本公开涉及肿瘤放射治疗技术领域，尤其涉及一种小型化粒子射束治疗装置。
背景技术：
粒子加速器可应用于肿瘤放射治疗，如在重离子治疗或质子治疗中对粒子射束进行加速。加速后的粒子射束需被引导至患者的靶组织，且经常需要从不同的方向对靶组织进行照射，以增强治疗效果或减小对周围健康组织的照射剂。
一些肿瘤放射治疗系统中，粒子束的发生装置和加速器固定于地面，治疗室设置在加速器的附近，因此需要对加速器射出的粒子射束进行转向并引导至治疗室内，具体需要由偏转磁体和聚焦磁体组成的复杂系统将粒子射束从粒子加速器引导至目标，其体积较大且制造成本昂贵。另外，治疗室与加速器的距离较大，粒子射束在传输过程中会发生能量损耗，可能导致照射剂量的控制精度降低。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种小型化粒子射束治疗装置。
本公开提供了一种小型化粒子射束治疗装置，用于向靶组织发射粒子射束，包括：
固定支撑装置，包括底座，所述底座上设有驱动转动机构，用于作为支撑基础；
同步加速器，用于对粒子射束进行加速，所述同步加速器中具有偏转磁体，所述同步加速器上连接有第一输送通道，所述第一输送通道将粒子射束斜向上输送；
旋转支撑装置，用于对所述同步加速器支撑，所述旋转支撑装置可转动地设置于所述固定支撑装置；所述旋转支撑装置做旋转运动时具有旋转中心线，通过所述驱动转动机构提供的动力能够使所述旋转支撑装置绕所述旋转中心线旋转；
第一偏转磁体组，设置在所述旋转支撑装置上，用于接收和输送所述第一输送通道输出的粒子射束，所述第一偏转磁体组呈弧状，经所述第一输送通道输出的粒子射束沿所述第一偏转磁体组的输入端的切线方向进入到所述第一偏转磁体组内；
第二偏转磁体组，与所述第一偏转磁体组连接，用于接收和传送所述第一偏转磁体组输出的粒子射束，所述第一偏转磁体组与所述同步加速器中的偏转磁体组的结构和参数以及偏转磁体本体的数量均相同，所述第二偏转磁体组呈弧状，所述第一偏转磁体组与所述第二偏转磁体组之间设有第一偏转磁体，经所述第一偏转磁体偏转的粒子射束沿所述第二偏转磁体组的输入端的切线方向进入到所述第二偏转磁体组内，所述第二偏转磁体组的输出端指向所述旋转支撑装置的旋转中心线；
照射头，连接于所述第二偏转磁体组的末端，粒子射束从所述照射头发射至目标靶组织。
可选的，所述第一偏转磁体将所述第一偏转磁体组输出的粒子射束偏转至水平方向或与所述底座的支撑面平行。
可选的，所述第一偏转磁体组与所述第二偏转磁体组之间设有第二输送通道，经所述第一偏转磁体偏转的粒子射束进入到所述第二输送通道内，且所述第二输送通道的输出端与所述第二偏转磁体组的连接处相切。
可选的，所述第二输送通道沿水平方向设置或与所述底座的支撑面平行。
可选的，所述第二输送通道的外周设有第一聚焦磁体。
可选的，所述第一偏转磁体组所处平面与所述第二偏转磁体组所处平面形成夹角。
可选的，所述第一偏转磁体所处平面与所述第一偏转磁体组所处平面重合。
可选的，经所述第二偏转磁体组输出的粒子射束垂直于所述旋转支撑装置的旋转中心线。
可选的，所述旋转支撑装置的旋转中心线与水平面或与所述底座的支撑面平行。
可选的，所述第一输送通道的外周设有第二聚焦磁体。
可选的，所述第二偏转磁体组与所述同步加速器中偏转磁体组的结构和参数以及偏转磁体本体的数量均相同。
可选的，所述第一偏转磁体组和同步加速器内偏转磁体组的偏转磁体本体的数量均为四个；或所述第一偏转磁体组、所述第二偏转磁体组和所述同步加速器内偏转磁体组的偏转磁体本体的数量均为四个。
可选的，所述旋转支撑装置的两侧均设有环形结构，所述环形结构与所述旋转支撑装置同轴，所述环形结构可转动地设置于所述固定支撑装置，且所述环形结构的外径小于所述旋转支撑装置径向最远处的径向距离。
可选的，所述第一偏转磁体组内的偏转磁体本体、所述第二偏转磁体组内的偏转磁体本体和所述同步加速器内的偏转磁体组的偏转磁体本体均具有聚焦边缘。
可选的，所述第一输送通道中粒子射束运动轨迹与所述同步加速器中粒子射束运动轨迹所处平面之间的垂直面与水平面或与所述底座的支撑面垂直。
可选的，所述同步加速器中粒子射束运动轨迹所处平面垂直于所述底座的支撑面或水平面。
本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：
相对于同步加速器和束流输运装置分开布置的结构，集成在旋转支撑装置上的同步加速器、第一偏转磁体组和第二偏转磁体组可以显著节省空间。经同步加速器输出的粒子射束沿第一偏转磁体组的输入端的切线方向进入到第一偏转磁体组内，因此，无需在第一偏转磁体组的输入端设置偏转磁体和聚焦磁体，从而使粒子射束治疗装置整体的高度降低，高度降低能够使粒子射束治疗装置占用的空间减小，进而节约粒子射束治疗装置容纳建筑物整体的建设成本及建筑难度，实现超小型化的同步加速器粒子射束治疗装置。
第一偏转磁体组和第二偏转磁体组中的偏转磁体与同步加速器中的偏转磁体的结构和参数相同，因此可以采用基本相同的控制参数来控制粒子射束的偏转，从而降低粒子射束从同步加速器中引出后对患者进行照射治疗路径的偏转控制的难度和复杂度，可以简化控制系统。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本公开实施例所述小型化粒子射束治疗装置的结构示意图；
图2为图1的主视图；
图3为图1的右视图；
图4为隐藏了旋转支撑装置之后的小型化粒子射束治疗装置的示意图；
图5为图4的俯视图；
图6为本公开实施例所述小型化粒子射束治疗装置设有筒体的示意图；
图7为本公开实施例所述旋转支撑装置的两侧设置环形支撑板的示意图；
图8为本公开实施例所述同步加速器与第一输送通道位置关系的示意图；
图9为本公开实施例所述同步加速器所处平面和第二偏转磁体组所处平面的示意图；
图10为本公开实施例所述第一偏转磁体组所处平面的示意图；
图11为本公开实施例所述粒子射束运动轨迹与同步加速器的粒子射束运动轨迹所处平面之间的垂直面的示意图。
其中，10、同步加速器所处平面；11、第一偏转磁体组所处平面；12、第二偏转磁体组所处平面；13、垂直面；14、旋转中心线；100、固定支撑装置；110、第一支撑；120、第二支撑；200、旋转支撑装置；210、环形板；220、筒体；230、支撑杆；240、环形支撑板；300、注入装置；310、驱动装置；400、同步加速器；410、第一偏转磁体本体；500、第一偏转磁体组；510、第二偏转磁体本体；600、第二偏转磁体组；610、第三偏转磁体本体；700、支撑装置；800、照射头；900、第二输送通道；901、第一聚焦磁体；902、第一偏转磁体；910、第一输送通道；911、第二聚焦磁体。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。
结合图1至图4所示，本申请实施例提供的小型化粒子射束治疗装置用于向靶组织发射粒子射束，粒子射束治疗装置包括固定支撑装置100、旋转支撑装置200、注入装置300、同步加速器400、第一偏转磁体组500、第二偏转磁体组600、支撑装置700、驱动装置310、照射头800和控制装置(图未示出)。
固定支撑装置100作为安装基体固定于地面上，在一些实施例中，固定支撑装置100的底座为地面。底座上设有驱动转动机构，用于作为支撑基础。注入装置300包括粒子源，其固定在旋转支撑装置200上，用于发生粒子射束并将粒子射束初步加速后注入到同步加速器400内，具体可以为质子束、碳离子束或氦离子束等。
如图2所示，同步加速器400固定在旋转支撑装置200上，用于接收和加速注入装置300发生的粒子射束，同步加速器400中具有偏转磁体。优选地，同步加速器400呈竖立状态固定在旋转支撑装置200上，即同步加速器400中粒子射束运动轨迹所处平面10垂直于底座的支撑面或水平面，减少占用旋转支撑装置200的内部空间。在另一些实施例中，同步加速器400也可倾斜设置在旋转支撑装置200内，即同步加速器400所在平面与竖直平面呈一定角度，该种设计方式可减少粒子射束治疗装置的高度。结合图9和图10所示，该处及以下同步加速器所处平面10、第一偏转磁体组所处平面11、第二偏转磁体组所处平面12、第一偏转磁体902所在平面均是指粒子射束在各个装置内运动轨迹所处平面或粒子射束的通道中心线所处平面。
粒子射束经过第一偏转磁体组500与第二偏转磁体组600依次接收加速后的粒子射束，并通过照射头800对目标区域进行照射。支撑装置700用于支撑患者，支撑装置700由可活动的机械机构(图未示)驱动以便于调整其与照射头800的相对位置，支撑装置700优选为治疗床，治疗床可以通过机械臂移动或底部设有的滚轮移动座移动。驱动装置310用于驱动旋转支撑装置200在固定支撑装置100上转动。同步加速器400上连接有第一输送通道910，第一输送通道910将粒子射束斜向上输送。
如图4所示，同步加速器400包括四组偏转磁体组和加速装置。每组偏转磁体组中的偏转磁体本体的数量为多个，如图示实施例中每组偏转磁体组包括四个第一偏转磁体本体410。加速装置可以为射频加速器。第一偏转磁体本体410用于通过其磁场对粒子射束进行偏转，使粒子射束能沿环形轨道回转。同步加速器400使粒子射束循环转动加速以提高能量或维持在循环轨道中。进一步优化地，第一偏转磁体本体410也可以设成具有边缘聚焦作用。其中，图中所示的每组偏转磁体组的第一偏转磁体本体410数量为多个，每组偏转磁体组的第一偏转磁体本体410的结构、参数不相同，图中仅为示意，不代表第一偏转磁体本体410的实际结构。在一些可选实施例中，每组偏转磁体组中的第一偏转磁体本体410的数量也可以为一个，使束流转过90度。在另一些实施例中，同步加速器400的形状还可以为圆角矩形等形状，每个圆角处均由多个偏转磁体构成，圆角处的偏转磁体可以使束流发生度偏转。
结合图1和图3所示，固定支撑装置100包括底座和驱动转动机构。作为优选方案，驱动转动机构可以为多个滚轮和驱动装置310，滚轮可转动地设置于底座，多个滚轮的轴线平行，多个滚轮沿凹陷的圆弧轨迹排布在底座上，滚轮的外周面形成凹陷的弧形轨道。驱动装置310可以驱动至少一个滚轮转动。作为实施方式，驱动装置310可为电机或电机减速机，或减速电机等能通过电动提供滚轮枢轴转动的机构。驱动转动机构也可为其他能够驱动物体转动的机构。
旋转支撑装置200用于对同步加速器400支撑，即同步加速器400安装在旋转支撑装置200上，且同步加速器400与旋转支撑装置200同轴设置。旋转支撑装置200可转动地设置于固定支撑装置100，旋转支撑装置200做旋转运动时具有旋转中心线14，通过驱动转动机构提供的动力能够使旋转支撑装置200绕旋转中心线14旋转。优选地，旋转支撑装置200的旋转中心线14与水平面或与支撑面(即底座的上表面)平行设置，便于安装和控制。结合图1至图3所示，在一些实施例中，旋转支撑装置200为环状支架，具体包括两个环形板210，两个环形板210同心布置，且两个环形板210间隔设置，使得两个环形板210之间形成安装同步加速器400的空间。旋转支撑装置200的外周面与固定支撑装置100中的滚轮外边缘所排布成的弧形轨迹等径，且可转动地布置于滚轮外周面上，滚轮的外周面与旋转支撑装置200的外周面相切接触，滚轮转动时可以驱动旋转支撑装置200转动。
应当理解，旋转支撑装置200的形状以及其与固定支撑装置100的连接方式并不局限于上述结构，能实现安装固定同步加速器400并能在固定支撑装置100上转动的其他结构也应落入本公开要求保护范围。例如，旋转支撑装置200的外形可以为方形、多边形等形状，内部构造可以采用由较短的金属材质的圆管、圆柱相互固定连接而成的镂空桁架结构，能大大减轻旋转支撑装置200的重量。
旋转支撑装置200与固定支撑装置100的可转动连接也可以为其他形式，如旋转支撑装置200的两个端面上均可以设置一个环形结构(该环形结构可为具有能使同步加速器400旋转设定角度的圆弧型或开口环，圆弧或环的圆心角保证能使同步加速器400旋转预设角度，例如大于等于90°。优选的，为圆环结构，如图7所示)，并且配套设置两个固定支撑装置100。环形结构与旋转支撑装置200的转动中心同轴，环形结构可转动地设置于固定支撑装置100，且环形结构的外径小于旋转支撑装置200径向最远处的径向距离，此时，固定支撑装置100使得环形结构的半径可以更小。两个环形结构的外周面与固定支撑装置100上的滚轮配合，通过滚轮与环形结构外周面的啮合或摩擦驱动旋转支撑装置200转动。
具体地，如图7所示，旋转支撑装置200的两侧均设有多个支撑杆230，环形结构为环形支撑板240，环形支撑板240设置在支撑杆230的端部，进而通过支撑杆230将两个环形支撑板240固定支撑在旋转支撑装置200的两侧。环形支撑板240的外周面与固定支撑装置100上的滚轮配合，通过滚轮的转动带动环形支撑板240转动。即在旋转支撑装置200的两侧均设置滚轮，滚轮可转动地设置于底座，多个滚轮的轴线平行，多个滚轮沿凹陷的圆弧轨迹排布在底座上，滚轮的外周面形成凹陷的弧形轨道并与环形支撑板240外边缘相切。驱动装置310可以驱动至少一个滚轮转动。通过两侧的滚轮组对环形支撑板240支撑，能够保证旋转支撑装置200被更稳定的支撑及旋转运动。优选的，旋转支撑装置200配合设有能够保证旋转支撑装置200在转动时不发生侧倾的机构，该机构可以设置在滚轮架内测，也可在底座上，或在粒子射束治疗装置容纳建筑体的顶部或两侧墙体上。例如滚轮架内测设有滚轮或滚珠机构，该滚轮或滚珠抵靠在旋转支撑装置200表面。优选的，支撑杆230垂直于旋转支撑装置200所处平面，环形支撑板240的中心线与旋转支撑装置200的旋转中心线14重合，使得通过环形支撑板240的转动带动旋转支撑装置200沿着其中心线转动。进一步优化地，尽可能的减小环形支撑板240的直径，能够保证粒子射束治疗装置在旋转时，不会发生干涉即可。例如，首先保证旋转支撑装置200径向距离最大的部位在旋转设定角度过程中，不会与底座发生干涉。该种设计方式能够进一步降低粒子射束治疗装置的整体高度。
在另一些实施例中，驱动旋转支撑装置转动的方式可以通过齿轮传动，底座上设有驱动装置，驱动装置连接设置有第一齿轮，驱动装置能够驱动第一齿轮转动，相应地，在环形板210或环形支撑板240的外周设置与第一齿轮相啮合的第二齿轮，进而通过第一齿轮的转动带动环形板210或环形支撑板240转动。可见，固定支撑装置100与旋转支撑装置200的具体配合方式不受限制，只需满足通过固定支撑装置100带动旋转支撑装置200围绕其旋转中心线14转动即可。
结合图1至图5所示，第一偏转磁体组500设置在旋转支撑装置200上，用于接收和输送第一输送通道910输出的粒子射束，第一偏转磁体组500呈弧状，经第一输送通道910输出的粒子射束沿第一偏转磁体组500的输入端的切线方向进入到第一偏转磁体组500内。具体地，第一输送通道910与第一偏转磁体组500的输入端的连接位相切，即第一偏转磁体组500的输入端的切线方向与经同步加速器400输出的粒子射束的输送方向重合。其中，第一偏转磁体组500可通过连接件设置在旋转支撑装置200上，也可通过第一输送通道910设置在旋转支撑装置200上。具体地，第一偏转磁体组500包括多个偏转磁体，其中，第一偏转磁体组500也可包括一个偏转磁体。如图示实施例中第一偏转磁体组500包括四个第二偏转磁体本体510，四个第二偏转磁体本体510用于通过其磁场对粒子射束进行偏转，使粒子射束按照设定方向从第一偏转磁体组500中输出。当然，第二偏转磁体本体510也可以为其他数量，如第二偏转磁体本体510的数量也可以为一个，且第二偏转磁体组500中对应位置的第二偏转磁体本体510的圆心角与同步加速器400的偏转磁体组中对应位置的第一偏转磁体本体410的圆心角可以相同，也可不同，其根据具体需求进行设计。其中，圆心角为偏转磁体本体或偏转磁体组中在其所处面上束流运动轨迹形成圆弧的圆心角。
值得注意的是，上文及下文中的相切均是指与粒子射束运动方向所形成的轨迹相切。
如图4所示，第二偏转磁体组600与第一偏转磁体组500连接，用于接收和传送第一偏转磁体组500输出的粒子射束，第一偏转磁体组500与同步加速器400中的偏转磁体组的结构和参数以及偏转磁体本体的数量均相同，进一步优化地，第二偏转磁体组600与同步加速器400中偏转磁体组的结构和参数以及偏转磁体本体的数量均相同。该种设计方式可以采用基本相同的控制参数来控制粒子射束的偏转，从而降低粒子射束从同步加速器400中引出后对患者进行照射治疗路径的偏转控制的难度和复杂度，可以简化控制系统。第二偏转磁体组600呈弧状，第一偏转磁体组500与第二偏转磁体组600之间设有第一偏转磁体902，经第一偏转磁体902偏转的粒子射束沿第二偏转磁体组600的输入端的切线方向进入到第二偏转磁体组600内，即经第一偏转磁体902偏转的粒子射束的输送方向与第二偏转磁体组600的输入端的切线方向平行。第二偏转磁体组600的输出端指向旋转支撑装置200的旋转中心线14。第二偏转磁体组600包括多个偏转磁体，且第二偏转磁体组600中的偏转磁体也可以为一个。在一些优选实施例中，如图示实施例中第二偏转磁体组600包括四个第三偏转磁体本体610，四个第三偏转磁体本体610用于通过其磁场对粒子射束进行偏转，使得粒子射束朝向旋转支撑装置200的旋转中心线14方向输出。该种设计方式使得第二偏转磁体本体510的数量和第三偏转磁体本体610的数量与同步加速器400中每组偏转磁体组的第一偏转磁体本体410的数量相同，进一步优化地，第一偏转磁体组500和第二偏转磁体组600中的偏转磁体构成的偏转部分的曲率半径与同步加速器400中的偏转磁体构成的偏转部分的曲率半径相同，且偏转磁体本体的数量均为四个。因此，第一偏转磁体组500和第二偏转磁体组600可以直接采用同步加速器400中的偏转磁体组，使得粒子射束治疗装整体的设计和安装更加方便。并且可以采用基本相同的控制参数来控制束流的偏转，从而降低束流从同步加速器400中引出后对患者进行照射治疗路径的偏转控制的难度和复杂度，可以简化控制系统。
优选地，同步加速器400、第一偏转磁体组500与第二偏转磁体组600均由多块具有聚焦边缘的偏转磁体本体构成，在实现粒子射束偏转的同时，具有聚焦功能，可以省去单独的聚焦磁体，从而可以使粒子治疗装置整体的体积及重量大大降低，使竖立设置的粒子射束治疗装置转动时，旋转驱动更简易、无需更大功率的旋转驱动，同时有利于旋转运动的精度控制。值得注意的是第一偏转磁体组500与第二偏转磁体组600也可以采用不具有边缘聚焦功能的磁体，配合单独的聚焦磁体进行聚焦。
照射头800连接于第二偏转磁体组600的末端，粒子射束从照射头800发射至目标靶组织。进一步优化地，可在照射头800与第二偏转磁体组600之间设置聚焦磁体。在另一些实施例中，同步加速器400中每组偏转磁体组的第一偏转磁体本体410的数量可以为一个，此时，第二偏转磁体本体510的数量和第三偏转磁体本体610的数量也应为一个，便于设计和安装。具体地，一个偏转磁体本体实现90°的偏转，其中，同步加速器需要4个第一偏转磁体本体410以完成束流回转一周。或者一个偏转磁体本体实现60°的偏转，同步加速器需要6个第一偏转磁体本体410以完成束流回转一周。可见，偏转磁体本体的偏转角度不受限制，只需满足偏转需求即可，且同步加速器中的偏转磁体本体数量应使得束流能够回转一周。需要注意的是，该实施例中的每个偏转磁体本体前后都需要设有单独的聚焦磁体，避免束流发散。
本申请相对于同步加速器400和束流输运装置分开布置的结构，集成在旋转支撑装置200上的同步加速器400、第一偏转磁体组500和第二偏转磁体组600可以显著节省空间。经同步加速器400输出的粒子射束沿第一偏转磁体组500的输入端的切线方向进入到第一偏转磁体组500内，因此，无需在第一偏转磁体组500的输入端设置偏转磁体和聚焦磁体，从而使粒子射束治疗装置整体的高度降低，高度降低能够使粒子射束治疗装置占用的空间减小，进而节约粒子射束治疗装置容纳建筑物整体的建设成本及建筑难度，实现超小型化的同步加速器400粒子射束治疗装置。其中，粒子射束治疗装置容纳建筑物，需要具备屏蔽功能，其使用的墙体越厚，高度越高，建筑成本及建筑难度随之急剧上升。
第一偏转磁体组500和第二偏转磁体组600中的偏转磁体与同步加速器400中的偏转磁体的结构和参数相同，因此可以采用基本相同的控制参数来控制粒子射束的偏转，从而降低粒子射束从同步加速器400中引出后对患者进行照射治疗路径的偏转控制的难度和复杂度，可以简化控制系统。
如图2所示，第一输送通道910从同步加速器400的中部伸出并斜向上延伸，进而使得粒子射束斜向上输送。第一偏转磁体组500与第二偏转磁体组600的连接处处于旋转支撑装置200的旋转中心线14的上方，并且使得第二偏转磁体组600的输出端指向旋转支撑装置200的旋转中心线14，便于由上至下地发射粒子射束。进一步优化地，第一偏转磁体902将第一偏转磁体组500输出的粒子射束偏转至水平方向或与底座的支撑面平行。该种设计方式使得第二偏转磁体组600的输入端的切线方向与水平方向或底座的支撑面平行，进而使得经第二偏转磁体组600输出的粒子射束垂直于旋转支撑装置200的旋转中心线14。采用第二偏转磁体组600的输入端水平，输出端垂直的实施方案，第二偏转磁体组600可以直接采用与同步加速器400相同的偏转磁体组，即结构、参数和偏转磁体本体的数量均相同，简化控制系统。该种方式能够使粒子射束基本垂直于平躺卧的患者的支撑面及其躯干所在的虚拟的中心轴，该中心轴可以设定为经过患者肿瘤位置并经过旋转中心线14，优选的跟旋转中心线14共线。旋转同步加速器400后，能够使束流在垂直于该支撑面及患者躯干所在的虚拟的中心轴的垂直面上旋转。
在另一些实施例中，第一偏转磁体组500与第二偏转磁体组600之间设有第二输送通道900，经第一偏转磁体902偏转的粒子射束进入到第二输送通道900内，且第二输送通道900的输出端与第二偏转磁体组600的连接处相切。具体地，第一偏转磁体902设置在第一偏转磁体组500的输出端，进而使得经第一偏转磁体902偏转的粒子射束进入到第二输送通道900内，且经第一偏转磁体902偏转的粒子射束的输出方向与第二输送通道900的束流输送方向相同。第二输送通道900的长度根据具体需求进行设计，使得第二偏转磁体组600的输出端指向旋转支撑装置200的旋转中心线14。进一步优化地，第二输送通道900的方向能保证其束流输送方向沿水平方向设置或与底座的支撑面平行，即该种设计方式使得第二偏转磁体组600输出的粒子射束垂直于旋转支撑装置200的旋转中心线14。
进一步优化地，第二输送通道900的外周设有第一聚焦磁体901，第一聚焦磁体901的数量优选为一个或两个，当然，第一聚焦磁体901的数量也可以为多个，但这样会增加第二输送通道900的长度。通过设置第一偏转磁体902和第一聚焦磁体901，可以缩短第二输送通道900的长度，起到减小粒子射束治疗装置的轴向长度的作用，若治疗时，加速器、注入装置辐射过大时，需要控制加速器与病人之间距离不能太小，并增加屏蔽装置。此时，根据需要调整第二输送通道900的长度。
其中，上述和下述的轴向均是指旋转支撑装置200的旋转中心线14的长度方向。
如图5所示，第一偏转磁体组500所处平面与第二偏转磁体组600所处平面形成夹角。第二偏转磁体组600从而能够使粒子射束偏转向下，同时因为第一偏转磁体组500所处平面与第二偏转磁体组600所处平面具有一定夹角，为避免粒子射束发散，在第一偏转磁体组500与第二偏转磁体组600之间设置多个第一聚焦磁体901。具体地，由于第一偏转磁体组500与第二偏转磁体组600之间通过第二输送通道900连接，因此，第一聚焦磁体901设置在第二输送通道900的外周，其中，第一聚焦磁体901可为一个、两个或多个，其根据第二输送通道900的长度进行设计，当然，在保证能够实现束流聚焦的前提下，且治疗时，同步加速器400、注入装置300等本身的辐射不至于过大或通过必要的辐射屏蔽装置屏蔽后，辐射能够被降低到可容许范围内时，为了减小第二输送通道900的长度，第一聚焦磁体901的数量越少越好。在本专利中某些实施例的方案中，其同步加速器400、注入装置300等本身的辐射在容许范围内，或通过屏蔽后，可以降低到可容许范围内。
第一偏转磁体组500使粒子射束从第一输送通道910的输送方向偏转为设定方向，第一偏转磁体902将第一输送通道910输出的粒子射束的方向转为水平方向，第二偏转磁体组600能够将粒子射束由水平方向转变为垂直方向，能够简化粒子射束治疗装置的结构，便于安装，避免安装时第二输送通道900与参照物之间的夹角无法准确的定位，而导致安装出现误差，进而导致粒子射束治疗装置治疗时出现治疗事故的现象发生。且该种设计方式使得第一偏转磁体组500与第二偏转磁体组600的高度降低，进而使整体粒子射束治疗装置的高度降低，进一步节省粒子射束治疗装置的容纳建筑物的体积。值得注意的是，该种设计方式应满足照射头800处于旋转支撑装置200的旋转中心线14的上方，且照射头800与旋转支撑装置200的旋转中心线14之间具有一定的距离，可以容纳病人。
在另一些实施例中，倘若照射头800与旋转支撑装置200的旋转中心线14之间的空间不足，不足以容纳病人，则第一偏转磁体组500的输出端斜向上倾斜。具体地，如图8所示，可通过改变第一输送通道910与同步加速器400所处平面之间的夹角，或保持第一偏转磁体组500平面相对同步加速器400不变的情况下，增大第一偏转磁体组500粒子射束轨迹的圆心角，改变第一偏转磁体组500的输出端的束流方向，进而使得第一偏转磁体组500的输出端斜向上倾斜。同时，仍需通过第一偏转磁体902将经第一偏转磁体组500输出的粒子射束的方向转成水平方向。
在另一些实施例中，为了增加照射头800与旋转支撑装置200的旋转中心线14之间的距离，也可采用调整第一输送通道910的长度的方式，当然，第一输送通道910的长度不可过短或过长，应在设计范围之内，相应地，需根据第二偏转磁体组600的输出端的束流方向调整第一偏转磁体组500的圆心角度、第二偏转磁体组600的圆心角度以及第一输送管道的长度，确保第二偏转磁体组600的输出端指向旋转支撑装置200的旋转中心线14。其中，圆心角为偏转磁体本体或偏转磁体组中在其所处面上束流运动轨迹形成圆弧的圆心角。
经第一偏转磁体902偏转的粒子射束所处的平面与第一偏转磁体组500所处平面重合，即经第一偏转磁体902偏转的粒子射束所处的其中一个平面与第一偏转磁体组500中粒子射束运动轨道所在平面重合。该种设计方式能够更好的对粒子射束偏转。
如图11所示，同步加速器400上连接有第一输送通道910，其粒子射束运动轨迹与同步加速器400的粒子射束运动轨迹所处平面之间的垂直面13，与从同步加速器400引出前的粒子射束轨迹相切，且第一输送通道910中粒子射束运动轨迹与同步加速器400中粒子射束运动轨迹所处平面之间的垂直面13与水平面或与底座的支撑面垂直，使得粒子射束能够进入到第一输送通道910内。结合图1和图3所示，第一输送通道910的输出端斜向上延伸，第一偏转磁体组500的输入端与第一输送通道910连接，且第一输送通道910与第一偏转磁体组500的连接处相切。其中，第一输送通道910的输出端斜向上倾斜设置，使得经第一偏转磁体组500输出的粒子射束处于旋转支撑装置200的旋转中心线14的上方。进一步优化地，第一输送通道910的外周设有第二聚焦磁体911。
如图6所示，在本实施例中，粒子射束治疗装置还包括筒体220，筒体220为圆筒，与旋转支撑装置200同轴固定，第一偏转磁体组500、第二输送通道900和部分第二偏转磁体组600位于筒体220的外侧，且第二偏转磁体组600的输出端穿过筒体220的侧壁并插入到筒体220的内部，第二偏转磁体组600与筒体220固定连接，以此增强第二偏转磁体组600的稳固性，筒体220同时起到物理隔离的作用。其中，为了增加粒子射束治疗装置各装置在转动过程中的稳定性，可在筒体220的外周设置连接臂或连接架，通过连接臂或连接架连接固定第一偏转磁体组500、第二偏转磁体组600、第一输送通道910、第二输送通道900、照射头800以及多个聚焦磁体。
在另一些实施例中，当粒子射束治疗装置的轴向长度较小时，则无需设置筒体220，此时，需通过固定连接装置对于第一偏转磁体组500、第二偏转磁体组600、第一输送通道910、第二输送通道900、照射头800以及多个聚焦磁体进行固定连接，增加转动过程的稳定性。其中，固定连接装置也可为连接臂或连接架。由于连接臂和连接架在现有技术中均较为常见，且其设置方式多样化，其只需要能够起到连接固定作用即可，因此，在本实施例中并未做过多的描述。
旋转支撑装置200和筒体220共同由第一支撑110和第二支撑120支撑。在一些可选实施例中，筒体220可以为方筒、椭圆筒或棱柱形筒，当然这些形状的筒体220也会设置有与第一支撑110和第二支撑120的圆弧轨道相适应的圆柱配合部分。
需要说明的是，在本专利中，偏转磁体本体或偏转磁体组或同步加速器400或输送通道中的粒子射束运动轨迹不一定保持不变。另外，当同步加速器400及第一偏转磁体组500或第二偏转磁体组600中偏转磁体本体数量为多个时，偏转磁体本体之间的连接通道内的束流运动轨迹不一定为弧形，故在本专利中所提到的偏转磁体组的圆心角，为虚拟圆弧的圆心角，该圆弧通过偏转磁体组中每个偏转磁体本体内束流的运动轨迹拟合而成。
在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
1.一种小型化粒子射束治疗装置，用于向靶组织发射粒子射束，其特征在于，包括：
固定支撑装置(100)，包括底座，所述底座上设有驱动转动机构，用于作为支撑基础；
同步加速器(400)，用于对粒子射束进行加速，所述同步加速器(400)中具有偏转磁体，所述同步加速器(400)上连接有第一输送通道(910)，所述第一输送通道(910)将粒子射束斜向上输送；
旋转支撑装置(200)，用于对所述同步加速器(400)支撑，所述旋转支撑装置(200)可转动地设置于所述固定支撑装置(100)；所述旋转支撑装置(200)做旋转运动时具有旋转中心线(14)，通过所述驱动转动机构提供的动力能够使所述旋转支撑装置(200)绕所述旋转中心线(14)旋转；
第一偏转磁体组(500)，设置在所述旋转支撑装置(200)上，用于接收和输送所述第一输送通道(910)输出的粒子射束，所述第一偏转磁体组(500)呈弧状，经所述第一输送通道(910)输出的粒子射束沿所述第一偏转磁体组(500)的输入端的切线方向进入到所述第一偏转磁体组(500)内；
第二偏转磁体组(600)，与所述第一偏转磁体组(500)连接，用于接收和传送所述第一偏转磁体组(500)输出的粒子射束，所述第一偏转磁体组(500)与所述同步加速器(400)中的偏转磁体组的结构和参数以及偏转磁体本体的数量均相同，所述第二偏转磁体组(600)呈弧状，所述第一偏转磁体组(500)与所述第二偏转磁体组(600)之间设有第一偏转磁体(902)，经所述第一偏转磁体(902)偏转的粒子射束沿所述第二偏转磁体组(600)的输入端的切线方向进入到所述第二偏转磁体组(600)内，所述第二偏转磁体组(600)的输出端指向所述旋转支撑装置(200)的旋转中心线(14)；
照射头(800)，连接于所述第二偏转磁体组(600)的末端，粒子射束从所述照射头(800)发射至目标靶组织。
2.根据权利要求1所述的小型化粒子射束治疗装置，其特征在于，所述第一偏转磁体(902)将所述第一偏转磁体组(500)输出的粒子射束偏转至水平方向或与所述底座的支撑面平行。
3.根据权利要求1所述的小型化粒子射束治疗装置，其特征在于，所述第一偏转磁体组(500)与所述第二偏转磁体组(600)之间设有第二输送通道(900)，经所述第一偏转磁体(902)偏转的粒子射束进入到所述第二输送通道(900)内，且所述第二输送通道(900)的输出端与所述第二偏转磁体组(600)的连接处相切。
4.根据权利要求3所述的小型化粒子射束治疗装置，其特征在于，所述第二输送通道(900)沿水平方向设置或与所述底座的支撑面平行。
5.根据权利要求3所述的小型化粒子射束治疗装置，其特征在于，所述第二输送通道(900)的外周设有第一聚焦磁体(901)。
6.根据权利要求1所述的小型化粒子射束治疗装置，其特征在于，所述第一偏转磁体组(500)所处平面与所述第二偏转磁体组(600)所处平面形成夹角。
7.根据权利要求1所述的小型化粒子射束治疗装置，其特征在于，所述第一偏转磁体(902)所处平面与所述第一偏转磁体组(500)所处平面重合。
8.根据权利要求1所述的小型化粒子射束治疗装置，其特征在于，经所述第二偏转磁体组(600)输出的粒子射束垂直于所述旋转支撑装置(200)的旋转中心线(14)。
9.根据权利要求1所述的小型化粒子射束治疗装置，其特征在于，所述旋转支撑装置(200)的旋转中心线(14)与水平面或与所述底座的支撑面平行。
10.根据权利要求1所述的小型化粒子射束治疗装置，其特征在于，所述第一输送通道(910)的外周设有第二聚焦磁体(911)。
11.根据权利要求1所述的小型化粒子射束治疗装置，其特征在于，所述第二偏转磁体组(600)与所述同步加速器(400)中偏转磁体组的结构和参数以及偏转磁体本体的数量均相同。
12.根据权利要求1或11所述的小型化粒子射束治疗装置，其特征在于，所述第一偏转磁体组(500)和同步加速器(400)内偏转磁体组的偏转磁体本体的数量均为四个。
13.根据权利要求1或11所述的小型化粒子射束治疗装置，其特征在于，所述第一偏转磁体组(500)、所述第二偏转磁体组(600)和所述同步加速器(400)内偏转磁体组的偏转磁体本体的数量均为四个。
14.根据权利要求1所述的小型化粒子射束治疗装置，其特征在于，所述旋转支撑装置(200)的两侧均设有环形结构，所述环形结构与所述旋转支撑装置(200)同轴，所述环形结构可转动地设置于所述固定支撑装置(100)，且所述环形结构的外径小于所述旋转支撑装置(200)径向最远处的径向距离。
15.根据权利要求1所述的小型化粒子射束治疗装置，其特征在于，所述第一偏转磁体组(500)内的偏转磁体本体、所述第二偏转磁体组(600)内的偏转磁体本体和所述同步加速器(400)内的偏转磁体组的偏转磁体本体均具有聚焦边缘。
16.根据权利要求1所述的小型化粒子射束治疗装置，其特征在于，所述第一输送通道(910)中粒子射束运动轨迹与所述同步加速器(400)中粒子射束运动轨迹所处平面之间的垂直面(13)与水平面或与所述底座的支撑面垂直。
17.根据权利要求1所述的小型化粒子射束治疗装置，其特征在于，所述同步加速器(400)中粒子射束运动轨迹所处平面(10)垂直于所述底座的支撑面或水平面。
技术总结