一种束流传输线及其在术中放疗的应用制造技术

本发明专利技术提出一种动态的束流传输线及其在术中放疗中的应用。这种动态束流传输线，包括多个治疗臂，相邻两个治疗臂之间的联接即是一个关节，在每一个关节处有一对９０°偏转磁铁对接，两个９０°偏转磁铁均可绕其束流孔的中轴线旋转。将加速器产生的电子线引入所述动态束流传输线中，通过各个治疗臂的多维转动即可任意调节束流方向，在手术室中使用非常便利。采用该治疗臂系统的加速器装置重量轻、体积小、自屏蔽，无需特殊防护。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种束流传输线及其在术中放疗领域的应用。带电粒子流在加速器中加速并引出后进入束流传输线，经各个方向的偏转及传输，再从辐射头(即治疗头)中射出，照射到被辐射物体上。束流传输元件一般包括偏转磁铁、漂移管、四极透镜、束流导向线圈、束流探测器等，它们具有使带电粒子流在管道中前进、偏转、聚焦等功能。束流传输线设计多是采用固定方式，带电粒子束在静止的束流传输线中传输，通常从漂移管经过偏转磁铁，偏转一定角度后进入另一漂移管，偏转的角度不可随时更改，最后从静止的辐射头中射出；辐射头最多能有一个旋转自由度，即机架绕等中心轴的转动，例如美国瓦里安(Varian)公司生产的医用电子直线加速器和美国罗马林达(Loma Linda)大学质子医疗中心的质子同步加速器，均是机架绕中心轴旋转，由于固定传输线的原因，治疗头不能灵活地在空间自由定位，极为笨拙。由于治疗头的笨拙和加速器的庞大体积，必须有专门的治疗室提供放置，医生在对病人进行术中放疗时，对加速器的操作尤其显得不方便。经手术切除肿瘤病灶之后，或借助手术暴露不能切除的瘤灶，对术后瘤床、残存灶、淋巴引流区，或原发瘤灶，在直视下大剂量照射，称之为术中放疗(Intraoperative Radiation Therapy，IORT)。从广义上讲，在手术的时候完成放疗，这种技术属于术中放疗。假如肿瘤附近有敏感组织或器官，外照射不可能给予肿瘤致死量；另一方面，外科根治手术后，仍有肉眼看不见的残存和亚临床病灶，为了克服放疗外照射和手术的局限性，因此开展术中放疗。此种方法应用时，重要敏感组织和器官可以移于照射野外，在直视下一次大剂量精确地直接照射外科无法切除的残存病变，从而达到根治。手术切除肿瘤后，病人盖以无菌大单保持伤口及周围无菌条件下，将手术台连同病人推到放疗室进行照射，照射毕，再推回手术室完成手术。在放疗室中，医生要对病人进行摆位，调整加速器治疗头的角度，由于机器体积大，结构复杂，治疗头灵活性又不够高，常常造成医生操作上的不方便。本专利技术的第一个目的就是为了克服现有技术的上述缺陷，提出一种动态的束流传输线装置，使治疗头可以灵活地在空间定位。本专利技术的第二个目的是将上述动态的束流传输系统应用于束中放疗，以方便医生的操作。为了实现上述第一个目的，本专利技术采用以下技术方案一种束流传输线，包括多个治疗臂，相邻两个治疗臂之间的联接即是一个关节，在每一个联接关节处有一对90°偏转磁铁对接，带电粒子流由其中一个90°偏转磁铁输出进入另一90°偏转磁铁，两个90°偏转磁铁均可绕束流孔的中轴线旋转，以随意改变两个治疗臂之间的夹角。本专利技术实现上述第二个目的的方案是将上述动态束流线用于术中放疗装置，其包括将加速器产生的粒子束线引入所述动态束流传输线中；通过各个治疗臂的多维转动任意调节束流方向；使束流照射到病灶区域以进行术中放疗。由于采用了上述方案，只需两个90°偏转磁铁就可实现束流方向的灵活调节，几个关节就可以实现束流方向的任意偏转。因此，治疗臂灵活多变，具有多个空间自由度。可以根据病灶位置的不同相当灵活方便的改变治疗头的位置。具有多自由度的治疗臂结构，使用非常灵活，无需特殊防护，在手术室中使用非常便利。附图说明图1是本专利技术一个实施例的剖面结构示意图；图2是图1中关节6的B-B剖面结构展开示意图。下面结合附图并通过具体的实施例对本专利技术做更进一步详细的描述。参见图1，所示为一种用于术中放疗的电子回旋加速器装置，它包括电子回旋加速器1、手推式小车2、动态束流传输线3和治疗头4，电子回旋加速器1固定安装在手推式小车2上，其电子能量7～10.6MeV可调，脉冲电流强度10mA，由电子回旋加速器1引出的束流品质优良，能散度约为±0.05/n(n为圈数)；治疗头4装在动态束流传输线3的末端；动态束流传输线3包括四个治疗臂301、302、303、304，该动态束流传输线3是一个关节式机械手，它具有四个自由度，即躯体的回转(α1)，治疗臂的俯仰和伸缩(α2、α3)，治疗头4的弯转(α4)；治疗臂301与治疗臂302用关节5来联接，治疗臂302与治疗臂303用关节6来联接，治疗臂303与治疗臂304用关节7来联接。电子束流从电子回旋加速器1中引出后，进入动态束流传输线3中，再从治疗头4中射出。如图1电子束流经过的路径是回旋加速器1→治疗臂301→关节5→治疗臂302→关节6→治疗臂303→关节7→治疗臂304→治疗头4。关节6处并不是只有一个偏转磁铁，而是具有两个90°偏转磁铁，关节5、7处同样各有两个90°偏转磁铁。如图1，电子束流并不是直接从漂移管8流向漂移管11，从图1的A向视图中可以清楚地看出，电子束流是从漂移管8经过90°偏转磁铁12、漂移管9、10和漂移管13才进入漂移管11的(其中漂移管9、10也可不要)。更详细的结构如图2所示关节6的B-B剖面结构展开示意图，漂移管8安装在治疗臂302中，漂移管11安装在治疗臂303中，电子束流由漂移管8进入90°偏转磁铁12，偏转90°后经漂移管9、10，再经90°偏转磁铁13进入漂移管11。在治疗臂302、303的联接关节6处除有两个90°偏转磁铁12、13，和两段断开的漂移管9、10外，还有内套筒14、外套筒15；漂移管9、10其间间隙1～2mm，均用薄钛片封口，这样既保持管道内真空，又不影响电子束流的穿透，也使关节的转动成为可能。漂移管9、10的中轴线即是关节6的关节轴x-x；内套筒14固定在漂移管10上，外套简15固定在漂移管9上，内、外套筒14、15之间由两个轴承16、17联接，其轴线都是x-x轴；因此通过内外套筒14、15和轴承16、17就可实现漂移管9、10绕x-x轴相对转动，即是关节6绕关节轴的转动，也就是治疗臂302、303的相对转动，因此，可以随意改变治疗臂302、303之间的角度。另外，关节5、7也具有关节6同样的结构。这样，整个动态束流传输线3的三个关节总共使用六个90°偏转磁铁极其相应机构，就实现了治疗头4在空间位置里的四个自由度。电子束流始终沿漂移管运动，不受治疗臂空间运动的影响。电子回旋加速器在同样的微波功率源下，可以比电子直线加速器获得更高的能量，剂量率则比同样能量的电子感应加速器高得多，且体积更小，兼有了前两种加速器的优点。本实施例的电子回旋加速器1输出束流的束斑约在2×3mm2范围；引出束流发射度很小(垂直方向1mmmrad，水平方向10mmmrad)，能散度也很小，为0.4％左右，而一般直线加速器可大到10％上下；因此在束流偏转时只需考虑空间聚焦即可，而不必采用消色散系统。根据上述数据，当束流自由漂移距离不超过500mm，其束斑尺寸增大不超过数毫米，因此安排束流传输元件在间距200～400mm之间即单个治疗臂长度在200～400mm范围，治疗空间也已足够大，而且束流元件及漂移管的接收孔径都可以取得较小。这样既可以节省功率，降低造价，还可以使结构紧凑，装置体积小。漂移管采用φ25mm无磁不锈钢管，外加铍-镆合金电磁屏蔽。整个设备无需额外的屏蔽装置，使重量减轻。而且由于引出的束流品质优良，发散极小，可将该设备直接安放于手术室内而不必单独安放，医生可直接在手术室内操作该设备，在直视下一次大剂量精确地直接照射病变组织本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种束流传输线，其特征是：包括两个或两个以上治疗臂，相邻两个治疗臂（３０１，３０２）（３０２，３０３）（３０３，３０４）之间的联接即是一个关节（５）（６）（７），在每一个联接关节（５）（６）（７）处有一对９０°偏转磁铁（１２，１３）对接，带电粒子流由其中一个９０°偏转磁铁（１２）输出进入另一９０°偏转磁铁（１３），两个９０°偏转磁铁（１２，１３）均可绕束流孔的中轴线旋转，以随意改变两个治疗臂（３０１，３０２）（３０２，３０３）（３０３，３０４）之间的夹角。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：宋世鹏，叶志频，
申请(专利权)人：深圳奥沃国际科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：44[中国|广东]