器、射程补偿器以及准直器在其各自的活动连接结构上设置有传感器，照射控制系统根据传感器的信号，即可确定是否有连接部件，并且确定所连接的部件为治疗计划中所需的部件，并根据所述连接状态传感器信号的有无给出可执行的二维或三维治疗指令的种类。例如，在脊型过滤器与射程补偿器的连接处，设两个突起的感应器，当连接上射程补偿器时，该突起便被压平或射程补偿器对应位置便有相应的突起；或者，在脊型过滤器与射程补偿器的连接处，设有小型扫码装置，连接结构上有一个可被识别的条形码或二维码，感应信号或扫码信号连接到照射控制系统，照射控制系统根据传感器的信号，若确定有连接部件，并且所连接的部件为二维治疗计划中所需的部件，同时，外围输入的治疗计划也为二维照射计划时，则允许执行二维照射治疗；照射控制系统根据传感器的信号，若确定除射程微调器外，没有上述其他二维照射用的连接部件，同时，外围输入的治疗计划也为三维照射计划时，则允许执行三维照射治疗；否则，系统发出报警信号。
[0047]下面介绍上述实施例在二维照射模式时的工作原理:
[0048]首先，从粒子加速器(未示出)引出的粒子束19 (此处粒子束19可以采用粒子放疗界使用最多的质子束，但本发明并不仅限于采用质子束，对其它比如碳离子束同样适用)通过粒子输运系统(未示出)运送到治疗头上游的输运磁铁18 ;然后经过波纹管1后依次进入第一扫描照射磁铁2、第一真空盒4和第二扫描磁铁3，该扫描磁铁2和3将按照照射控制器25的指令使粒子束19偏转到指定的位置。
[0049]粒子束19被第一、第二扫描磁铁2、3偏转后将通过束斑尺寸调节器7的散射体8，以使粒子束19在肿瘤靶区17位置附近的束斑变成比如直径约4厘米大小。粒子束19通过散射体8之后，再通过真空盒5下方的真空窗6进入束流剂量电离室12，其中束流剂量电离室12 —般有两个，一个为主，一个为副，以确保监测的可靠性。束流剂量电离室12主要监测通过它的粒子束19的数目。然后，粒子束19通过束流位置电离室11，以测量被第一和第二扫描磁铁2和3偏转后的粒子束位置，并判断是否与照射控制器25事先设计好的位置有偏离。其中，照射控制器25用于控制第一、第二扫描磁铁2、3的动作，并接收束流剂量电离室12和束流位置电离室11的监测信号，从而使得粒子束19在肿瘤照射位置形成横向均匀的剂量分布。这只要预先计算好扫描点的位置以及每一点需要照射的粒子数即可实现。
[0050]然后，粒子束19进入脊型过滤器13，脊型过滤器13的作用是展宽粒子束19的能量分布，使其在肿瘤靶区17的区域形成一覆盖靶区深度方向的展宽布拉格峰，被扫描磁铁2、3偏转到不同照射位置的粒子束19会通过脊型过滤器本体21的锯齿形结构的不同位置。
[0051]应该理解，在通过脊型过滤器13之前，粒子束19直接来自粒子加速器，其能量基本上是单一的(一般能量分布范围在中心值的1%以下)，因而如果不经过脊型过滤器13，则形成的布拉格峰在相同射程深度上。当经过脊型过滤器13后，如图4所示，由于通过的锯齿结构部具有不同厚度部分，所以粒子束19有不同的能量，同时粒子束19中的粒子在经过脊型过滤器本体21出射具有一定的角度，所以在空气中经过足够的路程，S卩，脊型过滤器13距离肿瘤靶区17较远，比如像现有技术那样，安装在第二扫描磁铁3的近旁时，不同能量的粒子在肿瘤深度方向上交叠，则形成在肿瘤靶区深度方向的展宽布拉格峰(SOBP:Spread-Out-Bragg-Peak)。那么，当通过脊型过滤器本体21的不同厚度部分的粒子束19到达肿瘤靶区17时，它们在横向方向F已经可以充分混合，所以，在靶区17的不同横向位置，都有通过脊型过滤器本体21不同厚度位置的粒子束19，都能形成计划得到的SOBP，如图4和图5所示。
[0052]但是，如果在本发明中要实现脊型过滤器13距离肿瘤靶区17足够远，则需将脊型过滤器13放入真空盒5里，但这样非常不方便，因为这样会非常不利于根据不同靶区厚度更换不同大小的脊型过滤器13。所以本发明选择将本来设置在扫描磁铁3近旁的脊型过滤器13设在真空窗6下面，从而可以根据不同肿瘤靶区17厚度，更容易地更换脊形过滤器13。但是，由于脊型过滤器13距离肿瘤靶区17较近，如图5所示，通过脊型过滤器不同厚度位置的粒子束19在漂移到靶区17位置时，不能充分混合，因而无法形成均匀的三维剂量分布ο
[0053]针对上述缺陷，本发明通过在脊型过滤器13上设置位置调节装置，并通过照射控制器25控制位置调节装置带动脊型过滤器本体21沿其厚度变化方向f (如图2和图3所示)运动，从而使得穿过同一位置的粒子在脊型过滤器本体21平移时，将会穿过锯齿结构的不同厚度。从加速器中出射的粒子束19能量基本上是单一的(一般能量分布范围在中心值的1 %以下)，当粒子束19中的粒子经过脊型过滤器13后，出射具有一定的角度，形成不同能量的粒子，粒子在肿瘤深度方向上交叠，从而实现不同能量的粒子在靶区深度方向上的混合。具体在本实施例中，照射控制器25根据束流剂量电离室12的测量结果控制马达驱动控制器30，使得第一微型马达22在预先指定范围实施旋转，通过带动螺杆20旋转来驱动开设有螺孔27的脊型过滤器本体21，使其横向位置在其锯齿结构周期(比如3_)的一半以上范围内平移。在此，马达22可以正转也可以反转。这样使得照射到肿瘤靶区17的粒子束19的能量调制结果不依赖于粒子束的横向位置，从而实现均匀照射。也就是说，通过沿脊型过滤器13厚度变化方向移动脊型过滤器本体21，并且将移动动作与束流剂量电离室12的测量值关联，使得在一个分次剂量的治疗照射中，脊型过滤器本体21的位置可以按束流剂量电离室12测到的照射剂量基本上均等分布进行调节。可将这种关联称作剂量驱动运动。举例1，束流照射肿瘤的某位置时，预定需要100个MU(机械跳数，count计数)，束流剂量电离室12在监测到50个MU时，照射控制器25根据该监测结果控制脊型过滤器本体21的位置移动到二分之一周期的位置上，照射剩下的50个MU，由此累计在该位置照射了 100个MU ;举例2，束流照射肿瘤的某位置，预定需要100个MU，束流剂量电离室12在监测已经照射了 25个MU时，照射控制器25根据该监测结果控制脊型过滤器本体21移动到四分之一周期的位置上，继续照射25个MU，然后控制脊型过滤器本体21移动到二分之一周期的位置上，照射25个MU，最后控制脊型过滤器本体21移动到四分之三周期的位置上，照射25个MU，由此累计在该位置照射了 100个MU，从而实现一个相关联的运动。据此，根据预先设计好的照射计划，实现目标靶区所必须受到的均匀的三维剂量照射。另外，在二维照射模式下，脊型过滤器本体21的运动也可以与束流剂量电离室12的测量结果无关联，具体来说，位置调节装置可以通过外围输入的周期运动指令直接带动脊型过滤器本体21沿其厚度变化方向在预定范围内反复移动，其运动周期大于粒子束19的扫描周期且为该扫描周期的二分之一的非整数倍，如果成整数倍，则会形成共振，而导致粒子束照射剂量的非均匀性，由此实现一个非关联运动。这种情况下，需要脊型过滤器本体21动的足够快，以实现不同能量的粒子在靶区深度方向上的混合，防止剂量出现周期性的非均匀情况。
[0054]实际上，图2和图3均为脊型过滤器13的结构示意图，只是脊型过滤器本体21的位置在微型马达22的驱动下有了改变。一般脊型过滤器的锯齿结构的高度变化周期由于加工精度限制，不能做的太小，一般在2mm到5mm左右。这个高度变化周期值越大越容易精密加工，但照射过程中脊型过滤器本体需要移动的范围也相应大一些。如图1所示，本发明的脊型过滤装置安装在电离室12和11的下方，并且可以容易地拆卸下来，以更换对应不同S0BP宽度的脊型过滤器，照射使用的S0BP宽度由治疗计划给出。
[0055]在如图6-8所示的另一个实施例中，脊型过滤器13的位置调节装置为另一种形式，包括第一连杆31、第二连杆32、第三连杆33和第二微型马达34。第二微型马达34通过第二微型马达驱动线35与马达驱动控制器30连接，这时通过照射控制器25根据束流剂量电离室12的测量结果，控制马达驱动控制器，通过一种“曲柄滑块机构”的传动模式，使得第二微型马达34在预先指定范围实施旋转，通过第三连杆33的旋转来驱动第二连杆32和第一连杆31，从而使脊型过滤器本体21的横向位置在其位置调节范围(脊型过滤器厚度变化空间周期一半以上)内平移运动。图7和图8为相同内容的示意图，只是脊型过滤器本体21的位置在第二微型马达34的驱动下有了改变。