本發(fā)明屬于醫(yī)療器材質(zhì)子治療儀領(lǐng)域，具體涉及一種適用于質(zhì)子加速器的高溫/低溫超導(dǎo)混合旋轉(zhuǎn)機(jī)架。

背景技術(shù)：

癌癥(惡性腫瘤)已成為世界各國居民因病死亡的主要原因之一，各個(gè)國家癌癥治療的新技術(shù)不斷涌現(xiàn)。傳統(tǒng)的癌癥治療中的放射治療主要采取的是X射線、γ射線和電子束，其物理劑量分布和生物效應(yīng)都在不同程度上傷害腫瘤附近的正常細(xì)胞，而且劑量的有效利用率也低；中子和負(fù)π粒子的生物效應(yīng)雖好，但物理劑量分布不好，對(duì)正常組織損害過大,不是理想的治療方法。

質(zhì)子是構(gòu)成原子核的基本微小粒子；重離子是原子量較大原子的原子核，常用的如碳離子。質(zhì)子或碳離子經(jīng)由同步加速器加速至約70％的光速，被引出射入人體。在到達(dá)腫瘤病灶前，射線能量釋放不多，在到達(dá)病灶后，射線會(huì)瞬間釋放大量能量，形成名為“布拉格峰”的能量釋放軌跡，整個(gè)治療過程好比是針對(duì)腫瘤的“立體定向爆破”，能夠?qū)δ[瘤病灶進(jìn)行強(qiáng)有力的照射，同時(shí)又避開照射正常組織，實(shí)現(xiàn)療效最大化。質(zhì)子治療的優(yōu)點(diǎn)是使放射線能量峰值對(duì)準(zhǔn)腫瘤病灶處，在腫瘤處受到最大的照射劑量，腫瘤前的正常細(xì)胞通常只受到1/3～1/2的峰值劑量，腫瘤后部的正常細(xì)胞基本上不受傷害。從質(zhì)子內(nèi)在的物理特性就能斷定它比常規(guī)放療方法要優(yōu)越得多。近幾十年來，已有超過10萬癌癥患者得到質(zhì)子治療，其優(yōu)越性得到廣泛的臨床驗(yàn)證。

目前已經(jīng)成功運(yùn)營的質(zhì)子治療中心都具有體積龐大、造價(jià)昂貴、建設(shè)周期長以及難以普及等缺點(diǎn)，并且這些質(zhì)子治療中心采用的質(zhì)子治療儀均不具備對(duì)癌癥細(xì)胞進(jìn)行定位的功能，因此需要額外的設(shè)備對(duì)病人進(jìn)行診斷，確定癌癥細(xì)胞位置，然后利用質(zhì)子治療儀進(jìn)行治療。未來質(zhì)子治療儀主流的發(fā)展方向是小型化和集成化，使質(zhì)子治療儀的整體尺寸減小，縮短建設(shè)周期，降低成本，并且使診斷檢測(cè)與治療一體化，以便于質(zhì)子治療儀的普及。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種適用于質(zhì)子加速器的高溫/低溫超導(dǎo)混合旋轉(zhuǎn)機(jī)架，能夠滿足在旋轉(zhuǎn)機(jī)架輸運(yùn)線采取超導(dǎo)磁體時(shí)，旋轉(zhuǎn)機(jī)架等中心點(diǎn)精度滿足設(shè)計(jì)要求；并且旋轉(zhuǎn)機(jī)架段輸運(yùn)線根據(jù)安裝位置的不同采取不同類型的超導(dǎo)磁體，可以更加便捷地對(duì)超導(dǎo)磁體進(jìn)行冷卻；同時(shí)，利用旋轉(zhuǎn)機(jī)架中部空間集成PET/CT，為癌癥治療與檢測(cè)一體化設(shè)備提供了一個(gè)新的思路。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種適用于質(zhì)子加速器的高溫/低溫超導(dǎo)混合旋轉(zhuǎn)機(jī)架，包括高溫超導(dǎo)磁體、低溫超導(dǎo)磁體、氦氣儲(chǔ)存器、治療室外框、PET/CT外框、配重、輸運(yùn)線設(shè)備支撐結(jié)構(gòu)，所述的高溫超導(dǎo)磁體由一對(duì)反對(duì)稱超導(dǎo)二極鐵構(gòu)成，所述的低溫超導(dǎo)磁體由一90度超導(dǎo)二極鐵構(gòu)成；所述的高溫超導(dǎo)磁體與所述的低溫超導(dǎo)磁體相連接；所述的治療室外框與PET/CT外框相拼接，PET/CT外框內(nèi)集成PET/CT；拼接后的治療室外框與PET/CT外框安裝在所述的配重上；所述的輸運(yùn)線設(shè)備支撐結(jié)構(gòu)兩端部的內(nèi)側(cè)面分別安裝在治療室外框與配重上側(cè)；所述的PET/CT外框與輸運(yùn)線設(shè)備支撐結(jié)構(gòu)的豎直內(nèi)側(cè)面連接；所述的高溫超導(dǎo)磁體與低溫超導(dǎo)磁體安裝在輸運(yùn)線設(shè)備支撐結(jié)構(gòu)的外側(cè)面上。

所述的高溫超導(dǎo)磁體的工作溫度為77K，由制冷頭進(jìn)行降溫；所述的低溫超導(dǎo)磁體的工作溫度為4.2K，由制冷劑與氦氣共同降溫。

所述的治療室外框與PET/CT外框?yàn)橹睆讲煌膬蓚€(gè)滾筒結(jié)構(gòu)；所述的治療室外框內(nèi)環(huán)側(cè)安裝有治療頭。

所述的輸運(yùn)線設(shè)備支撐結(jié)構(gòu)呈Z型形狀，其相鄰內(nèi)側(cè)面呈度角，其外側(cè)面設(shè)有一S型凹槽，該S型凹槽內(nèi)安裝高溫超導(dǎo)磁體與低溫超導(dǎo)磁體。

所述的低溫超導(dǎo)磁體與束流連接，束流通向治療室外框內(nèi)。

所述的低溫超導(dǎo)磁體與氦氣儲(chǔ)存器接通；所述的氦氣儲(chǔ)存器安裝在輸運(yùn)線設(shè)備支撐結(jié)構(gòu)的上端部直角槽內(nèi)。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明主要實(shí)現(xiàn)質(zhì)子治療儀在采取超導(dǎo)磁體時(shí)，輸運(yùn)線設(shè)備重量減輕的情況下，滿足旋轉(zhuǎn)機(jī)架等中心點(diǎn)的精度達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)要求，并且在旋轉(zhuǎn)機(jī)架輸運(yùn)線段采取不同的超導(dǎo)磁體，充分發(fā)揮高溫超導(dǎo)磁體和低溫超導(dǎo)磁體的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)機(jī)架的結(jié)構(gòu)最優(yōu)化，便于進(jìn)行磁體冷卻以及安裝；旋轉(zhuǎn)機(jī)架中部空間的充分利用，在保證旋轉(zhuǎn)機(jī)架結(jié)構(gòu)剛度的前提下，集成了PET/CT設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)癌癥的檢查定位與治療一體化，縮減成本，便于質(zhì)子治療儀的推廣。

附圖說明

為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

圖1為本發(fā)明一種適用于質(zhì)子加速器的高溫/低溫超導(dǎo)混合旋轉(zhuǎn)機(jī)架的右軸側(cè)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明一種適用于質(zhì)子加速器的高溫/低溫超導(dǎo)混合旋轉(zhuǎn)機(jī)架的前軸側(cè)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明一種適用于質(zhì)子加速器的高溫/低溫超導(dǎo)混合旋轉(zhuǎn)機(jī)架的左軸側(cè)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明局部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中標(biāo)號(hào)：1-高溫超導(dǎo)磁體，2-低溫超導(dǎo)磁體，3-氦氣儲(chǔ)存器，4-治療室外框，5-PET/CT外框，6-配重，7-輸運(yùn)線設(shè)備支撐結(jié)構(gòu)，8-束流，9-PET/CT，10-治療頭。

具體實(shí)施方式

一種適用于質(zhì)子加速器的高溫/低溫超導(dǎo)混合旋轉(zhuǎn)機(jī)架，參見附圖1-4，其結(jié)構(gòu)主要由高溫超導(dǎo)磁體1、低溫超導(dǎo)磁體2、氦氣儲(chǔ)存器3、治療室外框4、PET/CT外框5、配重6、輸運(yùn)線設(shè)備支撐結(jié)構(gòu)7、束流8、PET/CT 9、治療頭10組成；

高溫超導(dǎo)磁體1由一對(duì)反對(duì)稱超導(dǎo)二極鐵構(gòu)成，低溫超導(dǎo)磁體2由一90度超導(dǎo)二極鐵構(gòu)成，高溫超導(dǎo)磁體1與低溫超導(dǎo)磁體2相連接；其中，高溫超導(dǎo)磁體1的工作溫度為77K，由制冷頭進(jìn)行降溫，低溫超導(dǎo)磁體2的工作溫度為4.2K，由制冷劑與氦氣共同降溫，低溫超導(dǎo)磁體2與氦氣儲(chǔ)存器3接通；

治療室外框4與PET/CT外框5構(gòu)成了旋轉(zhuǎn)機(jī)架治療室部分，治療室外框4與PET/CT外框5為直徑不同的兩個(gè)滾筒結(jié)構(gòu)，兩個(gè)滾筒相拼接，拼接部位設(shè)有加強(qiáng)塊；治療室外框4(即直徑較大的滾筒結(jié)構(gòu))作為治療室的外部結(jié)構(gòu)，其內(nèi)環(huán)側(cè)安裝有治療頭10，PET/CT外框5(即直徑較小的滾筒結(jié)構(gòu))作為集成PET/CT9的空間，PET/CT 9集成在PET/CT外框5內(nèi)；

配重6為一五邊形形狀的塊體，拼接后的治療室外框4與PET/CT外框5安裝在配重6上；

輸運(yùn)線設(shè)備支撐結(jié)構(gòu)7呈Z型形狀，其相鄰內(nèi)側(cè)面呈90度角，其外側(cè)面設(shè)有一S型凹槽；輸運(yùn)線設(shè)備支撐結(jié)構(gòu)7兩端部的內(nèi)側(cè)面分別安裝在治療室外框4與配重6上側(cè)，PET/CT外框5與輸運(yùn)線設(shè)備支撐結(jié)構(gòu)7的豎直內(nèi)側(cè)面連接；

高溫超導(dǎo)磁體1與低溫超導(dǎo)磁體2安裝在輸運(yùn)線設(shè)備支撐結(jié)構(gòu)7的S型凹槽內(nèi)，氦氣儲(chǔ)存器3安裝在輸運(yùn)線設(shè)備支撐結(jié)構(gòu)7的上端部直角槽內(nèi)；低溫超導(dǎo)磁體2與束流8連接，束流8通向治療室外框4內(nèi)。

本發(fā)明工作原理：

首先，處于旋轉(zhuǎn)機(jī)架中部的高溫超導(dǎo)磁體1在旋轉(zhuǎn)機(jī)架旋轉(zhuǎn)過程中，旋轉(zhuǎn)半徑最大，因此，采取高溫超導(dǎo)可以利用制冷機(jī)即可達(dá)到工作溫度，可以使得結(jié)構(gòu)更加簡單，并且勇于降溫的附屬器件更少，有利于增加安裝精度。處于治療室外框4上方的低溫超導(dǎo)磁體2工作溫度較低，采取制冷頭難以達(dá)到，因此在便于進(jìn)行氦氣存儲(chǔ)器3安裝的情況下，采取低溫超導(dǎo)磁體2可以達(dá)到需要的工作溫度，并且可以降低成本。

其次，由于選擇機(jī)架中部空間設(shè)計(jì)了PET/CT外框5，使得旋轉(zhuǎn)機(jī)架在保證結(jié)構(gòu)剛度的同時(shí)，可以在PET/CT外框5內(nèi)部集成PET/CT 9，因此，在進(jìn)行治療的過程中，先通過治療床將病人送到PET/CT 9中進(jìn)行癌癥部位檢查、定位，定位結(jié)束之后，控制系統(tǒng)將癌癥部位參數(shù)傳輸給旋轉(zhuǎn)機(jī)架與治療床，通過治療床與旋轉(zhuǎn)機(jī)架的共同定位，將病人移動(dòng)到治療頭10下進(jìn)行治療。

本發(fā)明主要實(shí)現(xiàn)質(zhì)子治療儀在采取超導(dǎo)磁體時(shí)，輸運(yùn)線設(shè)備重量減輕的情況下，滿足旋轉(zhuǎn)機(jī)架等中心點(diǎn)的精度達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)要求，并且在旋轉(zhuǎn)機(jī)架輸運(yùn)線段采取不同的超導(dǎo)磁體，充分發(fā)揮高溫超導(dǎo)磁體和低溫超導(dǎo)磁體的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)機(jī)架的結(jié)構(gòu)最優(yōu)化，便于進(jìn)行磁體冷卻以及安裝，降低成本。旋轉(zhuǎn)機(jī)架中部空間的充分利用，在保證旋轉(zhuǎn)機(jī)架結(jié)構(gòu)剛度的前提下，集成了PET/CT設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)癌癥的檢查定位與治療一體化，縮減成本，便于質(zhì)子治療儀的推廣。

以上內(nèi)容僅僅是對(duì)本發(fā)明結(jié)構(gòu)所作的舉例和說明，所屬本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，只要不偏離發(fā)明的結(jié)構(gòu)或者超越本權(quán)利要求書所定義的范圍，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。