一种用于离子Flash治疗的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于离子Flash治疗的装置及其应用方法，该装置包括同步加速器，所述同步加速器中还包括：快脉冲磁铁，被配置为使同步加速器束流轨道突然偏转到引出口引出到高能传输线，以达到超高的剂量率及快速的放射治疗，实现束流快引出；DCCT，被配置为实时测量同步加速器内束流强度，通过同步加速器流强计算得出同步加速器内的粒子数；束晕刮削器，被配置为用于调制同步加速器内的粒子数及粒子发射度。本发明专利技术通过控制同步加速器引出前的粒子数及粒子发射度来控制终端剂量的准确性及束流的品质，更好把控住QA环节，使治疗更安全有效。效。效。

【技术实现步骤摘要】
一种用于离子Flash治疗的装置及方法


[0001]本专利技术是关于一种用于离子Flash治疗的装置及方法，涉及照射放疗


技术介绍

[0002]Flash治疗是一种新型无创外照射放疗技术，是以非侵入性方式在极短时间内给予单次的照射剂量，从而得到一个极高的照射剂量率(通常情况下是在50ms内给予平均剂量率超过100Gy/s的照射)，这种极高照射剂量率应用到生物细胞或组织的方法叫做Flash治疗(闪光放射治疗)。与常规剂量率(1
‑
7cGy/s)放疗相比，Flash治疗在极短时间(＜0.1s)内输送高照射剂量。高剂量率的照射导致组织中的氧气耗竭，使健康组织产生辐射抵抗，从而能够在高缺氧条件下实施破坏肿瘤组织的剂量递增治疗。试验结果显示，Flash治疗在肿瘤控制率保持一致甚至更佳的情况下，极大地减少了对正常组织的损伤。与常规放射治疗相比，质子Flash治疗放射性皮炎发生率平均降低了35％。现有的Flash治疗相关研究及应用都是基于光子治疗或者是回旋/直线质子治疗，目前还没有基于同步加速器的Flash治疗或基于重离子装置的Flash治疗研究。主要原因是同步加速器装置的剂量率很难达到Flash治疗要求的高剂量率，同样重离子治疗装置基本都是以同步加速器作为主加速器，也很难达到所要求的高剂量率；其次，同步加速器快速引出束流时对剂量精度的控制也是一个难题。
[0003]重离子在穿透生物时的深度剂量分布非常适合于治疗肿瘤。研究表明重离子与质子相比，不仅具有生物学优势，而且剂量分布优势(Bragg峰)更为显著，如图1所示。重离子束穿越物质时其动能主要损失在射程的末端，会呈现急剧增强的Bragg峰，治疗时通过调节重离子能量和扫描角度使Bragg峰的位置准确落在病灶上(精度达毫米量级)，以保证对肿瘤杀伤作用最大，而对健康组织损伤小。重离子治疗一个疗程分次为15次左右，每个分次患者治疗包括患者摆位、定位验证、放射治疗等时间，耗时常常超过半小时，导致患者治疗效率很低。不管是调制扫描还是均匀扫描，都存在束流利用率低的情况。重离子治疗装置庞大复杂，建造及运行成本高，治疗费用昂贵。
[0004]如图2所示的现有重离子治疗装置，该装置包括离子源1+注入器2(回旋/直线)+中能传输线3+同步加速器4+高能传输线5+不同配置的终端。离子源用于产生肿瘤治疗用重离子束(主要为
12
C
4+
或
12
C
5+
束流)。通常采用电子回旋共振(Electron Cyclotron Resonance Source，简称ECR)离子源，离子源产生的碳离子束经过一个分析磁铁后注入到注入器2(为初级加速器)内，注入器2将碳离子进行初级加速，加速到所需能量后引出到中能传输线3。中能传输线3是利用磁极性交替排列的四极磁铁在水平与垂直方向把束流限定在真空管道内，用分布于四极磁铁之间的二极磁铁把注入器引出的束流导向同步加速器的注入口的束流配送装置。同步加速器4是利用高频电场加速带电粒子的环形加速器装置。同步加速器4的磁场强度随被加速粒子能量的增加而增加，从而保持粒子的回旋轨道不变，并通过调节高频频率，保持粒子持续加速。为使同步加速器加速效率提高，在注入时用剥离膜把碳离子剥离剩余电子变为
12
C
6+
。
12
C
6+
离子束达到治疗所需能量(如80MeV/u
‑
400MeV/u)后，再经过慢
引出方式引出到高能传输线5。高能传输线5是利用磁极性交替排列的四极磁铁在水平与垂直方向把同步加速器引出的束流限定在真空管道内，用分布于四极磁铁之间的二极磁铁把束流导向各个治疗室1#、2#或3#的束流配送装置。现有装置同步加速器采用慢引出方式引出束流(引出时间在秒量级)，利用扫描铁6的磁场变化，采用调制扫描或均匀扫描方法获得照射野。
[0005]与常规质子/重离子放射治疗相比，Flash技术的治疗时间很短，在0.1秒的时间内可以完成极高剂量的照射，束流利用率高，而且总治疗次数只需1至3次。常规质子/重离子治疗装置目前一般每年只能治疗500
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1000人。如果Flash技术投入临床，年治疗人数将可能提高到现有治疗人数的10倍以上。目前重离子Flash治疗的临床研究还未实质性开展，由于重离子治疗均采用同步加速器慢引出模式，难以达到Flash治疗所需要的超高剂量率和剂量精度控制。

技术实现思路

[0006]针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种能够准确保证终端束流品质及剂量精度的用于离子Flash治疗的装置及方法。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：
[0008]第一方面，本专利技术提供一种用于离子Flash治疗的装置，包括同步加速器，所述同步加速器中还设置有：
[0009]快脉冲磁铁，被配置为使所述同步加速器束流轨道突然偏转到引出口引出到高能传输线，实现束流快引出；
[0010]DCCT，被配置为实时测量同步加速器内束流强度，通过同步加速器束流强度计算得出同步加速器内的粒子数；
[0011]束晕刮削器，被配置为用于调制同步加速器内的粒子数及粒子发射度。
[0012]进一步地，高能传输线上还设置有双散射体装置和束流调节装置；
[0013]所述双散射体被配置为对笔型束进行横向扩展，使其形成均匀射野；
[0014]所述束流调节装置，设置在所述双散射体装置与等中心之间，被配置为对扩展后的束流均匀射野进行调节和纵向展宽，达到靶体适形。
[0015]进一步地，所述双散射体装置包括初级散射体和次级散射体；
[0016]所述初级散射体采用厚度一致的高密度材料，将呈高斯分布的笔型束进行散射，使笔型束在到达次级散射体之前束斑尺寸增大；
[0017]所述次级散射体采用厚度分布不均匀的高密度材料，越靠近中心区域越厚，其散射越厉害，通过两次散射后束流在等中心平面处形成均匀射野。
[0018]进一步地，在所述次级散射体前配置低密度材质的补偿器，被配置为对束流射程进行调节，其对束流的散射作用微弱。
[0019]进一步地，所述高能传输线的出射段设置有若干不同治疗形式的治疗室，所述高能传输线为将束流导向各个治疗室的束流配送装置。
[0020]进一步地，所述高能传输线与治疗室之间通过设置扫描磁铁和束流调制装置实现常规重离子治疗；或者高能传输线与治疗室之间设置双散射体和束流调制装置实现重离子Flash治疗。
[0021]进一步地，所述束流调节装置包括射程移位器、脊型过滤器和多叶光栅；
[0022]所述射程移位器，被配置为对束流能量进行调节；
[0023]所述脊型过滤器，被配置为对束流进行展宽；
[0024]所述多叶光栅，被配置为将均匀的扫描照射野截取束流方向上肿瘤靶体一致外形的照射野，从而达到靶体横向适形的作用。
[0025]第二方面，本专利技术还提供一种用于离子Fla本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于离子Flash治疗的装置，包括同步加速器，其特征在于，所述同步加速器中还设置有：快脉冲磁铁，被配置为使所述同步加速器束流轨道突然偏转到引出口引出到高能传输线，实现束流快引出；DCCT，被配置为实时测量同步加速器内束流强度，通过同步加速器束流强度计算得出同步加速器内的粒子数；束晕刮削器，被配置为用于调制同步加速器内的粒子数及粒子发射度。2.根据权利要求1所述的用于离子Flash治疗的装置，其特征在于，高能传输线上还设置有双散射体装置和束流调节装置；所述双散射体被配置为对笔型束进行横向扩展，使其形成均匀射野；所述束流调节装置，设置在所述双散射体装置与等中心之间，被配置为对扩展后的束流均匀射野进行调节和纵向展宽，达到靶体适形。3.根据权利要求2所述的用于离子Flash治疗的装置，其特征在于，所述双散射体装置包括初级散射体和次级散射体；所述初级散射体采用厚度一致的高密度材料，将呈高斯分布的笔型束进行散射，使笔型束在到达次级散射体之前束斑尺寸增大；所述次级散射体采用厚度分布不均匀的高密度材料，越靠近中心区域越厚，其散射越厉害，通过两次散射后束流在等中心平面处形成均匀射野。4.根据权利要求3所述的用于离子Flash治疗的装置，其特征在于，在所述次级散射体前配置低密度材质的补偿器，被配置为对束流射程进行调节，其对束流的散射作用微弱。5.根据权利要求1到4任一项所述的用于离子Flash治疗的装置，其特征在于，所述高能传输线的出射段设置有若干不同治疗形式的治疗室，所述高能传输线为将束流导向各个治疗室的束流配送装...

【专利技术属性】
技术研发人员：石健，周利荣，马力祯，毛瑞士，王小虎，李朋，张秋宁，
申请(专利权)人：兰州科近泰基新技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：