[实用新型]用于照射组织的质子直线加速器系统

说明书

本实用新型提供了一种用于照射组织的质子直线加速器系统。广泛使用质子疗法的障碍之一是可负担得起的紧凑质子源和加速器的可用性。直线加速器(Linacs)的使用允许构造可以安装在现有医疗设施中的这种紧凑的源。但是，加速单元打开或关闭后会出现不稳定。被配置成在质子束操作循环(190)的断开时间期间提供RF能量(132)的质子直线加速器系统可用于增加或维持腔的温度。

技术领域

本实用新型涉及一种用于照射组织的质子直线加速器系统，其包括用于在操作期间提供质子束的质子源。

背景技术

高能束(诸如X射线)已经在治疗上使用多年，以破坏癌细胞的DNA并杀死人类和动物中的癌细胞。然而，在肿瘤治疗期间，周围的健康组织暴露于X射线，特别是沿着X射线通过身体的路径，在肿瘤部位之前(入射剂量)和之后(出射剂量)。X 射线剂量通常足够高而导致短期副作用，并且可能导致稍后的致癌作用，健康组织中的生长功能障碍和儿童情况下的生长迟缓。

质子束是一种很有前景的替代品，因为质子束也可以破坏癌细胞，但对健康组织的损害显著降低。通过配置束以将布拉格峰(Bragg Peak)定位在肿瘤附近，可以将组织中的能量剂量集中在肿瘤部位处，显著减少入射治疗路径上的剂量，并且在许多情况下几乎完全消除了治疗路径上的出射剂量。组织中质子束的纵向范围通常取决于束的能量。在此剂量用于指示束和组织之间的相互作用程度-相互作用是最小的直到质子能量沿着束路径以相对短的距离沉积的束范围的末端部分。该减少在不需要的暴露中纵向地位于目标部位之前和之后意味着可以在不损害周围健康组织的情况下递送改善的剂量。通过允许向肿瘤本身递送超过肿瘤之前和之后吸收剂量的更高差分有效剂量，这可以减短治疗的长度，并且通常降低由于相应较低的周围剂量而引起的副作用。当治疗位于关键器官或结构(诸如大脑，心脏，前列腺或脊髓)附近的肿瘤时以及治疗儿童肿瘤时尤其有益。其准确性使其在治疗眼部肿瘤时特别有效。另外，质子束可以精确地定位和偏转，以提供束路径的横向控制。

广泛使用质子疗法的障碍之一是可负担得起的和紧凑的质子源和加速器的可用性。用于治疗的质子能量通常在50-300MeV的范围内，且更典型地在70-250MeV的范围内。依赖于回旋加速器或同步加速器的现有源是非常大的，需要定制构建设施，并且构建和维护成本高。直线加速器(Linac)的使用允许构造可以安装在现有医疗设施中的这种紧凑的源。

质子能量剂量的纵向位置(深度)主要通过改变束中质子的能量(通常以MeV测量)来配置。美国专利05382914描述了一种紧凑的质子束治疗直线加速器系统，其利用三级来加速来自质子源的质子：射频四极场(radio-frequency quadrupole，RFQ)直线加速器，漂移管直线加速器(drift-tube linac，DTL)和侧耦合直线加速器(side-coupled linac，SCL)。SCL包括多达十个级联布置的加速器单元，每个单元设有RF能量源。治疗束能量由粗略/精细选择系统控制，在粗略调节中，关闭一个或多个加速器单元提供从70MeV到250MeV的十一个受控梯级，每个梯级约为18MeV。通过将诸如箔的降解吸收剂插入到束中来执行这些梯级之间的束能量的精细调节。

这种系统的缺点在于，在每次切换步骤之后，质子束系统需要一些时间来使束能量稳定，然后才可用于治疗。另外，用于降解箔的致动系统通常是不可靠的，并且必须定期更换箔。

从PCT申请WO2018/043709A1中已知将随机分量引入到生成时刻的质子束脉冲中，随后将其加速以用于半导体制造。这样做是为了降低可能在高频腔内累积的噪声，噪声是由于可能产生热量的高阶模式的激发导致的。提供稍微不同的频移可以减少谐振放大，并且因此也可以减少腔的加热。

从PCT申请WO2015/175751A1中已知在相同的RF脉冲内注入两个不同的电子束电流幅度，以产生加速电子的两个终点能量，从而产生用于货物检查的X射线。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是提供一种质子直线加速器系统，用于通过改进的束能量控制来照射组织。