利用旋转扫描磁铁扩散质子束进行肿瘤治疗的装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种利用旋转扫描磁铁扩散质子束进行肿瘤的治疗方法及装置，该方法包括如下步骤：首先，通过聚焦元件(1)将发散的质子束流(10)进行汇聚；其次，将汇聚后的质子束流(10)通过旋转扫描磁铁(3)散开、使其围绕质子中心周期性旋转，形成一个大范围的均匀束流(11)；然后，将该均匀束流(11)通过肿瘤前段的准直器(9)后，得到一个与肿瘤形状一致的均匀束斑(12)。采用本发明专利技术的治疗方法和装置，可以得到大照射视野、均匀度高的束斑，该束斑与病人肿瘤区域一致，从而最大程度上保护病人的正常组织，该方法大大降低了建造与控制的难度，且对肿瘤的位置移动不敏感。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于医疗
，具体涉及一种利用旋转扫描磁铁扩散质子束进行肿瘤治疗的方法及装置。
技术介绍
质子治疗主要利用加速器产生一定能量的质子束，通过各电磁元件将束流传输到靶区，轰击肿瘤细胞，达到治疗的效果。由于质子在物质中的能量损失呈现出尖锐的Bragg峰，因此可以在杀死癌变细胞的同时最大程度的保护正常组织，这使得质子治疗成为目前国际上最先进的恶性肿瘤治疗手段之一。传统的质子治疗装置使用的治疗头有两种基本方式：散射和扫描。其中，散射方式是利用质子穿过散射板时受到多次小角度弹性库伦散射，达到横向束流扩展的目的，该装置的缺点是难以获得大照射野及高均匀度的质子束流，且结构复杂，造成旋转机架过于笨重；扫描的方式是在治疗头安装一对扫描磁铁，通过控制扫描磁铁的磁场变化来得到剂量均匀的照射野，该装置的缺点是对肿瘤本身位移敏感，控制难度大。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术提供一种利用旋转扫描磁铁扩散质子束进行肿瘤治疗的方法及装置，可得到大照射野的均匀束流；降低了束斑的控制难度，不会对正常的组织造成破坏；装置简单，建造与控制方便。为达到以上目的，本专利技术采用的技术方案是：提供一种利用旋转扫描磁铁扩散质子束进行肿瘤治疗的方法，包括如下步骤：首先，通过聚焦元件将发散的质子束流进行汇聚；其次，将汇聚后的质子束流通过旋转扫描磁铁散开、使其围绕质子中心周期性旋转，形成一个大范围的均匀束流；然后，将均匀束流通过肿瘤前段的准直器进行调整，将肿瘤区域外的质子束流卡掉；最后，得到一个与肿瘤形状一致的均匀束斑。进一步，通过聚焦元件汇聚后的质子束流，在进入旋转扫描磁铁之前，通过第一质子束流诊断装置对其截面和流强进行测量。进一步，通过旋转扫描磁铁扫描后的质子束流，再依次通过能量调制器和量程位移器分别对质子束流能量展宽和范围进行调整后，进入准直器。进一步，通过能量调制器和量程位移器调整后的质子束流，再分别通过多叶光栅和患者补偿器调整目标靶上束斑形状、将肿瘤区域外的质子束流卡掉、并根据患者肿瘤的深度和形状调整束流能量后，进入准直器。进一步，在量程位移器与多叶光栅之间还设有用于对质子束流截面和流强进行测量的第二质子束流诊断装置。本专利技术还提供一种利用旋转扫描磁铁扩散质子束进行肿瘤治疗的装置，包括用于将发散的质子束流进行汇聚的聚焦元件，用于将汇聚后的质子束流散开、使其围绕质子中心周期性旋转、形成一个大范围的均匀束流的旋转扫描磁铁，用于将旋转扫描磁铁处理后的均匀束流进行调整、将肿瘤区域外的质子束流卡掉的准直器。进一步，所述聚焦元件与旋转扫描磁铁之间设有用于对汇聚后的质子束流进行截面和流强测量的第一质子束流诊断装置。进一步，所述旋转扫描磁铁与准直器之间依次设有用于对质子束流的能量展宽的能量调制器、用于对质子束流能量范围进行调整的量程位移器、用于对调整后的质子束流截面和流强进行测量的第二质子束流诊断装置、用于调整目标靶上束斑形状、将肿瘤区域外的质子束流卡掉的多叶光栅、用于根据患者肿瘤的深度和形状调整束流能量的患者补偿器。本专利技术的有益技术效果在于：本专利技术的治疗方法，利用旋转扫描磁铁产生的垂直于质子束的周期变化磁场，该磁场大小不变，方向周期性变化，质子束流经过该磁场后，将围绕束流中心周期性旋转，形成一个大范围高均匀度的束斑，该均匀束斑通过病患前面的准直器后，最终得到一个和病人肿瘤区域一致的均匀束斑，从而保护病人的正常组织；该方法大大降低了控制的难度，且对肿瘤位置的移动不敏感；本专利技术提供的治疗装置，结构简单，控制方便。附图说明图1是本专利技术旋转扫描磁铁扩散质子束进行肿瘤治疗装置的结构图；图2是本专利技术旋转扫描磁铁与准直器的配合使用的原理图；图3是本专利技术旋转扫描磁铁的工作原理图。图中：1-聚焦元件 2-第一质子束流诊断装置 3-旋转扫描磁铁 4-能量调制器 5-量程位移器 6-第二质子束流诊断装置 7-多叶光栅 8-患者补偿器 9-准直器 10-质子束流 11-均匀束流 12-均匀束斑具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的描述。如图1、2所示，是本专利技术提出的利用旋转扫描磁铁扩散质子束进行肿瘤治疗装置，该装置依次包括聚焦元件1、第一质子束流诊断装置2、旋转扫描磁铁3、能量调制器4、量程位移器5、第二质子束流诊断装置6、多叶光栅7、患者补偿器8、准直器9，上述各部件通过束流管道相连通。其中，第一质子束流诊断装置2和第二质子束流诊断装置6为电离室。旋转扫描磁铁3由一个三相电源供电。本专利技术传输到治疗头部发散的质子束流10，经聚焦元件1汇聚后，通过质子束流诊断装置2对其截面和流强进行测量诊断，输送给旋转扫描磁铁3，该旋转扫描磁铁3将会产生垂直于质子束流的周期变化的磁场，质子束在该旋转扫描磁铁的作用下，将会围绕束流中心周期性旋转，在旋转扫描磁铁后形成大范围的均匀束流11，展开后的均匀束流11通过能量调制器4和量程位移器5进行能量展宽和调制，通过第二质子束流诊断装置6诊断其截面和流强，用以调整质子束流在病灶中的深度，通过患者补偿器8根据患者肿瘤的深度和形状调整束流能量，防止肿瘤后部正常组织受损，多叶光栅7和准直器9的结合，可以将病灶边缘的束流卡掉，最后得到与病灶形状一致的均匀束斑12，从而避免病人的正常组织受到损害。如图3所示，该旋转扫描磁铁利用垂直于质子束流的、大小不变、方向周期性变化的磁场，使通过该旋转扫描磁铁的质子束流受到方向周期性变化的作用力，在该力的作用下，质子束流将围绕旋转扫描磁铁中心周期性旋转；由于质子束流本身呈高斯分布，因此当质子束流围绕旋转扫描磁铁中心旋转时，边缘部分的质子束流将叠加，形成一个中心均匀分布的束斑。图中：横坐标r/mm为质子束流的旋转半径；纵坐标Beam profile为质子束流的旋转轮廓。本专利技术还提供一种利用旋转扫描磁铁扩散质子束进行肿瘤治疗的方法，包括如下步骤：1)通过聚焦元件1将发散的质子束流10汇聚起来，然后将汇聚后的质子束流10通过第一质子束流诊断装置2对其进行截面和流强进行测量；2)将通过测量后的质子束流10，进入旋转扫描磁铁3，旋转扫描磁铁3利用其产生的大小不变，方向周期性变化的二极磁场来驱动质子束流在靶上旋转，得到大范围高均匀度的均匀束流11；3)获得的均匀束流11通过能量调制器4和量程位移器5分别对其能量展宽和调制；4)然后再通过第二质子束流诊断装置6对调制后均匀束流的截面和流强测量；5)通过多叶光栅7，调整目标靶上束斑形状，将肿瘤区域外的质子束流卡掉；6)通过患者补偿器8，根据患者肿瘤的深度和形状调整束流能量，防止肿瘤后部正常组织受损；7)准直器9与多叶光栅7配合，得到与病灶形状一致的均匀束斑12。本专利技术利用旋转扫描磁铁扩散质子束进行肿瘤治疗的方法及装置并不限于上述具体实施方式，本领域技术人员根据本专利技术的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本专利技术的技术创新范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用旋转扫描磁铁扩散质子束进行肿瘤治疗的方法，包括如下步骤：首先，通过聚焦元件(1)将发散的质子束流(10)进行汇聚；其次，将汇聚后的质子束流(10)通过旋转扫描磁铁(3)散开、使其围绕质子中心周期性旋转，形成一个大范围的均匀束流(11)；然后，将均匀束流(11)通过肿瘤前段的准直器(9)进行调整，将肿瘤区域外的质子束流卡掉；最后，得到一个与肿瘤形状一致的均匀束斑(12)。

【技术特征摘要】
1.一种利用旋转扫描磁铁扩散质子束进行肿瘤治疗的方法，包括如下步骤：首先，通过聚焦元件(1)将发散的质子束流(10)进行汇聚；其次，将汇聚后的质子束流(10)通过旋转扫描磁铁(3)散开、使其围绕质子中心周期性旋转，形成一个大范围的均匀束流(11)；然后，将均匀束流(11)通过肿瘤前段的准直器(9)进行调整，将肿瘤区域外的质子束流卡掉；最后，得到一个与肿瘤形状一致的均匀束斑(12)。2.如权利要求1所述的利用旋转扫描磁铁扩散质子束进行肿瘤治疗的方法，其特征是：通过聚焦元件(1)汇聚后的质子束流(10)，在进入旋转扫描磁铁(3)之前，通过第一质子束流诊断装置(2)对其进行截面和流强进行测量。3.如权利要求2所述的利用旋转扫描磁铁扩散质子束进行肿瘤治疗的方法，其特征是：通过旋转扫描磁铁(3)扫描后的质子束流(10)，再依次通过能量调制器(4)和量程位移器(5)分别对质子束流能量展宽和范围进行调整后，进入准直器(9)。4.如权利要求3所述的利用旋转扫描磁铁扩散质子束进行肿瘤治疗的方法，其特征是：通过能量调制器(4)和量程位移器(5)调整后的质子束流(10)，再分别通过多叶光栅(7)和患者补偿器(8)调整目标靶上束斑形状、将肿瘤区域外的质子束流卡掉、并根据患者肿瘤的深度和形状调整束流能量后，进入准直器(9)。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：魏素敏，管锋平，贾先禄，张天爵，
申请(专利权)人：中国原子能科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11