本發(fā)明涉及質(zhì)子治療，特別是一種緊湊型旋轉(zhuǎn)機(jī)架。

背景技術(shù)：

使用質(zhì)子的放射治療已被證明是一種精確的適形放射治療技術(shù)，能夠?qū)⒏邉┝康馁|(zhì)子輸送到目標(biāo)區(qū)域，同時(shí)最大限度地減少對(duì)周圍健康組織的劑量。

質(zhì)子治療設(shè)備包括用于產(chǎn)生高能質(zhì)子的加速器和用于將質(zhì)子束從多個(gè)輻射方向傳輸?shù)侥繕?biāo)的傳輸線。旋轉(zhuǎn)臺(tái)架是用于旋轉(zhuǎn)光束傳輸線的已知支撐機(jī)構(gòu)，并且目標(biāo)定位在由旋轉(zhuǎn)臺(tái)架的旋轉(zhuǎn)軸與最后一個(gè)偏轉(zhuǎn)磁體的出口中心軸的交點(diǎn)定義的固定位置，即也由交點(diǎn)定義。稱為等中心。

傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)龍門結(jié)構(gòu)如圖1a和1b所示，包括多個(gè)偏轉(zhuǎn)磁體1和四極2。顯然，傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)框架的縱向長(zhǎng)度長(zhǎng)，導(dǎo)致重量大。目前世界上常用的旋轉(zhuǎn)架重量高達(dá)100噸。從旋轉(zhuǎn)架的重量構(gòu)成分析，磁鐵的重量約占1/5，其余重量大部分是支架本身的結(jié)構(gòu)重量和配重。因此，通過(guò)改變輸送線的結(jié)構(gòu)，雖然可以增加磁鐵的數(shù)量或者改變轉(zhuǎn)動(dòng)磁鐵的數(shù)量，但也可以增加磁鐵的重量。但是，由于磁鐵的重量只占旋轉(zhuǎn)架總重量的1/5，旋轉(zhuǎn)架可以減輕整體重量。為了保證在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中束流中心與上述等中心點(diǎn)的誤差保持在一個(gè)很小的范圍內(nèi)，即減少因旋轉(zhuǎn)引起的束流在目標(biāo)區(qū)域的位置變化，旋轉(zhuǎn)過(guò)程中需要整個(gè)支撐。它被控制在一個(gè)很小的范圍內(nèi)，最后一個(gè)偏轉(zhuǎn)磁鐵離支撐軸的距離和重量決定了變形最大的扭矩。因此，有兩種方法可以減輕支架的重量。一是減小支架的旋轉(zhuǎn)半徑，二是減小支架?？v向長(zhǎng)度。

公開了一種小型輕量化的支架及使用該支架的粒子束治療裝置，通過(guò)減小支架的旋轉(zhuǎn)半徑達(dá)到輕量化的目的。但由于本方案中掃描磁體安裝在最后一個(gè)偏轉(zhuǎn)磁體之前，最后一個(gè)偏轉(zhuǎn)磁體之間的間隙較大且重量極重，導(dǎo)致整個(gè)旋轉(zhuǎn)架總重量的減少微乎其微。

技術(shù)實(shí)施要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種緊湊的旋轉(zhuǎn)架，通過(guò)減小支架的縱向長(zhǎng)度旋轉(zhuǎn)輪胎有幾種車，可以減輕整個(gè)旋轉(zhuǎn)架的整體重量。

根據(jù)本發(fā)明的緊湊型旋轉(zhuǎn)架，該緊湊型旋轉(zhuǎn)架具有具有磁場(chǎng)梯度的偏轉(zhuǎn)磁鐵，該偏轉(zhuǎn)磁鐵由第一偏轉(zhuǎn)磁鐵、第二偏轉(zhuǎn)磁鐵和第三偏轉(zhuǎn)磁鐵組成，兩個(gè)第一偏轉(zhuǎn)磁鐵前安裝光匹配四極鐵，第一偏轉(zhuǎn)磁鐵和第二偏轉(zhuǎn)磁鐵之間安裝三個(gè)光匹配四極鐵，兩個(gè)四極鐵之間安裝第二偏轉(zhuǎn)磁鐵和第三偏轉(zhuǎn)磁鐵。光學(xué)匹配。它們之間最多安裝一個(gè)用于減小旋轉(zhuǎn)部件長(zhǎng)度和扭矩的四極桿。

用于掃描或散射的治療頭安裝在第三個(gè)偏轉(zhuǎn)磁鐵之后。

第一偏轉(zhuǎn)磁體、第二偏轉(zhuǎn)磁體和第三偏轉(zhuǎn)磁體之間存在梯度。

第一偏轉(zhuǎn)磁鐵、第二偏轉(zhuǎn)磁鐵和第三偏轉(zhuǎn)磁鐵分別采用三級(jí)結(jié)構(gòu)。

第一偏轉(zhuǎn)磁鐵、第二偏轉(zhuǎn)磁鐵和第三偏轉(zhuǎn)磁鐵各有梯度。

第二偏轉(zhuǎn)磁鐵和第三偏轉(zhuǎn)磁鐵之間沒有四極。

第一偏轉(zhuǎn)磁鐵和第二偏轉(zhuǎn)磁鐵分別為90度偏轉(zhuǎn)磁鐵。

本發(fā)明通過(guò)使用梯度偏轉(zhuǎn)磁體縮短了旋轉(zhuǎn)框架的縱向長(zhǎng)度并減少了四極的數(shù)量。另外，使用梯度偏轉(zhuǎn)磁體可以大大降低傳輸過(guò)程中的包絡(luò)函數(shù)，從而使偏轉(zhuǎn)磁體的直徑減小，重量減輕。雖然梯度偏轉(zhuǎn)磁體具有梯度與偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)強(qiáng)度鎖定的調(diào)節(jié)，不能任意調(diào)節(jié)，但本發(fā)明通過(guò)設(shè)計(jì)偏轉(zhuǎn)磁體的梯度與四極鐵的強(qiáng)度（即《基于仿真的質(zhì)子治療光束分布系統(tǒng)光束光學(xué)設(shè)計(jì)》一文中設(shè)計(jì)的龍門架，見《核技術(shù)》，2013，36（7)，第21- 25)，由于傳輸矩陣M為1:1。不同角度的聚焦強(qiáng)度無(wú)需調(diào)整，傳輸不同能量時(shí)只需與偏轉(zhuǎn)磁鐵同步，完美避免了梯度的弱點(diǎn)偏轉(zhuǎn)磁體。另外，通過(guò)使用交替梯度偏轉(zhuǎn)磁體，還可以進(jìn)一步減少四極的數(shù)量，從而縮短旋轉(zhuǎn)fr的長(zhǎng)度ame，完美避免了梯度偏轉(zhuǎn)磁體的缺點(diǎn)，充分發(fā)揮了它的優(yōu)勢(shì)。而且，第一偏轉(zhuǎn)磁鐵和第二偏轉(zhuǎn)磁鐵設(shè)置成90度角，可以減少轉(zhuǎn)架的縱向長(zhǎng)度，也可以減輕轉(zhuǎn)架的重量?？傊?，根據(jù)本發(fā)明的緊湊型轉(zhuǎn)架減小了轉(zhuǎn)架的尺寸，減輕了轉(zhuǎn)架的重量，使制造和安裝更簡(jiǎn)單。 ，降低生產(chǎn)成本和運(yùn)行功耗。

圖紙說(shuō)明

圖1a和圖1b是現(xiàn)有技術(shù)的旋轉(zhuǎn)龍門結(jié)構(gòu)示意圖；

圖。圖2為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)門架結(jié)構(gòu)示意圖；

圖。圖3是圖2中旋轉(zhuǎn)龍門的包絡(luò)函數(shù)示意圖；

圖。圖4為本發(fā)明另一較佳實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)門架結(jié)構(gòu)示意圖；

圖。圖5是圖4的旋轉(zhuǎn)機(jī)架的包絡(luò)函數(shù)示意圖。 4.

具體實(shí)現(xiàn)方法

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

圖。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)框架在垂直于水平面的角度，具有第一偏轉(zhuǎn)磁鐵11、第二偏轉(zhuǎn)磁鐵12和第三偏轉(zhuǎn)磁鐵13，偏轉(zhuǎn)磁鐵攜帶磁場(chǎng)梯度在第一偏轉(zhuǎn)磁體11之前，有兩個(gè)用于光學(xué)匹配的四極鐵21、22。兩個(gè)四極鐵21、22不占用旋轉(zhuǎn)重物，位于旋轉(zhuǎn)軸線上，不增加旋轉(zhuǎn)架的縱向長(zhǎng)度。可以增加匹配的靈活性。用于光學(xué)匹配的三個(gè)四極23、24、25安裝在第一偏轉(zhuǎn)磁體11和第二偏轉(zhuǎn)磁體12之間。四極26安裝在第二偏轉(zhuǎn)磁鐵12和第三偏轉(zhuǎn)磁鐵13之間，以減小轉(zhuǎn)動(dòng)部分的長(zhǎng)度和扭矩。用于掃描或散射的治療頭（未示出）安裝在第三偏轉(zhuǎn)磁體13后面的位置，以保證SAD（等效源距，略小于第三偏轉(zhuǎn)磁體出口到等中心的距離）為大于3米以獲得更好的治療效果。無(wú)論機(jī)架采用桶式、框架式還是橫梁式結(jié)構(gòu)，都可以獲得較短的縱向長(zhǎng)度。

通過(guò)仔細(xì)優(yōu)化偏轉(zhuǎn)磁鐵11、12、13的梯度和四極桿21、22、23、24、25、26的強(qiáng)度，從旋轉(zhuǎn)門架入口00到等中心01的傳輸矩陣得到為1:1的一組光學(xué)特性，在等中心滿足消色差條件，保證整個(gè)傳輸過(guò)程中光束包絡(luò)線( )小于10mm，包絡(luò)線函數(shù)如圖3所示，即優(yōu)于基于模擬的質(zhì)子治療束分布系統(tǒng)。 《光束光學(xué)設(shè)計(jì)》一文中的包絡(luò)函數(shù)更小，大大減小了偏轉(zhuǎn)磁體11、12、13和四極子21、22、23、24、25、26的孔徑和重量。等中心01處的束斑尺寸可調(diào)，并保持旋轉(zhuǎn)機(jī)架的旋轉(zhuǎn)角度不變，旋轉(zhuǎn)機(jī)架入口00處的束斑尺寸需要為圓形，并根據(jù)治療需要的形狀和大小進(jìn)行調(diào)整。這樣，在消除了旋轉(zhuǎn)引起的水平和垂直耦合后，更容易匹配傳輸線上更多的四極桿治療所需的束斑尺寸。與舊的旋轉(zhuǎn)機(jī)架相比，水平和垂直發(fā)射度相同、包絡(luò)函數(shù)相同等條件大大放松。

圖。圖4顯示了更好的布局，區(qū)別在于第二偏轉(zhuǎn)磁體120和第三偏轉(zhuǎn)磁體130之間沒有四極，并且圖4中的包絡(luò)函數(shù)的大小。 3保持在引擎蓋下，減少四極鐵意味著減少框架的縱向長(zhǎng)度和重量。其中，第一偏轉(zhuǎn)磁體110、第二偏轉(zhuǎn)磁體120和第三偏轉(zhuǎn)磁體130均采用三段式結(jié)構(gòu)，各段的磁場(chǎng)梯度不同（在圖2的設(shè)計(jì)中，梯度每個(gè)偏轉(zhuǎn)磁體相同），可以減少第二偏轉(zhuǎn)磁體120和第三偏轉(zhuǎn)磁體130之間的四極，從而縮短轉(zhuǎn)架的縱向長(zhǎng)度，同時(shí)減小包絡(luò)函數(shù)，減輕重量磁鐵。

總之，根據(jù)本發(fā)明的緊湊型旋轉(zhuǎn)龍門的主軌道由三個(gè)偏轉(zhuǎn)磁鐵組成旋轉(zhuǎn)輪胎有幾種車，它們依次排列在光束傳輸平面上。第一和第二偏轉(zhuǎn)磁體利用相反的磁場(chǎng)方向來(lái)偏轉(zhuǎn)光束。在距原始束線一定高度的平行軌道上，第三個(gè)偏轉(zhuǎn)磁鐵將束流從平行軌道偏轉(zhuǎn)到與其垂直的軌道上。在三個(gè)偏轉(zhuǎn)磁體之間安裝了一個(gè)四極，以幫助控制光束包絡(luò)以壓縮磁隙。緊湊型轉(zhuǎn)架采用超高場(chǎng)強(qiáng)梯度偏轉(zhuǎn)磁體，減小縱向尺寸；減輕磁鐵的重量；同時(shí)可滿足進(jìn)口到出口的1:1傳動(dòng)，減少調(diào)節(jié)量。其中，使用90度偏轉(zhuǎn)磁鐵減小了縱向尺寸。通過(guò)設(shè)計(jì)偏轉(zhuǎn)磁體的梯度和四極強(qiáng)度的組合，實(shí)現(xiàn)了梁的1:1傳輸和壓縮的包絡(luò)函數(shù)，從而減小了偏轉(zhuǎn)磁體所需的間隙，從而降低了偏轉(zhuǎn)磁鐵的重量。偏轉(zhuǎn)磁鐵重量的減輕進(jìn)一步降低了保持相同等中心誤差所需的框架重量。

上述實(shí)施例僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的范圍?？梢詫?duì)本發(fā)明的上述實(shí)施例進(jìn)行各種改變。即，凡依據(jù)本發(fā)明的權(quán)利要求和說(shuō)明書所作的簡(jiǎn)單等同的改動(dòng)和修飾，均落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。本發(fā)明中沒有詳細(xì)描述的是常規(guī)技術(shù)內(nèi)容。