CN1046860C - 单臂旋转聚焦式放射线治疗装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种改进的医用旋转聚焦式放射线治疗装置，它具有一个与电子枪相通的固定真空管和一个与旋转电子束同步回转的旋转真空管，利用旋转真空管的回转运动实现偏转电子束的旋转，再利用随旋转真空管旋转的聚焦偏转线圈实现射线对焦点的偏转聚焦。该装置结构合理，功能更为可靠，容易实现自动控制的要求，具有较强的实用性。

Description

单臂旋转聚焦式放射线治疗装置

本发明提出一种改进的旋转聚焦式放射线装置，属于医用放射线治疗设备，特别是利用电子直线加速器产生的放射线作用于人体的治疗装置。

本发明的背景技术是利用旋转的电子束或X射线对人体病变组织聚焦照射，达到治疗目的的装置。美国专利5267294提出了一种可使放射线旋转聚焦的装置，这个装置利用一个台架使电子加速器在其上作圆周运动，光束从一个圆周的不同角度照射于一个公共焦点。这样的装置可达到使放射线旋转聚焦于病变组织，从而避免单束射线连续固定通过某一组织而造成的伤害。但是该专利的目的是以纯粹的机械方法实现的，需要一个很复杂的机构来使产生放射线的装置旋转，而且从该专利中可见，机构沿一个固定的圆周轨道运动，其放射线形成一个圆锥面，也就是说放射线总是以一个恒定的角度入射焦点，形成一个大小恒定的辐射剂量场，而在临床治疗中往往需要的是一个变化的辐射剂量场，很显然依赖机械方法来实现这种几何聚焦是很困难。作为本发明的设计人之一所提交的中国专利中请94102458.X在这一领域作出了革新，该方案没有使用传统的机械方法，而是用旋转偏转线圈将高能电子束偏转沿一喇叭面作360°回转，再用一组聚焦偏转线圈将旋转电子束从不同角度再次偏转入射焦点，通过射线入射角的变化实现辐射剂量场的变化。由于旋转电子束是沿一个圆锥面作圆周运动，该方案在结构上需要一个很大的喇叭形真空腔，对于偏转线圈的设计和排列都有复杂的要求。

本发明的目的是要提供一种结构更为简单、技术上更容易实现的利用旋转电子束聚焦的放射线治疗装置。

本发明的目的是采取如下方式完成的：本发明依然是采用电子束两次偏转聚焦的方式，所不同的是采用了一个单臂旋转结构，使真空腔分为两个具有独立真空***的固定真空管和旋转真空管，固定真空管与电子枪相通，旋转真空管为折臂形位于固定真空管的出口方向，固定在一个可作圆周运动的旋转机架上，旋转偏转线圈沿旋转真空管的折臂区域配置，聚焦偏转线圈沿旋转真空管的斜臂上侧排列，其磁场作用力朝向真空腔内侧的一个公共焦点，包括靶和准直器的聚焦准直***也是安装在旋转机架上，位于聚焦偏转线圈朝向公共焦点的磁场作用力方向的路径上。该装置在工作状态中，旋转真空管随旋转机架的回转，其斜臂部份沿圆锥面作圆周运动，电子枪产生的高频电子束从固定真空管出口端通过与旋转真空管之间的空隙射入旋转真空管，在旋转真空管的折臂处受旋转偏转线圈的磁场作用发生偏转，且偏转的角度与旋转真空管的折角一致，并随旋转真空管同步回转形成沿一圆锥面作圆周运动的旋转电子束，由于旋转电子束相对于旋转真空管始终具有恒定的路径，并始终处在随旋转真空管斜臂运动的聚焦偏转线圈的磁场范围内，当某个聚焦偏转线圈通电后，该聚焦偏转线圈产生的磁场作用力使旋转电子束再次偏转，形成通过靶和准直器射入焦点的聚焦电子束，而当另一个聚焦偏转线圈通电时，又会形成具有另一入射角的聚焦电子束。

本发明提出的技术方案中，采用了一个与旋转电子束同步回转的旋转真空管，偏转线圈也随之作旋转运动，实现电子束的两次偏转聚焦。其功能更为可靠、结构更为合理，对偏转线圈的设计、工艺及布局上的要求也更为简单化，容易实现自动控制的要求，因而也更具有实用性。

以下结合附图和实施例作进一步说明。

图1是本发明的单臂旋转聚焦结构的原理示意图。

图2是本发明实施例的结构示意图。

参照图1，从固定真空管(1)发出的直线电子束(12)进入折臂形的旋转真空管(2)后，受到位于折角处的旋转偏转线圈(3)的磁场作用发生偏转，随旋转真空管(2)的回转形成旋转电子束(10)，旋转电子束(10)随旋转真空管(2)的斜臂同步沿一锥面回转，在其运行的路径上一旦受某个聚焦偏转线圈(5)的磁场作用，就会再次发生偏转，以该线圈磁场作用力方向的入射角形成射入焦点(9)的聚焦电子束(11)。

参照图2，本实施例中旋转真空管(2)靠一个旋转机架(4)实现圆周运动，旋转偏转线圈(3)、聚焦偏转线圈(5)、准直器(7)和靶(6)均固定在旋转机架(4)上随旋转真空管(2)同步旋转。旋转机架(4)可以是一个多支架的结均，有助于结构的稳定性及附属装置的安装和配置，旋转机架(4)的中心架用于固定旋转偏转线圈(3)和旋转真空管(2)直臂部份，一个侧支架用于固定旋转真空管(2)的斜臂部份及聚焦偏转线圈(5)、准直器(7)和靶(6)，其它的侧支架可用于安装真空泵，电气装置及传动装置。旋转机架(4)是在一个环形台架(8)的圆周轨道上运行，采用一种滑动或滚动式联接方式。固定真空管(1)与电子枪相通，其出口端与旋转真空管(2)的进口端之间留有一段空隙，由于这段空隙极小，取值在几个毫米的范围内，因此电子束在通过这段空隙时只有很小的能量损耗。旋转真空管(2)的孔径与固定真空管(1)一致，采用不锈钢材料制成，其进口端与固定真空管(1)的出口端有用适于电子束通过的金属材料制成的“窗口”，电子束通过这两个“窗口”进入旋转真空管(2)，在旋转真空管(2)的斜臂内侧还有一排用于聚焦电子束穿行的“窗口”，聚焦电子束通过“窗口”打到靶(6)上，要求这些“窗口”的位置与聚焦偏转线圈(5)的磁场作用力方向及准直器(7)的准直孔对应。旋转真空管(2)的折角α与旋转电子束的偏转角一致，取值范围在40～65°。本实施例中，旋转偏转线圈(3)固定在旋转机架(4)上，随真空管(2)旋转，受偏转线圈(3)磁场作用力而偏转的电子束始终处在旋转真空管(2)的恒定位置中，并随真空管(2)的旋转形成旋转电子束，因此，控制旋转机架(4)的速率就可以控制旋转电子束的速率。聚焦偏转线圈(5)紧贴旋转真空管(2)斜臂排列，相对于聚焦点(9)的入射角β均有所不同，每个聚焦线圈均有单独的设计，并利用准直器(7)修正入射角，保证聚焦精度。考虑到不同辐射剂量场的形成，本实施例中聚焦入射角β的取值范围为25～75°。采用本实施例这种单臂式结构，中心轴线及聚焦点(9)与准直器(7)的准直孔、靶(6)及电子束始终处在一个径向切面上，采用装配式的结构工艺可保证其旋转聚焦的精确性和可靠性。聚焦点(9)位置确定也具有较大的伸缩性，本实施例从治疗全身肿瘤的需要考虑，焦点(9)位于台架(8)之下，在焦点(9)与台架(8)之间留有足够容纳人体厚度的位置。本实施例中，电子束的设计能量为4～6Mev，旋转速率10～100转/分范围内可调，聚焦电子束穿透靶(6)产生X射线，通过准直器(7)的准直孔形成一束更为精确的聚焦射线。

Claims (5)

1．一种医用聚焦式放射线治疗装置，具有一个可使电子束沿圆锥面旋转的真空腔，以及安装在真空腔上的旋转偏转线圈(3)和若干聚焦偏转线圈(5)，这些聚焦偏转线圈(5)的磁场作用力朝向真空腔内侧的一个公共焦点(9)，其特征在于所述的真空腔分为两个具有独立真空***的固定真空管(1)和旋转真空管(2)，固定真空管(1)与电子枪相通，旋转真空管(2)成折臂形位于固定真空管(1)出口方向，固定在一个可作圆周运动的旋转机架(4)上，旋转偏转线圈(3)沿旋转真空管(2)折臂区域配置，聚焦偏转线圈(5)沿旋转真空管(2)的斜臂上侧排列。

2．根据权利要求1所述的放射线治疗装置，其特征在于包括靶(6)和准真器(7)的聚焦准直***安装在旋转机架(4)上，位于聚焦偏转线圈(5)朝向公共焦点(9)的磁场作用力方向的路径上。

3．根据权利要求1或2所述的放射线治疗装置，其特征在于旋转偏转线圈(3)固定在旋转机架(4)上。

4．根据权利要求3所述的放射线治疗装置，具特征在于旋转机架(4)为多支架结构。

5．根据权利要求4所述的放射线治疗装置，其特征在于旋转机架(4)是在一个环形台架(8)的圆周轨道上运行，采用滑动或滚动式联接方式。

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