粒子束掃描制造技術

一種示例性粒子治療系統，包括：輸出粒子束的同步回旋加速器；影響粒子束的方向以跨過輻射目標的至少一部分掃描粒子束的磁體；可構造成改變粒子束的斑點大小的散射材料，其中，所述散射材料相對于所述同步回旋加速器在所述磁體的順束方向上；以及在粒子束輸出到輻射目標之前改變粒子束的能量的降能器，其中所述降能器相對于所述同步回旋加速器在所述散射材料的順束方向上。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】粒子束掃描相關申請的交叉引用在此要求2013年9月27日提交的美國臨時申請第61/883631號的優先權。該美國臨時申請第61/883631號的內容通過引用結合于此。
本公開內容總體涉及用于粒子束掃描系統的特征。
技術介紹
離子治療系統使用加速器來產生用于治療痛苦比如腫瘤的粒子束。在操作中，離子在存在磁場的情況下在腔室內側的軌道中被加速，并通過提取通道從腔室中去除。磁場發生器在腔室外側的附近產生磁場凸點，以扭曲一些軌道的節距和角度，使得它們朝向提取通道行進并最終進入提取通道。由離子構成的束離開提取通道。掃描系統在提取通道的順束方向(down-beam)。在本說明書中，順束方向意味著更靠近輻射目標(在此，相對于提取通道)。掃描系統移動束跨過輻射目標的至少一部分，以將輻射目標的各個部分暴露于束。例如，為了治療腫瘤，粒子束可以在腫瘤的不同橫截面上掃描。
技術實現思路
示例性質子治療系統可以包括離子加速器、掃描系統和臺架，離子加速器和掃描系統的至少一部分安裝在該臺架上。臺架相對于病人位置可旋轉。質子基本上從離子加速器直接輸出，并通過掃描系統，到達輻射目標的位置，如病人。離子加速器可以是同步回旋加速器。示例性離子治療系統包括：輸出粒子束的同步回旋加速器；磁體，該磁體影響粒子束的方向，以將粒子束跨過輻射目標的至少一部分掃描；以及散射材料，該散射材料可構造成在粒子束輸出到輻射目標之前改變粒子束的斑點大小。示例性粒子治療系統可以單獨地或相組合地包括一個或多個如下特征。示例性粒子治療系統可以包括降能器，以在粒子束輸出到輻射目標之前改變束的能量。降能器可以相對于同步回旋加速器在散射材料的順束方向上，并可以是計算機控制的。同步回旋加速器可以包括：電壓源，其向腔室提供射頻(RF)電壓，以從等離子體柱加速粒子，在此所述腔室具有磁場，該磁場導致從等離子體柱加速的粒子在所述強室內沿軌道移動；提取通道，該提取通道接收從等離子體柱加速的粒子并從腔室輸出接收的粒子；以及再生器，該再生器在所述腔室內提供磁場凸點，由此改變從等離子體柱加速的粒子的連續軌道，使得最終粒子輸出到提取通道。磁場可以在4特斯拉(T)和20T之間，且磁場凸點可以最多2特斯拉。散射材料可以包括多個散射器，每個散射器可移動到粒子束的路徑內或移出粒子束的路徑。在一些示例中，一次僅多個散射器中的一個可以移動到粒子束的路徑中。散射材料可以包括壓電材料，該壓電材料響應于施加的電壓在厚度上增大或減小。散射材料可以被構造成在輻射目標的治療過程期間或者在輻射目標的治療次數之間(例如，不是在治療過程期間)改變粒子束的斑點大小。粒子治療系統執行的掃描可以是點掃描。斑點大小可依掃描位置改變。斑點大小可以在秒的十分之一的量級、幾十毫秒的量級或者在一些其他時間量度的量級上在時間量度上變化。示例性粒子治療系統可以包括：輸出粒子束的同步回旋加速器；掃描系統，該掃描系統從所述同步回旋加速器接收粒子束，以利用粒子束對輻射目標的至少一部分執行點掃描，其中所述掃描系統可控制以改變粒子束的斑點大小；以及臺架，所述同步回旋加速器和所述掃描系統的至少一部分安裝在該臺架上，其中所述臺架被構造成圍繞輻射目標移動所述同步回旋加速器和所述掃描系統的至少一部分。示例性粒子治療系統可以單獨地或相組合地包括一個或多個如下特征。掃描系統可以包括將從同步回旋加速器輸出的粒子束相對于輻射目標在三個維度上移動的結構；以及散射材料，該散射材料尤其可構造成改變粒子束的斑點大小。散射材料可以包括多個散射器，每個散射器可以移動到粒子束的路徑中或移出粒子束的路徑。在一些示例中，僅一次多個散射器中的一個可移動到粒子束的路徑中。散射材料可以包括壓電材料，該壓電材料響應于施加的電壓在厚度上增大或減小。散射材料可以被構造成在輻射目標的治療過程期間改變粒子束的斑點大小。散射材料可以構造成在輻射目標的治療次數之間(例如，不在治療過程期間)改變粒子束的斑點大小。掃描系統執行的掃描可以是點掃描。斑點大小可依掃描位置變化。斑點大小可以在秒的十分之一的量級上、數十毫秒的量級上或者一些其他時間量度的量級上在時間量度上變化。示例性粒子治療系統可以包括：輸出粒子束的同步回旋加速器；掃描系統，該掃描系統從所述同步回旋加速器接收粒子束，并利用粒子束對輻射目標的至少一部分執行點掃描；以及一個或多個處理裝置，該處理裝置控制所述掃描系統，以根據不規則網格圖案掃描輻射目標的橫截面。示例性粒子治療系統可以單獨或相組合地包括一個或多個如下特征。在示例中，在不規則網格圖案中，要被掃描的點之間的間隔變化。所述不規則網格圖案可以具有周邊，該周邊對應于輻射目標的橫截面的周邊。粒子束在輻射目標的橫截面上的不同點之間的掃描速度可以基本上相同或它可以不同。例如，粒子束的掃描速度可以在輻射目標的橫截面上的至少不同的兩對點之間不同。示例性粒子治療系統可以包括存儲器，以存儲治療計劃。治療計劃可以包括限定用于輻射目標的橫截面的不規則網格圖案并且還限定用于輻射目標的其他橫截面的不規則網格圖案的信息。用于輻射目標的不同橫截面的不同不規則網格圖案可以具有如下中的至少一個：要被輻射的點的不同數量；要被輻射的點的不同位置；要被輻射的點之間的不同間隔，或者不同圖案周邊。掃描系統可以包括：磁體，該磁體影響粒子束的方向以跨過輻射目標的至少一部分掃描粒子束；以及散射材料，該散射材料可構造成在粒子束輸出到輻射目標之前改變粒子束的斑點大小。散射材料可以相對于同步回旋加速器在磁體的順束方向上。掃描系統還可以包括降能器，以在粒子束被輸出到輻射目標之前改變束的能量。降能器相對于同步回旋加速器在散射材料的順束方向上。同步回旋加速器可以包括：電壓源，該電壓源向腔室提供射頻(RF)電壓，以將粒子從等離子體柱加速，其中，所述腔室具有磁場，該磁場導致粒子從等離子體柱加速，以在腔室內沿軌道移動；提取通道，該提取通道接收從等離子體柱加速的粒子，并從腔室輸出被接收的粒子，作為粒子束的一部分；以及再生器，該再生器在所述腔室內提供磁場凸點，由此改變從等離子體柱加速的粒子的連續軌道，使得最終粒子輸出到提取通道。磁場可以在4特斯拉(T)和20T之間，且磁場凸點可以至多2特斯拉。粒子治療系統可以包括臺架，同步回旋加速器和掃描系統可以安裝在該臺架上。臺架可以構造成圍繞輻射目標移動同步回旋加速器和掃描系統的至少一部分。所述一個或多個處理裝置可以被編程來實現控制，以在輻射目標的不同橫截面的掃描之間中斷粒子束。示例性粒子治療系統可以包括：同步回旋加速器，該同步回旋加速器輸出粒子束；磁體，該磁體影響粒子束的方向，以跨過輻射目標的橫截面掃描該粒子束；以及一個或多個處理裝置，該處理裝置控制磁體，以根據不規則網格圖案掃描輻射目標的橫截面，并在輻射目標的不同橫截面的掃描之間控制粒子束的能量。示例性粒子治療系統可以單獨或相組合地包括如下特征中的一個或多個。示例性粒子治療系統可以包括：降能器，該降能器在掃描輻射目標的橫截面之前改變粒子束的能量。所述降能器可相對于所述同步回旋加速器在磁體的順束方向上。所述一個或多個處理裝置可以被構造成控制所述降能器的一個或多個部分的運動，以在輻射目標的不同橫截面的掃描之間控制粒子束的能量。在示例中，在不規則網格圖案中，要被掃描的點之間的間隔本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種粒子治療系統，包括：輸出粒子束的同步回旋加速器；磁體，所述磁體影響所述粒子束的方向，以跨過輻射目標的至少一部分掃描所述粒子束；以及散射材料，所述散射材料可構造成在粒子束輸出到輻射目標之前改變粒子束的斑點大小。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2013.09.27 US 61/883,6311.一種粒子治療系統，包括：輸出粒子束的同步回旋加速器；磁體，所述磁體影響所述粒子束的方向，以跨過輻射目標的至少一部分掃描所述粒子束；以及散射材料，所述散射材料可構造成在粒子束到達輻射目標之前改變粒子束的斑點大小；其中，所述粒子治療系統執行的掃描是點掃描；其中，所述斑點大小可依掃描位置變化；并且其中，所述斑點大小可在秒的十分之一的量級的時間量值上變化。2.如權利要求1所述的粒子治療系統，還包括：在將粒子束到達輻射目標之前改變粒子束的能量的降能器，所述降能器相對于所述同步回旋加速器在所述散射材料的順束方向上。3.如權利要求1所述的粒子治療系統，其中，所述同步回旋加速器包括：電壓源，所述電壓源將射頻(RF)電壓提供到腔室內，以從等離子體柱加速粒子，所述腔室具有磁場，導致從所述等離子體柱加速的粒子在所述腔室內沿軌道移動；提取通道，所述提取通道接收從所述等離子體柱加速的粒子，并在粒子束中從所述腔室輸出所接收的粒子；以及再生器，所述再生器在所述腔室內提供磁場凸點，由此改變從所述等離子體柱加速的粒子的連續軌道，使得最終粒子輸出到所述提取通道；其中，所述磁場在4特斯拉(T)和20T之間。4.如權利要求1所述的粒子治療系統，其中，所述散射材料包括多個散射器，所述多個散射器中的每一個可移動到粒子束的路徑中或者移出粒子束的路徑。5.如權利要求4所述的粒子治療系統，其中，一次僅所述多個散射器中的一個可移動到所述粒子束的路徑中。6.如權利要求1所述的粒子治療系統，其中，所述散射材料被構造成在輻射目標的治療過程期間改變粒子束的斑點大小。7.如權利要求1所述的粒子治療系統，其中，所述散射材料被構造成在輻射目標的治療的次數之間改變粒子束的斑點大小。8.一種粒子治療系統，包括：輸出粒子束的同步回旋加速器；磁體，所述磁體影響所述粒子束的方向，以跨過輻射目標的至少一部分掃描所述粒子束；以及散射材料，所述散射材料可構造成在粒子束到達輻射目標之前改變粒子束的斑點大小；其中，所述散射材料包括壓電材料，該壓電材料響應于施加的電壓在厚度上增大或減小。9.如權利要求8所述的粒子治療系統，還包括：在將粒子束到達輻射目標之前改變粒子束的能量的降能器，所述降能器相對于所述同步回旋加速器在所述散射材料的順束方向上。10.如權利要求8所述的粒子治療系統，其中，所述同步回旋加速器包括：電壓源，所述電壓源將射頻(RF)電壓提供到腔室內，以從等離子體柱加速粒子，所述腔室具有磁場，導致從所述等離子體柱加速的粒子在所述腔室內沿軌道移動；提取通道，所述提取通道接收從所述等離子體柱加速的粒子，并在粒子束中從所述腔室輸出所接收的粒子；以及再生器，所述再生器在所述腔室內提供磁場凸點，由此改變從所述等離子體柱加速的粒子的連續軌道，使得最終粒子輸出到所述提取通道；其中，所述磁場在4特斯拉(T)和20T之間。11.如權利要求8所述的粒子治療系統，其中，所述斑點大小可依掃描位置變化。12.一種粒子治療系統，包括：輸出粒子束的同步回旋加速器；磁體，所述磁體影響所述粒子束的方向，以跨過輻射目標的至少一部分掃描所述粒子束；以及散射材料，所述散射材料可構造成在粒子束到達輻射目標之前改變粒子束的斑點大小；其中，所述斑點尺寸可在幾十毫秒的量級的時間量值上變化。13.如權利要求12所述的粒子治療系統，還包括：在將粒子束到達輻射目標之前改變粒子束的能量的降能器，所述降能器相對于所述同步回旋加速器在所述散射材料的順束方向上。14.如權利要求12所述的粒子治療系統，其中，所述同步回旋加速器包括：電壓源，所述電壓源將射頻(RF)電壓提供到腔室內，以從等離子體柱加速粒子，所述腔室具有磁場，導致從所述等離子體柱加速的粒子在所述腔室內沿軌道移動；提取通道，所述提取通道接收從所述等離子體柱加速的粒子，并在粒子束中從所述腔室輸出所接收的粒子；以及再生器，所述再生器在所述腔室內提供磁場凸點，由此改變從所述等離子體柱加速的粒子的連續軌道，使得最終粒子輸出到所述提取通道；其中，所述磁場在4特斯拉(T)和20T之間。15.如權利要求12所述的粒子治療系統，其中，所述斑點大小可依掃描位置變化。16.一種粒子治療系統，包括：輸出粒子束的同步回旋加速器；掃描系統，所述掃描系統從所述同步回旋加速器接收粒子束，并利用該粒子束執行輻射目標的至少一部分的點掃描，所述掃描系統可控制來改變粒子束的斑點大小；以及臺架，所述同步回旋加速器和所述掃描系統的至少一部分安裝在所述臺架上，所述臺架被構造成圍繞輻射目標移動所述同步回旋加速器和所述掃描系統的至少一部分；其中，所述斑點大小可在秒的十分之一的量級的時間量值上變化。17.如權利要求16所述的粒子治療系統，其中，所述掃描...

【專利技術屬性】
技術研發人員：GT茲沃特，J庫利，KY弗蘭岑，MR瓊斯，T李，M巴斯基，
申請(專利權)人：梅維昂醫療系統股份有限公司，
類型：發明
國別省市：美國;US