专利名称：粒子治疗装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有至少两个加速单元的粒子治疗装置，通过该两个加速 单元可以分别加速特别是两种不同的粒子中的一种。这样的粒子治疗装置特别 用于肿瘤的治疗。
背景技术：
粒子疗法是放射线疗法的一种，该疗法是以高能量的基本粒子射线束来照 射待治疗的组织。对此通常会使用质子或碳离子，但也可以使用其他粒子种类， 例如使用兀介子或者氦离子。 .
粒子疗法相对于传统的采用伽马射线的放射线疗法的优势在于粒子与组
织间不同的相互作用特性。只要粒子具有高能量(数量级〉50MeV/u),则它与 组织间的相互作用就相对较小。只有当粒子在穿过组织损失能量之后，相互作 用才会增强。与组织间的相互作用的主要部分发生在数量级为几毫米的路径上， 然后在最大程度上衰减到零。在此产生的深度剂量曲线(Tiefendosisprofil)被 称为布拉格峰。由于此特性可以在保护周围组织或者处于危险中的器官的同时， 将基本粒子射线的能量有针对地对准例如身体内部的胂瘤。粒子的入射深度和 最强作用位置都取决于基本粒子射线的能量。在照射时，通常质子射线的能量 处于48 MeV/u到250 MeV/u之间，而碳离子射线的能量处于85 MeV/u到430 MeV/u的区域内。
将粒子加速到高能量的一种可能的方法是使用回旋加速器。为此，从离子 源产生带电粒子并接着在回旋加速器中在螺旋轨道上用强电磁场加速到目标能 量。粒子从回旋加速器边缘的最高速螺旋轨道脱离回旋加速器。粒子离开回旋 加速器以后，必须粗略地调整粒子射线的能量，以便使粒子射线的能量与所期 望的入射深度相匹配。在连接于回旋加速器之后的所谓的能量选择系统中进行 该调整。在能量选择系统之后，粒子射线通过射线传输系统被引导到所期望的 治疗位置。如果需要的话，可以在能量选择系统之后进行粒子射线能量的微调。最近正试图制造可以加速两种不同类型的粒子并将其用于辐射的粒子治 疗装置。对基于回旋加速器的粒子治疗装置例如可以这样来实现，即每种粒子 在各自的、与粒子种类相调谐的回旋加速器中被加速。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种带有至少两个加速单元的粒子治疗 装置，它可以以简单且低成本的方法制造和运行。
本发明的技术问题是通过一种粒子治疗装置来解决的。
该粒子治疗装置包括至少两个加速单元。在此可以通过每个加速单元将粒 子至少加速到辐射所需的能量。共同的能量选择系统连接于该至少两个加速单 元之后，通过该系统可以降低由加速单元之一加速后的粒子的能量。
因此这样设置加速单元后的射线导向装置(Srahlfuehrung)，使相互平行布置 的若干加速单元可以使用一个共同的能量选择系统。因此可以在能量选择系统 之前就可以将从加速单元射出的不同粒子射线的射线导向装置汇合到 一起。作 为替换形式还可以通过例如将能量选择系统安置在正好需要的射线导向装置 中，将两个平行的射线导向装置与一个单独的能量选择系统相组合。
因为通常在能量选择系统中，粒子射线通过与材料的相互作用而被减速， 所以在能量选择系统的范围内的放射负载相对较高。通过使用共同的能量选择 系统只须采用一次措施来屏蔽放射负载。因此与每个加速单元后都连接有一个 能量选择系统的粒子治疗装置相比，可以成本更低地满足射线防护的要求。
以优选方式可以通过至少两个加速单元加速不同的粒子，也就是说，通过 每个加速单元可以加速一种特有的粒子。
因此每种粒子具有其特有的加速单元。因为在大多数情况下通过粒子的质 量、电荷和/或质荷比来区分粒子的种类，因此可以根据各种粒子来调谐加速单 元。
通常共同的能量选:f奪系统连接到射线传输系统，粒子通过该射线传输系统
被引导到一个或多个治疗室。
特别是当加速单元是基于回旋加速器的加速系统时，其后连接的共同的能 量选择系统是有具有优势的。从一个回旋加速器射出的粒子射线具有固定的能 量。通过粒子治疗装置的上述结构，可以用一个共同的能量选择系统来调制或 降低两束粒子射线的能量。此外，可以更简单和更低成本地构成将粒子射线从基于回旋加速器的加速系统传输到能量选择系统的射线传输系统，因为它仅需 与粒子射线从回旋加速器射出时所具有的固定的能量相调谐。具有共同的连接 在后的能量选择系统的结构也可以用于其他的加速系统中，如基于同步加速器 的加速系统。
可以使用例如质子或者碳离子作为用于加速和辐射的粒子种类。具有一个 共同的能量选择系统的粒子治疗装置的结构尤其可以用于同时使用质子和碳离 子的粒子治疗装置。
共同的能量选择系统可以包括至少 一个以楔形或板形构成的元件，由此能 量选择系统可以具有简单的结构。
以下借助附图在不对本发明进行限制的情况下进一步描述本发明的实施 方式和优选实施方式。其中，
图1示出基于回旋加速器的粒子治疗装置的结构示意图； 图2示出具有楔形元件的能量选择系统的结构示意图； 图3示出具有板形元件的能量选择系统的结构示意图。
具体实施例方式
在图1中示出粒子治疗装置10的结构示意图，其中可以使用两种不同的 粒子来辐射尤其是肿瘤。粒子例如可以是质子或碳离子。
在第一回旋加速器11中，从没有示出的粒子源产生的第一种粒子被加速 到第一目标能量。这样产生的粒子射线脱离第一回旋加速器ll并通过位于回旋 加速器11之后的第一射线传输系统13被引导到能量选择系统15。
当质子在第一回旋加速器11中例如被加速到230MeV的能量时，质子射 线的能量可以在能量选择系统15中被限制到处于230MeV到70MeV之间的可 调节的能量值。
在第二回旋加速器19中，同样从没有示出的粒子源产生的第二种粒子被 加速到第二目标能量值。这样产生的粒子射线从第二回旋加速器19脱离并通过 位于回旋加速器19之后的第二射线传输系统21被引导到同一个能量选择系统 15。在能量选择系统15中，第二粒子射线的能量将同以上说明的第一粒子射线 或者说质子一样被调节到期望的能量值。在此第一回旋加速器11和第二回旋加速器19可以如所示出的那样相邻地设置，或者任意地、尤其是垂直地互相重叠 地设置。
根据要用哪种粒子来运行粒子治疗装置而使用第一或者第二回旋加速器 来产生粒子射线。
在此可以更有利地构成位于回旋加速器和能量选择系统之间的射线传输
系统13、 21，因为它们只需与具有第一目标能量的第一粒子种类的粒子射线或
者具有第二目标能量的第二粒子种类的粒子射线相调谐。例如可以更简单地构 成在射线传输系统的这一段上使用的磁体。
在粒子射线离开能量选择系统15之后，粒子射线通过随后的射线传输系 统23被引导到单个放射室或治疗室25。在这里所示出的图中示出了三个放射 室25。在一个放射室25中，经过加速的粒子瞄准待辐射的身体。根据实施方 式的不同，这可以在一个固定方向上(在所谓的"固定束"治疗室中)进行或者 通过一个可绕轴27旋转运动的机架(Gantry) 29在不同的方向上进行。
因为粒子射线具有电荷，因此可以通过一个合适构成的^f兹系统使粒子射线 垂直于射线方向偏转。在一种特殊的放射方法中，即所谓的光栅扫描法中，粒 子射线以几毫米的聚焦值(Fokusgroesse )逐层地扫描目标立体，并由此使得可 以进行与肿瘤相符合的精确辐射。为了逐层照射，要对粒子射线的能量进行相 应的精调。但是其他的放射方法也是可行的，例如逐点扫描法。
也可以使用利用所谓的无源射线成型元件(Strahlformungselementen )的其 他放射方法。在这里粒子射线例如被扩展，并接着借助于准直器和/或借助于安 装在射线路径中的射线成型元件与肿瘤的形状相匹配。
图2和图3示意性示出了能量选择系统15的不同的实施方式。对于在图2 中所描述的能量选"t奪系统15，由于通过回旋加速器的加速而具有固定能量值的 粒子射线的能量可以以这样的方式被降低到所期望的值，即在射线路径16中安 装例如由碳制成的楔形元件17。将楔形元件17引入到射线路径16中的强度越 大，粒子射线的能量就降低得越多。
在图3中所描述的能量选择系统15以类似的方式工作。在这里可以将板 形元件18可变地引入到射线路径16中。粒子射线的能量根据粒子射线所穿过 的板形元件18的总厚度而相应地降低。
权利要求
1.一种粒子治疗装置，包括至少两个加速单元(11、19)，其中，通过所述每个加速单元(11、19)可以将粒子加速到至少一种辐射所需的能量；以及连接于该至少两个加速单元(11、19)之后的共同的能量选择系统(15)，通过该共同的能量选择系统(15)可以降低由所述加速单元(11、19)之一加速后的粒子的能量。
2. 如权利要求1所述的粒子治疗装置，其中，可以通过所述至少两个加 速单元(ll、 19)加速不同的粒子。
3. 如权利要求1或2所述的粒子治疗装置，其中，所述共同的能量选择 系统(15)与射线传输系统(23)相连，通过该射线传输系统将粒子引导到至 少一个治疗室。
4. 如权利要求1至3中任一项所述的粒子治疗装置，其中，所述加速单 元(ll、 19)中的至少一个是基于回旋加速器的加速系统。
5. 如权利要求1至4中任一项所述的粒子治疗装置，其中，所述共同的 能量选择系统(15)包括至少一个以楔形或板形构成的元件。
6. 如权利要求2至5中任一项所述的粒子治疗装置，其中，所述粒子中 的一种为质子或碳离子。
全文摘要
本发明涉及一种粒子治疗装置，该粒子治疗装置包括至少两个加速单元以及一个位于该至少两个加速单元之后的共同的能量选择系统，其中，通过每个加速单元可以将粒子加速到至少一种辐射所需的能量，并且其中，通过所述共同的能量选择系统可以降低由加速单元之一加速后的粒子的能量。
文档编号A61N5/10GK101537232SQ20081013145
公开日2009年9月23日 申请日期2008年5月4日 优先权日2007年5月2日
发明者托马斯·汉斯曼, 艾克·里策尔 申请人:西门子公司