[发明专利]紧凑型磁共振引导的粒子治疗设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种放射治疗设备，具体地讲，是一种紧凑型磁共振引导的粒子治疗设备。

背景技术

粒子治疗（PT）设备，主要是采用质子或重粒子束流对肿瘤等病灶进行照射，抑制肿瘤细胞的生长繁殖甚至直接杀灭肿瘤细胞，目前质子/重离子治疗正在成为越来越重要的癌症等疾病的放射治疗手段，与X射线放疗相比，质子放疗可以利用布拉格（Bragg）峰及使用笔型束扫描，能够更精确地将放射剂量投送到肿瘤区域，且对正常组织产生的影响更小。与X光放射治疗相比较，质子治疗的能量效率更高。这是因为X光是由高能电子与钨靶作用产生，其能量转换效率仅为5%左右，绝大部分电子能量以热能的形式沉积在钨靶中。

质子和重离子的加速通常采用回旋加速器，回旋加速器主要包括用于产生均匀磁场的磁体以及位于均匀磁场中的两个D型盒，两个D形盒之间开有一条狭缝，在该狭缝处设置高频（射频）电场或高频电压，当质子等带电粒子经过D型盒之间的狭缝时，在电场作用下加速。质子等带电粒子在D型盒内时，在磁场力的作用下做圆周运动。由于粒子圆周运动周期与其运动速度无关，由此在D型盒狭缝处的交变电压/电场的周期与粒子在狭缝及磁场中运动的周期一致，每经过狭缝一次，就被加速一次，如此周而复始，速度越快，运动轨迹的半径越大，最后获得所需的运动速度并达到D型盒的边缘区域，经引出电极产生的电场引出，然后在控制电极等的作用下，经一系列轨迹控制和速度控制对人体内的病灶进行照射，根据每个肿瘤的形状和深度，调整射线（粒子束流）的粗细和布拉格峰的位置，这样就能够避免照射到正常细胞，利用精确定位，只对肿瘤进行攻击，从而减少对正常细胞的损伤，最大限度的保护正常器官组织不受伤害。

为保证粒子束照射在治疗靶区，需要进行相应的图像引导，现有放射治疗设备的图像引导多采用X射线成像设备，例如DR、CT等设备，这些图像引导方式各具特色，分别在不同的场合下具有自己的优势，同时也具有各自的局限性，例如X射线对人体的损伤，对软组织的分辨能力差等。因此，有必要依据不同的使用要求，设置出不同的引导方式。

MRI成像也被前人建议用在粒子放疗的影像引导中。在前人建议的方法中，MRI成像系统与离子加速器系统是完全独立的。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种紧凑型磁共振引导的粒子治疗设备，这种治疗设备以磁共振成像（MRI）为基础进行粒子束流的加速和引导，设备结构简化，体积减小，成本降低。

本发明所采用的技术方案：一种紧凑型磁共振引导的粒子治疗设备，包括第一磁共振成像装置，还包括第一粒子回旋加速装置以及与所述第一粒子回旋加速装置配套的第一粒子束流控制装置，所述第一磁共振成像装置设有能够产生均匀主磁场的第一主磁体，所述第一粒子回旋加速装置主要包括位于所述第一主磁场内且垂直于所述第一主磁场的磁力线方向的第一D型盒组，所述第一D型盒组主要由两个相对的第一D型盒组成，所述两个相对的第一D型盒之间设有第一盒间缝隙，所述第一D型盒组设有能够在所述第一盒间缝隙形成高频电场的第一粒子束流加速装置，所述第一D型盒组配有用于向其提供粒子的第一粒子源以及能够将加速后的粒子束流引入所述第一粒子束流控制装置的粒子束流控制区域的第一引出电极。

本发明的有益效果是：由于将第一粒子回旋加速装置的D型盒组设置在第一磁共振成像装置的主磁场内，依靠第一磁共振成像装置的主磁场实现粒子的回旋运动，由此省去了第一粒子回旋加速装置的回旋加速磁场，极大地简化了这种设备的总体结构，大幅度减小了设备的体积和重量，降低了设备的制造成本和材料消耗，特别是回旋加速器与MRI成像系统可工作在交替模式，由此既可避免了第一粒子回旋加速器与第一磁共振成像装置相互间的磁干扰，保证了磁共振成像的成像质量，也有利于病灶区与离子束相对位置的调整，保证治疗效果。

附图说明

图1是本发明基本结构的原理示意图；

图2是本发明在双源双室实施方式下的原理示意图；

图3是本发明单源单室实施方式下的结构示意图；

图4是本发明双源双室实施方式下的结构示意图；

图5是本发明单源双室实施方式下的结构示意图。

具体实施方式