带电粒子束偏转装置及治疗系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种带电粒子束偏转装置，包括位于带电粒子束偏转轨道进口端的第一偏转磁体、位于第一偏转磁体下游侧的第二偏转磁体及位于带电粒子束偏转轨道出口端的第三偏转磁体；第一偏转磁体与第三偏转磁体均适于在至少部分带电粒子束偏转轨道内形成有均匀磁场；第二偏转磁体适于在部分带电粒子束偏转轨道内形成有梯度磁场；其中，磁偏转单元的偏转磁体入口处与出口处具有边缘角，梯度磁场的磁场降落指数小于0。如此，在具有良好的消色散功能时，靶前电子束具有良好的聚焦特性，从而提高打靶后的粒子射线的质量。还提供一种治疗系统。

Charged particle beam deflection device and treatment system

The invention relates to a charged particle beam deflection device, including the first second deflection magnet deflection magnet, in charged particle beam deflection rail inlet located at the downstream side of the first deflection magnet and charged particle beam deflection magnet third is located at the outlet end of the rail deflection; the first deflection magnet and the third magnet are suitable for deflection formed in uniform magnetic field at least a portion of a charged particle beam deflection track; second deflection magnet is suitable for the gradient magnetic field is formed in the part of a charged particle beam deflection track; the magnetic deflection unit at the entrance and exit of deflection magnet with edge angle, gradient magnetic field land index is less than 0. So, with good achromatic function when the target before the electron beam has good focusing properties, so as to improve the quality of particles after the shooting. A treatment system is also provided.

【技术实现步骤摘要】
带电粒子束偏转装置及治疗系统
本专利技术涉及医疗器械领域，特别是涉及一种带电粒子束偏转装置及治疗系统。
技术介绍
随着精确放射治疗技术的发展，影像引导放射治疗(ImageGuideRadiationTherapy，IGRT)技术逐渐被临床应用。使用IGRT技术，一方面在患者接受治疗前，可以使用成像的方式对患者的照射位置进行验证，待照射位置确认无误后，再实施治疗照射，降低摆位误差。另一方面，在治疗过程中可实时追踪肿瘤的变化，根据肿瘤位置的变化调整治疗条件，使照射野“紧追”靶区，以实现精准治疗。一般地，粒子治疗系统用于产生高能粒子束，其包括用于产生带电粒子束的射线源、对带电粒子束进行加速的加速管、对加速后的带电粒子束进行偏转的偏转磁体以及将带电粒子转换为X射线的靶(粒子治疗系统的其它公知部件在此不一一列举)。加速后的带电粒子束在偏转磁体的作用下改变行进方向，偏转后的带电粒子束轰击靶或者散射箔形成所需的X射线和电子线，才能对平躺的患者进行治疗。通常粒子治疗系统的体积比较庞大，而且由于带电粒子束能量谱有一定的宽度，在电磁偏转后会发生色散，从而要求磁偏转系统具有良好的消色散功能。同时，为了保证治疗束或成像束的质量，要求靶前粒子束还具有良好的聚焦特性。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种兼顾良好的消色散功能与聚焦特性的带电粒子束偏转装置及治疗系统。带电粒子束偏转装置，包括用于使经过加速的带电粒子束偏转预设角度的磁偏转单元，所述磁偏转单元包括位于所述带电粒子束偏转轨道进口端的第一偏转磁体、位于所述第一偏转磁体下游侧的第二偏转磁体及位于所述带电粒子束偏转轨道出口端的第三偏转磁体；所述第一偏转磁体与所述第三偏转磁体均适于在至少部分所述带电粒子束偏转轨道内形成有均匀磁场；所述第二偏转磁体适于在部分所述带电粒子束偏转轨道内形成有梯度磁场；其中，所述磁偏转单元的入口处与出口处具有边缘角，所述梯度磁场的磁场降落指数小于0。上述带电粒子束偏转装置，通过设置两个均匀场偏转磁体及一个梯度场偏转磁体，在实现消色散功效的前提下，该磁偏转系统还具有较大的横向和纵向的束流的接受度。磁偏转单元中的偏转磁体的入口处与出口处分别具有一定的边缘角，可保证带电粒子束的横向聚焦；梯度场磁极的磁场降落指数小于0，可保证带电粒子束的径向聚焦。如此，在兼顾良好的消色散功能的同时，保证靶前电子束获取小截面和良好的轴对称性，从而提高打靶后的粒子射线的质量，进而可提高靶后X射线的品质，利于均整器的设计，且均整后X射线的半影小。此外，不论电子和光子治疗模式中，可简化治疗计划中对束流非旋转对称性的考虑，有利于提高治疗精度。在其中一实施例中，所述第一偏转磁体与所述第三偏转磁体均包括用于形成均匀磁场的均匀场磁极对，所述第二偏转磁体包括用于形成梯度磁场的梯度场磁极对。在其中一实施例中，所述梯度场磁极的磁极面在垂直于带电粒子束流方向的截面曲线为双曲线。在其中一实施例中，所述第一偏转磁体、所述第二偏转磁体，以及所述第三偏转磁体共用磁感线圈对。在其中一实施例中，所述第一偏转磁体的入口边缘角为30～45度；所述第三偏转磁体的出口边缘角的范围为30～45度。在其中一实施例中，所述第二偏转磁体的梯度磁场内还设有选能机构，以允许预设宽度的能谱通过。在其中一实施例中，所述第三偏转磁体与靶材之间还设有束斑修正装置，所述束斑修正装置用于产生四极磁场。在其中一实施例中，所述束斑修正装置设于所述带电粒子束在所述第三偏转磁体的均匀磁场内偏转的出口端处。治疗系统，包括：旋转机架，能够绕一转轴旋转；带电粒子束发射装置，用于产生带电粒子束，并使所述带电粒子束加速，所述带电粒子束的前进方向相对所述转轴轴线方向呈第一角度；带电粒子束偏转装置，用于使经过加速的带电粒子束偏转第二角度；所述第一角度与所述第二角度之和为270度；所述带电粒子束偏转装置为如上述的带电粒子束偏转装置。在其中一实施例中，所述治疗系统还包括靶材，所述靶材用于接收从所述带电粒子束偏转装置射出的带电粒子束，所述带电粒子束轰击所述靶材产生治疗射线或成像射线。在其中一实施例中，所述第一角度的范围为7度～17度。在其中一实施例中，所述带电粒子束发射装置包括电子枪及与所述电子枪连通且位于所述电子枪与所述带电粒子束偏转装置之间的加速管；其中，所述加速管为驻波加速管。附图说明图1为本专利技术一实施例中的治疗系统的结构示意图；图2为图1所示的带电粒子束偏转装置的磁偏转单元的结构示意图；图3为图1所示的带电粒子束偏转装置的磁偏转单元的另一视角的结构示意图；图4为经如图1所示的带电粒子束偏转装置偏转的治疗束流在带电粒子束偏转装置中的束流包络图；图5为经如图1所示的带电粒子束偏转装置偏转的成像束流在束斑修正装置修正前后的束流包络图；图6为经如图1所示的带电粒子束偏转装置偏转的成像束流在束斑修正装置修正前的靶前束斑图；图7为经如图1所示的带电粒子束偏转装置偏转的成像束流在束斑修正装置修正后的靶前束斑图。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的较佳的实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。在对本专利技术中的带电粒子束偏转装置进行详细说明之前，首先对带电粒子束偏转的相关内容进行说明，以便于更佳地理解本专利技术中的带电粒子束偏转装置及治疗系统的技术方案。在本实施例中带电粒子以电子为例且带电粒子束发射装置以带电粒子束发射装置为例进行介绍，但并不以此限定本专利技术的保护范围。由于用于治疗的带电粒子束主要为MV级，因此，从电子枪产生的带电粒子束需要通过加速管进行加速，以获得高能量级的电子束，满足治疗或成像需求。一般地，加速管的长度较长，采用水平布置，对应的，从加速管射出的电子束也为水平传输方向，而治疗床通常也采用水平布置，因此，需要磁偏转装置将从加速管射出的带电粒子束进行偏转，从而将带电粒子束的行进方向偏转至指向于治疗床的方向，进而对治疗床上平躺的患者进行治疗或成像。由于加速管中的带电粒子束能量谱有一定的宽度，则在偏转过程后会散开(色散)，从而要求磁偏转系统具有良好的消色散功能。本申请的申请人经过研究发现，色散现象跟能谱宽度、偏转磁体的结构及布置等因素相关，目前，市面上治疗系统根据加速管的类型和机架架构的差异，解决色散问题的结构差异较大。本专利技术提供一种新的带电粒子束偏转装置及治疗系统，以兼顾良好的消色散功能与保证靶前电子束具有良好的聚焦特性，从而提高打靶后的粒子射线的质量。如图1所示，本专利技术一实本文档来自技高网...

【技术保护点】
带电粒子束偏转装置，其特征在于，包括用于使经过加速的带电粒子束偏转预设角度的磁偏转单元，所述磁偏转单元包括位于所述带电粒子束偏转轨道进口端的第一偏转磁体、位于所述第一偏转磁体下游侧的第二偏转磁体及位于所述带电粒子束偏转轨道出口端的第三偏转磁体；所述第一偏转磁体与所述第三偏转磁体均适于在至少部分所述带电粒子束偏转轨道内形成有均匀磁场；所述第二偏转磁体适于在部分所述带电粒子束偏转轨道内形成有梯度磁场；其中，所述磁偏转单元的入口处与出口处具有边缘角，所述梯度磁场的磁场降落指数小于0。

【技术特征摘要】
1.带电粒子束偏转装置，其特征在于，包括用于使经过加速的带电粒子束偏转预设角度的磁偏转单元，所述磁偏转单元包括位于所述带电粒子束偏转轨道进口端的第一偏转磁体、位于所述第一偏转磁体下游侧的第二偏转磁体及位于所述带电粒子束偏转轨道出口端的第三偏转磁体；所述第一偏转磁体与所述第三偏转磁体均适于在至少部分所述带电粒子束偏转轨道内形成有均匀磁场；所述第二偏转磁体适于在部分所述带电粒子束偏转轨道内形成有梯度磁场；其中，所述磁偏转单元的入口处与出口处具有边缘角，所述梯度磁场的磁场降落指数小于0。2.根据权利要求1所述的带电粒子束偏转装置，其特征在于，所述第一偏转磁体与所述第三偏转磁体均包括用于形成均匀磁场的均匀场磁极对，所述第二偏转磁体包括用于形成梯度磁场的梯度场磁极对。3.根据权利要求2所述的带电粒子束偏转装置，其特征在于，所述梯度场磁极的磁极面在垂直于带电粒子束流方向的截面曲线为双曲线。4.根据权利要求1所述的带电粒子束偏转装置，其特征在于，所述第一偏转磁体、所述第二偏转磁体，以及所述第三偏转磁体共用磁感线圈对。5.根据权利要求1所述的带电粒子束偏转装置，其特征在于，所述第一偏转磁体的入口边缘角为30～45度；所述第三偏转磁体的出口边缘角的范围为30～45度。6.根据权利要求1所述的带电粒子束偏转装置，其特征在于，所述第二偏转磁...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪鹏，
申请(专利权)人：上海联影医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31