粒子束剂量调节装置及其方法、放射治疗设备与流程

本申请涉及医疗设备，尤其是涉及一种粒子束剂量调节装置及其方法、放射治疗设备。

背景技术：

1、放射治疗是一种广泛使用的治疗癌症的技术，其中辐射束可以被发射至患者的靶区域(肿瘤组织)，其原理是向靶区提供最大辐射剂量，同时对非靶区域(靶区周围的健康器官或组织)施加可容许的影响。

2、目前，放射治疗中使用的辐射束可以包括各种类型，包括例如x射线束、电子束、强子束等或其任何组合；其中，x射线束可具有强的穿透能力，并且通常用于治疗对象内的肿瘤；然而，x射线束会沿其传输路径沉积能量并对非靶区造成损坏，强子束可包括质子和/或离子等，其可以在单点沉积大部分能量，即布拉格峰，可以利用强子束的布拉格峰值特征以实现所需的深度剂量分布。

3、然而，放射治疗设备结构复杂、成本高、能量切换速度慢，难以实现精准的剂量控制，并且放疗过程中产生的粒子束难以匹配靶区的形状变化，导致粒子束伤害正常组织，严重影响了放射治疗效果。

技术实现思路

1、本申请的目的旨在解决上述的技术缺陷之一，提供一种粒子束剂量调节装置及其方法、放射治疗设备，降低放疗过程中对正常组织伤害，提升放射治疗效果。

2、一种粒子束剂量调节装置，包括：

3、内置有中空管状体的主体结构，其中，所述主体结构的一端连接放射束源，另一端设计为输出端口；所述中空管状体为粒子束提供传输通道，将所述粒子束传导至所述输出端口；

4、剂量调节组件，密封连接于所述输出端口上，用于对输出的粒子束进行剂量调控；

5、其中，所述放射束源在受控状态下向所述中空管状体注入设定剂量的粒子束，所述粒子束通过剂量调节组件进行剂量调控后输出至所述靶区。

6、在一个实施例中，所述剂量调节组件包括：至少一个具有设定厚度的束流调节片；

7、其中，所述束流调节片由设定材质制成，所述束流调节片与所述输出端口密封连接，使得所述主体结构密封。

8、在一个实施例中，所述输出端口为平口状，所述束流调节片垂直安装于输出端口上。

9、在一个实施例中，所述输出端口为斜切口状，所述束流调节片以一倾角安装于输出端口上。

10、在一个实施例中，所述输出端口为直槽切口状，所述束流调节片设计为直槽形状，且垂直安装于输出端口上。

11、在一个实施例中，所述输出端口为封闭设计，在所述主体结构的侧面上开设有至少一个侧面开口；其中，所述束流调节片以密封方式安装于所述侧面开口上。

12、在一个实施例中，所述束流调节片由多个具有设定厚度的调节子块组合而成；

13、其中，每个调节子块对应采用至少一种材质制成，各个调节子块对粒子束具有不同的穿透率。

14、在一个实施例中，所述主体结构为圆筒形状；

15、所述束流调节片为圆环形状设计，所述束流调节片在沿圆环分布上具有设定厚度，且对应采用至少一种材质制成；

16、所述束流调节片密封套设在所述侧面开口位置外侧且围绕所述主体结构旋转，将不同厚度部位置于所述侧面开口上。

17、在一个实施例中，所述剂量调节组件还包括：

18、设于所述束流调节片的至少一个形状调节块，所述形状调节块上开设有特定形状的通孔，对粒子束进行塑形输出与靶区相匹配的分布形状。

19、在一个实施例中，所述形状调节块包括多个叠加组合的塑形片；

20、其中，各个塑形片开设有特定形状的通孔，各个塑形片通过旋转组合出目标形状的通孔，对粒子束进行塑形输出与靶区相匹配的分布形状。

21、在一个实施例中，所述主体结构的外表面还设有刻度尺。

22、在一个实施例中，所述中空管状体填充有由设定材料组成的介质。

23、在一个实施例中，所述介质包括设定成分和密度的空气、水和/或比重小于1的泡沫。

24、在一个实施例中，所述主体结构采用高密度的合金材料制成。

25、在一个实施例中，所述主体结构的尺寸为：8mm≤a≤30mm，4mm≤b≤25mm，30mm≤l≤500mm；其中，a表示外径，b表示内径，l表示长度；

26、在一个实施例中，所述束流调节片的材质为不锈钢、铜、钛、铝或非金属材料。

27、在一个实施例中，所述剂量调节组件的厚度尺寸为0.2mm≤t≤5mm，其中，t表示剂量调节组件的平面厚度。

28、在一个实施例中，所述形状调节块的通孔形状设计为三角形、长方形、长腰的多边形，或者为多个不同直径的圆孔。

29、在一个实施例中，所述形状调节块由高密度材料制成。

30、在一个实施例中，所述形状调节块的材质为不锈钢或者钨钢。

31、在一个实施例中，所述束流调节片的材质由不同密度的金属或非金属材料制成。

32、在一个实施例中，所述形状调节块的厚度尺寸为2mm≤t1≤5mm；其中，t1表示形状调节块的平面厚度。

33、一种粒子束剂量调节方法，应用于所述的粒子束剂量调节装置，包括：

34、(1)获取靶区的模型数据，根据所述模型数据构建靶区的数学模型；

35、(2)根据所述数学模型计算输出至靶区的粒子束的分布形状及目标剂量；

36、(3)根据所述分布形状及目标剂量确定所使用的剂量调节组件；

37、(4)通过所述粒子束剂量调节装置的剂量调节组件对输出的粒子束进行剂量调控。

38、在一个实施例中，所述步骤(3)包括：

39、根据所述分布形状确定所使用的形状调节块的类型，根据所述目标剂量确定所使用的束流调节片的材料类型及厚度参数。

40、一种放射治疗设备，包括：放射束源，以及所述的粒子束剂量调节装置；

41、其中，所述粒子束剂量调节装置插入到靶区，所述放射束源输出粒子束到粒子束剂量调节装置，输出设定分布形状及目标剂量的粒子束至靶区进行放疗。

42、上述粒子束剂量调节装置及其方法、放射治疗设备，基于剂量调节组件在末端对输出的粒子束进行剂量调控，然后再输出至靶区进行放疗，使得在放疗过程中产生的粒子束可以匹配靶区的形状变化，降低了对放射治疗设备性能的依赖，减少粒子束对正常组织的伤害，提升放射治疗效果。

43、进一步的，结合形状调节块的塑形功能及其不同结构设计以调控粒子束的形状，使得输出粒子束可以根据靶区的形状进行精确变化，在实现精准控制剂量分布基础上，进一步降低了对非靶区域的影响，有效控制了放疗过程的副作用，提升放疗效果。

44、进一步的，可以依据靶区的形状来对剂量调节组件进行不同的结构方案设计，进行不同控制，使得输出的粒子束的输出剂量能够匹配各种靶区形状的放疗需求，具有更加全面的放疗效果。

45、本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

技术特征：

1.一种粒子束剂量调节装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的粒子束剂量调节装置，其特征在于，所述剂量调节组件包括：至少一个具有设定厚度的束流调节片；

3.根据权利要求2所述的粒子束剂量调节装置，其特征在于，所述输出端口为平口状，所述束流调节片垂直安装于输出端口上；

4.根据权利要求2所述的粒子束剂量调节装置，其特征在于，所述束流调节片由多个具有设定厚度的调节子块组合而成；

5.根据权利要求3所述的粒子束剂量调节装置，其特征在于，所述剂量调节组件包括叠加的多个调节子片；

6.根据权利要求3所述的粒子束剂量调节装置，其特征在于，所述剂量调节组件还包括：

7.根据权利要求6所述的粒子束剂量调节装置，其特征在于，所述形状调节块包括多个叠加组合的塑形片；

8.根据权利要求1至7任一项所述的粒子束剂量调节装置，其特征在于，所述主体结构的外表面还设有刻度尺；

9.一种粒子束剂量调节方法，应用于权利要求1-8任一项所述的粒子束剂量调节装置，其特征在于，包括：

10.一种放射治疗设备，其特征在于，包括：放射束源，以及权利要求1-8任一项所述的粒子束剂量调节装置；

技术总结
本申请提供一种粒子束剂量调节装置及其方法、放射治疗设备；所述装置包括内置有中空管状体的主体结构，其中，主体结构的一端连接放射束源，另一端设计为输出端口；中空管状体为粒子束提供传输通道，将粒子束传导至所述输出端口；剂量调节组件，密封连接于输出端口上，用于对输出的粒子束进行剂量调控；放射束源在受控状态下向中空管状体注入设定剂量的粒子束，粒子束通过剂量调节组件进行剂量调控后输出至靶区。该技术方案，降低了对放射治疗设备性能的依赖，减少粒子束对正常组织的伤害，提升放射治疗效果。

技术研发人员：朱昆,颜学庆,盖炜,晏立新,刘彬
受保护的技术使用者：广东省新兴激光等离子体技术研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15