• 申請號: 201920569258.1
• 申請日: 2019-04-24
• 公開（公告）號: CN211132747U
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發明（設計）人: G·德米歇爾
• 申請（專利權）人: 先進腫瘤治療公開有限公司
• 主分類號: A61N5/10
• 分類號: A61N5/10;H05H7/00;H05H9/00
• 代理公司: 重慶西聯律師事務所 50250
• 代理人: 唐超塵

本實用新型提供了一種用于照射組織的質子直線加速器系統。廣泛使用質子療法的障礙之一是可負擔得起的緊湊質子源和加速器的可用性。直線加速器(Linacs)的使用允許構造可以安裝在現有醫療設施中的這種緊湊的源。但是，加速單元打開或關閉后會出現不穩定。被配置成在質子束操作循環(190)的斷開時間期間提供RF能量(132)的質子直線加速器系統可用于增加或維持腔的溫度。

技術領域

本實用新型涉及一種用于照射組織的質子直線加速器系統，其包括用于在操作期間提供質子束的質子源。

背景技術

高能束(諸如X射線)已經在治療上使用多年，以破壞癌細胞的DNA并殺死人類和動物中的癌細胞。然而，在腫瘤治療期間，周圍的健康組織暴露于X射線，特別是沿著X射線通過身體的路徑，在腫瘤部位之前(入射劑量)和之后(出射劑量)。X 射線劑量通常足夠高而導致短期副作用，并且可能導致稍后的致癌作用，健康組織中的生長功能障礙和兒童情況下的生長遲緩。

質子束是一種很有前景的替代品，因為質子束也可以破壞癌細胞，但對健康組織的損害顯著降低。通過配置束以將布拉格峰(Bragg Peak)定位在腫瘤附近，可以將組織中的能量劑量集中在腫瘤部位處，顯著減少入射治療路徑上的劑量，并且在許多情況下幾乎完全消除了治療路徑上的出射劑量。組織中質子束的縱向范圍通常取決于束的能量。在此劑量用于指示束和組織之間的相互作用程度-相互作用是最小的直到質子能量沿著束路徑以相對短的距離沉積的束范圍的末端部分。該減少在不需要的暴露中縱向地位于目標部位之前和之后意味著可以在不損害周圍健康組織的情況下遞送改善的劑量。通過允許向腫瘤本身遞送超過腫瘤之前和之后吸收劑量的更高差分有效劑量，這可以減短治療的長度，并且通常降低由于相應較低的周圍劑量而引起的副作用。當治療位于關鍵器官或結構(諸如大腦，心臟，前列腺或脊髓)附近的腫瘤時以及治療兒童腫瘤時尤其有益。其準確性使其在治療眼部腫瘤時特別有效。另外，質子束可以精確地定位和偏轉，以提供束路徑的橫向控制。

廣泛使用質子療法的障礙之一是可負擔得起的和緊湊的質子源和加速器的可用性。用于治療的質子能量通常在50-300MeV的范圍內，且更典型地在70-250MeV的范圍內。依賴于回旋加速器或同步加速器的現有源是非常大的，需要定制構建設施，并且構建和維護成本高。直線加速器(Linac)的使用允許構造可以安裝在現有醫療設施中的這種緊湊的源。

質子能量劑量的縱向位置(深度)主要通過改變束中質子的能量(通常以MeV測量)來配置。美國專利05382914描述了一種緊湊的質子束治療直線加速器系統，其利用三級來加速來自質子源的質子：射頻四極場(radio-frequency quadrupole，RFQ)直線加速器，漂移管直線加速器(drift-tube linac，DTL)和側耦合直線加速器(side-coupled linac，SCL)。SCL包括多達十個級聯布置的加速器單元，每個單元設有RF能量源。治療束能量由粗略/精細選擇系統控制，在粗略調節中，關閉一個或多個加速器單元提供從70MeV到250MeV的十一個受控梯級，每個梯級約為18MeV。通過將諸如箔的降解吸收劑插入到束中來執行這些梯級之間的束能量的精細調節。

這種系統的缺點在于，在每次切換步驟之后，質子束系統需要一些時間來使束能量穩定，然后才可用于治療。另外，用于降解箔的致動系統通常是不可靠的，并且必須定期更換箔。

從PCT申請WO2018/043709A1中已知將隨機分量引入到生成時刻的質子束脈沖中，隨后將其加速以用于半導體制造。這樣做是為了降低可能在高頻腔內累積的噪聲，噪聲是由于可能產生熱量的高階模式的激發導致的。提供稍微不同的頻移可以減少諧振放大，并且因此也可以減少腔的加熱。

從PCT申請WO2015/175751A1中已知在相同的RF脈沖內注入兩個不同的電子束電流幅度，以產生加速電子的兩個終點能量，從而產生用于貨物檢查的X射線。

實用新型內容

本實用新型的一個目的是提供一種質子直線加速器系統，用于通過改進的束能量控制來照射組織。