[发明专利]一种紧凑型质子肿瘤治疗装置

说明书

本发明涉及一种紧凑型质子肿瘤治疗装置，包括依次连接的：离子源，用于产生肿瘤治疗用低能质子束；第一直线加速器，其输入端与离子源连接，用于对引出的低能质子束进行加速和传输，以得到中能质子束；束流传输线系统，其输入端与第一直线加速器的输出端连接，用于对引出的中能质子束实现180°折叠偏转；第二直线加速器，其输入端与束流传输线系统的输出端连接，用于对偏转后的中能质子束进行加速和传输，以得到高能质子束；第一治疗终端和/或第二治疗终端，至少一个第一治疗终端与第一直线加速器的输出端连接，至少一个第二治疗终端与第二直线加速器的输出端连接。本发明占地更小、性能更好、成本更低、运维更方便，更利于质子治疗技术的普及和发展。

技术领域

本发明涉及一种质子治疗装置，具体是关于一种紧凑型质子肿瘤治疗装置，属于核医学技术领域。

背景技术

由于质子束在穿透生物时具有倒转的深度剂量分布，在有效杀死肿瘤细胞的同时能更好地降低和避免对正常细胞的损伤，尤其是能最大可能地保护肿瘤靶区周边的关键器官和重要组织，极大提高肿瘤患者术后的存活率和生存质量。因此，质子治疗已经成为当今国际上最为先进有效的癌症放射治疗方法之一。

随着粒子加速器技术、医学影像技术、放射治疗剂量学等相关学科技术的不断发展和成熟，质子肿瘤放射治疗技术不断纵深发展，正在朝着精准放疗的目标持续前进。相比于X射线、电子等传统放射治疗技术，质子在剂量精准方面具有明显优势，但是质子治疗技术和治疗装置远比传统放疗技术和装置复杂，且占地面积大，运行维护成本高。因此，开发性能更加优越、技术更加先进、结构更紧凑的质子治疗装置是当前业界关注的焦点。

对于质子放射治疗，通常需要用粒子加速器将质子加速到大约70MeV～230MeV的水平，目前国际上主流的质子治疗装置大部分都采用回旋加速器作为质子束的主加速器，但是由于回旋加速器引出的束流是固定能量(例如230MeV)，需要额外增加一个拦截式的能量选择系统以获得不同能量(70MeV～230MeV之间)的束流。但是，能量选择系统会造成大量的束流散射，容易引发器件活化，增加辐射屏蔽成本，而且散射导致束流能量利用率低，散射后的束流品质差。

同时有少数质子治疗装置采用同步加速器作为质子束的主加速器，并以直线加速器作为同步加速器的注入器(即质子束的初级加速器)，相比于采用回旋加速器作为主加速器的方案，同步加速器可直接引出不同能量的束流配送至治疗终端，不仅不再额外增加会产生大量散射的能量选择系统，而且也可以通过同步加速器实现单个周期不同能量束流的慢引出，从而进一步提高束流使用效率。但是，同步加速器相比于回旋加速器需要更大的占地面积，其平均流强也比较低。

此外，也有人提出用全直线(超导)加速器加速质子束直接用作肿瘤治疗，但是也仅限于一个治疗终端的配置，从运营成本和经济效益方面都没有太多的优势。

发明内容

针对上述问题，本发明的其中一个目的是提供一种紧凑型质子肿瘤治疗装置，设计性能更加优越、结构更加简单和布局更加紧凑，能够产生并配送不同能量的质子束至多个不同类型的治疗终端，同时兼顾浅层肿瘤治疗和深层肿瘤治疗，从而实现对患者肿瘤细胞的高效放疗。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种紧凑型质子肿瘤治疗装置，包括依次连接的：离子源，用于产生肿瘤治疗用低能质子束；第一直线加速器，其输入端与所述离子源连接，用于对所述离子源引出的低能质子束进行加速和传输，以得到中能质子束；束流传输线系统，其输入端与所述第一直线加速器的输出端连接，用于使从所述第一直线加速器引出的中能质子束实现180°偏转；第二直线加速器，其输入端与所述束流传输线系统的输出端连接，用于对偏转后的中能质子束进一步加速和传输，以得到高能质子束；第一治疗终端和/或第二治疗终端，至少一个所述第一治疗终端与所述第一直线加速器的输出端连接，至少一个所述第二治疗终端与所述第二直线加速器的输出端连接。