本发明专利技术公开了一种硼中子俘获治疗束流线布局结构，包括：阀门、质子束流诊断装置、聚焦元件、校正元件、八极透镜、旋转扫描磁铁，质子束流诊断装置及真空设备；八极透镜和旋转扫描磁铁之间精准匹配，将束斑从小面积的非均匀性束斑调整为小面积的均匀性束斑，再进一步扩大到大面积的均匀性束斑；旋转扫描磁铁和束流管道分别采用法兰和铝衬相结合、不锈钢和铝衬相结合的结构，束流线为具有闭环反馈环路的束流线；本发明专利技术使得束斑均匀度达到90%以上；通过闭环磁场电源回路，实时调整了理论和实际存在差别；通过变换旋转磁铁和束流管道的相对位置关系，在解决束流管道涡流发热问题的同时，有效降低轰击在管道上的粒子带来的辐射剂量。降低轰击在管道上的粒子带来的辐射剂量。降低轰击在管道上的粒子带来的辐射剂量。
【技术实现步骤摘要】
一种硼中子俘获治疗束流线布局结构
[0001]本专利技术属于生物(医疗)
，具体涉及一种硼中子俘获治疗的束流线布局结构。
技术介绍
[0002]硼中子俘获治疗技术(Boron Neutron Capture Therapy,简称BNCT)是近年来国际肿瘤治疗领域最前沿的癌症靶向治疗技术之一。其原理是利用含非放射性硼同位素(硼
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10)药物作为肿瘤定位药物和中子俘获剂，将药物注射到人体后，利用加速器打靶产生的中子束对肿瘤进行照射。中子束与硼同位素发生核反应产生放射性粒子，在癌细胞内可精确摧毁癌细胞，而不误伤正常组织。BNCT技术在复发性头颈癌、恶性脑瘤、黑色素皮肤癌、等多种肿瘤上有显著疗效。
[0003]加速器产生中子束，主要由加速器产生强流质子，轰击特定的靶材料产生。质子从加速器传输到中子靶需要束流输运线。同时，为了增加中子产额、延长中子靶的使用寿命、防止中子靶过热性损伤，需要将靶上束流尽可能的均匀化。
[0004]实现束流均匀化的难点在于：影响束流均匀化精度的因素是多方面的。影响精度的因素之一：采用传统方法流经聚焦元件的束流，其横截面呈高斯分布状态，也即：束流横截面中心点附近的束流非常稠密而边缘束流较为稀疏，这是导致束流横截面不均匀的天然因素之一；影响精度的因素之二：传统方法采用将聚焦元件直接连接旋转磁铁的方法：从聚焦元件流出的束流直接输入给旋转扫描磁铁，尽管设置了旋转扫描磁铁将束流按照螺旋线轨迹展开的过程中，上一圈和下一圈束流之间具有叠加区域，但由于高斯分布的存在，即使在叠加区域束流也是不均匀的，这就使得旋转磁铁产生的大面积束流区域沿着半径方向也是不均匀的；影响精度的因素之三：理论值和实际值往往有差别，由于影响磁场变化的环境因素不可控的而且是实时的，使得旋转扫描磁铁实际产生的束斑截面积和旋转扫描磁铁预设束斑面积存在动态差别，而传统方法由于采用开环测量的方法，不能实时反馈和实时调整，因而影响束流的均匀度；影响精度的因素之四：传统方法将束流管道穿入筒状的旋转扫描磁铁中，为了减小束流穿过束流管道时的辐射剂量，传统方法均采用束流管道为铝材料，而铝材料容易产生涡流、涡流带来发热现象，束流管道发热导致磁场电流发生变化，同样影响束流的均匀度。
技术实现思路
[0005]本专利技术针对现有技术存在的问题，提出一种硼中子俘获治疗束流线布局结构，目的在于解决采用传统方法导致束流均匀度精度不高的问题。
[0006]本专利技术为解决其技术问题采用以下技术方案：
[0007]一种硼中子俘获治疗束流线布局结构，该束流线从加速器引出，通向质子治疗终端；该束流线沿着从加速器引出的方向依次设有：阀门1、质子束流诊断装置2、质子束流聚焦元件3、4、质子束流校正元件5、八极透镜6、旋转扫描磁铁7，质子束流诊断装置及真空设
备8；
[0008]所述阀门1将加速器和质子束流传输系统分隔开，使得两部分真空系统互不干扰；所述诊断元件2用于监控质子的流强、位置及截面；所述聚焦元件3和4用于对束流进行聚焦或者散焦；所述元件5用于将偏离管道中心的束流调整回来；所述八极透镜6用于产生小截面积均匀束斑；所述旋转扫描磁铁7用于将八极透镜6产生的小截面积均匀束斑沿着螺旋轨道旋转打到质子束流诊断装置8上，最终形成大截面积均匀束斑；
[0009]其特点是：
[0010]所述的八极透镜6和旋转扫描磁铁7之间精准匹配，产生均匀三阶梯度磁场和垂直于质子束流的周期变化的磁场，并将束斑从小面积的非均匀性束斑调整为小面积的均匀性束斑，再进一步扩大到大面积的均匀性束斑；
[0011]所述旋转扫描磁铁7和束流管道分别采用法兰和铝衬相结合、不锈钢和铝衬相结合的结构，有效防止了快速变化的磁场产生的涡流带来的发热现象。
[0012]所述束流线为具有闭环反馈环路的束流线：所述聚焦元件3、4、质子束流校正元件5、八极透镜6、旋转扫描磁铁7、以及质子束流诊断装置8构成闭环反馈环路，该闭环反馈环路设有磁场电流控制中心。
[0013]所述闭环反馈环路上的旋转扫描磁铁7，将束流打到质子束流诊断装置(8)上后，质子束流诊断装置8将束斑的截面积反馈到磁场电流控制中心，磁场电流控制中心根据该截面积和预计束斑截面积进行比较，根据差值，依次控制聚焦元件3、4磁铁电源、八极透镜6磁铁电源、旋转扫描磁铁7磁铁电源调整各自的磁场电流，并将调整磁场电流以后的束流重新打到质子束流诊断装置8上，质子束流诊断装置8再次将束斑截面积反馈给磁场电流控制中心，循环往复，直至质子束流诊断装置8诊断的束斑截面积达到预设尺寸为止。
[0014]所述的旋转扫描磁铁7，其两端设有法兰，该旋转扫描磁铁7通过两端的法兰连接各自的束流管道，该束流管道内壁材料采用不锈钢，有效防止快速变化的磁场产生的涡流带来的发热；
[0015]所述的旋转扫描磁铁7以及束流管道内壁，部分加铝衬，有效降低轰击在管道上的粒子带来的辐射剂量；
[0016]所述聚焦元件3、4、八极透镜6和旋转扫描磁铁7各自的磁场电源之间精准匹配，具体为：聚焦元件3、4的磁场电源根据聚焦或者散焦的直径尺寸要求，控制聚焦元件3、4在这个尺寸范围内进行聚焦或者散焦；八极透镜6的磁场电源根据聚焦元件3、4的直径需求，控制在这个尺寸范围内的磁场均匀度；旋转扫描磁铁7磁场电源根据八极透镜6产生的均匀束斑的尺寸需求，控制螺旋线的展开角度以及相临两圈均匀束斑之间的叠加区域。
[0017]所述八极透镜6产生的均匀束斑的均匀度达到90％以上，即：从束斑中心点向外延伸到不小于90％圆面积的束流束斑为均匀束斑。
[0018]所述旋转扫描磁铁7，将八极透镜6产生的均匀束斑，沿着螺旋轨道打到质子束流诊断装置8上时，其相邻两圈均匀束斑之间的叠加区域小于10％。
[0019]所述在旋转扫描磁铁7以及不锈钢束流管道内壁上，部分加铝衬，即：在束流管道内壁以及旋转扫描磁铁7内壁束流包络大的地方添加铝衬，降低束流包络大的地方轰击在管道上的粒子带来的辐射剂量。
[0020]本专利技术的优点效果
[0021]1、本专利技术在聚焦元件和旋转扫描磁铁之间增加了八极透镜，八极透镜对于呈高斯分布的束斑进行了均匀化，使得束斑均匀度达到90％以上，进一步地，由于束流进入旋转磁铁以前，提前解决了束斑均匀化的问题，使得旋转磁铁扫描后的束斑由大面积非均匀性束斑变为大面积的均匀性束斑，解决了束流均匀化精度不高的瓶颈问题。
[0022]2、本专利技术通过闭环的束流线磁场电源回路，实时调整了理论和实际存在差别、以及实时调整了由于环境因素不可控，导致磁场变化和束流均匀度不高的问题。
[0023]3、本专利技术改进了旋转磁铁和束流管道的组装方法、变换了旋转磁铁和束流管道的相对位置关系，取得了意料不到的效果：由传统方法的旋转磁铁套装在束流管道外面，改进为旋转磁铁通过两端的法兰与束流管道连接、旋转磁铁作为束流管道的一部分，通过这种方法，用旋转磁铁内壁加铝衬的方法，代替了束流管道从旋转磁铁中心穿过的方法，使得束流管道不再作为旋转本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种硼中子俘获治疗束流线布局结构，该束流线从加速器引出，通向质子治疗终端；该束流线沿着从加速器引出的方向依次设有：阀门(1)、质子束流诊断装置(2)、质子束流聚焦元件(3)、(4)、质子束流校正元件(5)、八极透镜(6)、旋转扫描磁铁(7)，质子束流诊断装置(8)；所述阀门(1)将加速器和质子束流传输系统分隔开，使得两部分真空系统互不干扰；所述诊断元件(2)用于监控质子的流强、位置及截面；所述聚焦元件(3)和(4)用于对束流进行聚焦或者散焦；所述元件(5)用于将偏离管道中心的束流调整回来；所述八极透镜(6)用于产生小截面积均匀束斑；所述旋转扫描磁铁(7)用于将八极透镜(6)产生的小截面积均匀束斑沿着螺旋轨道旋转打到质子束流诊断装置(8)上，最终形成大截面积均匀束斑；其特征在于：所述的八极透镜(6)和旋转扫描磁铁(7)之间精准匹配，产生均匀三阶梯度磁场和垂直于质子束流的周期变化的磁场，并将束斑从小面积的非均匀性束斑调整为小面积的均匀性束斑，再进一步扩大到大面积的均匀性束斑；所述旋转扫描磁铁(7)和束流管道分别采用法兰和铝衬相结合、不锈钢和铝衬相结合的结构，有效防止了快速变化的磁场产生的涡流带来的发热现象；所述束流线为具有闭环反馈环路的束流线：所述聚焦元件(3)、(4)、质子束流校正元件(5)、八极透镜(6)、旋转扫描磁铁(7)、以及质子束流诊断装置(8)构成闭环反馈环路，该闭环反馈环路设有磁场电流控制中心。2.根据权利要求1所述的一种硼中子俘获治疗束流线布局结构，其特征在于：所述闭环反馈环路上的旋转扫描磁铁(7)，将束流打到质子束流诊断装置(8)上后，质子束流诊断装置(8)将束斑的截面积反馈到磁场电流控制中心，磁场电流控制中心根据该截面积和预计束斑截面积进行比较，根据差值，依次控制聚焦元件(3)、(4)磁铁电源、八极透镜(6)磁铁电源、旋转扫描磁铁(7)磁铁电源调整各自的磁场电流，并将调整磁场电流以后的束流重新打到质子束流诊断装置(8)上，质子束流诊断装置(8)再次将束斑截面积反...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏素敏，管锋平，安世忠，贾先禄，
申请(专利权)人：中国原子能科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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