一种同源双束医用加速器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种同源双束医用加速器，包括电子枪，所述电子枪连接有加速管，加速管连接耦合器，耦合器通过波导窗连接有波导，波导连接有微波功率源，微波功率源连接有调制器，加速管上设置有三个能量开关，三个能量开关分别位于加速管内的三个加速腔之间，每个能量开关包括边耦合腔和位于边耦合腔内的失谐棒，加速器的出口端设置有可移动靶；通过调制器控制微波功率源的输出功率，同时调整三根失谐棒在边耦合腔内的长度，从而调整电子枪发射出的电子在加速管内获得的能量，从而获取KeV级射线和MeV级射线，保证了成像、治疗的同源共轴，提高对患者的治愈效果；此外，本实用新型设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。
【专利说明】一种同源双束医用加速器
【技术领域】
[0001]本实用新型属于医用设备【技术领域】，涉及一种同源双束医用加速器，以及应用该加速器的放射治疗设备，该医用加速器能够实现KeV射线(千电子伏特级射线)和MeV射线(兆电子伏特级射线)的同源共轴，从而实现临床放射治疗时成像系统与治疗系统的同源共轴。
【背景技术】
[0002]医用电子直线加速器是目前放射治疗的主要设备，属于低能加速器的一种应用。按其输出能量的高低，可分为低能机(4?6MeV)、中能机(8?15MeV)和高能机(20?25MeV)三种。
[0003]在临床放射治疗过程中，摆位是一个重要的环节。目前的摆位方式存在着较大的随机误差和设备误差，减弱了治疗效果，这主要是由于成像系统和治疗系统分别属于不同的坐标系造成的。一般而言，医疗上采用KeV级射线成像，MeV级射线治疗。如果直接采用MeV级射线成像，由于人体不同组织的衰减差异较小，故成像效果较差。因此，目前的设备都是采用两套系统，分别用于成像和治疗。如何实现成像系统和治疗系统的同源共轴，是目前医用加速器的一大课题。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的在于，针对上述现有技术中存在的放射治疗过程中成像系统和治疗系统无法同源共轴的缺陷，提供设计一种同源双束医用加速器及应用该加速器的放射治疗设备，以解决上述技术问题，实现成像系统和治疗系统的同源共轴，从而提高治疗效果O
[0005]一种同源双束医用加速器，包括电子枪，所述电子枪连接有加速管；其特征在于:所述加速管连接耦合器，耦合器通过波导窗连接有波导，波导连接有微波功率源，微波功率源连接有调制器，加速管上设置有三个能量开关，三个能量开关分别位于加速管内的三个加速腔之间，每个能量开关包括边耦合腔和位于边耦合腔内的失谐棒。
[0006]优选地，所述加速管为驻波直线加速管；驻波加速管相对于行波加速管，分路阻抗闻，品质因数大，具有更闻的加速效率。
[0007]优选地，所述微波功率源为磁控管或者速调管；磁控管自身能够产生较大功率的微波，以确保电子获得足够的能量。
[0008]优选地，所述失谐棒为无氧铜制成的失谐棒；无氧铜失谐棒易于加工，导体损耗小，产生的热量小，便于冷却。
[0009]优选地，所述失谐棒为圆柱形失谐棒；将失谐棒设置为圆柱形，不仅便于操作，而且能够确保失谐棒的失谐效果。
[0010]一种放射治疗设备，包括机架和治疗床，机架上固定设置有治疗仪，所述治疗仪上固定设置有射野成像系统，射野成像系统上设置有探测器；其特征在于:所述治疗仪的上部设置有电子加速器，所述电子加速器包括电子枪，所述电子枪连接有加速管，所述加速管连接耦合器，耦合器通过波导窗连接有波导，波导连接有微波功率源，微波功率源连接有调制器，加速管上设置有三个能量开关，三个能量开关分别位于加速管内的三个加速腔之间，每个能量开关包括边耦合腔和位于边耦合腔内的失谐棒，加速器的出口端设置有可移动靶。
[0011]优选地，所述加速管为驻波直线加速管；驻波加速管相对于行波加速管，分路阻抗闻，品质因数大，具有更闻的加速效率。
[0012]优选地，所述可移动靶上设置有重金属靶盘和低原子序数靶盘；重金属靶盘用于获得MeV级X射线，对患者进行放射性治疗，低原子序数靶盘用于获得KeV级X射线，以获取验证图像。
[0013]优选地，所述失谐棒为无氧铜制成的失谐棒；无氧铜失谐棒易于加工，导体损耗小，产生的热量小，便于冷却。
[0014]优选地，所述失谐棒为圆柱形失谐棒；将失谐棒设置为圆柱形，不仅便于操作，而且能够确保失谐棒的失谐效果。
[0015]本实用新型的有益效果在于，通过调制器控制微波功率源的输出功率，同时调整三根失谐棒在边耦合腔内的长度，从而调整电子枪发射出的电子在加速管内获得的能量，从而获取KeV级射线和MeV级射线，保证了成像、治疗的同源共轴，提高对患者的治愈效果；此外，本实用新型设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。
[0016]由此可见，本实用新型与现有技术相比，具有实质性特点和进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型提供的一种同源双束医用加速器的结构示意图。
[0018]图2为图1中加速管和能量开关的外部结构示意图。
[0019]图3为本实用新型提供的一种同源双束医用加速器的第一种工作状态图。
[0020]图4为本实用新型提供的一种同源双束医用加速器的第二种工作状态图。
[0021]图5为本实用新型提供的一种同源双束医用加速器的第三种工作状态图。
[0022]图6为本实用新型提供的一种同源双束医用加速器的第四种工作状态图。
[0023]图7为本实用新型提供的一种放射治疗设备的结构示意图。
[0024]图8为图7中A部分的局部放大图。
[0025]其中，1-电子枪，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-第一能量开关，42-第二能量开关，43-第三能量开关，401-第一边耦合腔，402第二边耦合腔，403-第三边耦合腔，5-失谐棒，6-机架，7-治疗床，8-治疗仪，9-射野成像系统，10-探测器，11-可移动靶，12-计算机系统，13-调制器，14-耦合器，15-波导，16-波导窗。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图并通过具体实施例对本实用新型进行详细阐述，以下实施例是对本实用新型的解释，而本实用新型并不局限于以下实施方式。
[0027]如图1和2所示，本实用新型提供的一种同源双束医用加速器，包括电子枪1，所述电子枪I连接有加速管2，所述加速管2连接耦合器14，耦合器14通过波导窗16连接有波导15，波导15连接有微波功率源3，微波功率源3连接有调制器13，加速管2上设置有三个能量开关，三个能量开关分别位于加速管2内的三个加速腔之间，每个能量开关包括边耦合腔和位于边耦合腔内的失谐棒5 ；
[0028]三个能量开关分别为第一能量开关41、第二能量开关42、第三能量开关43 ；
[0029]三个加速腔分别为第一加速腔201、第二加速腔202、第三加速腔203 ；
[0030]第一能量开关41包括第一边耦合腔401和位于该边耦合腔内的失谐棒；
[0031]第二能量开关42包括第二边耦合腔402和位于该边耦合腔内的失谐棒；
[0032]第三能量开关43包括第三边耦合腔403和位于该边耦合腔内的失谐棒；
[0033]第一能量开关41位于第一加速腔201与第二加速腔202之间，第一边耦合腔401的腔体同第一加速腔201的腔体、第二加速腔202的腔体相通；
[0034]第二能量开关42位于第二加速腔202与第三加速腔203之间，第二边耦合腔402的腔体同第二加速腔203的腔体、第三加速腔203的腔体相通；
[0035]第三能量开关43位于第三加速腔203与第一加速腔201之间，第三边耦合腔403的腔体同第三加速腔203的腔体、第一加速腔201的腔体相通；
[0036]本实施例中，所述加速管2为驻波直线加速管；驻波加速管分路阻抗高，品质因数大，具有更高的加速效率。
[0037]所述微波功率源3为磁控管或者速调管；磁控管自身能够产生较大功率的微波，以确保电子获得足够的能量。
[0038]所述失谐棒5为无氧铜制成的失谐棒；无氧铜失谐棒易于加工，导体损耗小，产生的热量小，便于冷却。
[0039]所述失谐棒5为圆柱形失谐棒；将失谐棒设置为圆柱形，不仅便于操作，而且能够确保失谐棒的失谐效果。
[0040]三个能量开关均与加速管2的轴向垂直设置，并且任意两个能量开关在空间上相差120度，三个能量开关位于不同的平面；便于调整失谐棒5在各边耦合腔内的长度，以准确控制加速腔内的电场强度，从而获取相应的电子射线。
[0041]本实施例中的电子加速器具有四种工作状态:
[0042]如图3所示，该医用加速器的第一种工作状态为，第一边耦合腔401和第二边耦合腔402的失谐棒均未插入相应腔体内，第三边耦合腔403的失谐棒完全插入其腔体内，此时，失谐棒对加速腔内的电场不产生影响，三个加速腔内的电场均匀分布，电子在三个加速腔内均获得最大限度的加速，该工作状态下，加速器输出MeV级电子射线，并且该MeV级电子能量最闻;
[0043]如图4所示，该医用加速器的第二种工作状态为，第一边耦合腔401和第二边耦合腔402的失谐棒均部分插入相应腔体内，第三边耦合腔403的失谐棒完全插入其腔体内，此时，失谐棒使得三个加速腔均部分失谐，使得三个加速腔内的电场幅值减小，但是电子依然处于加速状态，该工作状态下，加速器输出MeV级电子射线，但不如第一种工作状态下加速器输出的MeV级电子射线的能量高；
[0044]如图5所示，该医用加速器的第三种工作状态，第一边耦合腔401和第二边耦合腔402的失谐棒均全部插入相应腔体内，第三边耦合腔403的失谐棒部分插入其腔体内，此时，第二加速腔202内的电场强度为零，电子由第一加速腔201经第二加速腔202进入第三加速腔203，电子进入第三加速腔203后处于减速状态，即电子在第一加速腔201内获得能量，在第三加速腔203内失去能量，该工作状态下，加速器可以输出MeV级电子射线，但是能量比第二种状态低；
[0045]如图6所示，该医用加速器的第四种工作状态，第一边耦合腔401和第二边耦合腔402的失谐棒均全部插入相应腔体内，第三边耦合腔403的失谐棒未插入其腔体内，该工作状态下，加速器输出KeV级电子射线。
[0046]在具体使用过程中，通过调制器13控制微波功率源3的输出功率，并结合上述加速器的四种工作状态，能够获得不同能量级的MeV级电子射线和KeV级电子射线，满足临床治疗的需求。
[0047]如图7和8所示，本实用新型提供的一种放射治疗设备，包括机架6和治疗床7，机架6上固定设置有治疗仪8，所述治疗仪8上固定设置有射野成像系统9，射野成像系统9上设置有探测器10，所述治疗仪的上部设置有电子加速器，所述电子加速器包括电子枪1，所述电子枪I连接有加速管2，所述加速管2连接耦合器14，耦合器14通过波导窗16连接有波导15，波导15连接有微波功率源3，微波功率源3连接有调制器13，加速管2上设置有三个能量开关，三个能量开关分别位于加速管2内的三个加速腔之间，每个能量开关包括边耦合腔和位于边耦合腔内的失谐棒5，加速器的出口端设置有可移动靶11 ；
[0048]三个能量开关分别为第一能量开关41、第二能量开关42、第三能量开关43 ；
[0049]三个加速腔分别为第一加速腔201、第二加速腔202、第三加速腔203 ；
[0050]第一能量开关41包括第一边耦合腔401和位于该边耦合腔内的失谐棒；
[0051]第二能量开关42包括第二边耦合腔402和位于该边耦合腔内的失谐棒；
[0052]第三能量开关43包括第三边耦合腔403和位于该边耦合腔内的失谐棒；
[0053]第一能量开关41位于第一加速腔201与第二加速腔202之间，第一边耦合腔401的腔体同第一加速腔201的腔体、第二加速腔202的腔体相通；
[0054]第二能量开关42位于第二加速腔202与第三加速腔203之间，第二边耦合腔402的腔体同第二加速腔203的腔体、第三加速腔203的腔体相通；
[0055]第三能量开关43位于第三加速腔203与第一加速腔201之间，第三边耦合腔403的腔体同第三加速腔203的腔体、第一加速腔201的腔体相通；
[0056]本实施例中，所述加速管2为驻波直线加速管；驻波加速管分路阻抗高，品质因数大，具有更高的加速效率。
[0057]所述可移动靶11上设置有重金属靶盘和低原子序数靶盘；重金属靶盘用于获得MeV级X射线，对患者进行放射性治疗，低原子序数靶盘用于获得KeV级X射线，以获取验证图像。
[0058]所述失谐棒5为无氧铜制成的失谐棒；无氧铜失谐棒易于加工，导体损耗小，产生的热量小，便于冷却。
[0059]所述失谐棒5为圆柱形失谐棒；将失谐棒设置为圆柱形，不仅便于操作，而且能够确保失谐棒的失谐效果。
[0060]在具体治疗过程中，首先进行摆位验证，进行摆位验证时需要使用KeV级X射线进行成像，通过调整调制器13，并结合加速器的工作状态使加速器输出KeV级电子射线；将可移动靶11的低原子序数靶盘转至加速管的出口，加速器输出KeV级电子射线打靶产生相应的X射线，射野成像系统9的探测器10将检测到的KeV级X射线信号传入计算机系统12，形成验证图像，将此图像与治疗计划系统产生的图像进行比对，完成摆位验证(验证图像的生成，以及将验证图像与治疗计划系统产生的图像进行对比属于现有技术，在此不再敖述)；
[0061]摆位验证结束后对患者进行放射治疗，放射治疗需要MeV级射线，通过调整调制器13，并结合加速器的工作状态使加速器输出MeV级电子射线，将可移动靶11的重金属靶盘移至加速管的出口，加速器输出MeV级电子射线打靶后产生相应的MeV级X射线，以实现对患者的放射治疗；
[0062]或者直接采用MeV级电子射线对患者进行治疗，此时，只需将可移动靶11移开，采用MeV级电子射线对患者进行治疗。
[0063]在放射治疗过程中，可以将探测器10移开，以避免探测器10接受过高能量的射线照射而损坏。
[0064]以上公开的仅为本实用新型的优选实施方式，但本实用新型并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的没有创造性的变化，以及在不脱离本实用新型原理前提下所作的若干改进和润饰，都应落在本实用新型的保护范围内。
【权利要求】
1.一种同源双束医用加速器，包括电子枪，所述电子枪连接有加速管；其特征在于:所述加速管连接耦合器，耦合器通过波导窗连接有波导，波导连接有微波功率源，微波功率源连接有调制器，加速管上设置有三个能量开关，三个能量开关分别位于加速管内的三个加速腔之间，每个能量开关包括边耦合腔和位于边耦合腔内的失谐棒。
2.根据权利要求1所述的同源双束医用加速器，其特征在于:所述加速管为驻波直线加速管。
3.根据权利要求1或2所述的同源双束医用加速器，其特征在于:所述微波功率源为磁控管或速调管。
4.根据权利要求3所述的同源双束医用加速器，其特征在于:所述失谐棒为无氧铜制成的失谐棒。
5.根据权利要求4所述的同源双束医用加速器，其特征在于:所述失谐棒为圆柱形失谐棒。
6.一种放射治疗设备，包括机架和治疗床，机架上固定设置有治疗仪，所述治疗仪上固定设置有射野成像系统，射野成像系统上设置有探测器；其特征在于:所述治疗仪的上部设置有电子加速器，所述电子加速器包括电子枪，所述电子枪连接有加速管，所述加速管连接耦合器，耦合器通过波导窗连接有波导，波导连接有微波功率源，微波功率源连接有调制器，加速管上设置有三个能量开关，三个能量开关分别位于加速管内的三个加速腔之间，每个能量开关包括边耦合腔和位于边耦合腔内的失谐棒，加速器的出口端设置有可移动靶。
7.根据权利要求6所述的放射治疗设备，其特征在于:所述加速管为驻波直线加速管。
8.根据权利要求6或7所述的放射治疗设备，其特征在于:所述可移动靶上设置有重金属靶盘和低原子序数靶盘。
9.根据权利要求8所述的放射治疗设备，其特征在于:所述失谐棒为无氧铜制成的失谐棒。
10.根据权利要求9所述的放射治疗设备，其特征在于:所述失谐棒为圆柱形失谐棒。
【文档编号】A61B6/00GK204158405SQ201420554761
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年9月25日 优先权日:2014年9月25日
【发明者】任旗, 刘广超, 王爱涛, 孟超, 苗青 申请人:山东新华医疗器械股份有限公司