一种用于质子治癌装置的超导旋转机架
技术领域
本发明属于医疗器械领域，具体涉及一种用于质子治癌装置的超导旋转机架。
背景技术
质子治癌技术是一种非常有优势的放疗技术，因为质子在人体内的能量沉积存在一个布拉格峰，因此，选择合适的质子能量和横向照射范围，它能够在患者体内肿瘤部位形成最大剂量照射。与X射线、伽马射线和电子等传统放疗技术相比，它具有更精准，使周围正常组织受辐照损伤小的优点，是新一代的放疗技术发展方向。质子治癌装置通常使用回旋，同步或直线加速器装置。目前的质子治癌装置通常会设计旋转机架用于多角度照射病人，但很多旋转机架采用的设计方案使用常温磁铁，并且因为束流配送系统需要实现很多功能，导致旋转机架设备重量大，达到百吨量级，且整个旋转机架造价非常昂贵。
发明内容
本发明的目的在于提出一种用于质子治癌装置的超导旋转机架，该旋转机架采用混合型超导磁铁的技术，简化了旋转机架的束线结构，避免束流在旋转机架传输过程中包络增长过大，降低总体造价。
本发明的技术方案为，一种用于质子治癌装置的超导旋转机架，包括扫描治疗头、真空系统、束流传输系统和束流诊断系统，其特征在于：束流传输系统中设有若干个混合场型超导偏转磁铁，混合场型超导偏转磁铁用于提供混合型磁场，混合型磁场是在二极偏转磁场的基础上叠加四极磁场，六极磁场等高阶磁场，具备偏转功能和聚焦等功能。
所述束流传输系统中设有二块以上的混合场型超导偏转磁体，在混合场型超导偏转磁铁之间安装狭缝进行束流的能量选择。
所述束流传输系统中增加四极透镜组，所述四极透镜组进行束流参数调节。所述四极透镜组可以对称或不对称排布在混合场型超导偏转磁铁平面两侧。
本发明的有益效果：
本发明采用混合场型超导偏转磁铁技术，通过混合场型超导偏转磁铁对质子束流进行操控，实现束流的上升，水平偏转，下降，最终垂直入射患者的肿瘤部位。本发明使用混合型超导磁铁可以大大降低整个束线上磁铁的重量，从而降低整个旋转机架上束线的总重量，降低旋转机架的制造难度和总造价。
附图说明
图1为本发明用于质子治癌装置的旋转机架示意图；
图2为本发明混合场型超导偏转磁铁提供混合型磁场的示意图；
图中1--扫描治疗头；2--真空系统；3--束流诊断系统；4--混合场型超导偏转磁铁。
具体实施方式
下面通过实例对本发明做进一步说明。需要注意的是，公布实施例的目的在于帮助进一步理解本发明，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于实施例所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。
用于质子加速器的旋转机架包括扫描治疗头1、真空系统2、束流诊断系统3和束流传输系统，其中扫描治疗头1包括扫描磁铁和配套的气体电离室剂量探测器和位置探测器；真空系统2包括束流真空管道，腔体，真空泵和阀门；束流诊断系统3，用于监测束流真空管道中束流的位置，分布及电量等信息，包括沿束线安装的腔式BPM束流位置探测器和气体电离室位置探测器，以及治疗头处安装的气体电离室剂量探测器和位置探测器；束流传输系统，用于实现束流的上升，水平偏转，下降，该束流传输系统设有一块或多块混合场型超导偏转磁铁4.混合场型超导偏转磁铁可提供混合型磁场结构，混合型磁场是在偏转磁场的基础上叠加四极磁场，六极磁场等高阶磁场，同时具备偏转功能和聚焦等功能，因此能够使束流传输不受能散的影响。本发明混合场型超导偏转磁铁采用CCT(Canted Cosine theta)或DCT(Discrete Cosine Transform)超导磁铁等。
本发明实施例一
本发明提供包括两块混合型超导磁铁的旋转机架，如图1所示，首先是将束流由第一块混合型超导磁铁，束流方向从水平变为垂直向上或者倾斜向上，混合型偏转磁铁偏转角度为 30-90度之间，偏转磁场为1.5T-4.5T之间，四极磁场的磁场梯度10-50T/m，偏转半径为0.3 米-1.2米之间，同时，在第一块混合型超导磁铁中会对束流进行选能，通过在第一块混合型超导偏转磁铁后的狭缝宽度调节实现选能功能，调整束流的能谱形状。经过第一块混合型超导磁铁后，安装束流诊断系统，BPM束流位置探测器或气体电离室位置探测器，用于测量束流参数。在束诊系统后，会安装四极透镜组(可选择安装或者不安装)，利用四极透镜组的聚焦功能来控制束流包络大小等束流参数，四极磁场的磁场梯度10-50T/m。在四极透镜之后，安装第二块混合型超导磁铁，来将束流方向垂直向上或斜向上的束流调整为垂直向下方向，偏转传输段中混合型偏转磁铁的偏转角度为120-180度之间，偏转磁场为1.5T-4.5T之间，四极磁场的磁场梯度10-50T/m，偏转半径为0.3米-1.2米之间。在第二块混合型超导磁铁后，安装扫描治疗头，本发明治疗头中安装有两块扫描磁铁，分别进行x方向和y方向扫描，在两块扫描磁铁后，安装有两个束流位置探测器，进行束流位置测量，在两个束流位置探测器之后，安装有两个束流剂量探测器，通过扫描的方法使束流实现大照射野照射。
本发明实施例二
本发明提供包括三块混合场型超导偏转磁铁，首先是将束流由第一块混合场型超导偏转磁铁，该混合场型超导偏转磁铁的二极偏转磁场偏转角度为30-90度之间，偏转磁场为 1.5T-4.5T之间，四极磁场的磁场梯度10-50T/m，偏转半径为0.3米-1.2米之间。束流方向从水平变为垂直向上或者倾斜向上(30-90度之间)。经过第一块混合场型超导偏转磁铁后，安装束流诊断系统，BPM束流位置探测器或气体电离室位置探测器，用于测量束流参数。在束诊系统后，会安装四极透镜组(可选择安装或者不安装)，利用四极透镜组的聚焦功能来控制束流包络大小等束流参数，包络大小通常在10mm-60mm之间，四极透镜的磁场梯度在5-30T/m之间，孔径40-100mm。在四极透镜之后，安装第二块混合场型超导偏转磁铁，来将束流方向垂直向上或斜向上的束流调整为水平方向，在第二块混合场型超导偏转磁铁之后，安装四极透镜组(可选择安装或者不安装)来控制束流包络大小等束流参数，四极透镜参数范围与第一块相同。在四极透镜组之后，安装气体电离室测量束流位置参数。在气体电离室后，安装第三块混合场型超导偏转磁铁，将束流从水平方向偏转为垂直向下方向。在第三块混合场型超导偏转磁铁后，安装扫描治疗头，本发明治疗头中安装有两块扫描磁铁，分别进行x方向和y方向扫描，在两块扫描磁铁后，安装有两个束流位置探测器，进行束流位置测量，在两个束流位置探测器之后，安装有两个束流剂量探测器，通过扫描的方法使束流实现大照射野照射
虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
