[发明专利]包括压电供能的X射线源的电子短距治疗辐射施加装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在对象内的位置处施加辐射的辐射施加装置和辐射施加方法。

背景技术

在电子短程治疗中，微型X射线管被导航到人体内的X射线要被施加到的期望位置，例如用于处置肿瘤，其中，所述X射线管以例如50kV的电压被操作。由于必须从人外部将该高电压传送到人体内的X射线管，出于安全原因，必须对线缆绝缘和电流限制可靠性应用极端要求以防发生线缆断裂或短路。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于在对象内的位置处施加辐射的辐射施加装置和辐射施加方法，其中，能够降低有关电绝缘和电流限制可靠性的要求。

在本发明的第一方面中，提出一种用于在对象内的位置处施加辐射的辐射施加装置，其中，所述辐射施加装置包括：

-转换单元，其在所述对象内被布置在所述位置处，并用于将超声能转换为电能，

-辐射源，其被布置在所述对象内，并用于生成要被施加于所述对象内的所述位置处的辐射，其中，所述辐射源由所述电能驱动。

由于所述转换单元将所述超声能转换为电能，所述电能由所述辐射源用于生成所述辐射，因而不需要向所述辐射源传送电能，即，不一定需要例如可能必须被隔离的对应的线缆。由于电能不需要被传送到所述辐射源，因此能够减少绝缘问题和对应的安全问题，这些问题在使用线缆，尤其是使用对应的高压线缆的情况下是可能存在的。

所述对象优选为人，其中，所述辐射被施加到所述人的内部。所述对象还能够为动物或技术对象。特别地，所述辐射能够被施加到，例如人体内的肿瘤，必须将辐射施加到所述肿瘤处以破坏所述肿瘤。

优选地，所述辐射源为X射线源，所述X射线源用于当所述电能被施加到所述X射线源时生成X射线作为辐射。所述X射线源优选为微型X射线源，所述微型X射线源被布置在例如包括导管或针的短程治疗施加器内。因此，例如，能够通过使用X射线处置人体内的组织。典型的操作电压优选地处于20kV至100kV的范围中，其允许在组织中产生mm到cm范围的X射线谱。操作电流为管电流，其能够被选择为在典型的目标组织处产生足够高的剂量率。具体而言，所述操作电流能够在20μA至800μA的范围中。

所述转换单元优选地适于将所述超声能转换成用于提供电能的高电压。所述高电压优选地在驱动X射线管所需要的范围内。其优选地在20kV至100kV的范围中，并且进一步优选地在40kV至100kV的范围中。

所述转换单元能够适于提供脉冲电能，其中，所述辐射源能够适于基于所述脉冲电能生成脉冲辐射。具体而言，所述转换单元能够适于在X射线管的阳极与阴极之间生成脉冲电场，并因此生成脉冲电流，所述脉冲电流可以在kHz到MHz的频率范围中。在另一实施例中，所述转换单元还能够适于提供连续电能，并且所述辐射源能够适于基于所述连续电能生成连续辐射。

进一步优选地，所述转换单元包括用于将所述超声能转换成电能的压电元件。这允许通过以相对简单的方式生成对应的电压，将所述超声能转换成电能。所述压电元件能够被并入所述辐射源或在所述辐射源附近。具体而言，所述压电元件能够位于微型X射线源的阴极之后或阳极之后，以便在阴极与阳极之间产生加速电场，同时仍不被两个电极之间的电子击中。所述压电元件还能够与阳极或阴极集成。具体而言，其能够与所述X射线源的阴极相同。在该情况中，当所述压电元件中的电场反转时，电子从所述压电元件的表面发射，从而产生脉冲电子发射。这允许减小所述辐射源的尺寸，由此便于将所述辐射源与所述转换单元引入到所述对象中。

所述压电元件优选为陶瓷的，并且可以包括以下材料中的至少一种：锆钛酸铅(PZT)、石英、LiNbO₃、LiTaO₃、GaPO₄、La₃Ga₅SiO₁₄、BaTiO₃、KNbO₃、Na₂WO₃、Ba₂NaNb₅O₅、Pb₂KNb₅O₁₅、NaKNb、BiFeO₃、NaNbO₃。也可以使用聚合物压电材料，如聚偏氟乙烯(PVDF)，其呈现比石英显著更高的压电性。