FLASH治疗系统、辐射防护屏蔽方法、设备及相关装置

摘要

本申请提供了一种FLASH治疗系统、屏蔽仓、辐射防护屏蔽方法、设备、存储介质及程序产品，所述屏蔽仓具有容纳腔和设置在所述屏蔽仓上的沿束流方向依次间隔排列的第一窗口和第二窗口，第一窗口的中心点和第二窗口的中心点与束流中心轴位于同一直线上，所述第一窗口和第二窗口分别连通所述容纳腔，所述第一窗口用于束流进入且小于第二窗口，所述第二窗口用于供目标对象穿过并容纳在所述容纳腔内，所述第二窗口设置成靠近治疗室的辐射屏蔽墙，所述容纳腔的几何中心点设置成束流的布拉格峰位。本申请既能满足大束流FLASH放疗的辐射防护要求，又能满足定位等中心点的功能，减少占地面积和基建成本。

权利要求

1.一种用于辐射防护的屏蔽仓，其特征在于，所述屏蔽仓具有容纳腔和设置在所述屏蔽仓上的沿束流方向依次间隔排列的第一窗口和第二窗口，第一窗口的中心点和第二窗口的中心点与束流中心轴位于同一直线上，所述第一窗口和第二窗口分别连通所述容纳腔，所述第一窗口用于束流进入且小于第二窗口，所述第二窗口用于供目标对象穿过并容纳在所述容纳腔内，所述第二窗口设置成靠近治疗室的辐射屏蔽墙，所述容纳腔的几何中心点设置成束流的布拉格峰位；

所述屏蔽仓为由内向外依次设置以螺旋安装而成的层叠结构，所述屏蔽仓包括内向外依次设置的质子屏蔽层和中子屏蔽层；

所述第一窗口的中心设置有定位标记，所述定位标记用于指示所述第一窗口的中心点，所述第一窗口和第二窗口位于所述屏蔽仓的相对两侧。

2.根据权利要求1所述的屏蔽仓，其特征在于，所述质子屏蔽层包括由内向外层叠的M个质子屏蔽单元，所述中子屏蔽层包括由内向外层叠的N个中子屏蔽单元，M和N均为正整数，其中，M＝N。

3.根据权利要求2所述的屏蔽仓，其特征在于，质子屏蔽单元的材质包括以下一种或多种：不锈钢、铅、铝和混凝土；中子屏蔽单元的材质包括以下一种或多种：聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酯、硼、铅、钨、铁和钡。

4.一种辐射防护屏蔽设备，其特征在于，包括：

如权利要求1‑3任意一项所述的屏蔽仓；

移动装置，用于调整所述屏蔽仓的位置，以使所述第一窗口的中心点对准束流的等中心点。

5.根据权利要求4所述的辐射防护屏蔽设备，其特征在于，所述移动装置包括：工作台，用于承载所述屏蔽仓并带动所述屏蔽仓做升降运动；

驱动模块，用于提供所述工作台的升降动力。

6.根据权利要求5所述的辐射防护屏蔽设备，其特征在于，所述移动装置采用液压剪叉式升降机，所述驱动模块包括液压缸和液压单元，所述移动装置还包括行程开关和液压手柄。

7.根据权利要求5所述的辐射防护屏蔽设备，其特征在于，所述移动装置还包括设置于所述工作台的上表面的平面移动组件，所述平面移动组件用于改变所述屏蔽仓在所述工作台上的位置。

8.根据权利要求7所述的辐射防护屏蔽设备，其特征在于，所述平面移动组件为滚珠丝杠模块，所述第一窗口和第二窗口位于所述屏蔽仓的相对两侧，所述工作台通过滚珠丝杠模块与所述屏蔽仓连接，以使所述屏蔽仓沿着束流运动方向前后移动。

9.根据权利要求8所述的辐射防护屏蔽设备，其特征在于，所述滚珠丝杠模块设置有手轮和丝杆；

所述屏蔽仓的底部滑动设置在所述工作台的上表面的导轨上，所述工作台的上表面设置有两个第一丝杆座，所述屏蔽仓的底部设置有第二丝杆座，所述丝杆的一端连接所述手轮，所述丝杆的另一端穿过依次一个所述第一丝杆座和所述第二丝杆座上的螺孔并连接另外一个所述第一丝杆座。

10.根据权利要求4所述的辐射防护屏蔽设备，其特征在于，所述屏蔽仓的容纳腔内设置有位置调节装置，所述位置调节装置用于调节和定位目标对象的位置。

11.一种FLASH治疗系统，其特征在于，所述FLASH治疗系统包括：质子加速器以及权利要求4‑10任一项所述的辐射防护屏蔽设备，其中，所述质子加速器用于输出束流。

12.根据权利要求11所述的FLASH治疗系统，其特征在于，所述FLASH治疗系统还包括沿束流方向依次间隔排列的第一电离室、碳化物吸收器、准直器、第二电离室；

其中，所述碳化物吸收器用于根据目标对象的肿瘤信息，调节所述质子加速器引出的能量射程，其中，所述目标对象为患有肿瘤的动物或者人类；

所述准直器用于校准束流；

所述第一电离室用于测量束流的实时剂量，并将所述实时剂量反馈至剂量控制系统；

所述第二电离室用于测量束流的绝对剂量且位于第一窗口之前。

13.根据权利要求12所述的FLASH治疗系统，其特征在于，所述FLASH治疗系统还包括靠近第二窗口的法拉第杯，所述法拉第杯用于测量束流的大小以及收集多余的束流。

14.一种辐射防护屏蔽方法，其特征在于，采用权利要求4‑10任一项所述的辐射防护屏蔽设备进行预设区域内的辐射屏蔽，所述方法包括：将目标对象放置于所述辐射防护屏蔽设备的容纳腔；

利用所述移动装置调整所述屏蔽仓的位置，以使所述第一窗口的中心点对准束流的等中心点，且所述第二窗口被所述预设区域内的墙体完全遮挡。

15.根据权利要求14所述的辐射防护屏蔽方法，其特征在于，所述方法还包括：根据束流对应的剂量，分别获取质子屏蔽层和中子屏蔽层的预设厚度；

根据所述质子屏蔽层的预设厚度，设置质子屏蔽单元的个数以及每个质子屏蔽单元的厚度；

根据所述中子屏蔽层的预设厚度，设置中子屏蔽单元的个数以及每个中子屏蔽单元的厚度。

16.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被至少一个处理器执行时实现权利要求14‑15任一项所述方法的步骤。

说明书

FLASH治疗系统、辐射防护屏蔽方法、设备及相关装置

技术领域

[0001] 本申请涉及质子加速器、肿瘤放疗技术领域，尤其涉及FLASH治疗系统、辐射防护屏蔽方法、设备及相关装置。

背景技术

[0002] 质子肿瘤治疗技术是目前国际上较先进、成熟、高端的医疗技术，是肿瘤治疗的主要手段之一，与目前广泛使用的高能中子和电子相比，质子能使射线的能量更有效地集中于所需治疗的肿瘤靶区，提高肿瘤局部控制率，同时大大降低正常器官和组织放射并发症。质子治疗装置已成为当前国际上肿瘤放射治疗的主流装备。

[0003] 随着放射治疗技术的发展，大家对FLASH放射治疗(又称闪疗)的应用越来越感兴趣，FLASH主要是指剂量在不到一秒的时间内传递到整个治疗体积。早期临床前证据表明，与传统放射治疗相比，这些极高的剂量率可以显著保护健康组织，而不会减少对癌细胞的损害。由于这种FLASH大束流是在很短的时间内释放极大的剂量，所以对于辐射屏蔽墙体提出来了很高的要求，换言之，做FLASH放射治疗的场地具有足够强的辐射屏蔽能力。这就要求辐射屏蔽墙体做得足够厚，墙体的占地面积较大，需要耗费企业大量的资金投入。

[0004] 基于此，本申请提供了FLASH治疗系统、屏蔽仓、辐射防护屏蔽方法、设备、存储介质及程序产品，以改进现有技术。

发明内容

[0005] 本申请的目的在于提供FLASH治疗系统、屏蔽仓、辐射防护屏蔽方法、设备、存储介质及程序产品，既能满足大束流FLASH放疗的辐射防护要求，又能满足定位等中心点的功能，减少占地面积和基建成本。

[0006] 本申请的目的采用以下技术方案实现：

[0007] 第一方面，本申请提供了用于辐射防护的屏蔽仓，所述屏蔽仓具有容纳腔和设置在所述屏蔽仓上的沿束流方向依次间隔排列的第一窗口和第二窗口，第一窗口的中心点和第二窗口的中心点与束流中心轴位于同一直线上，所述第一窗口和第二窗口分别连通所述容纳腔，所述第一窗口用于束流进入且小于第二窗口，所述第二窗口用于供目标对象穿过并容纳在所述容纳腔内，所述第二窗口设置成靠近治疗室的辐射屏蔽墙，所述容纳腔的几何中心点设置成束流的布拉格峰位。

[0008] 该技术方案的有益效果在于：传统上，为了满足辐射屏蔽要求，FLASH放射治疗需要建造厚重的辐射屏蔽墙体，导致高昂的资金投入和占地面积增加，本申请通过提供屏蔽仓，无需建造过于厚重的固定屏蔽墙体，节省了空间和成本。

[0009] 在一些可选的实施例中，所述屏蔽仓为由内向外依次设置以螺旋安装而成的层叠结构，所述屏蔽仓包括内向外依次设置的质子屏蔽层和中子屏蔽层。

[0010] 该技术方案的有益效果在于：屏蔽仓采用可拆卸的层叠结构，可以根据剂量拼接成不同厚度的质子屏蔽层和中子屏蔽层，满足不同应用场景下的辐射防护要求。

[0011] 在一些可选的实施例中，所述质子屏蔽层包括由内向外层叠的M个质子屏蔽单元，所述中子屏蔽层包括由内向外层叠的N个中子屏蔽单元，M和N均为正整数。

[0012] 该技术方案的有益效果在于：质子屏蔽层和中子屏蔽层由多个屏蔽单元层叠而成，可以在不增加屏蔽仓整体厚度的情况下增加屏蔽单元的层数，每一层屏蔽单元都能够有效地吸收和减少辐射的穿透，从而进一步降低了外部环境的辐射水平。每一层屏蔽单元是独立的可拆卸的，可以根据具体情况灵活地选择、增加或减少屏蔽单元的数量，以满足不同应用场景下的辐射屏蔽需求，以使辐射防护屏蔽设备适应不同的治疗剂量和放射源。

[0013] 在一些可选的实施例中，质子屏蔽单元的材质包括以下一种或多种：不锈钢、铅、铝和混凝土；中子屏蔽单元的材质包括以下一种或多种：聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酯、硼、铅、钨、铁和钡。

[0014] 该技术方案的有益效果在于：质子屏蔽单元可以采用不锈钢、铅、铝、混凝土等材质，中子屏蔽单元可以采用聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酯、硼、铅、钨、铁、钡等材质，这些材质成本低且容易获得，可以在满足辐射屏蔽要求的前提下降低辐射防护屏蔽设备的制造成本和维护成本。

[0015] 在一些可选的实施例中，M＝N＝5。

[0016] 该技术方案的有益效果在于：质子屏蔽层和中子屏蔽层的屏蔽单元的层数可以相同，设置5层屏蔽单元，可以在满足辐射屏蔽要求的前提下缩减整个屏蔽仓的体积和重量，一方面，便于拆卸，另一方面，便于移动装置调整屏蔽仓的位置。

[0017] 在一些可选的实施例中，所述第一窗口的中心设置有定位标记，所述定位标记用于指示所述第一窗口的中心点，所述第一窗口和第二窗口位于所述屏蔽仓的相对两侧。

[0018] 该技术方案的有益效果在于：通过设置定位标记，使得操作人员能够准确确定第一窗口中心点的位置，确保其与束流的等中心点对准，这有助于确保束流准确地传递到目标对象，提高试验或者治疗的精准度。

[0019] 第二方面，本申请提供了一种辐射防护屏蔽设备，所述辐射防护屏蔽设备包括上述任一项屏蔽仓以及移动装置，所述移动装置用于调整所述屏蔽仓的位置，以使所述第一窗口的中心点对准束流的等中心点。

[0020] 利用移动装置将屏蔽仓的第一窗口中心与束流的等中心点对准，可以确保束流准确地传递到目标对象的肿瘤区域，提高FLASH放疗的精准性，在大束流FLASH放疗结束后，又能通过移动装置将屏蔽仓移动到其他存放的位置，避免了因为质子加速器机房为了要进行大束流FLASH放疗而需要增加机房辐射屏蔽墙的问题，在能灵活操作的前提下为企业省去一笔巨大的基建经济成本和占地面积的成本。综上所述，本申请既能满足大束流FLASH放疗的辐射防护要求，又能满足定位等中心点的功能，减少占地面积和基建成本。

[0021] 在一些可选的实施例中，所述移动装置包括：

[0022] 工作台，用于承载所述屏蔽仓并带动所述屏蔽仓做升降运动；

[0023] 驱动模块，用于提供所述工作台的升降动力。

[0024] 该技术方案的有益效果在于：通过工作台和驱动模块配合使用，可以灵活调整屏蔽仓的位置。与传统固定的辐射屏蔽墙体相比，使用移动装置可以节省空间，工作台的升降运动可以在不需要过多的占地面积的情况下调整屏蔽仓的位置。

[0025] 在一些可选的实施例中，所述移动装置采用液压剪叉式升降机，所述驱动模块包括液压缸和液压单元，所述移动装置还包括行程开关和液压手柄。

[0026] 该技术方案的有益效果在于：液压剪叉式升降机提供了稳定的升降运动，可以确保屏蔽仓在调整过程中保持平稳，避免不必要的震动和晃动。具体而言，驱动模块采用液压缸和液压单元，可以精确控制升降运动的速度和位置，使得屏蔽仓的升降调整更加精准和可控。通过设置行程开关和液压手柄，操作人员可以通过行程开关和液压手柄实现升降运动的控制，使得调整过程更加便捷和高效。

[0027] 在一些可选的实施例中，所述移动装置还包括设置于所述工作台的上表面的平面移动组件，所述平面移动组件用于改变所述屏蔽仓在所述工作台上的位置。

[0028] 所述平面移动组件为滚珠丝杠模块，所述第一窗口和第二窗口位于所述屏蔽仓的相对两侧，所述工作台通过滚珠丝杠模块与所述屏蔽仓连接，以使所述屏蔽仓沿着束流运动方向前后移动。

[0029] 该技术方案的有益效果在于：通过设置滚珠丝杠模块，可以实现屏蔽仓沿着束流运动方向前后移动，滚珠丝杠模块能够提供精准的线性运动，确保屏蔽仓的位置调整更加准确。

[0030] 在一些可选的实施例中，所述滚珠丝杠模块设置有手轮和丝杆；

[0031] 所述屏蔽仓的底部滑动设置在所述工作台的上表面的导轨上，所述工作台的上表面设置有两个第一丝杆座，所述屏蔽仓的底部设置有第二丝杆座，所述丝杆的一端连接所述手轮，所述丝杆的另一端穿过依次一个所述第一丝杆座和所述第二丝杆座上的螺孔并连接另外一个所述第一丝杆座。

[0032] 该技术方案的有益效果在于：手轮作为控制装置，提供了直观的操作方式，操作人员可以转动手轮来控制屏蔽仓的移动，操作简单明了。具体而言，通过手轮控制滚珠丝杠模块，可以根据转动的角度来控制屏蔽仓前后的移动距离，这种精细的控制方式允许操作人员精准地调整屏蔽仓的位置，并且，手轮的控制方式使得调整过程可以快速响应，满足治疗或者试验中的即时需求。

[0033] 在一些可选的实施例中，所述屏蔽仓的容纳腔内设置有位置调节装置，所述位置调节装置用于调节和定位所述目标对象的位置。

[0034] 第二方面，本申请提供了一种辐射防护屏蔽方法，采用上述任一项辐射防护屏蔽设备进行预设区域内的辐射屏蔽，所述方法包括：

[0035] 将目标对象放置于所述辐射防护屏蔽设备的容纳腔；

[0036] 利用所述移动装置调整所述屏蔽仓的位置，以使所述第一窗口的中心点对准束流的等中心点，且所述第二窗口被所述预设区域内的墙体完全遮挡。

[0037] 该技术方案的有益效果在于：将目标对象(例如可以是试验动物或者法拉第杯)放置于辐射防护屏蔽设备的第二窗口，通过调整屏蔽仓的位置，使得辐射防护屏蔽设备的第一窗口的中心点准确对准束流的等中心点，可以确保束流精准地传递到目标对象，并且将第二窗口完全遮挡，可以防止辐射泄漏到预设区域外部，确保治疗或者试验过程的安全性。

[0038] 在一些可选的实施例中，所述方法还包括：

[0039] 根据束流对应的剂量，分别获取质子屏蔽层和中子屏蔽层的预设厚度；

[0040] 根据所述质子屏蔽层的预设厚度，设置质子屏蔽单元的个数以及每个质子屏蔽单元的厚度；

[0041] 根据所述中子屏蔽层的预设厚度，设置中子屏蔽单元的个数以及每个中子屏蔽单元的厚度。

[0042] 该技术方案的有益效果在于：根据束流的剂量，准确设置质子屏蔽层和中子屏蔽层的屏蔽单元厚度，可以最大限度地优化屏蔽效果，同时，精确设置屏蔽单元的个数和厚度，可以最大程度地利用资源，避免过度消耗材料，降低了制作成本。

[0043] 第三方面，本申请还提供了一种FLASH治疗系统，所述FLASH治疗系统包括：质子加速器以及上述任一项辐射防护屏蔽设备，其中，所述质子加速器用于输出束流。

[0044] 第四方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被至少一个处理器执行时实现上述任一项方法的步骤或者实现上述电子设备的功能。

[0045] 第五方面，本申请还提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序被至少一个处理器执行时实现上述任一项方法的步骤或者实现上述电子设备的功能。

附图说明

[0046] 下面结合附图和实施方式对本申请进一步说明。

[0047] 图1是实施例提供的一种FLASH治疗系统的结构框图。

[0048] 图2是本申请实施例提供的一种辐射防护屏蔽设备的结构示意图。

[0049] 图3是本申请实施例提供的一种屏蔽仓的结构示意图。

[0050] 图4是本申请实施例提供的另一种屏蔽仓的结构示意图。

[0051] 图5是本申请实施例提供的一种位置调节装置的结构示意图。

[0052] 图6是本申请实施例提供的一种移动装置的流程示意图。

[0053] 图7是本申请实施例提供的另一种移动装置的结构示意图。

[0054] 图8是本申请实施例提供的两种机房的结构示意图。

[0055] 图9是本申请实施例提供的一种机房1的辐射屏蔽模拟结果示意图。

[0056] 图10是本申请实施例提供的一种机房2的辐射屏蔽模拟结果示意图。

[0057] 图11是本申请实施例提供的一种辐射防护屏蔽方法的流程示意图。

[0058] 图12是实施例提供的一种程序产品的结构示意图。

[0059] 图中：10、屏蔽仓；11、质子屏蔽层；12、中子屏蔽层；13、第一窗口；14、第二窗口；15、位置调节装置；20、移动装置；21、工作台；211、第一丝杆座；212、第二丝杆座；22、液压缸；23、液压单元；24、行程开关；25、液压手柄；26、手轮；27、导轨；28、滑块。

具体实施方式

[0060] 下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。本领域普通技术人员可知，随着技术发展和新场景的出现，本申请实施例提供的技术方案对于类似的技术问题，同样适用。

[0061] 需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

[0062] 本申请中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

[0063] 本申请实施例中出现的第一、第二等描述，仅作示意与区分描述对象之用，没有次序之分，也不表示本申请实施例中对设备个数的特别限定，不能构成对本申请实施例的任何限制。

[0064] 在本申请中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，a和b，a和c，b和c或a和b和c，其中a、b和c可以是单个，也可以是多个。值得注意的是，“至少一项(个)”还可以解释成“一项(个)或多项(个)”。

[0065] 质子肿瘤治疗技术是目前国际上较先进、成熟、高端的医疗技术，是肿瘤治疗的主要手段之一，与目前广泛使用的高能中子和电子相比，质子能使射线的能量更有效地集中于所需治疗的肿瘤靶区，提高肿瘤局部控制率，同时大大降低正常器官和组织放射并发症。质子治疗装置已成为当前国际上肿瘤放射治疗的主流装备。

[0066] 随着放射治疗技术的发展，大家对FLASH放射治疗的应用越来越感兴趣，FLASH主要是指剂量在不到一秒的时间内传递到整个治疗体积。早期临床前证据表明，与传统放射治疗相比，这些极高的剂量率可以显著保护健康组织，而不会减少对癌细胞的损害。由于这种FLASH大束流是在很短的时间内释放极大的剂量，所以对于辐射屏蔽墙体提出来了很高的要求，换言之，做FLASH放射治疗的场地具有足够强的辐射屏蔽能力。这就要求辐射屏蔽墙体做得足够厚，墙体的占地面积较大，需要耗费企业大量的资金投入。

[0067] 以质子治疗系统调试机房为例，按辐射防护的标准，屏蔽体外剂量率控制水平如下表所示：

[0068]

[0069] 其中，居留因子(occupancy factor)是指在辐射源出束时间内，在区域内最大受照射人员驻留的平均时间占出束时间的份额。剂量率是指单位时间内摄入的辐射能量，通常以毫西弗或微西弗为单位进行测量，它是一个重要的安全指标，用于衡量辐射对人体健康的影响。

[0070] 如果不设置FLASH辐射防护屏蔽设备，就需要很厚的辐射屏蔽墙体，需要更大的占地面积，这样势必会花费企业的巨大资金，少则几百万多则上千万。

[0071] 基于此，本申请提供了FLASH治疗系统、屏蔽仓、辐射防护屏蔽方法、设备、存储介质及程序产品，设计辐射防护屏蔽设备，即FLASH屏蔽工装，满足在大束流调试和实验时的机房辐射防护屏蔽问题，同时满足在做FLASH试验的时候此工装上下前后调节功能，满足试验目标可以调试到设备的等中心位置，满足等中心位置调试、大束流辐射屏蔽要求的前提下，为企业省去为了做大束流FLASH试验的时候巨大的屏蔽强经济成本。

[0072] FLASH治疗系统实施例。

[0073] 参见图1，本申请实施例还提供了一种FLASH治疗系统，所述FLASH治疗系统包括：质子加速器以及辐射防护屏蔽设备，其中，所述质子加速器用于输出束流。

[0074] 本申请实施例对质子加速器不作限定，质子加速器可以采用等势性回旋加速器或者同步回旋加速器。

[0075] 传统的回旋加速器包括等势性回旋加速器和(脉冲)同步回旋加速器。其中，等势性回旋加速器的射束是准连续的(非脉冲结构)，而同步回旋加速器的射束是脉冲的(脉冲结构)，这是同步回旋加速器系统固有的独特特征。同步回旋加速器脉冲输出的瞬时剂量率与平均剂量率对FLASH辐射在质子治疗中具有独特的优势和作用。

[0076] 具体而言，回旋加速器包括五大子系统，五大子系统包括离子源子系统、射频(RF)子系统、真空子系统、磁体子系统和引出子系统。通过五大子系统之间复杂的相互作用，产生用于临床治疗或者研究的质子束。从外观上看，回旋加速器通常貌似一个圆柱体，拥有中间相隔一小段距离的两个半圆形圆柱电盒。射频子系统通过该间隔距离形成交变电场，在质子穿过时对其进行加速。随着偶极子将圆柱体分成两个独立的部分，一个电极呈字母“D”状，另一个电极则呈倒着的字母“D”状，这就是偶电极俗称“D形电极”的原因。D形电极中有一个磁场，引导粒子(即，质子)从一个D形电极到达另一个D形电极，而且质子经过这条狭缝时也会获得能量。

[0077] 质子转向并沿着一条弯曲的路径返回到这条狭缝和反向的D形电极中。质子穿过狭缝并加速，然后进入反向的D形电极，再沿着弯曲的路径返回到狭缝和反向的D形电极中。如此不断重复，直至质子到达其中一个D形电极外边缘附近的引出点。这时，引出子系统会引导质子束进入下游子系统，使质子束得以进一步改变，直至最终进入患者或者目标对象体内的靶区。由于质子穿过狭缝时，会加速，所以质子穿行的整条路径是一条向外延伸的螺旋状路径。

[0078] 在一个实施例中，所述质子加速器采用脉冲同步回旋加速器。

[0079] 脉冲同步回旋加速器以超高剂量率输送质子可将质子加速至230MeV(范围32.0g/2
cm，用于潜在的FLASH放射治疗实验，脉冲之间的时间为1.3ms，离子源脉冲的持续时间约为21μs)。对应于在重复频率为750Hz的FLASH剂量率的脉冲期间，在布拉格峰处测得平均剂量率约为100Gy/s，瞬时剂量率约为6200Gy/s。瞬时剂量率如此之高，虽然对于FLASH治疗和研究具有很好的优势，但是对于FLASH治疗系统中的辐射屏蔽设备有了很高的要求，所以设计出FLASH治疗系统种的一种辐射防护屏蔽方法、设备就显得尤为关键和必要。

[0080] 在一些实施例中，所述FLASH治疗系统还包括沿束流方向依次间隔排列的第一电离室、碳化物吸收器、准直器、第二电离室；

[0081] 其中，所述碳化物吸收器用于根据目标对象的肿瘤信息，调节所述质子加速器引出的能量射程，其中，所述目标对象为患有肿瘤的动物或者人类；

[0082] 所述准直器用于校准束流；

[0083] 所述第一电离室用于测量束流的实时剂量，并将所述实时剂量反馈至剂量控制系统；

[0084] 所述第二电离室用于测量束流的绝对剂量且位于第一窗口之前。

[0085] 在一个实施例中，所述FLASH治疗系统还包括靠近第二窗口的法拉第杯，所述法拉第杯用于测量束流的大小，以及，收集多余的束流。

[0086] 第一电离室即实时剂量电离室，可以在线监测和测试束流的剂量大小，并快速反馈给剂量控制系统。碳化物吸收器可以根据在目标对象的肿瘤情况，调节质子加速器引出的能量射程。准直器可以校准掉多余的射束，使射束边缘更加锐利。第二电离室即绝对剂量电离室，可以测量射束的绝对计量。法拉第杯可以测量射束大小和收集阻挡多余的射束。

[0087] 在很多高剂量和低剂量对质子放疗的差异效应研究表明，更高的剂量率(通常超过40Gy/s)会影响正常组织，总治疗时间小于1秒的速率治疗表现出较少的正常组织毒性同时保持传统治疗的典型肿瘤控制。许多行业研究表明FLASH是放射治疗领域的革命性发现，在质子治疗的应用中，重要的是要考虑在这些研究与布拉格峰提供的构象相结合。常规剂量一般在40Gy‑100Gy之间。为了评估扩散布拉格峰(SOBP)内FLASH剂量率的影响，设计一种测量FLASH和常规剂量率的剂量测定方法。

[0088] 本申请实施例采用剂量测定法主动和被动技术，以实现冗余和有效的波束控制。有大量的文献重点研究剂量计对超高剂量率输送的响应特性，包括讨论平行板电离室中的复合效应和薄膜剂量率效应。

[0089] 在一个实施例中，准直器采用PPC05室，用于在活体前记录递送位置的总剂量和剂量率。

[0090] 具体地，平面平行电离室PPC05用于测量在入口深度和布拉格峰处的绝对剂量。偏置电压被依次设定在150V、300V、450V，以及+450V。一般而言，最大偏置电压为500V。直径腔室由聚碳酸酯制成的腔室支架模型制造表面。因此，测量的有效点为2.3mm WET。为了在布拉格峰处进行测量，在腔室支架模型有效测量点为4.13厘米，布拉格峰值电离室中用于测量的敏感体积，纵向在布拉格峰。

[0091] 第一电离室和/或第二电离室采用透射电离室TIC(tissue‑equivalent ionization chamber)。

[0092] 透射电离室TIC和固定式的胶片测量作为冗余测量，透射电离室TIC一般地会被连接到剂量测定系统，用于实时测量剂量和控制剂量。

[0093] 本申请实施例使用同步回旋加速器来进行束流产生，光束是一个能量为230MeV的单个散射点。为了在布拉格峰值提供剂量，将目标对象置于约30cm水当量厚度(WET)的碳化硼吸收材料中和约2倍束斑大小直径的准直器。此外，使用少量厚度的WET聚乙烯吸收材料调整束流输送深度，允许目标对象和吸收材料定位在距辐射的表观源可配置的距离处并且横向居中。若用FLASH治疗系统治疗较大的临床相关靶体积，需要扩展波束横向和深度，同时保持局部剂量率。实际应用中可以使用脊滤波器，将脊形过滤器设置于碳化硼吸收材料的上游，修改束流的深度轮廓，以产生SOBP，而不需要主动式调制，具体地，脊形过滤器由穿过丙烯酸塑料(PMMA)块的机加工孔网格组成。

[0094] 质子的初始平均动能设定为230MeV，具有0.3％的能量扩散。束流引出口束斑尺寸为4‑5mm。在空气中的处理等中心和射束的能散不高于1.5mrad。一定长度的碳化硼块放置在回旋加速器下游处，然后用1厘米厚的黄铜准直器照射。准直器上的方形开口大于黄铜准直器直径，准直器用于校准质子吸收器所产生的经过了大角度库仑散射的射束。

[0095] 在一个实施例中，目标对象可以是小动物(例如小鼠)，在射束照射前被麻醉，并保持在连续的，在实验运行期间的麻醉。通过查看实时采集的图像，保证治疗过程中目标对象没有表现出明显的运动。如果目标对象是其他的对象，也需要保证其在射束出束期间保持不动。

[0096] 法拉第杯用于测量质子束中的通量或通量。法拉第杯由一个屏蔽绝缘块组成，其厚度足以阻挡入射质子。法拉第杯中沉积的电荷与在块中停止的质子的数量成比例，从而对应于入射质子的总通量。

[0097] 参见图2，本申请实施例还提供了一种辐射防护屏蔽设备，所述辐射防护屏蔽设备包括屏蔽仓10以及移动装置20，所述移动装置20用于调整所述屏蔽仓10的位置，以使所述第一窗口13的中心点对准束流的等中心点。

[0098] 利用移动装置20将屏蔽仓10的第一窗口13中心与束流的等中心点对准，可以确保束流准确地传递到目标对象的肿瘤区域，提高FLASH放疗的精准性，在大束流FLASH放疗结束后，又能通过移动装置20将屏蔽仓10移动到其他存放的位置，避免了因为质子加速器机房为了要进行大束流FL ASH放疗而需要增加机房辐射屏蔽墙的问题，在能灵活操作的前提下为企业省去一笔巨大的基建经济成本和占地面积的成本。综上所述，本申请既能满足大束流FLASH放疗的辐射防护要求，又能满足定位等中心点的功能，减少占地面积和基建成本。

[0099] 参见图3和图4，本申请提供了一种用于辐射防护的屏蔽仓10，所述屏蔽仓10具有容纳腔和设置在所述屏蔽仓上的沿束流方向依次间隔排列的第一窗口13和第二窗口14，第一窗口13的中心点和第二窗口14的中心点与束流中心轴位于同一直线上，所述第一窗口13和第二窗口14分别连通所述容纳腔，所述第一窗口13用于束流进入且小于第二窗口14，所述第二窗口14用于供目标对象穿过并容纳在所述容纳腔内，所述第二窗口14设置成靠近治疗室的辐射屏蔽墙，所述容纳腔的几何中心点设置成束流的布拉格峰位。

[0100] 目标对象可以是小型动物，目标对象还可以是需要进行质子放疗的患者。其中，法拉第杯是一种金属制设计成杯状，用来测量带电粒子入射强度的一种真空侦测器，测得的电流可以用来判定入射电子或离子的数量。例如，目标对象为患有肿瘤的动物或者人类。

[0101] 本申请对屏蔽仓10的尺寸不作限定，屏蔽仓10沿束流出射方向的长度可以是1000mm、1400mm、1800mm或者2000mm，屏蔽仓10的宽度可以是800mm、1000mm、1400mm或者
1600mm，屏蔽仓10的可升降高度范围可以是500mm～1500mm。屏蔽仓10的负载可以是3.2T、
4.3T、4.6T或者5T。

[0102] 由此，传统上，为了满足辐射屏蔽要求，FLASH放射治疗需要建造厚重的辐射屏蔽墙体，导致高昂的资金投入和占地面积增加，本申请通过提供移动装置20和屏蔽仓10，使得辐射防护屏蔽设备可以根据治疗需要进行位置调整。这样，无需建造过于厚重的固定屏蔽墙体，节省了空间和成本。

[0103] 在一些实施例中，所述屏蔽仓10为由内向外依次设置以螺旋安装而成的层叠结构，所述屏蔽仓10包括内向外依次设置的质子屏蔽层11和中子屏蔽层12。

[0104] 屏蔽仓10采用可拆卸的层叠结构，可以根据剂量拼接成不同厚度的质子屏蔽层11和中子屏蔽层12，满足不同应用场景下的辐射防护要求。

[0105] 在一些实施例中，所述质子屏蔽层11包括由内向外层叠的M个质子屏蔽单元，所述中子屏蔽层12包括由内向外层叠的N个中子屏蔽单元，M和N均为正整数。

[0106] 由此，质子屏蔽层11和中子屏蔽层12由多个屏蔽单元层叠而成，可以在不增加屏蔽仓10整体厚度的情况下增加屏蔽单元的层数，每一层屏蔽单元都能够有效地吸收和减少辐射的穿透，从而进一步降低了外部环境的辐射水平。每一层屏蔽单元是独立的可拆卸的，可以根据具体情况灵活地选择、增加或减少屏蔽单元的数量，以满足不同应用场景下的辐射屏蔽需求，以使辐射防护屏蔽设备适应不同的治疗剂量和放射源。

[0107] 在一些实施例中，质子屏蔽单元的材质包括以下一种或多种：不锈钢、铅、铝和混凝土；中子屏蔽单元的材质包括以下一种或多种：聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酯、硼、铅、钨、铁和钡。

[0108] 由此，质子屏蔽单元可以采用不锈钢、铅、铝、混凝土等材质，中子屏蔽单元可以采用聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酯、硼、铅、钨、铁、钡等材质，这些材质成本低且容易获得，可以在满足辐射屏蔽要求的前提下降低辐射防护屏蔽设备的制造成本和维护成本。

[0109] 在一些实施例中，M＝N＝5。

[0110] 由此，质子屏蔽层11和中子屏蔽层12的屏蔽单元的层数可以相同，设置5层屏蔽单元，可以在满足辐射屏蔽要求的前提下缩减整个屏蔽仓10的体积和重量，一方面，便于拆卸，另一方面，便于移动装置20调整屏蔽仓10的位置。

[0111] 在一些实施例中，屏蔽仓10沿垂直于束流出射方向的截面形状可以是矩形，例如可以是正方形。

[0112] 其中，质子屏蔽层11和中子屏蔽层12分别由5面屏蔽单元(板材)拼接而成，背离束流出射方向的平面不拼接板材，天然形成一个较大的窗口(即第二窗口14)，在正对束流出射方向的平面开设一个较小的窗口，即第一窗口13。

[0113] 在一个实施例中，内层的质子屏蔽层11采用5层不锈钢板材堆叠而成。

[0114] 外层的中子屏蔽层12采用5层聚乙烯板材(PE板)堆叠而成。

[0115] 本申请实施例中，屏蔽仓10由不锈钢板与PE板组成，不锈钢层能够屏蔽闪射所产生的质子，PE能够屏蔽闪射所产生的中子。

[0116] 本申请实施例对第一窗口13和第二窗口14的尺寸和形状不做限定，第一窗口13和第二窗口14的形状可以相同，也可以不同，例如可以是矩形、圆形、正多边形、三角形、扇形或者不规则形状。

[0117] 一般而言，第一窗口13需要对准出束口，主要是为了让束流从第一窗口13进入，可以足够包裹住束流在飞行过程中的散射，第二窗口14需要对准墙体。第二窗口14的尺寸可以根据目标对象的大小灵活设置。

[0118] 第一窗口13和第二窗口14的形状均可以设置正方形，其中，第一窗口13的边长可以是50mm、80mm、100mm或者150mm。第二窗口14的边长可以是300mm、500mm、700mm或者800mm。

[0119] 参见图5，在一些实施例中，所述辐射防护屏蔽设备的容纳腔内设置有位置调节装置15，所述位置调节装置15用于调节和定位所述目标对象的位置。

[0120] 其中，位置调节装置15可以作为目标对象的治疗床，位置调节装置15设置有可带动目标对象前后移动的第一导轨，以及，带动目标对象左右移动的第二导轨。

[0121] 通过设置位置调节装置15，可以调节和定位目标对象的位置，从而保证能将束流准确输送到目标对象的肿瘤区域。

[0122] 在一些实施例中，所述第一窗口13的中心设置有定位标记，所述定位标记用于指示所述第一窗口13的中心点，所述第一窗口13和第二窗口14位于所述屏蔽仓10的相对两侧。

[0123] 在一个实施例中，定位标记可以是十字交叉线。采用外置激光灯十字交叉的方法定位设备的ISO(等中心)位置，在第一窗口13(聚乙烯前面板)刻有十字交叉线，通过液压手柄25上下调节的方式，将外置激光灯的十字交叉线和十字线重合，精度可以达到±1mm，满足ISO位摆位要求。

[0124] 由此，通过设置定位标记，使得操作人员能够准确确定第一窗口13中心点的位置，确保其与束流的等中心点对准，这有助于确保束流准确地传递到目标对象，提高试验或者治疗的精准度。

[0125] 参见图6和图7，在一些实施例中，所述移动装置20包括：

[0126] 工作台21，用于承载所述屏蔽仓10并带动所述屏蔽仓10做升降运动；

[0127] 驱动模块，用于提供所述工作台21的升降动力。

[0128] 由此，通过工作台21和驱动模块配合使用，可以灵活调整屏蔽仓10的位置。与传统固定的辐射屏蔽墙体相比，使用移动装置20可以节省空间，工作台21的升降运动可以在不需要过多的占地面积的情况下调整屏蔽仓10的位置。

[0129] 在一些实施例中，所述移动装置20采用液压剪叉式升降机，所述驱动模块包括液压缸22和液压单元23，所述移动装置20还包括行程开关24和液压手柄25。

[0130] 在一个实施例中，移动装置20的重量可以是1.5T、1.8T或者2T。

[0131] 液压缸22的型号可以是63‑35*150。液压单元23(又称液压动力单元、液压站)，通过外部的管路系统与液压缸22相连以控制多组阀门动作，液压单元23的功率可以是3KW，排量可以是10CC，压力可以是12Mpa。

[0132] 由此，液压剪叉式升降机提供了稳定的升降运动，可以确保屏蔽仓10在调整过程中保持平稳，避免不必要的震动和晃动。具体而言，驱动模块采用液压缸22和液压单元23，可以精确控制升降运动的速度和位置，使得屏蔽仓10的升降调整更加精准和可控。通过设置行程开关24和液压手柄25，操作人员可以通过行程开关24和液压手柄25实现升降运动的控制，使得调整过程更加便捷和高效。

[0133] 在一些实施例中，所述移动装置20还包括设置于所述工作台21的上表面的平面移动组件，所述平面移动组件用于改变所述屏蔽仓10在所述工作台21上的位置。

[0134] 所述平面移动组件为滚珠丝杠模块，所述第一窗口13和第二窗口14位于所述屏蔽仓10的相对两侧，所述工作台21通过滚珠丝杠模块与所述屏蔽仓10连接，以使所述屏蔽仓10沿着束流运动方向前后移动。

[0135] 由此，通过设置滚珠丝杠模块，可以实现屏蔽仓10沿着束流运动方向前后移动，滚珠丝杠模块能够提供精准的线性运动，确保屏蔽仓10的位置调整更加准确。

[0136] 在一些实施例中，所述滚珠丝杠模块设置有手轮26和丝杆；

[0137] 所述屏蔽仓10的底部滑动设置在所述工作台21的上表面的导轨27上，所述工作台21的上表面设置有两个第一丝杆座211，所述屏蔽仓10的底部设置有第二丝杆座212，所述丝杆的一端连接所述手轮26，所述丝杆的另一端穿过依次一个所述第一丝杆座211和所述第二丝杆座212上的螺孔并连接另外一个所述第一丝杆座211。

[0138] 由此，手轮26作为控制装置，提供了直观的操作方式，操作人员可以转动手轮26来控制屏蔽仓10的移动，操作简单明了。具体而言，通过手轮26控制滚珠丝杠模块，可以根据转动的角度来控制屏蔽仓10前后的移动距离，这种精细的控制方式允许操作人员精准地调整屏蔽仓10的位置，并且，手轮26的控制方式使得调整过程可以快速响应，满足治疗或者试验中的即时需求。

[0139] 在一个实施例中，移动装置20还设置有滑块28和导轨27，滑块28设置于屏蔽仓10的下表面，导轨27设置于工作平台的上表面，导轨27与滚珠丝杠模块的行进方向平行设置，通过手轮26的顺时针与逆时针的转动带动屏蔽仓10做前进与后退的直线运动。

[0140] 参见图8，在一个具体应用场景中，对质子调试机房做FLASH试验，验证没有此辐射防护屏蔽设备和有此辐射防护屏蔽设备时候的辐射屏蔽对比情况，结果如图9至图10所示。

[0141] 可见，有辐射防护屏蔽设备(机房1)和没有辐射防护屏蔽设备(机房2)在调试机房内部的剂量差别大致相差3个量级，如果调试机房没有设置辐射防护屏蔽设备，那么机房的墙体要比实际厚很多，大致2倍左右，这样整个机房的建筑尺寸势必要增大很多，并且放射防护方面的辐射监测也需要做更详细的设计。

[0142] 参见图11，本申请实施例还提供了一种辐射防护屏蔽方法，采用上述任一项辐射防护屏蔽设备进行预设区域内的辐射屏蔽，所述方法包括：

[0143] S1：将目标对象放置于所述辐射防护屏蔽设备的容纳腔；

[0144] S2：利用所述移动装置20调整所述屏蔽仓10的位置，以使所述第一窗口13的中心点对准束流的等中心点，且所述第二窗口14被所述预设区域内的墙体完全遮挡。

[0145] 由此，将目标对象(例如可以是试验动物或者法拉第杯)放置于辐射防护屏蔽设备的容纳腔，通过调整屏蔽仓10的位置，使得辐射防护屏蔽设备的第一窗口13的中心点准确对准束流的等中心点，可以确保束流精准地传递到目标对象，并且将第二窗口14完全遮挡，可以防止辐射泄漏到预设区域外部，确保治疗或者试验过程的安全性。

[0146] 在一些实施例中，所述方法还包括：

[0147] 根据束流对应的剂量，分别获取质子屏蔽层11和中子屏蔽层12的预设厚度；

[0148] 根据所述质子屏蔽层11的预设厚度，设置质子屏蔽单元的个数以及每个质子屏蔽单元的厚度；

[0149] 根据所述中子屏蔽层12的预设厚度，设置中子屏蔽单元的个数以及每个中子屏蔽单元的厚度。

[0150] 由此，根据束流的剂量，准确设置质子屏蔽层11和中子屏蔽层12的屏蔽单元厚度，可以最大限度地优化屏蔽效果，同时，精确设置屏蔽单元的个数和厚度，可以最大程度地利用资源，避免过度消耗材料，降低了制作成本。

[0151] 本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其具体实施例与上述方法实施例中记载的实施例、所达到的技术效果一致，部分内容不再赘述。

[0152] 所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被至少一个处理器执行时实现上述任一项方法的步骤或者实现上述任一项电子设备的功能。

[0153] 参见图12，图12示出了本申请实施例提供的一种程序产品的结构示意图。

[0154] 所述程序产品用于实现上述任一项方法的步骤或者实现上述任一项电子设备的功能。程序产品可以采用便携式紧凑盘只读存储器(CD‑ROM)并包括程序代码，并可以在终端设备，例如个人电脑上运行。然而，本申请的程序产品不限于此，在本申请实施例中，可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。程序产品可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以为但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD‑ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。

[0155] 计算机可读存储介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读存储介质还可以是任何可读介质，该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。可读存储介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、有线、光缆、RF等，或者上述的任意合适的组合。可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本申请操作的程序代码，程序设计语言包括面向对象的程序设计语言诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言诸如C语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在终端设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

[0156] 本申请从使用目的上，效能上，进步及新颖性等观点进行阐述，已符合专利法所强调的功能增进及使用要件，本申请以上的说明书及说明书附图，仅为本申请的较佳实施例而已，并非以此局限本申请，因此，凡一切与本申请构造，装置，特征等近似、雷同的，即凡依本申请专利申请范围所作的等同替换或修饰等，皆应属本申请的专利申请保护的范围之内。