[发明专利]一种多方位角照射系统及其应用方法

说明书

本发明涉及一种多方位角照射系统，包括配送段和多方位角照射段；配送段适于对来自前级加速器的束流进行横向调制包络后导入多方位角照射段；多方位角照射段包括顺次布置的第一至第三导向磁铁和双向扫描磁铁组，第一导向磁铁为等腰梯形，第二导向磁铁为矩形，第三导向磁铁为弧形，第三导向磁铁的外弧朝向第二导向磁铁，且第一至第三导向磁铁的对称中心同轴布置；双向扫描磁铁组布置在第三导向磁铁下游，且双向扫描磁铁组可沿第三导向磁铁的内弧方向移动。本发明能够在非旋转的状态下，通过多方位角照射系统和治疗床的简单配合，即可以对病灶实施0°‑360°范围内多个方位角照射的功能，从而有效的地避免了同一方位角路径上正常组织受到的辐射损伤。

技术领域

本发明涉及一种可以对病灶实施0°-360°范围内多个方位角照射的多方位角照射系统及其应用方法，属于生物医疗技术领域。

背景技术

自19世纪20年代第一台静电加速器问世以来，40年代R.R.Wilson就提出质子束治疗肿瘤设想，50年代以后国外就已经开启了专用治癌加速器装置的设计建造工作，旨在提供可变能量的、可精细化调节的离子束，以实现对肿瘤病灶的适形离子放射治疗。所述适形治疗，即通过横向位置和纵向能量分布的操控来匹配病灶形状的离子束高精度操作的过程。在治癌加速器装置的设计中，治疗终端束线的设计思想直接决定了整个加速器装置的性能、占地规模和建设成本。在质子和重离子治癌加速器初期，通常采用一条固定束线沿一个照射方向对病灶进行照射，该设计方式使得灭杀病灶细胞的同时，质子或重离子束沿途的正常组织也要接受1/3以上的肿瘤辐射剂量，对其造成较严重的毒性损伤。

近年来，随着科学技术的不断进步，为减少这部分伤害，旋转机架(Gantry)的设计及应用逐渐步入了人们的视野。Gantry可以实现在一个治疗周期中，从0°-360°等多个方位角来实施对病灶的照射，从而大幅减小同一路径的正常组织受到的辐射剂量。但现有的Gantry存在硬件组成数量多，光路设计复杂，运行难度高，占地面积大等问题。例如一台传统的碳离子治癌专用加速器一般配置有4个治疗终端，即1个水平+垂直治疗终端、1个45°治疗终端和2个Gantry治疗终端。若采用目前流行的Gantry方式对病灶实现0°-360°范围内多方位角的治疗，通常需要对Gantry进行0°-360°的旋转，已知目前国际上最小的旋转质子Gantry的旋转半径不小于3.5m，其重量轻的上百吨，重的几百吨。如此沉重且大规模的系统，采用钢架支撑旋转，使得系统的占地面积大，运行难度和故障率高，建设和维护成本高。

发明内容

针对上述问题，本发明的其中一个目的是提供可以对病灶实施0°-360°范围内多个方位角照射的多方位角照射系统；本发明的另一个目的是提供一种该多方位角照射系统的应用方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种多方位角照射系统，包括配送段和多方位角照射段；其中，所述配送段适于对来自前级加速器的束流进行横向调制包络后导入所述多方位角照射段；所述多方位角照射段适于根据要求对束流实施不同的方位角调制后导入位于照射野内的设定位置；所述多方位角照射段包括顺次布置的第一导向磁铁、第二导向磁铁、第三导向磁铁和双向扫描磁铁组，其中所述第一导向磁铁被构造为等腰梯形，所述第二导向磁铁被构造为矩形，所述第三导向磁铁被构造为弧形，所述第三导向磁铁的外弧朝向所述第二导向磁铁，且所述第一导向磁铁、第二导向磁铁和第三导向磁铁的对称中心同轴布置；所述双向扫描磁铁组布置在所述第三导向磁铁的下游，且所述双向扫描磁铁组被构造为可沿所述第三导向磁铁的内弧方向移动；来自配送段的束流进入所述多方位角照射段后，首先由所述第一导向磁铁将束流切入指定方位角的轨道后导入所述第二导向磁铁，所述第二导向磁铁再将束流切入相应的平行轨道后导入所述第三导向磁铁，最后通过所述第三导向磁铁把该平行轨道内的束流导入照射野，同时位于所述第三导向磁铁下游的所述双向扫描磁铁组随着不同入射的方位角变化进行位置的同步移动，使束流始终围绕其横向位置的中心点切入至照射野内的设定位置。