加速器和mri引導(dǎo)的放療機(jī)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種加速器和MRI引導(dǎo)的放療機(jī)，加速器設(shè)有磁控管，磁控管包括管芯和磁體，磁體采用MRI系統(tǒng)的主磁體，管芯設(shè)在由主磁體產(chǎn)生的MRI系統(tǒng)的主磁場(chǎng)內(nèi)，且管芯的軸線方向沿著主磁場(chǎng)的磁力線方向；MRI引導(dǎo)的放療機(jī)由放療機(jī)和在線磁共振成像設(shè)備構(gòu)成，放療機(jī)設(shè)有用于帶電粒子加速的直線加速器和/或回旋加速器，直線加速器和回旋加速器設(shè)有磁控管，在線磁共振成像設(shè)備設(shè)有用于形成MRI主磁場(chǎng)的主磁體，磁控管的管芯設(shè)置在MRI主磁場(chǎng)內(nèi)，以MRI主磁場(chǎng)充當(dāng)磁控管的恒定磁場(chǎng)，直線加速器位于所述主磁體的外部。本實(shí)用新型的加速器更加小巧緊湊，產(chǎn)生更高能電子束；放療機(jī)更加緊湊，能快速準(zhǔn)確遞送束流到指定的照射位置。
【專利說明】
加速器和MR I引導(dǎo)的放療機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種加速器和MRI引導(dǎo)的放療機(jī)，屬于醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]磁控管是用于產(chǎn)生電磁波的裝置。通常其管芯由兩個(gè)同心金屬圓柱體構(gòu)成，中心柱體是陰極，外層為陽(yáng)極。在陽(yáng)極上有一系列的共振腔。這些共振腔與兩個(gè)圓柱體之間的空腔相通并處于真空狀態(tài)。整個(gè)圓柱體被置于磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向沿柱體軸向。當(dāng)陰極被加熱后，自由電子在陰極附近產(chǎn)生。這些電子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)的共同作用下沿曲線從陰極向陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)，同時(shí)發(fā)出電磁波。電磁波與電子進(jìn)一步相互作用形成一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。此時(shí)，電磁波的中心頻率由陽(yáng)極共振腔的形狀和尺度決定。電磁波可以從陽(yáng)極共振腔引出。當(dāng)用于電子直線加速器時(shí)，該電磁波作為驅(qū)動(dòng)電磁波被送入電子直線加速器用于對(duì)電子進(jìn)行加速，當(dāng)用于回旋加速器時(shí)，該電磁波可以用于形成D型盒當(dāng)中驅(qū)動(dòng)質(zhì)子或重離子等帶電粒子的高頻電場(chǎng)。
[0003]通常為磁控管管芯提供磁場(chǎng)的是一塊永磁體，高功率磁控管可采用電磁體，其磁場(chǎng)強(qiáng)度最高可達(dá)幾千高斯，相應(yīng)地，由磁控管產(chǎn)生的電磁波的最高頻率或者說最短波長(zhǎng)以及輸出功率比較有限，相應(yīng)地，由于電子直線加速器的相鄰空腔的距離與驅(qū)動(dòng)電磁波的波長(zhǎng)成正比，因此現(xiàn)有的電子直線加速器的結(jié)構(gòu)尺寸小型化也就受到磁控管上述局限性的影響。由于電子直線加速器體量偏大，不利于自動(dòng)化操控，因此對(duì)其的操作效率、定位準(zhǔn)確性等容易受到影響，有待提尚。
[0004]惡性腫瘤的放射治療是用放療機(jī)將一定劑量的治療用束流(如X—射線或電子束)投送到治療靶區(qū)以阻止癌細(xì)胞的生長(zhǎng)。X—射線是通過高能電子打到鎢靶上產(chǎn)生的，高能電子是由電子直線加速器產(chǎn)生的。磁控管產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)電磁波從電子直線加速器的射頻窗口進(jìn)入加速器腔體，電磁波在腔體內(nèi)形成駐波或行波。位于加速器腔體一端的電子槍產(chǎn)生的電子束在初始電壓的作用向另一端運(yùn)動(dòng)。如果電子運(yùn)動(dòng)與驅(qū)動(dòng)電磁波同步，則電子從電磁場(chǎng)獲得能量，速度增加，即所述高能電子。同樣，也可以利用質(zhì)子束、重離子束等進(jìn)行放射治療。
[0005]現(xiàn)有為數(shù)不多的MRI引導(dǎo)的放療研發(fā)實(shí)驗(yàn)室樣機(jī)中，加拿大Alberta大學(xué)所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)過于沉重的磁體，給機(jī)械設(shè)計(jì)帶來(lái)不小的難度，給系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性造成新的問題。
[0006]在Elekta公司所研發(fā)的MRI引導(dǎo)放療實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)中，治療射線需穿透液氦槽、梯度線圈和射頻線圈，從而造成治療用X-射線的硬化效應(yīng)和能譜的改變，對(duì)治療造成影響，需要提高加速器的高壓和束流強(qiáng)度。
[0007]悉尼的實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)采用旋轉(zhuǎn)患者和治療床的設(shè)計(jì)，由于人體軟組織的變形，給腫瘤的定位和跟蹤帶來(lái)的更大的難度，而且由于病人的身體素質(zhì)問題，很多情況不適合旋轉(zhuǎn)病人，旋轉(zhuǎn)病人屬于對(duì)病人不夠人性化。
[0008]可見，現(xiàn)有的MRI引導(dǎo)的放療機(jī)普遍存在可動(dòng)部分不夠小巧緊湊、治療時(shí)跟蹤定位操作精準(zhǔn)度不高以及加速器束流強(qiáng)度不高的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]為了克服現(xiàn)有技術(shù)下的上述缺陷，本實(shí)用新型的目的在于提供一種加速器和MRI引導(dǎo)的放療機(jī)，所述加速器更加小巧緊湊;所述MRI引導(dǎo)的放療機(jī)結(jié)構(gòu)更加緊湊，能夠快速、準(zhǔn)確遞送束流到指定的照射位置。
[0010]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:
[0011]—種加速器，設(shè)有磁控管，所述磁控管包括管芯和磁體，所述磁體采用MRI系統(tǒng)的主磁體，所述管芯設(shè)置在由所述主磁體產(chǎn)生的所述MRI系統(tǒng)的主磁場(chǎng)內(nèi)，且所述管芯的軸線方向沿著所述主磁場(chǎng)的磁力線方向。
[0012]所述加速器為直線加速器或回旋加速器，所述直線加速器設(shè)有用于帶電粒子(例如電子、質(zhì)子、重離子等，下同)加速的加速管，所述回旋加速器設(shè)有用于帶電粒子加速的D型盒，所述MRI系統(tǒng)的主磁體優(yōu)選采用超導(dǎo)線圈，所述回旋加速器D型盒也設(shè)置在所述MRI系統(tǒng)的主磁場(chǎng)內(nèi)。
[0013]所述主磁體可以為平板式主磁體或圓筒式主磁體，所述平板式主磁體包括平行相對(duì)設(shè)置的兩個(gè)磁極，兩個(gè)所述磁極之間的磁場(chǎng)構(gòu)成所述主磁場(chǎng);所述圓筒式主磁體呈圓筒形狀，其軸向孔洞內(nèi)的磁場(chǎng)為所述主磁場(chǎng)。
[0014]當(dāng)所述主磁體為圓筒式主磁體時(shí)，所述管芯的軸線優(yōu)選與所述主磁體的軸線重入口 ο
[0015]—種MRI引導(dǎo)的放療機(jī)，主要由放療機(jī)和在線磁共振成像設(shè)備構(gòu)成，所述放療機(jī)設(shè)有用于帶電粒子加速的直線加速器(也稱電子直線加速器)和/或回旋加速器，所述直線加速器和回旋加速器設(shè)有磁控管，所述在線磁共振成像設(shè)備設(shè)有用于形成MRI主磁場(chǎng)的主磁體，其特征在于所述磁控管的管芯設(shè)置在所述MRI主磁場(chǎng)內(nèi)，以所述MRI主磁場(chǎng)充當(dāng)所述磁控管的恒定磁場(chǎng)，所述電子直線加速器位于所述主磁體的外部。
[0016]所述主磁體優(yōu)選采用超導(dǎo)線圈。
[0017 ] 所述主磁體可以為平板式主磁體或圓筒式主磁體，所述平板式主磁體包括平行相對(duì)設(shè)置的兩個(gè)磁極，兩個(gè)所述磁極之間的磁場(chǎng)構(gòu)成所述主磁場(chǎng);所述圓筒式主磁體呈圓筒形狀，其軸向孔洞內(nèi)的磁場(chǎng)為所述主磁場(chǎng)。
[0018]所述主磁體上設(shè)有供治療用束流通過的治療窗，當(dāng)所述主磁體為平板式主磁體時(shí)，所述治療窗可以采用下列任意一種結(jié)構(gòu)型式或者兩種結(jié)構(gòu)型式的組合:
[0019](I)兩個(gè)所述磁極相對(duì)應(yīng)的任意一對(duì)邊緣所限定的區(qū)域構(gòu)成所述治療窗；
[0020](2)任意一個(gè)或兩個(gè)所述磁極上設(shè)有開口，所述開口構(gòu)成所述治療窗。
[0021]當(dāng)所述主磁體為圓筒式主磁體時(shí)，所述治療窗可以采用下列任意一種結(jié)構(gòu)型式:
[0022](I)所述主磁體軸向的任意一端敞口構(gòu)成所述治療窗；
[0023](2)所述主磁體為一體式結(jié)構(gòu)，其上設(shè)有徑向開孔，所述徑向開孔構(gòu)成所述治療窗；或者，所述主磁體為分體式結(jié)構(gòu)，包括軸向設(shè)置的前、后兩部分，所述前、后兩部分之間留有間隙，所述前、后兩部分之間的表面環(huán)形區(qū)域構(gòu)成所述治療窗。
[0024]對(duì)于所述平板式主磁體，兩個(gè)所述磁極之間的空間為成像治療區(qū)域，治療床進(jìn)出口為兩個(gè)所述磁極相對(duì)應(yīng)的任意一對(duì)邊緣所限定的區(qū)域;對(duì)于所述圓筒式主磁體，當(dāng)所述治療窗采用上述結(jié)構(gòu)型式(I)時(shí)，所述主磁體為分體式結(jié)構(gòu)，包括軸向設(shè)置的前、后兩部分，所述前、后兩部分之間留有間隙，所述間隙構(gòu)成治療中治療床的放置位置和所述治療床進(jìn)出所述主磁場(chǎng)的通道；當(dāng)所述治療窗采用上述結(jié)構(gòu)型式(2)時(shí)，治療床進(jìn)出口為所述主磁體軸向的任意一端敞口。
[0025]對(duì)于所述平板式主磁體，當(dāng)所述治療窗采用結(jié)構(gòu)型式(I)時(shí)，所述治療床進(jìn)出口、所述治療窗和所述管芯所在位置分別對(duì)應(yīng)不同的兩個(gè)所述磁極相對(duì)應(yīng)的成對(duì)邊緣所限定的區(qū)域;對(duì)于所述圓筒式主磁體，當(dāng)所述治療窗采用上述結(jié)構(gòu)型式(I)時(shí)，所述治療窗和所述管芯所在位置分別對(duì)應(yīng)所述主磁體軸向的兩端敞口；當(dāng)所述治療窗采用上述結(jié)構(gòu)型式
(2)時(shí)，所述治療床進(jìn)出口和所述管芯所在位置分別對(duì)應(yīng)所述主磁體軸向的兩端敞口。
[0026]對(duì)于所述圓筒式主磁體，所述管芯的軸線優(yōu)選與所述主磁體的軸線重合。
[0027]所述放療機(jī)可以為電子束放療機(jī)、X射線放療機(jī)、質(zhì)子放療機(jī)或重離子放療機(jī)，當(dāng)所述放療機(jī)為電子束放療機(jī)或X射線放療機(jī)時(shí)，所述加速器為電子直線加速器，所述電子直線加速器為一個(gè)或多個(gè)，每個(gè)所述電子直線加速器安裝在一個(gè)具有多自由度的機(jī)械臂上，當(dāng)所述放療機(jī)為質(zhì)子放療機(jī)或重離子放療機(jī)時(shí)，所述加速器為回旋加速器，所述回旋加速器的D型盒設(shè)置在所述MRI系統(tǒng)的主磁場(chǎng)內(nèi)。
[0028]本實(shí)用新型的有益效果為:
[0029]本實(shí)用新型將磁控管管芯置于MRI系統(tǒng)的主磁體中，即磁控管與MRI系統(tǒng)的主磁場(chǎng)共用磁體，使得磁控管在設(shè)有MRI系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)合結(jié)構(gòu)更加緊湊，也使得磁控管的管芯能工作在更強(qiáng)的磁場(chǎng)中，從而產(chǎn)生輸出更高頻率、更高輸出功率的電磁波。
[0030]本實(shí)用新型將回旋加速器的D型盒置于MRI系統(tǒng)的主磁體中，用MRI系統(tǒng)的主磁場(chǎng)充當(dāng)回旋加速器中用于使帶電粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，即D型盒與MRI系統(tǒng)的主磁場(chǎng)共用磁體，使得回旋加速器在設(shè)有MRI系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)合回旋半徑可以做到更小，結(jié)構(gòu)更加緊湊，同時(shí)將磁控管設(shè)置在MRI系統(tǒng)的主磁場(chǎng)，形成更高頻的電磁波，以此生成D型盒上用于加速質(zhì)子等帶電粒子的交變電場(chǎng)，以進(jìn)一步改善放療效果。
[0031 ]由于所述MRI系統(tǒng)的主磁體采用超導(dǎo)磁體，超導(dǎo)磁體產(chǎn)生超導(dǎo)磁場(chǎng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度可以達(dá)到幾萬(wàn)高斯，因此所述磁控管成為具有高頻率、短波長(zhǎng)、高功率輸出的電磁波驅(qū)動(dòng)源。也因此，使電子直線加速器的相鄰空腔距離更小，從而使電子直線加速器的結(jié)構(gòu)更加緊湊，進(jìn)一步擴(kuò)大電子直線加速器的應(yīng)用領(lǐng)域和適用范圍。例如所述磁控管與X波段加速管結(jié)合，可以得到更加緊湊的、高強(qiáng)度的X光源，這樣的光源有利于機(jī)器人的操控，從而縮短治療時(shí)間，降低治療成本。
[0032]本實(shí)用新型的MRI引導(dǎo)的放療機(jī)使磁控管與MRI系統(tǒng)共用主磁體(采用超導(dǎo)磁體)，利用MRI的強(qiáng)磁場(chǎng)，使磁控管輸出功率顯著增大。特別是在X—波段，同時(shí)還縮小了整個(gè)放療機(jī)的尺寸并降低了成本。由于工作在X—波段的電子直線加速器小巧緊湊，加之磁控管輸出更短波長(zhǎng)的電磁波有利于進(jìn)一步減小電子直線加速器的尺寸，使得作為X射線源的電子直線加速器更易于通過機(jī)器人進(jìn)行操控，從而使得本實(shí)用新型所述的放療機(jī)可以快速、準(zhǔn)確遞送束流到指定的照射位置，進(jìn)一步縮短了治療時(shí)間，降低了治療成本，還有利于增加更多的治療功能，因此具備更強(qiáng)的治療能力。
[0033]由于設(shè)置了在線磁共振成像設(shè)備，可以在放療時(shí)進(jìn)行磁共振成像，以磁共振成像為基礎(chǔ)進(jìn)行放射引導(dǎo)，由此充分發(fā)揮了 MRI在顯示腫瘤靶區(qū)和周圍敏感組織的高分辨率、高對(duì)比度以及動(dòng)態(tài)跟蹤靶區(qū)運(yùn)動(dòng)的能力，同時(shí)避免了因X射線掃描和成像給病人正常組織帶來(lái)的額外損傷，而采用機(jī)器人帶動(dòng)電子直線加速器運(yùn)動(dòng)，能夠多角度、非共面的多方位高精度地控制治療機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)病灶靶區(qū)的定位和治療，機(jī)器人頂端的電子直線加速器可以在強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境下快速、準(zhǔn)確遞送放療束流到指定的照射位置，從而使得放療機(jī)具有對(duì)病人更多的治療功能、更強(qiáng)治療能力和更好的治療效果，由于具有更小的對(duì)非腫瘤組織的輻射劑量和更為準(zhǔn)確的對(duì)腫瘤靶區(qū)的定義，因而具有更好的生物學(xué)效應(yīng)，有利于推進(jìn)放療技術(shù)進(jìn)入新時(shí)代。
【附圖說明】
[0034]圖1是本實(shí)用新型的MRI引導(dǎo)的放療機(jī)的實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖2是本實(shí)用新型的MRI引導(dǎo)的放療機(jī)的實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖3是本實(shí)用新型的MRI引導(dǎo)的放療機(jī)的實(shí)施例三的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖4是本實(shí)用新型的MRI引導(dǎo)的放療機(jī)的實(shí)施例四的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0038]圖5是本實(shí)用新型的MRI引導(dǎo)的放療機(jī)的實(shí)施例五的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039 ]圖6是本實(shí)用新型的MRI引導(dǎo)的放療機(jī)的實(shí)施例六的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0040]本實(shí)用新型提供了一種加速器，設(shè)有磁控管，所述磁控管包括管芯和磁體，所述磁體采用MRI(Magnetic Resonance Imaging，磁共振成像)系統(tǒng)的主磁體，所述管芯設(shè)置在由所述主磁體產(chǎn)生的所述MRI系統(tǒng)的主磁場(chǎng)內(nèi)，且所述管芯的軸線方向沿著所述主磁場(chǎng)的磁力線方向。
[0041]所述加速器為直線加速器或回旋加速器，所述直線加速器設(shè)有用于帶電粒子加速的加速管，所述回旋加速器設(shè)有用于帶電粒子加速的D型盒，所述MRI系統(tǒng)的主磁體采用超導(dǎo)線圈，所述回旋加速器D型盒也設(shè)置在所述MRI系統(tǒng)的主磁場(chǎng)內(nèi)。
[0042]所述MRI系統(tǒng)均包括用于產(chǎn)生高均勻度磁場(chǎng)的主磁場(chǎng)以及用來(lái)產(chǎn)生并控制主磁場(chǎng)磁場(chǎng)梯度的梯度磁場(chǎng)，相應(yīng)地，主磁場(chǎng)采用主磁體形成，梯度磁場(chǎng)采用三組線圈產(chǎn)生，分別產(chǎn)生X、y、z三個(gè)方向的梯度場(chǎng)。所述主磁場(chǎng)均指由主磁體產(chǎn)生的、位于主磁體物理上所限定空間之內(nèi)的磁場(chǎng)。
[0043]由于超導(dǎo)磁體產(chǎn)生超導(dǎo)磁場(chǎng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度可以達(dá)到幾萬(wàn)高斯，高出現(xiàn)有的磁控管的磁體一個(gè)數(shù)量級(jí)，因此可以使所述磁控管輸出的電磁波具有更高的頻率、更短的波長(zhǎng)、更高的功率。由此可以為加速器提供更高能量的驅(qū)動(dòng)電磁波。
[0044]當(dāng)磁控管或其用于的加速器用在MRI系統(tǒng)時(shí)，采用本實(shí)用新型的磁控管可以使設(shè)備整體結(jié)構(gòu)更加緊湊，也有利于降低整個(gè)設(shè)備系統(tǒng)的成本。
[0045]所述主磁體可以為平板式主磁體或圓筒式主磁體，所述平板式主磁體包括平行相對(duì)設(shè)置的兩個(gè)磁極，兩個(gè)所述磁極之間的磁場(chǎng)構(gòu)成所述主磁場(chǎng);所述圓筒式主磁體呈圓筒形狀，其軸向孔洞內(nèi)的磁場(chǎng)為所述主磁場(chǎng)。
[0046]當(dāng)所述主磁體為圓筒式主磁體時(shí)，所述管芯的軸線可以與所述主磁體的軸線重合，使所述管芯內(nèi)各處受到的磁力更加均勻一致。
[0047]由于本實(shí)用新型所述的磁控管能夠輸出更短波長(zhǎng)的電磁波，尤其對(duì)于工作在P1-模式的加速器，由于波長(zhǎng)越短，加速器中相鄰空腔的距離越小，因此本實(shí)用新型的電子直線加速器結(jié)構(gòu)更加緊湊，進(jìn)一步擴(kuò)大了電子直線加速器的應(yīng)用領(lǐng)域和適用范圍。例如所述磁控管與X波段加速管結(jié)合，可以得到更加緊湊的、高強(qiáng)度的X光源，這樣的光源有利于機(jī)器人的操控，在MRI系統(tǒng)中有助于縮短治療時(shí)間，降低治療成本。
[0048]如圖1-6所示，本實(shí)用新型還提供了一種MRI引導(dǎo)的放療機(jī)，主要由放療機(jī)和在線磁共振成像設(shè)備構(gòu)成，所述放療機(jī)設(shè)有用于帶電粒子加速的加速器，包括直線加速器10和/或回旋加速器90，所述加速器通過波導(dǎo)管80與一磁控管的管芯60連接，所述在線磁共振成像設(shè)備設(shè)有用于形成MRI主磁場(chǎng)的主磁體，所述磁控管的管芯設(shè)置在所述MRI主磁場(chǎng)內(nèi)，以所述MRI主磁場(chǎng)充當(dāng)所述磁控管的恒定磁場(chǎng)，所述直線加速器位于所述主磁體的外部。
[0049]所述在線磁共振成像設(shè)備設(shè)有用于形成主磁場(chǎng)的主磁體，所述主磁體采用超導(dǎo)線圈。
[0050]所述主磁體為平板式主磁體或圓筒式主磁體，所述平板式主磁體包括平行相對(duì)設(shè)置的兩個(gè)磁極，兩個(gè)所述磁極之間的磁場(chǎng)構(gòu)成所述主磁場(chǎng);所述圓筒式主磁體呈圓筒形狀，其軸向孔洞內(nèi)的磁場(chǎng)為所述主磁場(chǎng)。
[0051 ]所述主磁體上設(shè)有供治療用束流通過的治療窗70。
[0052]磁控管管芯被置于磁共振成像系統(tǒng)的超導(dǎo)線圈產(chǎn)生的均勻磁場(chǎng)中，產(chǎn)生電磁波。電磁波從磁控管的陽(yáng)極共振腔引出后，經(jīng)所述波導(dǎo)管進(jìn)入電子直線加速器的加速管中，對(duì)電子加速。加速后的電子打到旋轉(zhuǎn)鎢靶上可以產(chǎn)生X射線。供治療用束流(電子或X射線)通過所述治療窗射入主磁場(chǎng)內(nèi)的按治療計(jì)劃設(shè)置的治療靶區(qū)，由此，對(duì)病灶部位進(jìn)行放射治療。
[0053]所述電子直線加速器安裝在機(jī)器人的機(jī)械臂上，由所述機(jī)器人帶動(dòng)其運(yùn)動(dòng)(改變位置和/或方向)。調(diào)整所述電子直線加速器相對(duì)所述治療窗的方向和位置，以將束流投送到治療靶區(qū)。
[0054]優(yōu)選的，所述機(jī)器人采用具有6個(gè)自由度的串聯(lián)機(jī)械臂21，所述電子直線加速器安裝在所述串聯(lián)機(jī)械臂的頂端，以使所述電子直線加速器處于所需的任意位置和任意角度。
[0055]優(yōu)選的，所述機(jī)器人還設(shè)有行走機(jī)構(gòu)，所述行走機(jī)構(gòu)包括用于安裝所述串聯(lián)機(jī)械臂的機(jī)器人底座22和安裝在所述機(jī)器人底座下面的機(jī)器人行走輪23，還包括用于驅(qū)動(dòng)機(jī)器人行走輪運(yùn)動(dòng)的行走驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，由此，可以通過行走機(jī)構(gòu)控制機(jī)器人的穩(wěn)定行走，使電子直線加速器處于有效或最佳位置。
[0056]可選的，所述在線磁共振成像設(shè)備周圍環(huán)繞有與所述機(jī)器人行走輪配套的軌道，由此使機(jī)器人能夠圍繞在線磁共振成像設(shè)備。
[0057]所述電子直線加速器優(yōu)選采用X波段的加速管，結(jié)構(gòu)更小巧緊湊，有利于機(jī)器人的操控。
[0058]所述在線磁共振成像設(shè)備設(shè)有底座35和安裝在底座上的支架34，所述兩磁極均安裝在所述支架上。
[0059]所述在線磁共振成像設(shè)備還配有相應(yīng)的治療床50，以方便病人的轉(zhuǎn)移。
[0060]當(dāng)采用回旋加速器時(shí)，所述磁控管引出的電磁波經(jīng)波導(dǎo)管80為回旋加速器的D型盒提供射頻驅(qū)動(dòng)力，以形成高頻電場(chǎng)。D型盒輸出的帶電粒子束通過帶電粒子通道100輸出，經(jīng)所述治療窗射入主磁場(chǎng)內(nèi)的按治療計(jì)劃設(shè)置的治療靶區(qū)，由此，對(duì)病灶部位進(jìn)行放射治療。
[0061 ] 所述主磁體可以為平板式主磁體30(參見圖1、2)或圓筒式主磁體40(參見圖3、4、5、6)。
[0062]所述平板式主磁體可以包括平行相對(duì)設(shè)置的兩個(gè)磁極31、32，兩個(gè)所述磁極之間的空間33為所述主磁場(chǎng)所在區(qū)域，同時(shí)也是成像治療區(qū)域。兩個(gè)所述磁極之間可以設(shè)有一個(gè)或多個(gè)支撐立柱38。
[0063]所述治療窗可以采用下列任意一種結(jié)構(gòu)型式或者兩種結(jié)構(gòu)型式的組合:
[0064](I)兩個(gè)所述磁極相對(duì)應(yīng)的任意一對(duì)邊緣所限定的區(qū)域(當(dāng)兩個(gè)所述磁極相對(duì)應(yīng)的一對(duì)邊緣平行設(shè)置時(shí)，該區(qū)域?yàn)槠矫鎱^(qū)域，下同)構(gòu)成所述治療窗(參見圖1);
[0065](2)任意一個(gè)或兩個(gè)所述磁極上設(shè)有開口 70，所述開口構(gòu)成所述治療窗(參見圖2)0
[0066]患者通過治療床被送進(jìn)所述成像治療區(qū)域，治療床進(jìn)出所述成像治療區(qū)域的治療床進(jìn)出口為兩個(gè)所述磁極相對(duì)應(yīng)的任意一對(duì)邊緣所限定的區(qū)域。以矩形平板磁極為例，磁極的每條邊均可以對(duì)應(yīng)一個(gè)治療床進(jìn)出口，具體設(shè)置哪個(gè)或哪幾個(gè)治療床進(jìn)出口視整個(gè)設(shè)備系統(tǒng)的具有結(jié)構(gòu)確定。
[0067]當(dāng)所述治療窗采用結(jié)構(gòu)型式(I)時(shí)，所述治療床進(jìn)出口、所述治療窗和所述管芯所在位置最好分別對(duì)應(yīng)不同的兩個(gè)所述磁極相對(duì)應(yīng)的成對(duì)邊緣所限定的區(qū)域；以盡量避免所述治療床或所述電子直線加速器移動(dòng)時(shí)，與另外的兩者發(fā)生干涉。
[0068]所述圓筒式主磁體呈圓筒形狀，是圍繞在一個(gè)封閉的圓筒內(nèi)由螺旋管形成的磁體，其軸向孔洞42為所述主磁場(chǎng)所在區(qū)域，同時(shí)也是成像治療區(qū)域。所述治療窗可以采用下列任意一種結(jié)構(gòu)型式:
[0069](I)所述主磁體軸向的任意一端敞口構(gòu)成所述治療窗70(參見圖3);
[0070](2)所述主磁體為一體式結(jié)構(gòu)，其上設(shè)有徑向開孔，所述徑向開孔構(gòu)成所述治療窗(參見圖4);或者，所述主磁體為分體式結(jié)構(gòu)，包括軸向設(shè)置的前、后兩部分，所述前、后兩部分之間留有間隙，所述前、后兩部分之間的表面環(huán)形區(qū)域構(gòu)成所述治療窗(參見圖5)。
[0071]當(dāng)所述治療窗采用上述結(jié)構(gòu)型式(I)時(shí)，所述主磁體為分體式結(jié)構(gòu)，包括軸向設(shè)置的前、后兩部分43、44，所述前、后兩部分之間留有間隙，所述間隙構(gòu)成治療中治療床的放置位置和所述治療床進(jìn)出所述主磁場(chǎng)的通道。所述治療窗和所述管芯所在位置優(yōu)選分別對(duì)應(yīng)所述主磁體軸向的兩端敞口。
[0072]當(dāng)所述治療窗采用上述結(jié)構(gòu)型式(2)時(shí)，治療床進(jìn)出口為所述主磁體軸向的任意一端敞口。所述治療床進(jìn)出口和所述管芯所在位置優(yōu)選分別對(duì)應(yīng)所述主磁體軸向的兩端敞
□ O
[0073]對(duì)于所述圓筒式主磁體，所述管芯的軸線優(yōu)選與所述主磁體的軸線重合。
[0074]所述放療機(jī)為電子束放療機(jī)、X射線放療機(jī)、質(zhì)子放療機(jī)或重離子放療機(jī)，當(dāng)所述放療機(jī)為電子束放療機(jī)或X射線放療機(jī)時(shí)，所述加速器為電子直線加速器，所述電子直線加速器為一個(gè)或多個(gè)，每個(gè)所述電子直線加速器安裝在一個(gè)具有多自由度的機(jī)械臂上，當(dāng)所述放療機(jī)為質(zhì)子放療機(jī)或重離子放療機(jī)時(shí)，所述加速器為回旋加速器，所述回旋加速器的D型盒設(shè)置在所述MRI系統(tǒng)的主磁場(chǎng)內(nèi)，且D型盒的中心線方向沿著主磁場(chǎng)的磁力線方向，優(yōu)選與主磁場(chǎng)的磁力線重合。
[0075]下面以基于電子直線加速器的X射線放療機(jī)為例，治療的具體步驟如下:
[0076]1、將病人置于用于放療治療靶區(qū)跟蹤的在線磁共振成像用主磁體形成的磁場(chǎng)中；
[0077]2、MRI成像并調(diào)整病人位置使治療靶區(qū)朝向X射線入射窗口(即治療窗)；
[0078]3、按照治療計(jì)劃，由機(jī)器人操控，將X射線源處在其X射線將投送到治療靶區(qū)的方位上。按照治療計(jì)劃設(shè)置/調(diào)整電子能量；
[0079]4、按照治療計(jì)劃設(shè)置/調(diào)整電子槍束流隨時(shí)間的變化；
[0080]5、按照治療計(jì)劃設(shè)置/調(diào)整X射線入射位置和角度；
[0081]6、按照治療計(jì)劃設(shè)置/調(diào)整多頁(yè)光柵(控制調(diào)整組裝未畫出)；
[0082]7、啟動(dòng)電子直線加速器開始治療；
[0083]8、MRI成像實(shí)施跟蹤靶區(qū)運(yùn)動(dòng)；
[0084]9、重復(fù)步驟3-8直到治療計(jì)劃完成。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種加速器，設(shè)有磁控管，其特征在于所述磁控管包括管芯和磁體，所述磁體采用MRI系統(tǒng)的主磁體，所述管芯設(shè)置在由所述主磁體產(chǎn)生的所述MRI系統(tǒng)的主磁場(chǎng)內(nèi)，且所述管芯的軸線方向沿著所述主磁場(chǎng)的磁力線方向。2.如權(quán)利要求1所述的加速器，其特征在于所述加速器為直線加速器或回旋加速器，所述直線加速器設(shè)有用于帶電粒子加速的加速管，所述回旋加速器設(shè)有用于帶電粒子加速的D型盒，所述MRI系統(tǒng)的主磁體采用超導(dǎo)線圈，所述回旋加速器D型盒也設(shè)置在所述MRI系統(tǒng)的主磁場(chǎng)內(nèi)。3.如權(quán)利要求2所述的加速器，其特征在于所述主磁體為平板式主磁體或圓筒式主磁體，所述平板式主磁體包括平行相對(duì)設(shè)置的兩個(gè)磁極，兩個(gè)所述磁極之間的磁場(chǎng)構(gòu)成所述主磁場(chǎng);所述圓筒式主磁體呈圓筒形狀，其軸向孔洞內(nèi)的磁場(chǎng)為所述主磁場(chǎng)。4.一種MRI引導(dǎo)的放療機(jī)，主要由放療機(jī)和在線磁共振成像設(shè)備構(gòu)成，所述放療機(jī)設(shè)有用于帶電粒子加速的直線加速器和/或回旋加速器，所述直線加速器和回旋加速器設(shè)有磁控管，所述在線磁共振成像設(shè)備設(shè)有用于形成MRI主磁場(chǎng)的主磁體，其特征在于所述磁控管的管芯設(shè)置在所述MRI主磁場(chǎng)內(nèi)，以所述MRI主磁場(chǎng)充當(dāng)所述磁控管的恒定磁場(chǎng)，所述直線加速器位于所述主磁體的外部。5.如權(quán)利要求4所述的MRI引導(dǎo)的放療機(jī)，其特征在于所述主磁體采用超導(dǎo)線圈。6.如權(quán)利要求5所述的MRI引導(dǎo)的放療機(jī)，其特征在于所述主磁體為平板式主磁體或圓筒式主磁體，所述平板式主磁體包括平行相對(duì)設(shè)置的兩個(gè)磁極，兩個(gè)所述磁極之間的磁場(chǎng)構(gòu)成所述主磁場(chǎng);所述圓筒式主磁體呈圓筒形狀，其軸向孔洞內(nèi)的磁場(chǎng)為所述主磁場(chǎng)。7.如權(quán)利要求6所述的MRI引導(dǎo)的放療機(jī)，其特征在于所述主磁體上設(shè)有供治療用束流通過的治療窗，當(dāng)所述主磁體為平板式主磁體時(shí)，所述治療窗采用下列任意一種結(jié)構(gòu)型式或者兩種結(jié)構(gòu)型式的組合: (1)兩個(gè)所述磁極相對(duì)應(yīng)的任意一對(duì)邊緣所限定的區(qū)域構(gòu)成所述治療窗； (2)任意一個(gè)或兩個(gè)所述磁極上設(shè)有開口，所述開口構(gòu)成所述治療窗； 當(dāng)所述主磁體為圓筒式主磁體時(shí)，所述治療窗采用下列任意一種結(jié)構(gòu)型式: (1)所述主磁體軸向的任意一端敞口構(gòu)成所述治療窗； (2)所述主磁體為一體式結(jié)構(gòu)，其上設(shè)有徑向開孔，所述徑向開孔構(gòu)成所述治療窗；或者，所述主磁體為分體式結(jié)構(gòu)，包括軸向設(shè)置的前、后兩部分，所述前、后兩部分之間留有間隙，所述前、后兩部分之間的表面環(huán)形區(qū)域構(gòu)成所述治療窗。8.如權(quán)利要求7所述的MRI引導(dǎo)的放療機(jī)，其特征在于對(duì)于所述平板式主磁體，兩個(gè)所述磁極之間的空間為成像治療區(qū)域，治療床進(jìn)出口為兩個(gè)所述磁極相對(duì)應(yīng)的任意一對(duì)邊緣所限定的區(qū)域;對(duì)于所述圓筒式主磁體，當(dāng)所述治療窗采用上述結(jié)構(gòu)型式(I)時(shí)，所述主磁體為分體式結(jié)構(gòu)，包括軸向設(shè)置的前、后兩部分，所述前、后兩部分之間留有間隙，所述間隙構(gòu)成治療中治療床的放置位置和所述治療床進(jìn)出所述主磁場(chǎng)的通道；當(dāng)所述治療窗采用上述結(jié)構(gòu)型式(2)時(shí)，治療床進(jìn)出口為所述主磁體軸向的任意一端敞口。9.如權(quán)利要求8所述的MRI引導(dǎo)的放療機(jī)，其特征在于對(duì)于所述平板式主磁體，當(dāng)所述治療窗采用結(jié)構(gòu)型式(I)時(shí)，所述治療床進(jìn)出口、所述治療窗和所述管芯所在位置分別對(duì)應(yīng)不同的兩個(gè)所述磁極相對(duì)應(yīng)的成對(duì)邊緣所限定的區(qū)域;對(duì)于所述圓筒式主磁體，當(dāng)所述治療窗采用上述結(jié)構(gòu)型式(I)時(shí)，所述治療窗和所述管芯所在位置分別對(duì)應(yīng)所述主磁體軸向的兩端敞口；當(dāng)所述治療窗采用上述結(jié)構(gòu)型式(2)時(shí)，所述治療床進(jìn)出口和所述管芯所在位置分別對(duì)應(yīng)所述主磁體軸向的兩端敞口。10.如權(quán)利要求9所述的MRI引導(dǎo)的放療機(jī)，其特征在于所述放療機(jī)為電子束放療機(jī)、X射線放療機(jī)、質(zhì)子放療機(jī)或重離子放療機(jī)，當(dāng)所述放療機(jī)為電子束放療機(jī)或X射線放療機(jī)時(shí)，所述加速器為電子直線加速器，所述電子直線加速器為一個(gè)或多個(gè)，每個(gè)所述電子直線加速器安裝在一個(gè)具有多自由度的機(jī)械臂上，當(dāng)所述放療機(jī)為質(zhì)子放療機(jī)或重離子放療機(jī)時(shí)，所述加速器為回旋加速器，所述回旋加速器的D型盒設(shè)置在所述MRI系統(tǒng)的主磁場(chǎng)內(nèi)。
【文檔編號(hào)】A61N5/10GK205411948SQ201521001146
【公開日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2015年12月7日
【發(fā)明人】包尚聯(lián)
【申請(qǐng)人】北京健聯(lián)醫(yī)療科技有限公司