[发明专利]一种医用质子直线加速器

说明书

本申请公开了一种医用质子直线加速器，包括：依次连接的ECR离子源、RFQ加速器、SDTL和行波质子加速器。在中能加速段采用分离型漂移管直线加速器，即SDTL，在高能加速段采用行波质子加速器，使得医用质子直线加速器不仅结构更加紧凑、占用空间更小，而且出射的质子束能量在70‑250MeV范围内连续可调，满足肿瘤治疗时因病人身体内肿瘤位置不同束流能量需调节的需要。另外，由于SDTL和行波质子加速器均为多段依次连接的结构，可以分期分段建造，可适应不同医院对质子能量的需求，后期也可根据治疗需求进行能量升级。

技术领域

本申请涉及癌症治疗仪器领域，尤其涉及一种医用质子直线加速器。

背景技术

当今世界，癌症已成为主要威胁人类生命的主要病症。近几年全世界癌症发病率正在逐年提高，癌症也已成为影响中国人生命健康的最大威胁。目前，癌症的传统治疗方法有药物治疗和放疗方法。其中传统放疗方法主要有X射线和γ射线，因射线的能量释放随路径递减，这两种放疗方式在杀死癌细胞的同时，路径中的正常组织也会受到损伤，因此术后严重影响到病人的生活质量。

近几年，国内兴起质子和重离子技术在治疗癌症时，相比于传统放疗方法有重大优势，质子经由直线加速器加速至约61％的光速时，形成离子射线被引出射入人体，在到达肿瘤病灶前，射线能量释放不多，但是到达病灶后，射线会瞬间释放大量能量，形成Bragg曲线状能量释放轨迹，整个治疗过程好比是针对肿瘤的“立体定向爆破”，能够对肿瘤病灶进行强有力的照射，并大大减少对周围正常组织的照射，实现疗效最大化。因病人身体内肿瘤位置的不同，因此治疗时所需要的质子束流能量要求一般在70-250MeV内连续可调，并且为了达到较大的剂量率和减少照射时间，质子束占空比需要较高。

质子加速器主要包括质子回旋加速器、质子同步加速器和质子直线加速器。质子回旋加速器可提供稳定、持续的质子束，束流切断和开启速度很快，但需定期更换内置离子源，而且束流能量不可调，为了实现质子束能量连续可调，回旋加速器后需再接一个能量调制器，利用散射将经回旋加速器加速的质子束的束流能量降低，这种拦截式的质子束能量调节方式会产生大量的辐射，容易造成器件的活化，增加医院的辐射屏蔽成本，而且散射造成的束流能量利用率低，散射后的束流品质差，70MeV通过的效率仅为2％。质子同步加速器可提供70-250MeV范围内可调的质子束，但同步加速器由注入器和环型加速器组成，占地面积大，整个系统架构复杂，而且同步加速器的注入、升能和标准化循环需要占用很长时间，引出平台所对应的有效时间很短，换能时间缓慢，造成无效治疗时间长；即便是改进后的紧凑型同步加速器，仍不能克服只能提供脉冲质子束、平均剂量率低的缺点，无法适应快速、连续治疗的需要。质子直线加速器质子引出和注入容易，可提供稳定、持续的质子束，质子束在加速和传输过程中几乎无损失，具有离子源可长期稳定运行、剂量率高的优点，申请号为201410323833.1的专利中解决了在限制空间区域安装质子直线加速器的问题，但由于采用的耦合腔线性加速器(CCL)为驻波加速器，出射的质子束能量为固定值，仍未能解决直线加速器束流能量无法连续可调的问题。

发明内容

本申请提供一种医用质子直线加速器，该医用质子直线加速器提供的质子束稳定、持续且束流能量连续可调。

本申请提供的一种医用质子直线加速器，包括：离子源、低能加速段从离子源中引出质子的喷射器、中能加速段将质子能量加速至固定能量值的漂移管直线加速器、RF功率源和高能加速段的行波质子加速器，所述RF功率源为所述行波质子加速器提供高频功率，使得所述行波质子加速器腔体内形成高频电磁场；所述行波质子加速器连接于漂移管直线加速器之后，当质子束进入所述行波质子加速器腔体时受到高频电场的作用而加速，通过改变输入的所述高频功率的大小，可改变高频电场的强度，使得经过所述行波质子加速器加速后出射的质子束能量值连续可调节，获得不同能量值的质子束，满足癌症治疗的需要。

在一些实施例中，所述离子源为电子回旋共振离子源。