[发明专利]一种磁约束高能电子线放疗设备

说明书

本申请涉及一种磁约束高能电子线放疗设备，包括：放疗机和磁约束装置；所述放疗机设有用于加速电子的直线加速器和/或回旋加速器以及多级电子线准直器，所述磁约束装置位于放疗机与治疗床之间的射束通路。本发明的有益效果是：结合放疗机和磁约束装置，改善高能电子线侧向散射问题；同时弃用传统高能电子挡铅和限光筒，扩大患者体表与放疗设备的距离，提高电子线放疗计划的调制自由度，提升放疗计划质量，更好地保护正常组织。

技术领域

本申请属于医疗器械技术领域，尤其是涉及一种磁约束高能电子线放疗设备。

背景技术

高能电子放疗广泛应用开始于20世纪70年代，临床上主要用于治疗浅表肿瘤，比如乳腺癌、皮肤癌及疤痕增生等。高能电子线的放疗剂量学特点决定其适用于浅表肿瘤的治疗：电子线射程短且明确，在一定深度处剂量分布均匀，而后剂量迅速跌落，有利于保护射束方向上靶区后方的正常组织。

电子质量轻，在空气中输运易发生侧向散射，从而增大治疗射野外的杂散辐射，不利于侧向正常组织保护。为减小空气中侧向散射，现有高能电子放疗设备必需使用不同尺寸的电子限光筒，同时利用低熔点铅合金制备的挡铅，放置于限光筒最靠近患者的末端支架中，实现电子线辐射野与肿瘤靶区适形的目的。

然而，此种基于挡铅加电子限光筒的电子线放疗技术仍具有较大的局限性。第一，每个患者在接受治疗前都要制备个体化的挡铅，增加了时间、人力及物力成本；第二，制备好的挡铅已定形，无法在治疗过程中准直不同的射束形状，限制了电子线放疗计划的调制能力；第三，电子限光筒底部与患者体表距离仅有5cm左右，变化机架角度会增大机架与患者的碰撞风险，难以实现多机架角度的聚焦照射，进一步限制了电子线放疗计划的调制能力。因此，如何设计更好的方案，解决电子线侧向散射严重的问题，充分挖掘电子线放疗计划的调制能力，是电子线放疗亟需解决的问题。

瑞典于默奥大学通过在电子射束方向上设置氦气管道，减小电子侧向散射，但这种设计成本过高，不适于临床应用。

通过纵向磁场(磁场与射束平行)约束能有效地减少高能电子线的侧向散射。如图1中的a所示，纵向磁场存在时高能电子在真空中输运情况，电子受到洛伦兹力作用，运动轨迹呈螺旋运动，约束在磁场方向(即射束方向)周围。图1中的b显示了纵向磁场存在时高能电子在介质中的运动情况，考虑高能电子和介质原子间“软碰撞”、“硬碰撞”和韧致辐射，运动轨迹可近似为回旋半径减小的螺旋运动，从而约束电子的运动轨迹，有效地减少侧向散射。

目前，关于磁约束高能电子线放疗设备的研究较少，尚属概念模拟阶段。美国马里兰大学医学院研究团队通过结合电子限光筒和钕铁硼永磁体减小电子在空气中侧向散射，但约束的电子线直径只有2.5 cm，未摒弃传统电子限光筒，无法减小碰撞风险。

澳大利亚伍伦贡大学的实验室系统虽然可以增大所约束电子射野的尺寸，但所用永磁体装置本身过于庞大，没有给治疗患者留足够空间，只能用于科研。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为设计临床可行的磁约束放疗设备，解决磁约束电子孔径小、碰撞风险大以及治疗空间和计划调制能力受限等问题，从而提供一种磁约束高能电子线放疗设备。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种磁约束高能电子线放疗设备，包括：

放疗机和磁约束装置；

所述放疗机设有用于加速电子的直线加速器和/或回旋加速器以及多级电子线准直器，所述磁约束装置位于放疗机与治疗床之间的射束通路。

优选地，本发明的磁约束高能电子线放疗设备，所述磁约束装置包括级联约束线圈、屏蔽线圈和适配插板，所述磁约束装置中心轴与射束通路中心轴重合，所述磁约束装置能通过所述适配插板插接到放疗机机头的附件底座上。

优选地，本发明的磁约束高能电子线放疗设备，所述电子线多级准直器包括初级准直器、次级准直器和/或双层多叶准直器。