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1、10申请公布号CN102000399A43申请公布日20110406CN102000399ACN102000399A21申请号201010605826222申请日20101223A61N5/10200601G21K1/0020060171申请人北京师范大学地址100875北京市海淀区新街口外大街19号72发明人刘志国孙天希袁灏刘鹤贺74专利代理机构北京派特恩知识产权代理事务所普通合伙11270代理人张颖玲张华54发明名称微束X射线治疗谱仪、多毛细管X射线聚束系统及方法57摘要本发明公开了一种微束X射线治疗谱仪，包括X射线光源、多毛细管X射线聚束系统；X射线光源位于多毛细管X射线聚束系统的入口端。
2、；多毛细管X射线聚束系统由多根单通道玻璃毛细管排列组成；其中，多毛细管X射线聚束系统的入口端接收X射线光源发出的X射线，会聚后从出口端射出，形成X射线微束系列。本发明还公开一种多毛细管X射线聚束系统及方法，该系统包括350500万根单通道玻璃毛细管。因此，本发明可通过普通X射线光源获得符合要求的X射线微束系列，且不需要另外添加低能X射线过滤器，使微束X射线治疗谱仪的结构紧凑，使用方便。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书6页附图2页CN102000409A1/1页21一种微束X射线治疗谱仪，其特征在于，包括X射线光源、多毛细管X射线聚束系统；X射线。
3、光源位于多毛细管X射线聚束系统的入口端；多毛细管X射线聚束系统由多根单通道玻璃毛细管排列组成；其中，多毛细管X射线聚束系统的入口端接收X射线光源发出的X射线，会聚后从出口端射出，形成X射线微束系列。2根据权利要求1所述的微束X射线治疗谱仪，其特征在于，所述单通道玻璃毛细管为350500万根。3根据权利要求1所述的微束X射线治疗谱仪，其特征在于，所述多毛细管X射线聚束系统的入口端直径DIN大于出口端直径DOUT。4根据权利要求1、2或3所述的微束X射线治疗谱仪，其特征在于，所述多毛细管X射线聚束系统的入口端直径DIN小于多毛细管X射线聚束系统的最大截面的直径DMAX。5根据权利要求4所述的微束X。
4、射线治疗谱仪，其特征在于，所述X射线光源为具有可变能量的X射线光源；所述X射线光源的功率范围为05KW20KW。6根据权利要求4所述的微束X射线治疗谱仪，其特征在于，该治疗谱仪还包括三维支撑台，位于所述多毛细管X射线聚束系统的出口端，支撑并调整病人相对于所述X射线微束系列的位置。7一种多毛细管X射线聚束系统，其特征在于，包括350500万根单通道玻璃毛细管；其中，所述多毛细管X射线聚束系统的入口端直径DIN大于出口端直径DOUT、所述入口端直径DIN小于多毛细管X射线聚束系统的最大截面的直径DMAX。8根据权利要求7所述的多毛细管X射线聚束系统，其特征在于，所述多毛细管X射线聚束系统的入口焦距。
5、处放置X射线光源；其中，所述X射线光源为具有可变能量的X射线光源；所述X射线光源的功率范围为05KW20KW。9一种多毛细管X射线聚束方法，其特征在于，包括多毛细管X射线聚束系统在其入口端接收来自X射线光源的X射线；所述多毛细管X射线聚束系统内的单通道玻璃毛细管对所接收的X射线进行会聚，得到X射线微束系列。10根据权利要求9所述的多毛细管X射线聚束方法，其特征在于，所述多毛细管X射线聚束系统包括350500万根单通道玻璃毛细管；其中，所述多毛细管X射线聚束系统的入口端直径DIN大于出口端直径DOUT、所述入口端直径DIN小于多毛细管X射线聚束系统的最大截面的直径DMAX。权利要求书CN1020。
6、00399ACN102000409A1/6页3微束X射线治疗谱仪、多毛细管X射线聚束系统及方法技术领域0001本发明涉及X射线治疗技术领域，特别涉及一种基于多毛细管X射线聚束系统的微束X射线治疗谱仪、多毛细管X射线聚束系统及方法。背景技术0002目前，X射线在肿瘤治疗中有着广泛的应用，但在利用毫米量级的X射线束治疗肿瘤时，会破坏皮肤免除效应。为了不破坏皮肤免除效应，人们采用微束X射线对肿瘤进行治疗，因为微束X射线对非病灶区的损伤可以通过细胞再生而得到修复，所以不会破坏皮肤免除效应。0003X射线光源中，同步辐射X射线光源可以提供高强度X射线。并且，随着同步辐射技术的成熟，已开始建立基于同步辐射。
7、源的微束X射线治疗设备。利用同步辐射X射线光源建立微束X射线治疗设备时，由于同步辐射X射线光源的强度很高，所以只需利用多狭缝准直器即可得到适用于微束X射线治疗的X射线束，而这种多狭缝准直器对X射线没有会聚效果，只是将大面积的同步辐射光分割为线形微束X射线系列。同时，因为同步辐射装置体积庞大，运行成本昂贵，所以在使用基于同步辐射X射线光源的微束X射线治疗设备时，受到很大的限制。0004这样，领域内的研究者们正在寻求一种利用实验室普通X射线光源建立微束X射线治疗设备的方法。但是，在利用普通X射线光源建立微束X射线治疗设备时，如果仍然采用上述多狭缝准直器来获得微束X射线系列，那么得到的X射线微束处的。
8、X射线功率密度即单位面积上的X射线强度就会很低，因此就不能满足微束X射线治疗的要求。0005可见，如何通过普通X射线光源获得符合微束X射线治疗设备要求的X射线微束系列，进而建立基于普通X射线光源的微束X射线治疗谱仪，是本领域人员亟须解决的技术问题。发明内容0006有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种微束X射线治疗谱仪，通过采用普通X射线光源和多毛细管X射线聚束系统，获得符合治疗要求的X射线微束系列。0007本发明的另一目的在于提供一种微束X射线治疗谱仪所采用的多毛细管X射线聚束系统及多毛细管X射线聚束方法，能够实现对普通X射线光源进行会聚，从而获得形成X射线微束系列。0008为达到上述目的，。
9、本发明的技术方案是这样实现的0009本发明公开一种微束X射线治疗谱仪，包括X射线光源、多毛细管X射线聚束系统；X射线光源位于多毛细管X射线聚束系统的入口端；多毛细管X射线聚束系统由多根单通道玻璃毛细管排列组成；其中，多毛细管X射线聚束系统的入口端接收X射线光源发出的X射线，会聚后从出口端射出，形成X射线微束系列。0010其中，所述单通道玻璃毛细管为350500万根。所述多毛细管X射线聚束系统说明书CN102000399ACN102000409A2/6页4的入口端直径DIN大于出口端直径DOUT。0011优选地，所述多毛细管X射线聚束系统的入口端直径DIN小于多毛细管X射线聚束系统的最大截面的直。
10、径DMAX。所述X射线光源为具有可变能量的X射线光源；所述X射线光源的功率范围为05KW20KW。0012优选地，所述微束X射线治疗谱仪还包括三维支撑台，位于所述多毛细管X射线聚束系统的出口端，支撑并调整病人相对于X射线微束系列的位置。0013此外，本发明还公开一种多毛细管X射线聚束系统，包括350500万根单通道玻璃毛细管；其中，所述多毛细管X射线聚束系统的入口端直径DIN大于出口端直径DOUT、所述入口端直径DIN小于多毛细管X射线聚束系统的最大截面的直径DMAX。0014优选地，所述多毛细管X射线聚束系统的入口焦距处放置X射线光源；其中，所述X射线光源为具有可变能量的X射线光源；所述X射。
11、线光源的功率范围为05KW20KW。0015相应地，本发明公开一种多毛细管X射线聚束方法，包括多毛细管X射线聚束系统在其入口端接收来自X射线光源的X射线；所述多毛细管X射线聚束系统内的单通道玻璃毛细管对所接收的X射线进行会聚，得到X射线微束系列。0016上述方法中，所述多毛细管X射线聚束系统包括350500万根单通道玻璃毛细管；其中，所述多毛细管X射线聚束系统的入口端直径DIN大于出口端直径DOUT、所述入口端直径DIN小于多毛细管X射线聚束系统的最大截面的直径DMAX。0017由以上技术方案可以看出，本发明的有益效果是0018本发明的微束X射线治疗谱仪采用了具有高功率密度增益的多毛细管X射线。
12、聚束系统，从而能够使用低功率X射线光源来达到治疗目的，这大大降低了微束X射线治疗谱仪的成本，这非常有利于推广该微束X射线治疗谱仪。0019而且，本发明的微束X射线治疗谱仪采用的多毛细管X射线聚束系统对低能X射线起到过滤低能X射线的作用，充当了过滤器作用，因此不需要另外添加低能X射线过滤器，使微束X射线治疗谱仪的结构紧凑，这使得本实施例的微束X射线治疗谱仪使用起来非常方便。0020此外，本发明的微束X射线治疗谱仪所采用的X射线光源为实验室普通X射线光源，结构简单，便于使用，而且可根据实际情况设置为固定单一光源、可选光源或者可更换光源。这样，便于根据不同的使用需要选择相应配置的微束X射线治疗谱仪。。
13、附图说明0021图1为本发明微束X射线治疗谱仪的示意图；0022图2为本发明多毛细管X射线聚束系统的示意图；0023图3为本发明多毛细管X射线聚束系统的横截面示意图；0024图4为本发明X射线微束系列的横截面示意图。具体实施方式0025本发明的基本思想在于通过一定数量的单通道玻璃毛细管简称单毛细管建立一种多毛细管X射线聚束系统，该多毛细管X射线聚束系统将普通X射线光源发出的X射线会聚成具有高功率密度的X射线微束系列，如此，得到本发明的微束X射线治疗谱仪。说明书CN102000399ACN102000409A3/6页50026为使本发明上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施。
14、例对本发明作进一步详细的说明。0027参见图1，示出了一种微束X射线治疗谱仪，该微束X射线治疗谱仪包括X射线光源1和多毛细管X射线聚束系统2。其中0028X射线光源1为实验室普通X射线光源，其功率范围为05KW20KW。X射线光源1位于多毛细管X射线聚束系统2的入口端。0029这里，当功率为05KW时，X射线光源1的焦斑直径为16微米左右，当功率为20KW时，X射线光源1的焦斑直径为1500微米左右。优选地，功率为5KW时较为理想，此时，X射线光源1的焦斑直径为100微米左右，这种尺寸的X射线光源1便于提高多毛细管X射线聚束系统的传输效率。0030需要强调的是，本实施例的微束X射线治疗谱仪所采。
15、用的X射线光源1结构简单，根据实际情况，可以改变X射线光源1的能量。例如，对于皮肤附近的病灶采用较低能量的X射线进行治疗，对于远离皮肤的病灶，采用高能量的X射线进行治疗。0031本实施例中，多毛细管X射线聚束系统2由350500万根单毛细管构成。其中，所有单毛细管的入口都指向X射线光源1。多毛细管X射线聚束系统2的入口端接收X射线光源1发出的X射线，经多毛细管X射线聚束系统2会聚后从出口端射出，形成X射线微束系列3。0032微束X射线治疗谱仪工作过程中，X射线光源1发出的X射线，经多毛细管X射线聚束系统2会聚后，形成具有高功率密度的X射线微束系列3。该X射线微束系列3用于照射于病人的病灶。00。
16、33此外，该微束X射线治疗谱仪还可包括三维支撑台4，三维支撑台4位于多毛细管X射线聚束系统2的出口端，支撑并调整病人相对于X射线微束系列3的位置，以使X射线微束系列3准确地照射在病人的病灶上，以达到有效治疗的目的。0034下面结合图2至图4，对本实施例多毛细管X射线聚束系统2的主要参数进行说明00351、能量范围0036本实施例中，多毛细管X射线聚束系统2适用的能量范围为100KEV200KEV。通常，对于位于靠近皮肤的病灶，采用低能量的X射线进行治疗，对于远离皮肤的病灶，采用高能量的X射线进行治疗。例如，对于皮肤下1CM的病灶，采用100KEV的X射线进行治疗，此时的治疗效果较佳；对于皮肤下。
17、10CM的病灶，采用200KEV的X射线进行治疗，此时的治疗效果较佳；对于一般深度的病灶，采用150KEV的X射线治疗，此时的治疗效果较佳。00372、入口焦距F0038入口焦距F是指X射线光源1到多毛细管X射线聚束系统2入口端的距离，如图2所示。一般地，入口焦距F取决于多毛细管X射线聚束系统2中的单毛细管的数量，当单毛细管的数量越大时，多毛细管X射线聚束系统2入口焦距F越大，这是因为要使大数量的单毛细管同时具有会聚功能，必须使它们的入口端远离光源，即增加多毛细管X射线聚束系统2的入口焦距F。0039另外，入口焦距F还与多毛细管X射线聚束系统2的入口直径有关。一般地，入口直径越大，多毛细管X射。
18、线聚束系统2入口焦距F越大。这是因为，多毛细管X射线聚束系说明书CN102000399ACN102000409A4/6页6统2的入口直径越大，则必须使它们的入口端越远离光源，才能发挥每根单毛细管的功能，所以入口直径较大时，会相应地要求多毛细管X射线聚束系统2的入口焦距F也较大。0040需要指出的是，X射线光源1位于入口焦距F处，有利于提高多毛细管X射线聚束系统2的传输效率，这是因为，此时光源发出的X射线便于在多毛细管X射线聚束系统发生全反射。0041本实施例中，多毛细管X射线聚束系统2的入口焦距F的范围为3厘米40厘米。00423、长度0043多毛细管X射线聚束系统2的长度L取决于其所采用的单。
19、通道玻璃毛细管的材料、X射线所采用的能量。多毛细管X射线聚束系统2的长度L的范围为10CM50CM。0044例如，当X射线采用100KEV的能量时，多毛细管X射线聚束系统2的长度L为10CM左右，此时便于发挥每根单毛细管的会聚功能；当X射线采用200KEV的能量时，多毛细管X射线聚束系统2的长度L为50CM左右，此时每根单毛细管的会聚功能最强。0045又如，单通道玻璃毛细管采用由原子序数大的材料构成的重玻璃材料时，多毛细管X射线聚束系统2的长度L约为30CM左右，此时的效果较好，因为此时便于减小由多毛细管X射线聚束系统2会聚得到的X射线微束系列3中每条微束的尺寸，从而提高所述微束X射线治疗谱仪。
20、的治疗效果。00464、入口端直径DIN、出口端直径DOUT及最大截面的直径DMAX00471多毛细管X射线聚束系统2的最大截面的直径DMAX分别大于入口端直径DIN和出口端直径DOUT，这有利于多毛细管X射线聚束系统2高效率地收集来自X射线光源1的X射线，同时也便于将收集到的X射线会聚为X射线微束系列3。00482多毛细管X射线聚束系统2的入口端直径DIN大于出口端直径DOUT，这便于提高多毛细管X射线聚束系统2的传输效率。00495、单毛细管0050多毛细管X射线聚束系统2中的单毛细管的呈条状排列，形成一定数量的条状或近似条状的单毛细管组。来自X射线光源的X射线，经条状单毛细管组会聚后，形。
21、成一系列线状的X射线微束，即X射线微束系列3。例如，图3示所示出的多毛细管X射线聚束系统2包括四个单毛细管组，对应形成四束线焦斑X射线微束系列3，该多毛细管X射线聚束系统2大约由400万根单毛细管构成。0051如图4所示，决定每个单毛细管组的宽度D1和长度L1、以及相邻单毛细管组之间的距离D2的因素包括构成多毛细管X射线聚束系统2的单毛细管的排列方式、单毛细管的材料、X射线光源斑点的大小等。例如，采用由重玻璃材料制成的单毛细管和功率约为4KW的小焦斑光源时，每个单毛细管组的宽度D1和长度L1、以及相邻单毛细管组之间的距离D2会比较小；反之，采用由轻玻璃材料制成的单毛细管和功率约为15KW的大焦。
22、斑光源时，每个单毛细管组的宽度D1和长度L1、以及相邻单毛细管组之间的距离D2则会比较大。其中，所述重玻璃材料由原子序数大的材料构成；所述轻玻璃材料由原子序数小的材料构成。0052以上对多毛细管X射线聚束系统2的相关参数进行了说明，这里，结合图14对X射线微束系列3的特性进行如下说明0053本实施例中，多毛细管X射线聚束系统2会聚得到的X射线微束系列3是线形的。说明书CN102000399ACN102000409A5/6页7参见图4，其示出了17条X射线微束。每条X射线微束的宽度D1和长度L1、以及相邻X射线微束之间的距离D2由构成多毛细管X射线聚束系统2的单毛细管的排列方式决定。0054一般。
23、而言，每个单毛细管组的宽度D1和长度L1、以及相邻单毛细管组之间的距离D2都变小的情况下，每条X射线微束的宽度D1和长度L1、以及相邻X射线微束之间的距离D2也会变小，反之亦然。0055值得一提的是，经多毛细管X射线聚束系统2会聚得到的X射线微束系列3，具有如下特点0056A、包括200600条的X射线微束；0057B、每条X射线微束的宽度D1范围为20微米120微米；0058C、每条X射线微束长度L1为60毫米；0059D、每条X射线微束处的X射线功率密度增益范围约为10005000；0060E、相邻X射线微束的中心间隔范围为100900微米。0061至此可见，本实施例的微束X射线治疗谱仪主。
24、要是通过采用具有高功率密度增益的多毛细管X射线聚束系统和低功率X射线光源构建的，这大大降低了微束X射线治疗谱仪的成本，从而便于推广微束X射线治疗谱仪。0062此外，本实施例微束X射线治疗谱仪所采用的多毛细管X射线聚束系统，起到过滤低能X射线的作用，因此不需要另外添加低能X射线过滤器，使微束X射线治疗谱仪的结构紧凑，这使得本实施例的微束X射线治疗谱仪使用起来非常方便。0063下面结合一个具体实施例，说明本发明基于多毛细管X射线聚束系统的微束X射线治疗谱仪0064本实施例中，微束X射线治疗谱仪所采用的X射线光源能量为120KEV，功率为5KW，所采用的多毛细管X射线聚束系统是由400万根单玻璃毛细。
25、管构成的，多毛细管X射线聚束系统的入口焦距20厘米。0065其中，多毛细管X射线聚束系统将来自X射线光源的X射线会聚，并在其出口处形成X射线微束系列，所形成的X射线微束系列的X射线微束条数为400条，每条X射线微束的宽度为80微米，每条X射线微束的长度为60毫米，每条X射线微束形成处的X射线功率密度增益为3000，相邻X射线微束中心间隔的范围为600微米。0066微束X射线治疗谱仪工作过程中，通过控制三维支撑台使位于三维支撑台上的病人进入微束X射线治疗谱仪的治疗区域，然后通过移动三维支撑台，使微束X射线治疗谱仪发出的X射线微束系列对准病灶，以进行治疗。0067相应地，本发明还公开一种多毛细管X。
26、射线聚束方法，该方法包括多毛细管X射线聚束系统在其入口端接收来自X射线光源的X射线；所述多毛细管X射线聚束系统内的单通道玻璃毛细管对所接收的X射线进行会聚，得到X射线微束系列。0068上述方法中，所述多毛细管X射线聚束系统包括350500万根单通道玻璃毛细管；其中，所述多毛细管X射线聚束系统的入口端直径DIN大于出口端直径DOUT、所述入口端直径DIN小于多毛细管X射线聚束系统的最大截面的直径DMAX。0069需要说明的是，关于所述多毛细管X射线聚束系统、X射线微束系列的进一步描述，参照上文相关描述即可，本实施例在这里不再赘述。说明书CN102000399ACN102000409A6/6页80070在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述即可。以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，只是用来说明和解释本发明，并非用于限定本发明的保护范围。说明书CN102000399ACN102000409A1/2页9图1说明书附图CN102000399ACN102000409A2/2页10图2图3图4说明书附图CN102000399A。