[实用新型]一种基于强流回旋加速器的4治疗室BNCT癌症治疗装置

说明书

本实用新型公开了一种基于强流回旋加速器的4治疗室BNCT癌症治疗装置，包括用于产生负氢离子的回旋加速器、用于将负氢离子剥离为质子的剥离靶引出结构、用于将束流送往治疗室的束流传输线、用于均匀捕获质子束的中子靶系统；其特征在于：所述剥离靶引出结构为能够转动角度、且剥离膜长度可调节的剥离靶引出结构；所述束流传输线的末端设有旋转磁铁，通过该旋转磁铁实现束流在中子靶上进行螺旋线型或者圆形扫描，最终实现束流在靶上的均匀分布，本实用新型采用一台10‑20MeV强流回旋加速器、2条束流传输线和4个中子靶系统，实现了4治疗室癌症治疗装置的能力，取得了降低成本的突出效果。

技术领域

本实用新型属于医用癌症治疗回旋加速器技术领域，具体涉及一种基于强流回旋加速器的4治疗室BNCT癌症治疗装置。

背景技术

BNCT(硼中子俘获)癌症治疗装置是近年来发展起来的新型癌症治疗方式，是目前国际最前沿的抗癌治疗技术之一，其原理是利用非放射性硼同位素(boron-10)作为肿瘤定位药物和中子俘获剂，将药物注射到人体后，等到药物在肿瘤达到一定浓度，利用加速器打靶产生的中子束对肿瘤进行照射，中子束与硼同位素(boron-10)发生核反应产生放射性粒子，在癌细胞内精确摧毁癌细胞，不误伤正常组织。是目前国际正在发展的新型癌症治疗技术。

目前国际上基于小型回旋加速器的BNCT癌症治疗装置仅有日本住友的基于30MeV回旋加速器的2治疗室设备研发成功，如图6所示，其实现方法是：从加速器的1个剥离靶引出束流、通过开关磁铁将束流分时为两个治疗室使用。该方法存在的问题是：从1个剥离靶引出的束流只能是同一种流强，而不能满足多流强分配的需求，所述多流强分配需求，就是将加速器引出束流进行分配，一部分流强用于治疗，另一部分流强用于制药，将束流流强按照实际需求进行比例分配。例如，为了降低了单个治疗室的造价，提升的装置的利用率，在治疗的同时，还可以通过将中子靶更换为药物生产靶的方式，生产F-18等放射性同位素药物，实现一边治疗，一边生产药物。但现有技术用于治疗室的剥离靶只有1个，一个剥离靶剥离后的质子流强只有一种，达不到按照比例分配的目的。该方法存在的另一个问题是：虽然治疗室有2台，仍然会出现治疗设备供不应求的情况。随着技术的进步，治疗时间越来越短，但是设备的利用率却不能增加：因为当病人在当前治疗室完成治疗以后，由于环境中辐射剂量沉积比较大不能立刻散去，而必须让设备等待一段时间才能进入下一个治疗，这样，虽然是 2个治疗室，但2个治疗室也不能满足需求。

基于强流回旋加速器的4治疗室BNCT癌症治疗装置是中国原子能科学研究院创新研制的最新一代癌症治疗装置，采用14MeV强流回旋加速器引出1mA以上强流质子束，通过2条束流传输线，最终到达中子靶系统，中子靶采用铍靶材料，通过强流质子束轰击铍靶产生中子，通过慢化体后，得到癌症治疗所需的热中子和超热中子，热中子和超热中子束轰击富集含硼药物的肿瘤，实现对癌细胞的杀伤。

实现4治疗室BNCT癌症治疗装置的难点在于简化设备结构和降低成本。第一、现有技术剥离靶的结构复杂、制作成本高。专利号202011297102.6、专利名称：高精密电磁组合测量方法及基于该方法的负氢回旋加速器，曾记载采用180度对称布设的双剥离靶实现多个引出通道以提高加速器的利用率。但是这种剥离靶是以伸缩方式工作的，工作状态下，剥离靶向前伸、让剥离膜到达剥离位置，非工作状态下，剥离靶向后缩，让剥离膜脱离剥离位置。由于推拉式剥离靶为一个长杆，需要剥离靶杆从外向里伸进加速器的真空室完成伸缩动作，因此需要在加速器磁轭上打孔，由于磁场是封闭的，磁轭打孔以后会破坏原来磁场的均匀性，进而影响粒子的加速。为了弥补被破坏的磁场，还要采取一系列措施例如磁铁镶条等方法因为打孔而造成的损失，真可谓牵一发而动全军。第二、现有技术的束流传输线的结构复杂、制作成本高。如日本住友的基于30MeV回旋加速器的2治疗室设备，其束流传输线采用包括多个四极透镜的组合方法，所述四极透镜用于控制束团的发散或收缩的形状，由于从加速器引出的束团的直径一般为 1厘米，而中子靶的直径为8厘米，为了将1厘米的束团扩大到8厘米，就要采用多个四极透镜的组合完成束流截面积扩大的功能。而四极透镜的造价昂贵，如果由2治疗室改进为4治疗室，束流传输线的制作成本就会翻倍，使得性价比降低。