[发明专利]笔形束适形调强治疗头系统及实现方法

说明书

本发明公开一种笔形束适形调强治疗头系统及实现方法，包括超导回旋加速器、能量选择系统、束斑调节装置、偏转二极铁、治疗头；所述超导回旋加速器引出固定能量的质子束，并调节质子束流强；所述能量选择系统将固定能量的质子束调节为治疗肿瘤所需的能量和能散，实现质子束在肿瘤中的纵向射程调节；所述质子束到达束斑调节装置，调节质子束的截面尺寸；所述质子束再经偏转二极铁到达治疗头，对质子束进行横向扩展。本发明将束流经过治疗头，可以减少因核碰撞产生二次辐射，提高束流在传输过程中利用率，照射野尺寸相对较大；通过协同控制扫描磁铁、能量选择系统和超导回旋加速器可以实现肿瘤整个区域的三维适形调强治疗。

技术领域

本发明涉及一种医用治疗头，尤其涉及一种将质子束照射至肿瘤等患部来进行治疗的治疗头系统及其实现方法。

背景技术

质子经由加速器加速至约70％的光速，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，形成名为“布拉格峰”的能量释放轨迹，有利于放射治疗中精确调节剂量分布，使照射至肿瘤周围的正常组织剂量最小化，实现疗效最大化。传统的散射治疗头，在束流传输路径中需要使用散射体、准直器、适应器、补偿器、射程调节器及剂量检测仪等设备，束流路上介质多，因核碰撞产生二次辐射，如中子辐射、伽马射线辐射等。此外，传统的散射治疗头束流在传输过程中损失较大，束流利用率低，束流横向扩展产生的照射野尺寸相对较小。

在对肿瘤进行治疗时，对肿瘤区域切片划层，通过控制扫描磁铁场强的大小或患者相对于质子束移动的方法，实现与质子束流照射方向垂直的横向扩展(X、Y方向)；通过调节束流能量的大小，改变质子束在肿瘤区域内的射程；通过控制质子束流强，在肿瘤区域中形成预设的三维剂量分布，实现质子束三维适形调强治疗。申请号为：201080050492.5的专利提出了一种粒子射线照射系统及粒子射线照射方法，即使在所需要的照射野尺寸较大的情况下、也能不使用大容量的扫描电源就高速地扫描粒子射线、且整体的照射时间较短的粒子射线照射系统，尚未描述低能区域束流的调制，以及调强治疗的控制策略。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够实现三维适形、调强的点扫描笔形束治疗头系统及实现方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

笔形束适形调强治疗头系统，包括超导回旋加速器、能量选择系统、束斑调节装置、偏转二极铁、治疗头；

所述超导回旋加速器引出固定能量的质子束，并调节质子束流强；

所述能量选择系统将固定能量的质子束调节为治疗肿瘤所需的能量和能散，实现质子束在肿瘤中的纵向射程调节；

所述质子束到达束斑调节装置，所述的束斑调节装置包括四极铁和准直器，用于调节质子束的截面尺寸；

所述质子束再经偏转二极铁到达治疗头，对质子束进行横向扩展。

所述能量选择系统包括降能器、能量选择二极铁、能量狭缝，能量选择范围为70Mev至200Mev；所述能量选择二极铁和能量狭缝用于筛选来自降能器的质子束的能量和能散，通过控制降能器，使质子束在肿瘤的Z方向由深向浅照射。

所述治疗头包括束流截面探头、第一扫描磁铁、第二扫描磁铁、束流位置探头、束流剂量探头、射程调制器、第一霍尔探头、第二霍尔探头；所述质子束进入治疗头后，束流截面探头监测质子束截面尺寸及形状信息，并反馈至治疗头控制装置，自动调节束斑调节装置。

所述第一霍尔探头用于监测第一扫描磁铁的磁场的大小；所述第二霍尔探头用于监测第二扫描磁铁的磁场的大小；所述束流位置探头用于监测质子束在横向截面XY平面的位置，并反馈至治疗头控制装置。