[实用新型]重离子束对肿瘤靶区的三维适形照射装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种重离子束在生物医学领域辐照应用的装置，尤其是一种重离子束对肿瘤靶区实施三维适形照射治疗的装置。

背景技术

重离子束被誉为面向二十一世纪最理想的放射治疗用射线。利用本装置可实现重离子束对肿瘤靶区的三维适形照射。三维适形照射技术可充分地发挥重离子束用于治癌的优势，最大限度地杀灭靶区肿瘤细胞，同时最大程度地保护肿瘤靶区周围的健康组织免受损伤，减小正常组织并发症几率，提高重离子束治疗的适形程度，从而提高重离子束放射治疗的疗效。

重离子束以其倒转的深度剂量分布和高的相对生物学效应(RBE)的两大特点，使重离子束治癌成为当今国际上最先进，最有效的放射治疗方法。目前，只有美国、日本和德国三个发达国家相继实现了肿瘤患者的重离子束临床治疗试验，临床治疗结果显示重离子束治疗具有非常显著的疗效。美国和日本的重离子束治疗设备采用了被动型的束流配送系统，即通过摆动磁铁与散射体配合横向扩展治癌束流形成大的照射场，横向上通过多叶准直器截取该照射场，获得照射野的形状与肿瘤在束流方向上的最大投影形状一致，纵向上通过脊形过滤器展宽重离子束的Bragg峰，使得展宽后Bragg峰的宽度与肿瘤靶区在束流方向上的厚度一致，展宽Bragg峰高剂量区的后沿形状由置于患者体表的组织补偿器来调整，这样可避免高剂量区对肿瘤靶区后方紧要器官的照射，这样可实现重离子束对肿瘤靶区的两维适形照射。德国采用了主动型的束流配送系统，实现适形照射治疗的方法完全与被动型束流配送系统下的方法不同。在我国，中国科学院近代物理研究所基于兰州重离子研究装置(HIRFL)提供的中能重离子束，开展了重离子束治癌技术的基础研究，进行了放射物理、放射生物学实验以及一些治癌技术的初步预研，为重离子束临床治疗积累了一些必要的基础数据，做了初步的技术准备，并在HIRFL上建成了配备有被动型束流配送系统的浅层肿瘤重离子束治疗装置。但从上述美国和日本的重离子束治疗设备采用了被动型的束流配送系统，可以看到，被动型束流配送系统下的重离子束治疗仅能实现两维适形照射，利用摆动磁铁横向扩展束流时还需使用散射体，降低了束流的品质，因而治疗的适形程度还不高，肿瘤靶区前方尚有大量的健康组织处于展宽Bragg峰的高剂量区域内，会对健康组织会带来较为严重的损伤，成为治疗后正常组织并发症几率较高的根源。

发明内容

为充分发挥重离子束用于放射治疗的优势，本实用新型的目的旨在克服目前二维适形照射治疗中适形程度不高、散射体降低束流品质等缺点，我们基于被动型束流配送系统提供一种重离子束对肿瘤靶区实施三维适形照射治疗的装置，使得重离子束高剂量的Bragg峰区完全落在肿瘤靶区之上，而受到高剂量区照射的健康组织的比例大大减小。其结果是提高了具有诸多优势重离子束治疗的适形程度和束流品质，最大限度地杀灭靶区肿瘤细胞，同时最大程度地保护肿瘤靶区周围的健康组织，减小正常组织并发症几率，提高重离子束治疗的疗效，为在我国发展重离子束治癌这项最先进、最有效得放射治疗技术奠定坚实的基础。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：

一种重离子束对肿瘤靶区实施三维适形照射治疗的装置，包括扫描磁铁系统、束流监测系统、迷你型脊形过滤器、射程移位器、多叶准直器和患者体表补偿器，分别依序置于患者体表前，上述器件的中心与肿瘤靶区的中心处于束流轴线上，扫描磁铁系统由x和y方向两组相互垂直的二级磁铁组成，束流监测系统由电离室和位置灵敏探测器构成。扫描磁铁系统x方向扫描频率为50～150Hz，y方向扫描频率为15～50Hz，y方向扫描磁铁到患者的距离3～10m；位置灵敏探测器至少具有1mm的位置分辩率，电离室监测离子束强度为10⁶～10⁸pps；迷你型脊形过滤器是形状为山脊的有机玻璃PMMA、或聚苯乙烯、或铝的降能材料，降能材料脊峰间的距离≤1.5mm，离子束经过迷你型脊形过滤器后的展宽Bragg峰呈高斯型分布，展宽峰的半高宽为2～3mm，并且迷你型脊形过滤器置于束流轴线距肿瘤靶区中心为65～100cm处。