一种用于质子治疗系统的高精度能量狭缝技术方案

本实用新型专利技术涉质子束流治疗技术，具体为一种用于质子治疗系统的高精度能量狭缝，用于质子治疗系统的高精度能量狭缝，可控制束流截面大小，保证目标能量的质子束流通过，减少质子束流损失，提高传输效率，包括狭缝本体(1)，所述狭缝本体(1)的形状为长方体，所述狭缝本体(1)的长度L为20‑24cm，所述狭缝本体(1)由密度为2g/cm

A High Precision Energy Slit for Proton Therapy System

The utility model relates to proton beam treatment technology, in particular to a high-precision energy slit for proton treatment system, which is used for high-precision energy slit of proton treatment system, can control the size of beam cross section, ensure proton beam flow of target energy, reduce proton beam loss and improve transmission efficiency, including slit body (1), the shape of the slit body (1) is cuboid. The length of the slit body (1) is 20 to 24 cm, and the density of the slit body (1) is 2 g/cm.

【技术实现步骤摘要】
一种用于质子治疗系统的高精度能量狭缝
本技术涉质子束流治疗技术，具体为一种用于质子治疗系统的高精度能量狭缝。
技术介绍
质子疗法是一种应用前景广泛且针对多种癌症疗效明显的新型放疗技术，目前中国也正在掀起对质子疗法的研发热潮。质子作为带正电荷的粒子，以极高的速度进入人体，由于其速度快，在体内与正常组织或细胞发生作用的机会较低，当到达癌细胞的特定部位时，速度突然降低并停止，释放最大能量，产生Bragg峰(博拉格峰)将癌细胞杀死，同时有效保护正常组织。由于质子疗法具有穿透性能强、剂量分布好、局部剂量高、旁散射少、半影小等特征，尤其对于治疗有重要组织器官包绕的肿瘤，显示出较大的优越性。质子疗法的适应症比较广泛，对于脑部良恶性肿瘤、脊髓肿瘤、脑血管疾病、头颈部肿瘤、眼部病变、胸腹部肿瘤、儿科肿瘤以及其它疾病等均有较好的疗效。国外临床治疗数据表明，质子疗法对肿瘤的有效率达到95％以上，五年存活率高达80％，被高能物理界和医学界评估为疗效最好、副作用最少的治疗方法。质子疗法治疗设施通常由单个回旋加速器和多个治疗室组成，回旋加速器生成随后被选择性地引导到各种治疗室之一的粒子束流。通常在回旋加速器产生的束线能量水平为230-250MeV，而质子疗法可根据病人的肿瘤类型、放疗角度等情况选择束线的所需能量水平在70-230MeV，从而使得粒子的能量基本上沉积在患者体内的所需位置(即治疗区)。图1示出了示例性实施例的现有技术质子疗法机架，该机架被设计成接收粒子束流并将粒子束流重新引导到患者。如图1所示，机架1a包括至少三个弯曲磁体2a-2c，将粒子束流3a重新引导到机架1a的治疗喷嘴4a，并最终引导到定位在治疗床5a上的患者6a。这允许粒子束流3a被选择性地从任何角度引导到患者6a，并允许医师设计能够最大限度地减少对健康组织造成不希望的影响的治疗计划。换言之，如图1中的方向箭头7a所示那样，机架通常适于围绕患者转动，并且将束线重定向为与机架的转动轴线8a垂直。因此，治疗喷嘴4a和粒子束流3a可以围绕患者6a转动，使得粒子束流3a能够在多个位置穿透患者的身体并从多个方向遇到治疗区。在此治疗过程中，能量水平和粒子束流截面大小的选择直接关系到患者体内的治疗区的放疗效果。通常，回旋加速器将产生标准的高能束线，然后高能束线可以根据需要被选择性地修改以用于特定治疗方案。这最大限度地减少了对健康组织造成的不利影响，并增加了治疗的功效。对粒子束流通过弯曲磁体进行转向和对粒子束流通过降能器降能都会造成粒子束流能量损失且粒子束流截面变化，所以对经过弯曲磁体和降能器后的粒子束流在治疗喷嘴4a处进行粒子束流的截面控制和能量筛选就尤为重要。目前现有技术中对于传统的放疗技术通过会采用准直装置对发疗中的射线进行发疗射线的准直、筛选以及切换，例如中国专利CN201010503162.9公开了一种放射治疗装置、辐射装置及准直装置，其中准直装置包括轴向中空的准直体，所述轴向中空准直体具有至少一组准直孔，每一组准直孔的中心线聚焦于一公共焦点，且每组准直孔的分布规律与所述放射源的分布规律相匹配；可旋转设于所述轴向中空准直体中的开关体，用于允许或阻挡所述放射线穿过所述准直孔。上述技术是通过对准直体沿中心轴旋转，通过旋转进而实现对放射线的准直和阻隔，但质子束流采用上述方式显然是不合适的，原因如下：一方面质子束流通过降能器后，很大一部分质子束流已经发生了损失，传输损耗较高，所以在束流通过转弯磁铁后，应尽量避免不必要的束流损失。另一方面，上述准直装置为了方便控制射线，充当了一部分束流截止器的作用，可以阻挡束流，从而切断束流传输，但质子治疗中，质子在物质内的射程较短，并且存在布拉格峰，导致能量迅速沉积，如果准直器兼顾束流截止器的作用，势必要增加水冷系统，这将造成成本上升和设计困难。在质子治疗系统中，经过降能器的质子束流在发射度和能量分布上均有一定的增长，所以目前现有技术迫切需要一种适用于质子束流治疗的设计，该设计可以在质子束流经过转弯磁铁后过滤掉目标能量以外的其他能量的束流，使尽量多的目标能量的质子束流通过，减少质子束流损失，提高传输效率，但目前现有技术中尚未存在这种设计。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本技术的目的在于提供一种用于质子治疗系统的高精度能量狭缝，可控制束流截面大小，保证目标能量的质子束流通过，减少质子束流损失，提高传输效率。为实现以上技术目的,本技术的技术方案是:一种用于质子治疗系统的高精度能量狭缝，包括狭缝本体，所述狭缝本体的形状为长方体，所述狭缝本体的长度L为20-24cm，所述狭缝本体由密度为2g/cm3至3g/cm3的石墨材质制成，所述狭缝本体上设有圆柱形狭缝若干，所述圆柱形狭缝的中心线在同一平面内，相邻圆柱形狭缝的间距为0.5cm至1cm，所述圆柱形狭缝的孔径范围为2mm至10mm，每个圆柱形狭缝内均涂覆有铍铝合金涂层，所述铍铝合金涂层的厚度不超过0.1mm。作为优选，所述狭缝本体的两个侧壁S上设有铝涂层，所述铝涂层的厚度不低于1cm。作为优选，所述圆柱形狭缝的数量为五个，自下而上分别为圆柱形狭缝一、圆柱形狭缝二、圆柱形狭缝三、圆柱形狭缝四和圆柱形狭缝五，所述圆柱形狭缝一的孔径为2mm，所述圆柱形狭缝一内壁的铍铝合金涂层的厚度不超过0.01mm，所述圆柱形狭缝二的孔径为3mm，所述圆柱形狭缝二内壁的铍铝合金涂层的厚度不超过0.01mm，所述圆柱形狭缝三的孔径为5mm，所述圆柱形狭缝三内壁的铍铝合金涂层的厚度不超过0.03mm，所述圆柱形狭缝四的孔径为7.5mm，所述圆柱形狭缝四内壁的铍铝合金涂层的厚度不超过0.05mm，所述圆柱形狭缝五的孔径为10mm，所述圆柱形狭缝五内壁的铍铝合金涂层的厚度不超过0.1mm。作为优选，所述圆柱形狭缝一与圆柱形狭缝二的间距与圆柱形狭缝二与圆柱形狭缝三的间距相同且均为1cm，所述圆柱形狭缝三与圆柱形狭缝四的间距和圆柱形狭缝四与圆柱形狭缝五的间距相同且均为0.5cm。作为优选，所述圆柱形狭缝的数量为七个，自下而上分别为圆柱形狭缝一、圆柱形狭缝二、圆柱形狭缝三、圆柱形狭缝四、圆柱形狭缝五、圆柱形狭缝六和圆柱形狭缝七，所述圆柱形狭缝一的孔径为1.2mm，所述圆柱形狭缝一内壁的铍铝合金涂层的厚度不超过0.01mm，所述圆柱形狭缝二的孔径为2.2mm，所述圆柱形狭缝二内壁的铍铝合金涂层的厚度不超过0.03mm，所述圆柱形狭缝三的孔径为3.5mm，所述圆柱形狭缝三内壁的铍铝合金涂层的厚度不超过0.05mm，所述圆柱形狭缝四的孔径为5mm，所述圆柱形狭缝四内壁的铍铝合金涂层的厚度不超过0.1mm，所述圆柱形狭缝五的孔径为4mm，所述圆柱形狭缝五内壁的铍铝合金涂层的厚度不超过0.05mm，所述圆柱形狭缝六的孔径为2mm，所述圆柱形狭缝六内壁的铍铝合金涂层的厚度不超过0.03mm，所述圆柱形狭缝七的孔径为1mm，所述圆柱形狭缝七内壁的铍铝合金涂层的厚度不超过0.01mm。作为优选，所述圆柱形狭缝一与圆柱形狭缝二的间距、圆柱形狭缝二与圆柱形狭缝三的间距、圆柱形狭缝五与圆柱形狭缝六的间距和圆柱形狭缝六与圆柱形狭缝七的间距均相同且为1cm,圆柱形狭缝三与圆柱形狭缝四的间距和圆柱形狭缝四与圆柱形狭缝五的间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于质子治疗系统的高精度能量狭缝，其特征在于：包括狭缝本体(1)，所述狭缝本体(1)的形状为长方体，所述狭缝本体(1)的长度L为20‑24cm，所述狭缝本体(1)由密度为2g/cm

【技术特征摘要】
1.一种用于质子治疗系统的高精度能量狭缝，其特征在于：包括狭缝本体(1)，所述狭缝本体(1)的形状为长方体，所述狭缝本体(1)的长度L为20-24cm，所述狭缝本体(1)由密度为2g/cm3至3g/cm3的石墨材质制成，所述狭缝本体(1)上设有圆柱形狭缝(2)若干，所述圆柱形狭缝(2)的中心线在同一平面内，相邻圆柱形狭缝(2)的间距为0.5cm至1cm，所述圆柱形狭缝(2)的孔径范围为2mm至10mm，每个圆柱形狭缝(2)内均涂覆有铍铝合金涂层(3)，所述铍铝合金涂层(3)的厚度不超过0.1mm。2.根据权利要求1所述的用于质子治疗系统的高精度能量狭缝，其特征在于：所述狭缝本体(1)的两个侧壁S上设有铝涂层(4)，所述铝涂层(4)的厚度不低于1cm。3.根据权利要求1所述的用于质子治疗系统的高精度能量狭缝，其特征在于：所述圆柱形狭缝(2)的数量为五个，自下而上分别为圆柱形狭缝一(21)、圆柱形狭缝二(22)、圆柱形狭缝三(23)、圆柱形狭缝四(24)和圆柱形狭缝五(25)，所述圆柱形狭缝一(21)的孔径为2mm，所述圆柱形狭缝一(21)内壁的铍铝合金涂层(3)的厚度不超过0.01mm，所述圆柱形狭缝二(22)的孔径为3mm，所述圆柱形狭缝二(22)内壁的铍铝合金涂层(3)的厚度不超过0.01mm，所述圆柱形狭缝三(23)的孔径为5mm，所述圆柱形狭缝三(23)内壁的铍铝合金涂层(3)的厚度不超过0.03mm，所述圆柱形狭缝四(24)的孔径为7.5mm，所述圆柱形狭缝四(24)内壁的铍铝合金涂层(3)的厚度不超过0.05mm，所述圆柱形狭缝五(25)的孔径为10mm，所述圆柱形狭缝五(25)内壁的铍铝合金涂层(3)的厚度不超过0.1mm。4.根据权利要求3所述的用于质子治疗系统的高精度能量狭缝，其特征在于：所述圆柱形狭缝一(21)与圆柱形狭缝二(22)的间距与圆柱形狭缝二(22)与圆柱形狭缝三(23)的间距相同且均为1cm，所述圆柱形狭缝三(23)与圆柱形狭缝四(24)的间距和圆柱形狭缝四(24)与圆柱形狭缝五(25)的间距相同且均为0.5cm。5.根据权利要求1所述的用于质子治疗系统的高精度能量狭缝，其特征在于：所述圆柱形狭缝(2)的数量为七个，自下而上分别为圆柱形狭缝一(21)、圆柱形狭缝...

【专利技术属性】
技术研发人员：王雷，王峰，符振辉，朱晓锋，
申请(专利权)人：中国原子能科学研究院，
类型：新型
国别省市：北京,11