[实用新型]阶梯式直线加速器

说明书

技术领域

本实用新型属于电子束流加速处理领域，尤其涉及一种可用于肿瘤放射治疗和核医学放射药物研发的阶梯式直线加速器。 

背景技术

目前，肿瘤的放射治疗技术已进入精确的时代，即精准的照射位置和精准的剂量给予。如果在此基础上能从生物学角度对照射的生物学位置和生物学剂量给予验证和研究，即从生物靶区(biological target volume，BTV)及分子生物学适形调强放疗(biological IMRT，BIMRT)方面研究肿瘤的放射治疗，必将使肿瘤的放射治疗技术上一个新台阶。当用重离子束(如¹²C)、质子束流和高能X射线放疗患者时，这些射线在杀死和损伤肿瘤组织同时，还与肿瘤组织的主要组成元素碳C、氧O、氮N等进行核反应，在肿瘤靶区会产生可发射正电子的¹¹C，¹⁵O，¹³N等同位素，这些正电子发射核可在分子影像学或生物学影像设备PET/CT(正电子发射计算机断层显像/计算机断层扫描)上显像。由于分子影像学设备PET/CT可以提供组织和细胞的代谢、增殖、乏氧状态等分子生物学信息，所以根据显像的位置和强度便可分析推断肿瘤照射的生物学位置和相对生物学剂量，据此分子生物学信息对治疗计划进行修改完善，从而可真正意义上实现精确的三维生物适形调强放疗(biological IMRT，BIMRT)和验证。 

在德国达姆施塔特的核物理研究所GSI和日本千叶县重离子研究所HIMAC和日本癌症中心NCC的研究人员用碳12C束^【1-6】、美国波士顿的MGH的Parodi et al用质子^【7-9】，分别在这方面做了大量的理论和实验研究，取得了很好的成果。当X射线能量很高时，会发生光核反应，产生发射正电子的¹¹C， ¹⁵O，¹³N等同位素^【10-11】，有与重离子和质子一样的效果。但光核反应是有阈反应，只有当光子能量高于反应阈能量时，才能发生，该阈值对不同的元素一 般为12～15MeV(兆电子伏特)。 

然而，目前国内外各医疗单位放疗使用的绝大多数直线加速器标称加速电位不超过18MV(兆伏)，其发射的轫致辐射光子的最大能量不超过15MeV，都低于该阈值，因此不能引起光核反应。即使很少一部分高能加速器的标称加速电位达18MV以上，但由于其发射的轫致辐射光子的能量绝大部分低于光核反应阈值，仅有非常少部分光子可引起光核反应，要对他们产生的¹⁵O，¹¹C， ¹³N等正电子发射核进行定量分析和研究生物学位置和相对生物学剂量是很困难的，因此在这些常规直线加速器上进行这项研究无实际意义。 

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型的目的是提供一种阶梯式直线加速器，以获得满足各种不同的临床研究所需的电子束流。 

为了达到上述目的，本实用新型提供一种阶梯式直线加速器，包括： 

一用于产生和发射电子束流的电子枪； 

一用于对来自所述电子枪的所述电子束流进行阶梯式加速的直线加速器； 

一第一偏转磁铁，设置在所述直线加速器的一侧，用于对所述电子束流进行偏转处理，并将偏转处理过的所述电子束流发送给所述直线加速器，由所述直线加速器对所述电子束流进行阶梯加速处理； 

一第二偏转磁铁，设置在所述直线加速器的另一侧，用于对经过所述直线加速器加速处理过的所述电子束流进行偏转处理，并将偏转处理过的所述电子束流传递给所述第一偏转磁铁；以及 

一电子束流提取装置，用于当经过阶梯式加速处理过的所述电子束流的能量达到能量阈值时，引出所述电子束流。 

优选的，所述阶梯式直线加速器还包括：第一注入磁铁和第二注入磁铁，分别位于所述电子枪的两侧，用于对所述电子束进行偏转处理，然后将偏转处理后的所述电子束流送入到所述直线加速器中进行阶梯式加速处理。 

优选的，所述直线加速器和所述第一偏转磁铁之间依次设置有：第一四极聚焦磁铁、第二四极聚焦磁铁、第一平移磁铁、第二平移磁铁和第一轴校正磁铁。 

优选的，所述第一注入磁铁和所述第二偏转磁铁之间依次设置有：第三四极聚焦磁铁和第二轴校正磁铁。 

优选的，所述阶梯式直线加速器还包括一椭圆形轨道，设置在所述第一偏转磁铁和所述第二偏转磁铁之间。