基于重离子回旋加速器进行肿瘤放射治疗的系统技术方案

本发明专利技术公开一种基于重离子回旋加速器进行肿瘤放射治疗的系统，包括重离子加速器系统、能量选择系统、束流输运系统、固定治疗室系统；所述重离子加速器系统产生的重离子束，根据治疗能量需求由能量选择系统调节其束流能量，并扩展到治疗体内肿瘤的尺寸，再经束流输运系统传输到固定治疗室系统下任意子系统。本发明专利技术通过重离子治疗计划系统操作其重离子加速器系统、能量选择系统、束流输运系统及固定治疗室系统完成对肿瘤的适形治疗，使治疗更有效并降低副作用。本发明专利技术的优点是束流强度大，结构紧凑，在有效的治疗肿瘤的同时，最大程度的降低系统制造成本和安装空间，从而降低治疗成本。

Tumor radiotherapy system based on heavy ion cyclotron

The invention discloses a system for tumor radiotherapy based on heavy ion cyclotron, including a heavy ion accelerator system, an energy selection system, a beam transport system, and a fixed treatment room system. The flow of energy extends to the size of the tumor in the body and is then transmitted through the beam transport system to any subsystem under the fixed treatment room system. The heavy ion therapy planning system operates its heavy ion accelerator system, energy selection system, beam transport system and fixed treatment room system to complete conformal treatment of tumor, so as to make the treatment more effective and reduce side effects. The invention has the advantages of high beam intensity, compact structure, effective treatment of tumors at the same time, to minimize the system manufacturing cost and installation space, thereby reducing the treatment cost.

【技术实现步骤摘要】
基于重离子回旋加速器进行肿瘤放射治疗的系统
本专利技术属于医学领域，涉及一种基于重离子回旋加速器进行肿瘤放射治疗的系统。
技术介绍
恶性肿瘤一直是人类生命健康最严重的威胁之一，传统放射治疗所使用的X射线等光子束，由于其物理剂量分布，在照射时将不可避免地损伤到肿瘤附近的正常组织，不但造成副作用，也常常限制了放射剂量而降低治愈率。而适用于肿瘤放射治疗的重离子都有和质子相同的布拉格峰物理特性，将癌细胞杀死的同时，有效地保护患者体内的正常组织。在布拉格峰末端处，相对生物有效性达到最高值，且随着布拉格峰急速下降。另外重离子具有双链DSB功能，生物效应比X射线和质子要高出2-3倍，另外质子和X摄像对乏氧癌细胞的治疗效果较差，而重离子具有较小的氧增比(OER)，可以杀死乏氧癌细胞，治疗效果更优。虽然重离子治疗的优越性已得到世界的认可，但目前我国的重离子治疗系统主要从国外引进，核心技术依赖国外，采购和维护成本非常高，并且建治疗中心有三个重大难点：造价极昂贵，占地面积广，建设时间长。这些难点导致最终的治疗费用高，大多数患者都无法承担，因而将重离子用于肿瘤治疗的事业难以普及和推广。当前形势下，掌握重离子治疗的核心技术，降低治疗成本是推广重离子治疗系统的重中之重。申请号CN201710948544.4公开一种基于紧凑型超导回旋加速器的质子治疗系统，包括超导回旋加速器系统、能量选择系统、束流输运系统、固定治疗室子系统和旋转机架治疗子系统；该质子治疗系统系统是利用质子进行治疗，具有2个治疗室：旋转的+固定的，治疗的能量强度最大200Mev。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于重离子回旋加速器进行肿瘤放射治疗的系统，可以实现核心技术国内研发，连续可调质子束流能量范围为80MeV至400MeV，具有结构紧凑、占地面积小、副作用低等优点。本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：基于重离子回旋加速器进行肿瘤放射治疗的系统，包括重离子加速器系统、能量选择系统、束流输运系统、固定治疗室系统；所述重离子加速器系统产生的重离子束，根据治疗能量需求由能量选择系统调节其束流能量，并扩展到治疗体内肿瘤的尺寸，再经束流输运系统传输到固定治疗室系统下任意子系统。所述重离子加速器系统产生在治疗体内射程深度为3.5cm-30cm的束流。所述能量选择系统调节的束流强度范围是80MeV至400MeV。所述束流输运系统将固定束流进行三个角度偏转传输，分别为90°固定束流、45°固定束流和水平固定束流。所述固定治疗室系统包括90°固定治疗室、45°固定治疗室、水平固定治疗室，实现90°、45°及水平固定束流的治疗；所述固定治疗室系统为单室治疗，采用固定治疗室。重离子加速器系统包括离子源单元、中心区、第一磁铁单元、射频单元、束流引出单元、第一束测单元及真空单元；其中，离子源单元采用ECR离子源，离子源头部沿铁轭及盖板中心穿进中心区；中心区将离子源产生的重离子引出并加速品质较好的重离子束；第一磁铁单元为重离子加速过程提供磁场环境；射频单元包括射频腔体和射频源，提供连续稳定的高频加速电压，为重离子的加速器提供电场条件；束流引出单元的静电偏转板将束流从加速器的运行轨道内偏离引出；第一束测单元采用质杆探针和曲轨探针，对束流的品质及强度进行测量；真空单元包括真空泵，罗茨干泵，为整个加速器的运行提供高真空环境。能量选择系统包括降能器系统、第二束测单元及束流扩展单元、限制狭缝单元，将加速器引出的重离子调节为每个治疗室治疗头入口处所需要的能量，并根据治疗需求调节束流中心、束流截面、束流发散度、束流能散度及时间分布和束流的色散参数。束流输运系统包括第二磁铁单元、束流阻断单元、及第三束测单元，负责将已经符合需求的束流导向固定角度的治疗端口，并且根据控制系统的信号随时启动或停止束流。本专利技术的有益效果：1.本专利技术所述的基于重离子进行肿瘤治疗的治疗系统结构紧凑，占地面积小，减少了体积和费用，降低了成本，并提高了服务效率；2.本专利技术所述的基于重离子进行肿瘤治疗的治疗系统有能量选择系统，可调节束流能量强度，实现精准治疗，提高治疗的效果；3.本专利技术采用了先进的超导低温技术，降低了高能耗和高散热的问题，提高了束流在加速器内加速的效率；本专利技术固定治疗室系统分三个不同的治疗方向(90度，45度及水平)；本专利技术在束流引出的终端采用束流负载，用来吸收和阻挡束流，减少对周围人员与环境的辐射伤害。附图说明为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。图1为本专利技术基于重离子回旋加速器进行肿瘤放射治疗的系统的布局图；其中：1、重离子加速器系统；2、能量选择系统；3、束流输运系统；4、90°固定治疗室；5、45°固定治疗室；6、水平固定治疗室。具体实施方式以下对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。基于重离子回旋加速器进行肿瘤放射治疗的系统，如图1所示，包括重离子加速器系统1、能量选择系统2、束流输运系统3、固定治疗室系统。重离子加速器系统的重离子束，根据治疗能量需求引出强大的束流能量，能量选择系统调节能量范围在80MeV至400MeV的重离子束能量，并扩展到治疗体内肿瘤的尺寸，再经束流输运系统传输到固定治疗室下任意子系统用于对肿瘤的适形治疗。在实际实施的过程中，重离子加速器系统1可以产生在治疗体内射程深度为3.5cm-30cm的重离子束，其包括离子源单元、中心区、第一磁铁单元、射频单元、束流引出单元、第一束测单元及真空单元；其中，离子源单元采用ECR离子源，离子源头部沿铁轭及盖板中心穿进中心区，支撑系统辅助调整离子源位置及深度；中心区可以将离子源产生的重离子引出并加速品质较好的重离子束；第一磁铁单元包括超导磁铁、磁极、铁轭及铁轭盖板，为重离子加速过程提供磁场环境；射频单元包括射频腔体和射频源，可以提供连续稳定的高频加速电压，为重离子的加速器提供电场条件；束流引出单元的静电偏转板可将束流从加速器的运行轨道内偏离引出；第一束测单元采用质杆探针和曲轨探针，对束流的品质及强度进行测量；真空单元包括真空泵，罗茨干泵等，为整个加速器的运行提供高真空环境，从而减少能量损耗，提高运行效率。在实际实施的过程中，能量选择系统2包括降能器系统、第二束测单元及束流扩展单元、限制狭缝单元，将加速器引出的重离子调节为每个治疗室治疗头入口处所需要的能量，并根据治疗需求调节束流中心、束流截面、束流发散度、束流能散度及时间分布和束流的色散等参数。在实际实施的过程中，束流输运系统3包括第二磁铁单元、束流阻断单元、及第三束测单元，负责将已经符合需求的束流导向固定角度的治疗端口，并且可以根据控制系统的信号随时启动或停止束流。束流输运系统可以将固定束流进行三个角度偏转传输，分别为90°固定束流，45°固定束流和水平固定束流。在实际实施的过程中，固定治疗室系统包括90°固定治疗室4、45°固定治疗室5、水平固定治疗室6，可以实现90°、45°及水平固定束流的治疗。治疗室系统为单室治疗，采用固定治疗室。各个系统相互配合，由重离子治疗计划系统进行控制，从而满足各类肿瘤治疗需求。具体表现为：重离子加速器系统1内的ECR离子源使中性原子或分子电离产生细的铅笔状重离子束，中心区的静电偏转板将束流从本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于重离子回旋加速器进行肿瘤放射治疗的系统，其特征在于，包括重离子加速器系统、能量选择系统、束流输运系统、固定治疗室系统；所述重离子加速器系统产生的重离子束，根据治疗能量需求由能量选择系统调节其束流能量，并扩展到治疗体内肿瘤的尺寸，再经束流输运系统传输到固定治疗室系统下任意子系统。

【技术特征摘要】
1.基于重离子回旋加速器进行肿瘤放射治疗的系统，其特征在于，包括重离子加速器系统、能量选择系统、束流输运系统、固定治疗室系统；所述重离子加速器系统产生的重离子束，根据治疗能量需求由能量选择系统调节其束流能量，并扩展到治疗体内肿瘤的尺寸，再经束流输运系统传输到固定治疗室系统下任意子系统。2.根据权利要求1所述的基于重离子回旋加速器进行肿瘤放射治疗的系统，其特征在于，所述重离子加速器系统产生在治疗体内射程深度为3.5cm-30cm的束流。3.根据权利要求1所述的基于重离子回旋加速器进行肿瘤放射治疗的系统，其特征在于，所述能量选择系统调节的束流强度范围是80MeV至400MeV。4.根据权利要求1所述的基于重离子回旋加速器进行肿瘤放射治疗的系统，其特征在于，所述束流输运系统将固定束流进行三个角度偏转传输，分别为90°固定束流、45°固定束流和水平固定束流。5.根据权利要求1所述的基于重离子回旋加速器进行肿瘤放射治疗的系统，其特征在于，所述固定治疗室系统包括90°固定治疗室、45°固定治疗室、水平固定治疗室，实现90°、45°及水平固定束流的治疗；所述固定治疗室系统为单室治疗，采用固定治疗室。6.根据权利要求1所述的基于重离子回旋加速器进行肿瘤放射治疗...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋云涛，陈根，陈永华，杨庆喜，黄熙，龙啸云，徐世文，冯汉升，丁开忠，李君君，李实，刘璐，李俊，程怡，郑金星，沈俊松，邢以翔，
申请(专利权)人：合肥中科离子医学技术装备有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34