[发明专利]一种基于等时性回旋加速器的多离子治疗系统

说明书

本发明公开了一种基于等时性回旋加速器的多离子治疗系统，包括加速器本体、高能输送线和旋转机架治疗室；所述加速器本体包括中心区、超导磁体、射频加速腔、磁极和引出系统；所述超导磁体呈环形状设置在中心区的外侧，所述射频加速腔和磁极均设置在中心区和超导磁体之间，所述射频加速腔和磁极之间预留有加速间隙；所述加速器本体的前端设置有电子回旋共振离子源，所述电子回旋共振离子源产生离子注入加速器本体内后通过引出系统进入磁通道后输送至高能输送线，之后通过高能输送线送至旋转机架治疗室中的旋转机架，本发明可实现多离子组合治疗，实现不同肿瘤的针对性治疗。

技术领域

本发明涉及医疗治疗技术领域，具体是一种基于等时性回旋加速器的多离子治疗系统。

背景技术

质子重离子独特的能量沉积方式是其在肿瘤治疗方面优势的理论基础。质子重离子的生物效应取决于它在生物体中的能量沉积：高能离子穿透力强但能量沉积小、生物效应弱；随着贯穿深度增加，能量损失越来越大，传能线密度增加，生物效应逐渐增强；在射程末端能量完全释放，单位径迹上沉积的能量最大，形成Bragg峰。因此，通过能量调节，将Bragg峰准确定位到肿瘤部位，可以达到有效杀灭肿瘤组织而对正常组织损伤较小的目的。

目前，国际范围内用于肿瘤治疗的离子限于质子和碳离子。原因之一是载能质子和碳离子放疗的生物医学基础研究相对深入。根据主要患者的年龄分布和目前适宜放疗的肿瘤类型，基于总体控制率、患者3/5年存活率和复发率等参数，碳离子的杀伤力已基本满足临床需求。但针对儿童和青少年肿瘤的放疗，为最大限度降低二次肿瘤的发生，质子成为目前理想的选择。与碳离子相比，质子对肿瘤的杀伤力偏弱，且难以有效作用于肿瘤乏氧部位。因此，近年来，α粒子受到放疗领域高度关注。与质子相比，α粒子在体内横向散射小；而与碳粒子相比，α粒子Bragg峰尾部剂量更低，因此，兼顾了质子和碳离子的生物医学优势，特别是对于儿童肿瘤的放射治疗，极具临床推广前景。

授权公告号CN 107596579 B中公开了基于紧凑型超导回旋加速器的质子治疗系统，虽然解决了对患者肿瘤的精准定位、治疗准备时间和治疗效率有待提高等技术问题，但是由于加速器的限制，国内外肿瘤离子刀治疗均采用单一载能质子或者重离子。临床医用加速器通常只能加速一种离子，例如质子加速器基本上不可能产生临床可用的碳离子。

医用加速器目前可以产生质子和碳离子这两种离子，其在国内率先探索肿瘤的两种离子联合治疗，用质子束治疗杀灭大部分辐射敏感组织后再用碳离子进行深度治疗，取得了令人振奋的临床疗效。在对不同离子与生物体相互作用规律充分认识的基础上，根据患者年龄和遗传背景、肿瘤类型、形状及肿瘤内部病理发展的不均一性，采用多离子组合，取长补短，是肿瘤离子治疗发展的必然趋势。如对肿瘤组织主要乏氧部位用碳离子甚至氧离子进行照射，而常氧肿瘤部位采用质子或α粒子进行治疗；对儿童肿瘤，更多的考虑质子和α粒子组合等。离子组合的理论优势在于可根据临床需要更加科学的选择离子刀类型和剂量，提升治疗效果的同时，降低处方剂量。

采用的质子、α粒子和碳离子的三离子相结合的构建离子治疗系统符合未来发展趋势。

目前可用于肿瘤放疗产生载能离子的加速器主要分为等时性回旋加速器、同步加速器和同步回旋加速器三种类型。等时性回旋加速器通过固定磁场和固定频率的电场来约束离子并加速，相比同步加速器需要可变的磁场和可调频的电场来同步加速离子，具有体积小、建造成本低、维护简单便捷的显著优势。至于同步回旋加速器，虽然在体积紧凑性上能和等时性回旋加速器相媲美，但其需要可调频的电场造成了维护成本的增加，另外由于它的束流是脉冲式的，相比等时性回旋加速器连续式束流，其可提供治疗的束流剂量受到了很大限制，治疗效率降低很多。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于等时性回旋加速器的多离子治疗系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：