[发明专利]一种医用质子重离子加速器在审

专利信息
申请号: 201710304055.5 申请日: 2017-05-03
公开(公告)号: CN108811297A 公开(公告)日: 2018-11-13
发明(设计)人: 王云;刘华昌;骆宏 申请(专利权)人: 王云
主分类号: H05H7/00 分类号: H05H7/00;H05H7/02;H05H7/06;A61N5/10
代理公司: 深圳鼎合诚知识产权代理有限公司 44281 代理人: 郭燕
地址: 523808 广东省东莞市松山湖高*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 碳离子 重离子加速器 质子 回旋加速器 直线加速器 放疗 癌症治疗 离子源 质子束 行波 氢离子 加速效率 氢离子束 氢离子源 依次连接 质子射线 可调节 重离子 注入器 出射 射线 补充 治疗
【说明书】:

一种医用质子重离子加速器,包括依次连接的离子源、低能注入器、回旋加速器和行波直线加速器,由于离子源中包括氢离子源和碳离子源,可提供氢离子和碳离子,使得医用质子重离子加速器具有质子射线和重离子射线两种不同类型的放疗方式,两种放疗方式互为补充,可根据实际的治疗需要进行选择;由于回旋加速器直接将氢离子束或碳离子束能量从低能等级直接加速到高能等级,加速效率更高、效果更好;由于行波直线加速器出射的质子束或碳离子束能量大小可调节,可获得不同能量值的质子束或碳离子束,满足了癌症治疗的不同剂量需要,可适应性强,改善了癌症治疗的效果。

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重离子加速器。

背景技术

目前,癌症已成为影响人类生命健康的第一杀手。近几年,食品安全、水土污染、生活习惯、工作压力等因素导致患癌的人数比例正在逐渐增加,严重影响到国民的身体健康。目前常规的治疗方法有手术、放疗与化疗三种,三种方法彼此互补兼容。据统计,70%的肿瘤患者,不论手术与否,都需要放疗,放疗已成为治疗癌症行之有效的手段之一。当前放疗所采用的粒子类型包括电子、质子、重离子、X射线或γ射线,不同粒子在人体的能量衰减特性带来不同的治疗效果。

其中,质子和重离子射线放疗在射线路径过程释放少量能量,到达肿瘤病灶区时能量大量沉积,并在肿瘤区后面,射线能量迅速衰减,形成能量释放“Bragg峰”曲线,这种能量衰减特性可实现肿瘤的定向爆破,周围健康组织受到照射很小,术后对病人的影响较小。相比较而言,重离子射线,尤其是碳离子射线,在肿瘤位置沉积的能量是同条件下质子射线的数倍,在路径过程的散射几率比质子射线小的多,较适用于深层次肿瘤治疗;而质子射线的相对生物效应低(约1.0~1.1),容易控制射线路径过程中的剂量,对周期组织造成的损伤较小,且质子加速器可使用紧凑型的旋转机架进行多角度治疗,较适用于较浅层次肿瘤治疗。由于病人身体内肿瘤位置的不同,放疗中需要的粒子类型及其能量大小有所不同,而现有的放疗加速器很难实现这点,不能根据实际需要提供能量大小合适的质子射线和重离子射线。

现有的加速器主要包括回旋加速器、同步加速器和直线加速器。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,通常被用于将粒子由低能能量等级加速至中能能量等级,如公开号为CN200580049174的专利;IBA公司设计的回旋加速器采用超导回旋加速器将粒子由低能能量等级直接加速到了高能能量等级(碳离子加速到400MeV/u,将质子加速至265MeV/u),但该回旋加速器的弊端是出射的粒子束能量固定,束流能量不可调,为了实现粒子束能量连续可调,需采用降能器将出射的粒子束能量降低,这种拦截式的粒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。同步加速器可提供能量连续可调的粒子束,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,只能提供脉冲粒子束、平均剂量率低,无法适应快速、连续治疗的需要。直线加速器粒子引出和注入容易,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,但由于现有的直线加速器采用了耦合腔线性加速器(CCL),该耦合腔线性加速器为驻波加速器,出射的质子束能量为固定值,无法实现出射的粒子能量连续可调。

发明内容

本申请提供一种医用质子重离子加速器,可提供质子射线和碳离子射线,针对不同病症,根据实际需要选择合适的粒子类型及其能量值进行癌症治疗,改善癌症治疗的效果。

本申请提供的一种医用质子重离子加速器,包括:

离子源,包括氢离子源和碳离子源,用于产生氢离子或碳离子;

低能注入器,与离子源出口相连接,用于引出离子源中的正氢离子或正碳离子,形成氢离子束或碳离子束并传输,和将氢离子束或碳离子束参数匹配至符合后端回旋加速器入口参数;

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