[发明专利]质子和轻离子同步加速器、含该加速器的治疗系统及应用

说明书

本发明涉及一种质子和轻离子同步加速器、含该加速器的治疗系统及应用，包括若干束流偏转单元和若干直线段，若干所述束流偏转单元间隔布置在一个环形上并通过真空管顺次首尾连接，用于对束流进行偏转；若干直线段，依次形成于若干所述束流偏转单元之间，用于对束流进行聚焦、注入、加速、进出。本发明的加速器系统可以对质子和supgt;3/supgt;He、supgt;4/supgt;He等多种轻离子进行加速，不仅可以利用质子进行全身治疗，同时还可以使用轻离子束流进行浅层肿瘤治疗，如黑色素瘤、五官头颈肿瘤、前列腺肿瘤等，多种离子互为补充，拓宽了质子加速器肿瘤适应症的范围。

技术领域

本发明涉及质子和轻离子同步加速器、含该加速器的治疗系统及应用，属于医疗设备技术领域。

背景技术

由于离子束对生物体的照射具有倒转的深度剂量分布和较高的相对生物学效应，在杀死肿瘤细胞的同时能够更好的避免对正常细胞的伤害，使得离子治癌成为当今国际上先进有效的癌症放射治疗方法。目前离子治癌最常用的离子是质子和碳离子，两者在适应症和造价方面有较大的区别。

碳离子线性能量密度、相对生物效应、侧向散射优势更为显著，能够产生难以修复的DNA双链断裂（DSB），通常用作癌症治疗的最优选择，但是由于碳离子加速器的能量需要在430MeV/u以上，磁刚度较大，装置占地面积大，投资规模较高；质子治疗装置需要的磁刚度低，通常采用固定能量加速器，成本低，技术相对成熟，占地面积也较小，市场推广难度较低，但质子束传能线密度（LET）低，只能打断DNA单链，对肿瘤的治疗效果略差一些。

如果能够在质子加速器规模和加速能力范围内，同时提供生物学效应与碳离子接近的离子，如“³He”或“⁴He”，将不仅可以用于常规质子适应癌症种类的治疗，还可以有效覆盖浅层肿瘤，如黑色素瘤、五官头颈肿瘤、前列腺肿瘤、乳腺肿瘤等，达到一机多用的目的。

治癌装置的占地面积也是推广过程中的一个难题，现有技术中公开的同步加速器多采用正多边形周期性结构，例如采用六重同步环技术路线或八重同步环技术路线，周长大但是可用的直线节短，为了在直线段安装体积较大的注入引出装置，全对称结构会导致同步环周长和占地面积增加，造成投资增加。

发明内容

针对上述突出问题，本发明提供一种质子和轻离子同步加速器、含该加速器的治疗系统及应用，该加速器系统采用ECR离子源产生质子、³He或⁴He等多种轻离子，并采用直线加速器作为注入器、两折对称同步环作为主加速器的小型化医用质子和轻离子加速器系统，从供束种类和加速器结构两个方面进行改进，拓宽了癌症种类的治疗范围，大大降低了系统占地面积和造价。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

本发明第一方面涉及一种质子和轻离子同步加速器，包括：

若干束流偏转单元和若干直线段，若干所述束流偏转单元间隔布置在一个环形上并通过真空管顺次首尾连接，用于对束流进行偏转；

若干直线段，依次形成于若干所述束流偏转单元之间，用于对束流进行聚焦、注入、加速、引出；

若干所述直线段包括同步加速器短直线段和同步加速器长直线段，其中束流注入的所述同步加速器长直线段上设置有注入切割磁铁和注入静电偏转板，束流引出的所述同步加速器长直线段上设置有引出切割磁铁，沿束流方向与引出束流的所述同步加速器长直线段上游相邻的所述同步加速器长直线段上设置有引出静电偏转板，其中一个所述同步加速器长直线段上设置高频加速装置，所述同步加速器短直线段位于相邻两个所述同步加速器长直线段之间；该同步加速器能对多种轻离子和质子进行加速。

所述的质子和轻离子同步加速器，优选地，所述束流偏转单元和所述直线段的数量均为6，分别为第一至第六束流偏转单元和第一至第六直线段；