專利名稱：多個(gè)加速器聚焦式x射線治療裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚焦式放射線治療裝置，特別是含有多個(gè)加速器的立體定向放射治療裝置。
立體定向放射治療技術(shù)已經(jīng)被證明是治療多種疾病、特別是腫瘤類疾病的有效方法。目前，立體定向放射治療設(shè)備主要有X刀、γ刀等。例如專利號(hào)為US5528653的美國專利就公開了一種構(gòu)思非常巧妙的旋轉(zhuǎn)式γ刀，大大提高了放射治療的焦皮比(即焦點(diǎn)處的劑量與皮膚處的劑量之比，該量為立體定向放射治療中的一個(gè)重要的概念)；申請(qǐng)?zhí)枮?5102563.5的中國專利則公開了一種X刀，由單個(gè)X射線加速器繞等中心的旋轉(zhuǎn)形成聚焦效果。但這些設(shè)備仍存在一些缺點(diǎn)，比如γ刀中使用了鈷-60放射源，這樣就不可避免地引起防護(hù)方面的問題，以及由于放射源的衰減而造成的定期更換放射源的問題，而現(xiàn)有的X刀由于只有一個(gè)X射線源，其射線強(qiáng)度不能太大，因此就不可避免地導(dǎo)致了治療時(shí)間的增長，而治療時(shí)間太長顯然對(duì)病人不利。通常認(rèn)為，無論是γ刀或X刀，其治療時(shí)間(實(shí)際放射的時(shí)間)都應(yīng)在幾十分鐘之內(nèi)為宜。
雖然在申請(qǐng)?zhí)枮?4101295.6的中國專利中提出了一種由多個(gè)X射線發(fā)生器聚焦而形成的X刀，但在治療過程中需要根據(jù)情況改變準(zhǔn)直器，給醫(yī)生和病人造成不便。
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的以上缺點(diǎn)，充分利用加速器射線源放射污染小、不需要定期換源的優(yōu)點(diǎn)，而又不失去γ刀在治療上的優(yōu)越性——特別是旋轉(zhuǎn)式γ刀焦皮比大的優(yōu)點(diǎn)，使病灶得到的劑量最大而減少健康組織的損傷，本發(fā)明提出一種利用多個(gè)加速器作為放射源，射線總強(qiáng)度較大從而使治療時(shí)間不至于太長的新型立體定向治療設(shè)備。
為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提出的技術(shù)方案如下一種加速器聚焦式放射線治療裝置，具有一個(gè)包含若干射線通道3的聚焦器1，兩個(gè)或兩個(gè)以上加速器X射線源2；所述射線通道3剛好能對(duì)準(zhǔn)所述加速器X射線源2，并使加速器X射線源2所發(fā)射的X射線經(jīng)所述射線通道3準(zhǔn)直后聚焦于一個(gè)公共焦點(diǎn)4，在所述公共焦點(diǎn)4周圍是一個(gè)能容納人體或至少能容納人的頭部的空間；其特征是所述聚焦器1上的射線通道3的孔徑按大小有多種規(guī)格，一組同種規(guī)格的射線通道3在聚焦器1上的分布規(guī)律與所述加速器X射線源2的分布規(guī)律相同；聚焦器1和加速器X射線源2分別固定于各自的支架5上或分別固定在同一支架5的不同部分，使聚焦器1可以相對(duì)于加速器X射線源2運(yùn)動(dòng)，從而可以選擇不同規(guī)格的射線通道3與所述加速器X射線源2對(duì)準(zhǔn)，以改變公共焦點(diǎn)4處束斑的大小。
由于采用了上述技術(shù)方案，與傳統(tǒng)的γ刀相比，用加速器X射線源代替了鈷源，這樣就利用了加速器射線源放射污染小、不需要定期換源的優(yōu)點(diǎn)；又由于加速器有多個(gè)，從而又不失去γ刀多束聚焦的優(yōu)點(diǎn)，使射線總強(qiáng)度較大從而治療時(shí)間不至于太長。最后，由于采用了可以變換孔徑的準(zhǔn)直器(按通常的稱呼，聚焦器1相當(dāng)于多個(gè)連結(jié)在一起的準(zhǔn)直器，所以聚焦器1上的射線通道3的孔徑又稱為準(zhǔn)直器孔徑)，在需要改變準(zhǔn)直器孔徑時(shí)不需要將聚焦器1卸下重新安裝另外一個(gè)，從而使使用方便程度大大提高。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施例1的示意圖；圖2是一種可變換孔徑的聚焦器的示意圖；圖3是本發(fā)明的實(shí)施例2的示意圖；圖4是本發(fā)明的實(shí)施例3的示意圖。
下面結(jié)合附圖并通過幾個(gè)具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
實(shí)施例1參考圖1。本例中的治療裝置具有一個(gè)包含若干射線通道3的聚焦器1，兩個(gè)或兩個(gè)以上加速器X射線源2；所述射線通道3剛好能對(duì)準(zhǔn)所述加速器X射線源2，并使加速器X射線源2所發(fā)射的X射線經(jīng)所述射線通道3準(zhǔn)直后聚焦于一個(gè)公共焦點(diǎn)4，在所述公共焦點(diǎn)4周圍是一個(gè)能容納人體或至少能容納人的頭部的空間；其特征是所述聚焦器1上的射線通道3的孔徑按大小有多種規(guī)格，見圖2；一組同種規(guī)格的射線通道3在聚焦器1上的分布規(guī)律與所述加速器X射線源2的分布規(guī)律相同；見圖1，聚焦器1和加速器X射線源2分別固定于各自的支架5上或分別固定在同一支架5的不同部分，使聚焦器1可以相對(duì)于加速器X射線源2運(yùn)動(dòng)，從而可以選擇不同規(guī)格的射線通道3與所述加速器X射線源2對(duì)準(zhǔn)，以改變公共焦點(diǎn)4處束斑的大小。
本例中加速器X射線源2是電子駐波直線加速器(也可以是電子行波直線加速器或是電子回旋加速器，見下文)，通過電子射線打靶而形成X射線；圖1中畫出了八個(gè)電子駐波直線加速器2，但實(shí)際中并不限于八個(gè)。這些加速器2共用一個(gè)高頻功率源21-23。高頻電磁場能量從功率源21-23出來后，經(jīng)過幾個(gè)功率分配器26，將功率饋送到每一個(gè)加速器2上。其中波導(dǎo)管25、242在大部分地方是方波導(dǎo)25，而只有在中間旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)24的部分變?yōu)閳A波導(dǎo)242，圓波導(dǎo)242和方波導(dǎo)25之間用適配裝置241連接；圓波導(dǎo)242分成兩段，其中一段固定在靠近功率源21-23一側(cè)，另一段固定在靠近加速器2一側(cè)，兩段之間采用可旋轉(zhuǎn)的活動(dòng)連接裝置243。在一個(gè)更具體的例子中，采用了5兆瓦速調(diào)管22(或磁控管)，頻率3000MHz的微波源，經(jīng)七只功率分配器26，將功率八等分，而后分別饋入8只長約30厘米的駐波加速器2，考慮到四端環(huán)流器23損耗0.3db，饋入每支加速器2的功率約581KW。取電子能量3.5MeV，加速流強(qiáng)可得50mA，考慮到脈沖工作占空比為約千分之一，則平均電流可達(dá)50μA。根據(jù)近似公式可得X射線總劑量率約600Rad/min(距離加速器2出口1米處)。這就保證了足夠的治療劑量，從而使治療時(shí)間可以保持在合理的限度內(nèi)。
見圖1，聚焦器1和加速器支架5分別和兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸27相連，在電機(jī)驅(qū)動(dòng)或手動(dòng)下，可以使聚焦器1和加速器支架5繞共同的中心軸旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)時(shí)各加速器2的射線仍射向一個(gè)共同的公共焦點(diǎn)4。在治療時(shí)，聚焦器1和加速器支架5一起同步旋轉(zhuǎn)，從而保證射線能準(zhǔn)確地從射線通道3中射出。而在需要更換射線通道3的孔徑時(shí)，只要使聚焦器1和加速器支架5相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，由于聚焦器1上按加速器2的排列規(guī)律排有所需要的各種孔徑的射線通道3(見圖2)，所以轉(zhuǎn)動(dòng)合適的角度后各加速器的射線出口就會(huì)對(duì)準(zhǔn)另一種孔徑的射線通道3，從而實(shí)現(xiàn)了射線束徑的改變。
見圖2，所述聚焦器1由處于同一個(gè)球冠上的幾個(gè)扇形幾何體101構(gòu)成，扇形幾何體101之間為空白區(qū)域102，這些空白區(qū)域102的存在是為了減輕聚焦器1的重量。聚焦器1的運(yùn)動(dòng)可以用手動(dòng)，也可以是用電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
本例中的加速器2也可以是電子行波直線加速器或是電子回旋加速器。其中電子行波直線加速器的優(yōu)點(diǎn)是工作頻帶比電子駐波直線加速器的頻帶寬，所以用行波直線加速器工作會(huì)更穩(wěn)定一些。因?yàn)榘酥患铀俟芄灿猛粋€(gè)功率源21-23，它們工作時(shí)的頻率應(yīng)保持一致，一致性要達(dá)到10-4量級(jí)，這就要求工作時(shí)的冷卻水平和負(fù)載一致性較好，因此，用電子駐波直線加速器的工藝要求會(huì)比電子行波加速器高。但電子行波直線加速器也有自己的缺點(diǎn)，即它的加速管會(huì)稍長一些，相應(yīng)地，設(shè)備的體積就會(huì)大一些。電子回旋加速器的優(yōu)點(diǎn)則是束流能散度小，在下文實(shí)施例3中更能顯示出它的優(yōu)越性。
實(shí)施例2見圖3，圖中畫出了四個(gè)加速器2，但實(shí)際中并不限于四個(gè)。其中每一個(gè)加速器2都自帶一個(gè)功率源21-23，因此加速器2的體積相應(yīng)會(huì)大一些，從而加速器支架5也稍龐大。其它部分和實(shí)施例1基本相同。
現(xiàn)有的商品化的加速器可找到一種重約170Kg，外外形尺寸約為0.7m×0.7m×1m，其產(chǎn)生的劑量率(每個(gè))在距離加速器出口1米處約10-50R/min?？梢詾闈M足本發(fā)明目的而采用。本例中使用的加速器X射線源應(yīng)包括吸收負(fù)載201、RF傳輸系統(tǒng)202、電子槍205、第一耦合器206、加速管207、第二耦合器208等部件，見圖3。
實(shí)施例3見圖4，圖中畫出了三個(gè)加速器2，但實(shí)際中并不限于三個(gè)。其中每一個(gè)加速器都自帶一個(gè)功率源21-23，各部分的安排與實(shí)施例2基本相同。但在每個(gè)加速器2的出口端都設(shè)置三塊偏轉(zhuǎn)磁鐵61、62，用于改變電子束的方向，而用于產(chǎn)生X射線的金屬靶則設(shè)置在偏轉(zhuǎn)磁鐵61、62的后面。在偏轉(zhuǎn)磁鐵61、62的作用下，原本是一束的電子線可以從三個(gè)方向射向公共焦點(diǎn)4。這樣，就可以減少加速器的數(shù)量而同樣能實(shí)現(xiàn)多束聚焦分散正常組織劑量的初衷。顯然，偏轉(zhuǎn)磁鐵的數(shù)量也可以有更多個(gè)，以便使射線從更多的不同方向射向公共焦點(diǎn)4。在本實(shí)施例中，由于電子回旋加速器有能散度小的優(yōu)點(diǎn)，所以采用電子回旋加速器具有顯著的優(yōu)越性。
具體的實(shí)施例還可以有更多。
權(quán)利要求
1.一種加速器聚焦式放射線治療裝置，具有一個(gè)包含若干射線通道(3)的聚焦器(1)，兩個(gè)或兩個(gè)以上加速器X射線源(2)；所述射線通道(3)剛好能對(duì)準(zhǔn)所述加速器X射線源(2)，并使加速器X射線源(2)所發(fā)射的X射線經(jīng)所述射線通道(3)準(zhǔn)直后聚焦于一個(gè)公共焦點(diǎn)(4)，在所述公共焦點(diǎn)(4)周圍是一個(gè)能容納人體或至少能容納人的頭部的空間；其特征是所述聚焦器(1)上的射線通道(3)的孔徑按大小有多種規(guī)格，一組同種規(guī)格的射線通道(3)在聚焦器(1)上的分布規(guī)律與所述加速器X射線源(2)的分布規(guī)律相同；聚焦器(1)和加速器X射線源(2)分別固定于各自的支架(5)上或分別固定在同一支架(5)的不同部分，使聚焦器(1)可以相對(duì)于加速器X射線源(2)運(yùn)動(dòng)，從而可以選擇不同規(guī)格的射線通道(3)與所述加速器X射線源(2)對(duì)準(zhǔn)，以改變公共焦點(diǎn)(4)處束斑的大小。
2.如權(quán)利要求1所述的加速器聚焦式放射線治療裝置，其特征是所述聚焦器(1)和X射線源(2)的支架(5)上裝有一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸(27)，該旋轉(zhuǎn)軸(27)的一端和一個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)相連；所述聚焦器(1)和X射線源(2)可以繞中心軸(27)旋轉(zhuǎn)，從而使X射線可以從不同的方向照射到公共焦點(diǎn)(4)處。
3.如權(quán)利要求1或2所述的加速器聚焦式放射線治療裝置，其特征是所述加速器X射線源(2)是電子直線加速器或電子回旋加速器，通過電子打靶形成X射線；每個(gè)加速器都有一個(gè)獨(dú)立的功率源(21-23)，在加速器旋轉(zhuǎn)時(shí)功率源(21-23)和加速器一起旋轉(zhuǎn)。
4.如權(quán)利要求1或2所述的加速器聚焦式放射線治療裝置，其特征是所述加速器X射線源(2)是電子直線加速器或電子回旋加速器，通過電子打靶形成X射線；全部加速器共用一個(gè)功率源(21-23)，在加速器旋轉(zhuǎn)時(shí)功率源(21-23)不動(dòng)，從功率源(21-23)到加速器(2)的功率饋送用波導(dǎo)管(25、242)實(shí)現(xiàn)；所述波導(dǎo)管(25、242)有一段是圓波導(dǎo)(242)，在圓波導(dǎo)(242)上有一個(gè)連接裝置(243)，圓波導(dǎo)(242)在連接裝置(243)處可以旋轉(zhuǎn)。
5.如權(quán)利要求1或2所述的加速器聚焦式放射線治療裝置，其特征是所述加速器X射線源(2)是電子直線加速器或電子回旋加速器，通過電子打靶形成X射線；在每個(gè)加速器(2)的出口端都設(shè)置三塊或三塊以上偏轉(zhuǎn)磁鐵(61、62)，用于改變電子束的方向；金屬靶放置在偏轉(zhuǎn)磁鐵(61、62)的后面，用于產(chǎn)生X射線。
6.如權(quán)利要求1或2所述的加速器聚焦式放射線治療裝置，其特征是所述聚焦器(1)由處于同一個(gè)球冠上的幾個(gè)扇形幾何體(101)構(gòu)成，扇形幾何體(101)之間為空白區(qū)域(102)，聚焦器(1)的運(yùn)動(dòng)可以用手動(dòng)，也可以是用電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
7.如權(quán)利要求3所述的加速器聚焦式放射線治療裝置，其特征是所述聚焦器(1)由處于同一個(gè)球冠上的幾個(gè)扇形幾何體(101)構(gòu)成，扇形幾何體(101)之間為空白區(qū)域(102)，聚焦器(1)的運(yùn)動(dòng)可以用手動(dòng)，也可以是用電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
8.如權(quán)利要求4所述的加速器聚焦式放射線治療裝置，其特征是所述聚焦器(1)由處于同一個(gè)球冠上的幾個(gè)扇形幾何體(101)構(gòu)成，扇形幾何體(101)之間為空白區(qū)域(102)，聚焦器(1)的運(yùn)動(dòng)可以用手動(dòng)，也可以是用電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
9.如權(quán)利要求5所述的加速器聚焦式放射線治療裝置，其特征是所述聚焦器(1)由處于同一個(gè)球冠上的幾個(gè)扇形幾何體(101)構(gòu)成，扇形幾何體(101)之間為空白區(qū)域(102)，聚焦器(1)的運(yùn)動(dòng)可以用手動(dòng)，也可以是用電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
全文摘要
一種加速器聚焦式放射線治療裝置,具有一個(gè)聚焦器,兩個(gè)或兩個(gè)以上加速器X射線源,射線源所發(fā)射的X射線經(jīng)準(zhǔn)直后聚焦于一個(gè)公共焦點(diǎn);射線通道的孔徑按大小有多種規(guī)格,一組同種規(guī)格的射線通道在聚焦器上的分布規(guī)律與射線源的分布規(guī)律相同;聚焦器可以相對(duì)于射線源運(yùn)動(dòng),從而可以選擇不同規(guī)格的射線通道與所述加速器X射線源對(duì)準(zhǔn),以改變公共焦點(diǎn)處束斑的大小?？梢钥朔が?shù)兜姆雷o(hù)復(fù)雜和必須定期換源的缺點(diǎn)。
文檔編號(hào)A61N5/10GK1185981SQ9711339
公開日1998年7月1日 申請(qǐng)日期1997年8月19日 優(yōu)先權(quán)日1997年8月19日
發(fā)明者宋世鵬, 胡玉民, 葉志頻, 江耀純, 胡乃雄 申請(qǐng)人:深圳奧沃國際科技發(fā)展有限公司