一種同源雙束醫(yī)用加速器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種同源雙束醫(yī)用加速器，包括電子槍，所述電子槍連接有加速管，加速管連接耦合器，耦合器通過波導(dǎo)窗連接有波導(dǎo)，波導(dǎo)連接有微波功率源，微波功率源連接有調(diào)制器，加速管上設(shè)置有三個(gè)能量開關(guān)，三個(gè)能量開關(guān)分別位于加速管內(nèi)的三個(gè)加速腔之間，每個(gè)能量開關(guān)包括邊耦合腔和位于邊耦合腔內(nèi)的失諧棒，加速器的出口端設(shè)置有可移動(dòng)靶；通過調(diào)制器控制微波功率源的輸出功率，同時(shí)調(diào)整三根失諧棒在邊耦合腔內(nèi)的長(zhǎng)度，從而調(diào)整電子槍發(fā)射出的電子在加速管內(nèi)獲得的能量，從而獲取KeV級(jí)射線和MeV級(jí)射線，保證了成像、治療的同源共軸，提高對(duì)患者的治愈效果；此外，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)原理可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有非常廣泛的應(yīng)用前景。
【專利說(shuō)明】一種同源雙束醫(yī)用加速器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于醫(yī)用設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種同源雙束醫(yī)用加速器，以及應(yīng)用該加速器的放射治療設(shè)備，該醫(yī)用加速器能夠?qū)崿F(xiàn)KeV射線(千電子伏特級(jí)射線)和MeV射線(兆電子伏特級(jí)射線)的同源共軸，從而實(shí)現(xiàn)臨床放射治療時(shí)成像系統(tǒng)與治療系統(tǒng)的同源共軸。

【背景技術(shù)】
[0002]醫(yī)用電子直線加速器是目前放射治療的主要設(shè)備，屬于低能加速器的一種應(yīng)用。按其輸出能量的高低，可分為低能機(jī)(4?6MeV)、中能機(jī)(8?15MeV)和高能機(jī)(20?25MeV)三種。
[0003]在臨床放射治療過程中，擺位是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。目前的擺位方式存在著較大的隨機(jī)誤差和設(shè)備誤差，減弱了治療效果，這主要是由于成像系統(tǒng)和治療系統(tǒng)分別屬于不同的坐標(biāo)系造成的。一般而言，醫(yī)療上采用KeV級(jí)射線成像，MeV級(jí)射線治療。如果直接采用MeV級(jí)射線成像，由于人體不同組織的衰減差異較小，故成像效果較差。因此，目前的設(shè)備都是采用兩套系統(tǒng)，分別用于成像和治療。如何實(shí)現(xiàn)成像系統(tǒng)和治療系統(tǒng)的同源共軸，是目前醫(yī)用加速器的一大課題。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的在于，針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的放射治療過程中成像系統(tǒng)和治療系統(tǒng)無(wú)法同源共軸的缺陷，提供設(shè)計(jì)一種同源雙束醫(yī)用加速器及應(yīng)用該加速器的放射治療設(shè)備，以解決上述技術(shù)問題，實(shí)現(xiàn)成像系統(tǒng)和治療系統(tǒng)的同源共軸，從而提高治療效果O
[0005]一種同源雙束醫(yī)用加速器，包括電子槍，所述電子槍連接有加速管；其特征在于:所述加速管連接耦合器，耦合器通過波導(dǎo)窗連接有波導(dǎo)，波導(dǎo)連接有微波功率源，微波功率源連接有調(diào)制器，加速管上設(shè)置有三個(gè)能量開關(guān)，三個(gè)能量開關(guān)分別位于加速管內(nèi)的三個(gè)加速腔之間，每個(gè)能量開關(guān)包括邊耦合腔和位于邊耦合腔內(nèi)的失諧棒。
[0006]優(yōu)選地，所述加速管為駐波直線加速管；駐波加速管相對(duì)于行波加速管，分路阻抗聞，品質(zhì)因數(shù)大，具有更聞的加速效率。
[0007]優(yōu)選地，所述微波功率源為磁控管或者速調(diào)管；磁控管自身能夠產(chǎn)生較大功率的微波，以確保電子獲得足夠的能量。
[0008]優(yōu)選地，所述失諧棒為無(wú)氧銅制成的失諧棒；無(wú)氧銅失諧棒易于加工，導(dǎo)體損耗小，產(chǎn)生的熱量小，便于冷卻。
[0009]優(yōu)選地，所述失諧棒為圓柱形失諧棒；將失諧棒設(shè)置為圓柱形，不僅便于操作，而且能夠確保失諧棒的失諧效果。
[0010]一種放射治療設(shè)備，包括機(jī)架和治療床，機(jī)架上固定設(shè)置有治療儀，所述治療儀上固定設(shè)置有射野成像系統(tǒng)，射野成像系統(tǒng)上設(shè)置有探測(cè)器；其特征在于:所述治療儀的上部設(shè)置有電子加速器，所述電子加速器包括電子槍，所述電子槍連接有加速管，所述加速管連接耦合器，耦合器通過波導(dǎo)窗連接有波導(dǎo)，波導(dǎo)連接有微波功率源，微波功率源連接有調(diào)制器，加速管上設(shè)置有三個(gè)能量開關(guān)，三個(gè)能量開關(guān)分別位于加速管內(nèi)的三個(gè)加速腔之間，每個(gè)能量開關(guān)包括邊耦合腔和位于邊耦合腔內(nèi)的失諧棒，加速器的出口端設(shè)置有可移動(dòng)靶。
[0011]優(yōu)選地，所述加速管為駐波直線加速管；駐波加速管相對(duì)于行波加速管，分路阻抗聞，品質(zhì)因數(shù)大，具有更聞的加速效率。
[0012]優(yōu)選地，所述可移動(dòng)靶上設(shè)置有重金屬靶盤和低原子序數(shù)靶盤；重金屬靶盤用于獲得MeV級(jí)X射線，對(duì)患者進(jìn)行放射性治療，低原子序數(shù)靶盤用于獲得KeV級(jí)X射線，以獲取驗(yàn)證圖像。
[0013]優(yōu)選地，所述失諧棒為無(wú)氧銅制成的失諧棒；無(wú)氧銅失諧棒易于加工，導(dǎo)體損耗小，產(chǎn)生的熱量小，便于冷卻。
[0014]優(yōu)選地，所述失諧棒為圓柱形失諧棒；將失諧棒設(shè)置為圓柱形，不僅便于操作，而且能夠確保失諧棒的失諧效果。
[0015]本實(shí)用新型的有益效果在于，通過調(diào)制器控制微波功率源的輸出功率，同時(shí)調(diào)整三根失諧棒在邊耦合腔內(nèi)的長(zhǎng)度，從而調(diào)整電子槍發(fā)射出的電子在加速管內(nèi)獲得的能量，從而獲取KeV級(jí)射線和MeV級(jí)射線，保證了成像、治療的同源共軸，提高對(duì)患者的治愈效果；此外，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)原理可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有非常廣泛的應(yīng)用前景。
[0016]由此可見，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和進(jìn)步，其實(shí)施的有益效果也是顯而易見的。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本實(shí)用新型提供的一種同源雙束醫(yī)用加速器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2為圖1中加速管和能量開關(guān)的外部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖3為本實(shí)用新型提供的一種同源雙束醫(yī)用加速器的第一種工作狀態(tài)圖。
[0020]圖4為本實(shí)用新型提供的一種同源雙束醫(yī)用加速器的第二種工作狀態(tài)圖。
[0021]圖5為本實(shí)用新型提供的一種同源雙束醫(yī)用加速器的第三種工作狀態(tài)圖。
[0022]圖6為本實(shí)用新型提供的一種同源雙束醫(yī)用加速器的第四種工作狀態(tài)圖。
[0023]圖7為本實(shí)用新型提供的一種放射治療設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖8為圖7中A部分的局部放大圖。
[0025]其中，1-電子槍，2-加速管，201-第一加速腔，202-第二加速腔，203-第三加速腔，3-微波功率源，41-第一能量開關(guān)，42-第二能量開關(guān)，43-第三能量開關(guān)，401-第一邊耦合腔，402第二邊耦合腔，403-第三邊耦合腔，5-失諧棒，6-機(jī)架，7-治療床，8-治療儀，9-射野成像系統(tǒng)，10-探測(cè)器，11-可移動(dòng)靶，12-計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，13-調(diào)制器，14-耦合器，15-波導(dǎo)，16-波導(dǎo)窗。

【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖并通過具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)闡述，以下實(shí)施例是對(duì)本實(shí)用新型的解釋，而本實(shí)用新型并不局限于以下實(shí)施方式。
[0027]如圖1和2所示，本實(shí)用新型提供的一種同源雙束醫(yī)用加速器，包括電子槍1，所述電子槍I連接有加速管2，所述加速管2連接耦合器14，耦合器14通過波導(dǎo)窗16連接有波導(dǎo)15，波導(dǎo)15連接有微波功率源3，微波功率源3連接有調(diào)制器13，加速管2上設(shè)置有三個(gè)能量開關(guān)，三個(gè)能量開關(guān)分別位于加速管2內(nèi)的三個(gè)加速腔之間，每個(gè)能量開關(guān)包括邊耦合腔和位于邊耦合腔內(nèi)的失諧棒5 ；
[0028]三個(gè)能量開關(guān)分別為第一能量開關(guān)41、第二能量開關(guān)42、第三能量開關(guān)43 ；
[0029]三個(gè)加速腔分別為第一加速腔201、第二加速腔202、第三加速腔203 ；
[0030]第一能量開關(guān)41包括第一邊耦合腔401和位于該邊耦合腔內(nèi)的失諧棒；
[0031]第二能量開關(guān)42包括第二邊耦合腔402和位于該邊耦合腔內(nèi)的失諧棒；
[0032]第三能量開關(guān)43包括第三邊耦合腔403和位于該邊耦合腔內(nèi)的失諧棒；
[0033]第一能量開關(guān)41位于第一加速腔201與第二加速腔202之間，第一邊耦合腔401的腔體同第一加速腔201的腔體、第二加速腔202的腔體相通；
[0034]第二能量開關(guān)42位于第二加速腔202與第三加速腔203之間，第二邊耦合腔402的腔體同第二加速腔203的腔體、第三加速腔203的腔體相通；
[0035]第三能量開關(guān)43位于第三加速腔203與第一加速腔201之間，第三邊耦合腔403的腔體同第三加速腔203的腔體、第一加速腔201的腔體相通；
[0036]本實(shí)施例中，所述加速管2為駐波直線加速管；駐波加速管分路阻抗高，品質(zhì)因數(shù)大，具有更高的加速效率。
[0037]所述微波功率源3為磁控管或者速調(diào)管；磁控管自身能夠產(chǎn)生較大功率的微波，以確保電子獲得足夠的能量。
[0038]所述失諧棒5為無(wú)氧銅制成的失諧棒；無(wú)氧銅失諧棒易于加工，導(dǎo)體損耗小，產(chǎn)生的熱量小，便于冷卻。
[0039]所述失諧棒5為圓柱形失諧棒；將失諧棒設(shè)置為圓柱形，不僅便于操作，而且能夠確保失諧棒的失諧效果。
[0040]三個(gè)能量開關(guān)均與加速管2的軸向垂直設(shè)置，并且任意兩個(gè)能量開關(guān)在空間上相差120度，三個(gè)能量開關(guān)位于不同的平面；便于調(diào)整失諧棒5在各邊耦合腔內(nèi)的長(zhǎng)度，以準(zhǔn)確控制加速腔內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度，從而獲取相應(yīng)的電子射線。
[0041]本實(shí)施例中的電子加速器具有四種工作狀態(tài):
[0042]如圖3所示，該醫(yī)用加速器的第一種工作狀態(tài)為，第一邊耦合腔401和第二邊耦合腔402的失諧棒均未插入相應(yīng)腔體內(nèi)，第三邊耦合腔403的失諧棒完全插入其腔體內(nèi)，此時(shí)，失諧棒對(duì)加速腔內(nèi)的電場(chǎng)不產(chǎn)生影響，三個(gè)加速腔內(nèi)的電場(chǎng)均勻分布，電子在三個(gè)加速腔內(nèi)均獲得最大限度的加速，該工作狀態(tài)下，加速器輸出MeV級(jí)電子射線，并且該MeV級(jí)電子能量最聞;
[0043]如圖4所示，該醫(yī)用加速器的第二種工作狀態(tài)為，第一邊耦合腔401和第二邊耦合腔402的失諧棒均部分插入相應(yīng)腔體內(nèi)，第三邊耦合腔403的失諧棒完全插入其腔體內(nèi)，此時(shí)，失諧棒使得三個(gè)加速腔均部分失諧，使得三個(gè)加速腔內(nèi)的電場(chǎng)幅值減小，但是電子依然處于加速狀態(tài)，該工作狀態(tài)下，加速器輸出MeV級(jí)電子射線，但不如第一種工作狀態(tài)下加速器輸出的MeV級(jí)電子射線的能量高；
[0044]如圖5所示，該醫(yī)用加速器的第三種工作狀態(tài)，第一邊耦合腔401和第二邊耦合腔402的失諧棒均全部插入相應(yīng)腔體內(nèi)，第三邊耦合腔403的失諧棒部分插入其腔體內(nèi)，此時(shí)，第二加速腔202內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度為零，電子由第一加速腔201經(jīng)第二加速腔202進(jìn)入第三加速腔203，電子進(jìn)入第三加速腔203后處于減速狀態(tài)，即電子在第一加速腔201內(nèi)獲得能量，在第三加速腔203內(nèi)失去能量，該工作狀態(tài)下，加速器可以輸出MeV級(jí)電子射線，但是能量比第二種狀態(tài)低；
[0045]如圖6所示，該醫(yī)用加速器的第四種工作狀態(tài)，第一邊耦合腔401和第二邊耦合腔402的失諧棒均全部插入相應(yīng)腔體內(nèi)，第三邊耦合腔403的失諧棒未插入其腔體內(nèi)，該工作狀態(tài)下，加速器輸出KeV級(jí)電子射線。
[0046]在具體使用過程中，通過調(diào)制器13控制微波功率源3的輸出功率，并結(jié)合上述加速器的四種工作狀態(tài)，能夠獲得不同能量級(jí)的MeV級(jí)電子射線和KeV級(jí)電子射線，滿足臨床治療的需求。
[0047]如圖7和8所示，本實(shí)用新型提供的一種放射治療設(shè)備，包括機(jī)架6和治療床7，機(jī)架6上固定設(shè)置有治療儀8，所述治療儀8上固定設(shè)置有射野成像系統(tǒng)9，射野成像系統(tǒng)9上設(shè)置有探測(cè)器10，所述治療儀的上部設(shè)置有電子加速器，所述電子加速器包括電子槍1，所述電子槍I連接有加速管2，所述加速管2連接耦合器14，耦合器14通過波導(dǎo)窗16連接有波導(dǎo)15，波導(dǎo)15連接有微波功率源3，微波功率源3連接有調(diào)制器13，加速管2上設(shè)置有三個(gè)能量開關(guān)，三個(gè)能量開關(guān)分別位于加速管2內(nèi)的三個(gè)加速腔之間，每個(gè)能量開關(guān)包括邊耦合腔和位于邊耦合腔內(nèi)的失諧棒5，加速器的出口端設(shè)置有可移動(dòng)靶11 ；
[0048]三個(gè)能量開關(guān)分別為第一能量開關(guān)41、第二能量開關(guān)42、第三能量開關(guān)43 ；
[0049]三個(gè)加速腔分別為第一加速腔201、第二加速腔202、第三加速腔203 ；
[0050]第一能量開關(guān)41包括第一邊耦合腔401和位于該邊耦合腔內(nèi)的失諧棒；
[0051]第二能量開關(guān)42包括第二邊耦合腔402和位于該邊耦合腔內(nèi)的失諧棒；
[0052]第三能量開關(guān)43包括第三邊耦合腔403和位于該邊耦合腔內(nèi)的失諧棒；
[0053]第一能量開關(guān)41位于第一加速腔201與第二加速腔202之間，第一邊耦合腔401的腔體同第一加速腔201的腔體、第二加速腔202的腔體相通；
[0054]第二能量開關(guān)42位于第二加速腔202與第三加速腔203之間，第二邊耦合腔402的腔體同第二加速腔203的腔體、第三加速腔203的腔體相通；
[0055]第三能量開關(guān)43位于第三加速腔203與第一加速腔201之間，第三邊耦合腔403的腔體同第三加速腔203的腔體、第一加速腔201的腔體相通；
[0056]本實(shí)施例中，所述加速管2為駐波直線加速管；駐波加速管分路阻抗高，品質(zhì)因數(shù)大，具有更高的加速效率。
[0057]所述可移動(dòng)靶11上設(shè)置有重金屬靶盤和低原子序數(shù)靶盤；重金屬靶盤用于獲得MeV級(jí)X射線，對(duì)患者進(jìn)行放射性治療，低原子序數(shù)靶盤用于獲得KeV級(jí)X射線，以獲取驗(yàn)證圖像。
[0058]所述失諧棒5為無(wú)氧銅制成的失諧棒；無(wú)氧銅失諧棒易于加工，導(dǎo)體損耗小，產(chǎn)生的熱量小，便于冷卻。
[0059]所述失諧棒5為圓柱形失諧棒；將失諧棒設(shè)置為圓柱形，不僅便于操作，而且能夠確保失諧棒的失諧效果。
[0060]在具體治療過程中，首先進(jìn)行擺位驗(yàn)證，進(jìn)行擺位驗(yàn)證時(shí)需要使用KeV級(jí)X射線進(jìn)行成像，通過調(diào)整調(diào)制器13，并結(jié)合加速器的工作狀態(tài)使加速器輸出KeV級(jí)電子射線；將可移動(dòng)靶11的低原子序數(shù)靶盤轉(zhuǎn)至加速管的出口，加速器輸出KeV級(jí)電子射線打靶產(chǎn)生相應(yīng)的X射線，射野成像系統(tǒng)9的探測(cè)器10將檢測(cè)到的KeV級(jí)X射線信號(hào)傳入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)12，形成驗(yàn)證圖像，將此圖像與治療計(jì)劃系統(tǒng)產(chǎn)生的圖像進(jìn)行比對(duì)，完成擺位驗(yàn)證(驗(yàn)證圖像的生成，以及將驗(yàn)證圖像與治療計(jì)劃系統(tǒng)產(chǎn)生的圖像進(jìn)行對(duì)比屬于現(xiàn)有技術(shù)，在此不再敖述)；
[0061]擺位驗(yàn)證結(jié)束后對(duì)患者進(jìn)行放射治療，放射治療需要MeV級(jí)射線，通過調(diào)整調(diào)制器13，并結(jié)合加速器的工作狀態(tài)使加速器輸出MeV級(jí)電子射線，將可移動(dòng)靶11的重金屬靶盤移至加速管的出口，加速器輸出MeV級(jí)電子射線打靶后產(chǎn)生相應(yīng)的MeV級(jí)X射線，以實(shí)現(xiàn)對(duì)患者的放射治療；
[0062]或者直接采用MeV級(jí)電子射線對(duì)患者進(jìn)行治療，此時(shí)，只需將可移動(dòng)靶11移開，采用MeV級(jí)電子射線對(duì)患者進(jìn)行治療。
[0063]在放射治療過程中，可以將探測(cè)器10移開，以避免探測(cè)器10接受過高能量的射線照射而損壞。
[0064]以上公開的僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，但本實(shí)用新型并非局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的沒有創(chuàng)造性的變化，以及在不脫離本實(shí)用新型原理前提下所作的若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，都應(yīng)落在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種同源雙束醫(yī)用加速器，包括電子槍，所述電子槍連接有加速管；其特征在于:所述加速管連接耦合器，耦合器通過波導(dǎo)窗連接有波導(dǎo)，波導(dǎo)連接有微波功率源，微波功率源連接有調(diào)制器，加速管上設(shè)置有三個(gè)能量開關(guān)，三個(gè)能量開關(guān)分別位于加速管內(nèi)的三個(gè)加速腔之間，每個(gè)能量開關(guān)包括邊耦合腔和位于邊耦合腔內(nèi)的失諧棒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同源雙束醫(yī)用加速器，其特征在于:所述加速管為駐波直線加速管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的同源雙束醫(yī)用加速器，其特征在于:所述微波功率源為磁控管或速調(diào)管。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的同源雙束醫(yī)用加速器，其特征在于:所述失諧棒為無(wú)氧銅制成的失諧棒。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的同源雙束醫(yī)用加速器，其特征在于:所述失諧棒為圓柱形失諧棒。
6.一種放射治療設(shè)備，包括機(jī)架和治療床，機(jī)架上固定設(shè)置有治療儀，所述治療儀上固定設(shè)置有射野成像系統(tǒng)，射野成像系統(tǒng)上設(shè)置有探測(cè)器；其特征在于:所述治療儀的上部設(shè)置有電子加速器，所述電子加速器包括電子槍，所述電子槍連接有加速管，所述加速管連接耦合器，耦合器通過波導(dǎo)窗連接有波導(dǎo)，波導(dǎo)連接有微波功率源，微波功率源連接有調(diào)制器，加速管上設(shè)置有三個(gè)能量開關(guān)，三個(gè)能量開關(guān)分別位于加速管內(nèi)的三個(gè)加速腔之間，每個(gè)能量開關(guān)包括邊耦合腔和位于邊耦合腔內(nèi)的失諧棒，加速器的出口端設(shè)置有可移動(dòng)靶。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的放射治療設(shè)備，其特征在于:所述加速管為駐波直線加速管。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的放射治療設(shè)備，其特征在于:所述可移動(dòng)靶上設(shè)置有重金屬靶盤和低原子序數(shù)靶盤。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的放射治療設(shè)備，其特征在于:所述失諧棒為無(wú)氧銅制成的失諧棒。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的放射治療設(shè)備，其特征在于:所述失諧棒為圓柱形失諧棒。
【文檔編號(hào)】A61B6/00GK204158405SQ201420554761
【公開日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月25日
【發(fā)明者】任旗, 劉廣超, 王愛濤, 孟超, 苗青 申請(qǐng)人:山東新華醫(yī)療器械股份有限公司