[发明专利]全超导质子治疗系统

说明书

本发明公开了一种全超导质子治疗系统，包括:超导回旋加速器，所述超导回旋加速器用于产生质子束流；所述超导回旋加速器旁配备着超导旋转治疗舱；所述超导旋转治疗舱包括旋转治疗舱的束流线。通过采用上述技术方案，该质子治疗系统，采用了超导回旋加速器配备超导旋转治疗舱的模式，该系统布局紧凑，占用空间小，极大的降低了设备重量，这样也就进一步的降低了制造费用，也就是本发明提供一种用于降低质子治疗设备尺寸、重量以及制造费用的全超导质子治疗系统的方案。

技术领域

本发明涉及针对质子治疗技术领域，也属于生物(医疗)技术领域，尤其是涉及一种全超导质子治疗系统。

背景技术

目前我国的癌症发病率越来越高，已经成为危害我国人民健康的最大杀手之一，通常的治疗方式有手术、伽马刀、质子/重离子治疗等。

而质子/重离子治疗主要利用加速器产生一定能量的质子/重离子束，通过各电磁元件将束流传输到靶区，轰击肿瘤细胞，达到治疗的效果。由于质子在物质中有尖锐的Bragg峰，即其能量将最大限度的损失在癌变位置，因此可以在杀死癌变细胞的同时最大程度的保护正常组织，这使得质子治疗成为目前国际上最先进的恶性肿瘤治疗手段之一，也是目前国际上流行的治疗手段之一。

质子治疗系统通常由加速器、能量选择及束流传输系统、旋转或固定治疗舱等主要子系统构成。常温质子回旋加速器重量约200吨，直径约4.5米左右，同步加速器体积要更大一些。超导回旋加速器重量只有50吨-90吨，直径2米～3.2米。常温旋转治疗机架系统至少要100吨以上(100吨～200吨)，超导旋转治疗舱系统为20吨左右。国际上目前常见的质子治疗系统为常温加速器配备常温旋转治疗舱(如IBA的常温C235回旋加速器配常温Proteusplus旋转治疗舱)、超导加速器配备常温旋转治疗舱(如IBA的S2C2超导同步回旋加速器配Proteus one旋转治疗舱，PSI/Varian超导回旋加速器配常温旋转治疗舱)、常温加速器配备超导旋转治疗舱(如HIMAC-NIRS的常温重离子同步加速器配超导旋转治疗舱，常温质子回旋配Pronova SC360超导旋转治疗舱)这几种方式，尚未有全超导质子治疗系统，这就造成目前质子治疗系统仍具有尺寸大、重量过重以及制造费用太高的问题。

以PSI的250MeV超导回旋加速器加常温旋转治疗舱方案为例，由于其加速器采用了超导线圈对主磁铁励磁，相比常温回旋加速器主磁铁，磁极的气隙较大，一方面有足够空间安装流强调制装置，可以实现质子束流的流强快速调制，进而实现质子调强治疗，可以对病人治疗剂量进行更加精确的控制，另一方面质子束流引出效率较高，束流损失小；而且超导线圈的使用，使得主磁铁电功率(包括制冷机功率)仅有～50kW，为常温回旋主磁铁的1/4左右，节能环保。加速器与旋转治疗舱的匹配对最终性能也非常重要，质子治疗中，先进的肿瘤分层快扫描治疗技术需要质子能量快速变化，进而需要旋转治疗舱上用于约束质子轨迹的磁铁的磁场进行相应的快速变化。PSI为了实现分层快速扫描，其旋转治疗舱的束流传输线采用了常温磁铁，以实现磁场快速变化，因此，可以实现每5mm治疗深度仅需～100ms切换时间的快速质子能量变化，是目前世界上治疗速度最快的质子治疗系统，其代价是重达近两百吨的旋转治疗舱，整个质子治疗系统规模较大，而且采用常温磁铁治疗舱，其功耗无法降低。