[发明专利]旋转机架束流线布局结构及自消色差常温质子治疗设备

说明书

本发明涉及一种旋转机架束流线布局结构及自消色差常温质子治疗设备，布局结构的两个自消色差单元中每一个皆包括镜像对称配置的两个弯曲部段，用于偏转束流;至少一自消色差单元为奇数单元四极透镜组，在自消色差单元的镜像对称中心为中间四极透镜并线性配置等数成对的侧边四极透镜，并且中间四极透镜至相邻侧边四极透镜的间距为相同，用于与两弯曲部段一起消除束流经过自消色差单元的色差。本发明具有容易组装束流线的合理布局，使旋转机架束流线保证不同能量的质子束流运动轨迹符合设计要求，同时得到消除质子色差的效果。

技术领域

本发明涉及质子治疗的技术领域，尤其是涉及一种旋转机架束流线布局结构及自消色差常温质子治疗设备。

背景技术

质子治疗是放射线治疗的一种手段。质子进入人体后，在射程终点处形成一个尖锐的剂量峰（Bragg峰）。通过调整质子能量可以使Bragg峰覆盖肿瘤。另外，通常质子在入射通道上能量损失较小，侧散射也很小，其前后左右正常组织所受剂量较小，故具有较好的放射物理学性能。束流色散现象对于质子治疗有不利的影响，需要谨慎严密的控制。

旋转机架是质子治疗设备的重要组成部分，从回旋加速器引出的束流经过中间束流线的传输进入旋转机架，再通过旋转机架束流线传输到人体病灶上。而旋转机架束流线是旋转机架上的核心组成部分，目前旋转机架束流线中为了控制整个输运线上的束流包络、束流位置及束流损失，必须根据束流管道的尺寸及质子束流的品质安排各聚焦元件、偏转元件、导向元件等，但在配置自消色差机构的同时便难以达到元件的合理配置布局。此外，还需要考虑真空元件的安排以维持管道真空及对管道中的真空度进行实时检测；还需要考虑诊断元件的安排以实时检测管道中的束流形态，以便及时控制束流损失。如此，配置布局将变得更复杂导致束流线过长进而造成束流损失的问题。个别元件的更换也会造成束流线的品质不稳定与组装维护的不方便。

中国发明专利申请公布号CN108290052A公开了具有能量降级器和消色差最终弯曲系统的粒子治疗机架，可移动机架包括：a)入口部段，其用于加速的粒子射束且包括多个四极磁体；b)第一弯曲部段和可选的第二弯曲部段，其包括多个双极磁体和四极磁体以及可选的用于射束校正的另外的磁体；c)传送部段，其包括多个四极磁体和可选的用于射束校正的另外的磁体以及降级器(D)；d)最后的射束弯曲部段，其包括形成消色差部段的多个单独的和/或组合的双极/四极/高阶多极磁体，其中该消色差的最后的弯曲部段(16)的所有磁体均位于降级器(D)的下游；该消色差的最后的弯曲部段(16)中的任何色散被抑制。弯曲部段本身是消色差的，即束流弯曲过程同时消色差，弯曲部段包括具有重叠的双极场和四极场的若干个随后的组合功能磁体。在这类现有设计下，本身消色差的弯曲部段是难以进行模组化调整与更换的。

原申请人在中国发明专利申请公布号CN109224319A公开了一种全超导质子治疗系统，包括:超导回旋加速器，用于产生质子束流；超导回旋加速器旁配备着超导旋转治疗舱；超导旋转治疗舱包括旋转治疗舱的束流线。超导回旋加速器产生的束流输出方向上且处在超导回旋加速器与超导旋转治疗舱之间顺序设置着束流输运系统和能量选择系统。束流输运系统包括序设置的第一四极透镜组和降能器，能量选择系统包括顺序设置的第一偏转磁铁、第二四极透镜和第二偏转磁铁。实际上，类似此类的现有旋转机架束流线难以完全的自消色差，且采用超导磁铁也会增加加工及安装的难度。

发明内容

本发明的其中一目的是提供一种旋转机架束流线布局结构，用以解决旋转机架束流线布局不合理导致束流线过长进而造成的旋转机架体积、重量过大的问题，同时满足自消色差与模组化快速更换/调整的要求。

本发明的另一目的是提供一种自消色差常温质子治疗设备，用以实现质子治疗时束流色散的问题，旋转机架的束流传输过程中完全消除色差，符合质子治疗对等中心点质子束流品质的高要求，并且方便组装，对于系统中电磁元件进行合理的排布，在束流线上形成自消色差系统，提高束流品质。