[发明专利]基于质子束的计算机断层扫描装置及其成像方法

权利要求书

1.一种质子束的计算机断层扫描装置，其特征在于，包括沿质子束流的走向依次排布的加速器、S波段高梯度质子加速结构、超快质子束团分配系统、治疗机架和超快质子束团扫描系统，以及安装于治疗机架上的质子CT系统；

所述加速器设置为发射质子能量为70MeV-235MeV的质子束流；所述S波段高梯度质子加速结构设置为在开启状态和关闭状态之间可切换，在开启状态时将质子束流的质子能量提升到350MeV。

2.根据权利要求1所述的质子束的计算机断层扫描装置，其特征在于，所述加速器是回旋加速器或同步加速器，且加速器和S波段高梯度质子加速结构之间设有聚束结构；或者所述加速器是直线加速器，其发射的质子束流直接经过所述S波段高梯度质子加速结构。

3.根据权利要求1所述的质子束的计算机断层扫描装置，其特征在于，超快质子束团分配系统设置为使得不同能量点的质子束流以相同的方位角和不同的俯仰角的束流分配角度发射至所述治疗机架的位于同一位置的线圈单元，以使质子束流在下游的治疗机架的出口处汇聚在同一处束流轨道上；所述超快质子束团分配系统还设置为使得质子束流以不同的方位角的束流分配角度发射至所述治疗机架的位于不同位置的线圈单元。

4.根据权利要求1所述的质子束的计算机断层扫描装置，其特征在于，所述治疗机架具有多个旋转对称排布且小范围可绕对称轴旋转以切换位置的线圈单元，或者多个静止的对称排布的线圈单元。

5.根据权利要求4所述的质子束的计算机断层扫描装置，其特征在于，每个质子CT系统与一个线圈单元对应，其包括两个位置探测器、以及一个剩余能量探测器；两个位置探测器均与所对应的线圈单元的质子束流的出口对齐；并且两个位置探测器包括一个设于待扫描对象安装位置的前方的第一位置探测器和一个设于待扫描对象安装位置的后方的第二位置探测器，剩余能量探测器位于第二位置探测器的后方。

6.根据权利要求5所述的质子束的计算机断层扫描装置，其特征在于，所述每个质子CT系统的位置探测器位于其对应的线圈单元内侧，通过支撑结构固定于整个治疗机架的内侧；剩余能量探测器位于其对应的线圈单元外侧，其通过支撑结构固定于整个治疗机架的外侧。

7.根据权利要求1所述的质子束的计算机断层扫描装置，其特征在于，所述治疗机架具有一个可旋转以切换位置的磁铁单元；质子CT系统的数量为1个，其包括两个位置探测器以及一个剩余能量探测器；两个位置探测器均与所对应的磁铁单元的质子束流的出口对齐；并且两个位置探测器包括一个设于待扫描对象安装位置的前方的第一位置探测器和一个设于待扫描对象安装位置的后方的第二位置探测器，剩余能量探测器位于第二位置探测器的后方；所述每个质子CT系统的位置探测器位于所述磁铁单元内侧；剩余能量探测器位于所述磁铁单元外侧。

8.一种质子束的计算机断层扫描装置的成像方法，其特征在于，其成像模式基于传统旋转治疗机架，包括：

步骤S0”：提供权利要求7所述的质子束的计算机断层扫描装置；

步骤S1”：启动S波段高梯度质子加速结构，以将质子束流中的质子能量固定为350MeV；

步骤S2”：将待扫描物体放入治疗机架，在180°范围内多次旋转治疗机架，对待扫描物体进行多个角度的扫描投影，同时采集质子CT系统的信息；

步骤S3”：根据采集的信息进行图像重建，得到质子CT图像；

步骤S4”：在图像重建完成后，关闭S波段高梯度质子加速结构，将质子束流的质子能量变换为70MeV-235MeV，根据质子CT图像进行质子治疗。