發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明一般涉及放療領(lǐng)域，具體涉及質(zhì)子治療設(shè)備安裝。

背景技術(shù)：

0、發(fā)明背景

1、遠(yuǎn)距放射療法被定義為其中放射源與待治療的身體保持一定距離的治療方法。x射線和電子束長(zhǎng)期以來(lái)一直在遠(yuǎn)距放射療法中被用于治療各種癌癥。不幸的是，x射線表現(xiàn)出接近指數(shù)衰減函數(shù)的線性能量轉(zhuǎn)移，因此對(duì)深埋贅生物的安全使用最低。由于重粒子能夠穿透到特定深度而不會(huì)明顯傷害介于其間的組織，因此在遠(yuǎn)距放射療法中使用重粒子，特別是強(qiáng)子，更特別是質(zhì)子，已經(jīng)越來(lái)越被接受。特別是，強(qiáng)子的線性能量轉(zhuǎn)移呈現(xiàn)出相反的深度分布(其中標(biāo)記的布拉格峰被定義為強(qiáng)子沉積其大部分能量的點(diǎn))并且發(fā)生在強(qiáng)子路徑的末端。對(duì)于電子，由于高散射，布拉格峰是不可觀測(cè)的。對(duì)于能量低于約70mev的質(zhì)子，散射顯著抑制了布拉格峰。由于這種效應(yīng)，與x射線和電子束相比，增加的能量可被定向至埋入式贅生物，這尤其會(huì)傷害介于其間的組織。雖然術(shù)語(yǔ)強(qiáng)子包括各種各樣的粒子，但實(shí)際上，質(zhì)子和各種離子在治療中使用最廣泛。為清楚起見(jiàn)，本文將描述用質(zhì)子完成的治療，但這并不意味著以任何方式進(jìn)行限制。

2、質(zhì)子或離子可以被聚焦到可變穿透深度的目標(biāo)體積。以此方式，劑分布可以高精度地與目標(biāo)體積緊密匹配。特別是，質(zhì)子束可以符合目標(biāo)贅生物(如腫瘤)的形狀和深度，從而避免放射健康的身體組織，同時(shí)提供較低的全身放射劑量。結(jié)果，與常規(guī)外束療法相比，質(zhì)子療法可以逐步增加劑量，這可能對(duì)某些治療特別有益，例如眼部腫瘤或顱底和椎旁腫瘤。質(zhì)子治療還可以實(shí)現(xiàn)副作用減少的高精度治療計(jì)劃，例如兒科治療或前列腺癌治療。為了確保目標(biāo)贅生物的完全放射，通常會(huì)施加從幾個(gè)不同方向到達(dá)埋入式贅生物的多個(gè)光束。多個(gè)光束相交的點(diǎn)，無(wú)論是順序發(fā)送還是同時(shí)發(fā)送，都被稱(chēng)為“等中心點(diǎn)”。為了最大限度地提高生物有效性，等中心點(diǎn)必須與目標(biāo)贅生物精確地并置。

3、放療是在一個(gè)明確規(guī)定的過(guò)程中對(duì)靶組織進(jìn)行的。在第一階段(稱(chēng)為治療計(jì)劃階段)，對(duì)靶組織進(jìn)行成像，并定義包括劑量、患者姿態(tài)和放射角度的治療計(jì)劃。此外，可以定義放置標(biāo)記，以確保后續(xù)的放射療程被正確地靶向。然后，響應(yīng)于制定的治療計(jì)劃，在一段時(shí)間內(nèi)分多個(gè)療程執(zhí)行放射，每個(gè)療程被稱(chēng)為一個(gè)片段。在每個(gè)這樣的片段，響應(yīng)于放置標(biāo)記，必須注意確保患者正確定位，以避免損傷靶組織附近的器官。響應(yīng)于標(biāo)記的患者定位是響應(yīng)于所定義的標(biāo)記，基于患者的可視化來(lái)執(zhí)行的。

4、特別地，在每個(gè)片段期間，患者以設(shè)定姿態(tài)被定位在患者支撐平臺(tái)(如床)上。除了設(shè)定姿態(tài)在治療室中，而贅生物塊的中心位于放射源的等中心點(diǎn)的情況以外，設(shè)定姿態(tài)與治療計(jì)劃階段的成像期間的患者姿態(tài)相同?；颊叩脑O(shè)定姿態(tài)可選地通過(guò)成像和/或定位裝置來(lái)驗(yàn)證。可以應(yīng)用穩(wěn)定機(jī)構(gòu)來(lái)確保在治療期間保持患者相對(duì)于等中心點(diǎn)的定位，例如應(yīng)用面罩或護(hù)罩來(lái)固定患者的面部和/或其他身體部位。

5、放療通常在患者處于躺姿或臥姿時(shí)進(jìn)行，其中患者身體與地面基本水平對(duì)齊，并由下面的平臺(tái)表面支撐。例如，臥位患者可采取仰臥姿勢(shì)，背部靠在下面的表面上，面部朝上，或者采取俯臥姿勢(shì)，其胸部靠在下面的表面上，并且其面部向下。然而，某些治療可能難以在水平定位的患者身上進(jìn)行，諸如由于贅生物塊在體內(nèi)的位置，并且可能需要直立或非水平定位或由該定位促成。因此，患者可以坐在躺椅上，躺椅可以沿著三維空間中的多個(gè)軸(例如，沿著六個(gè)自由度)重新定位和重新定向。相對(duì)于臥姿，直立或坐姿也可以提供更大的患者舒適度，諸如對(duì)于患有呼吸并發(fā)癥的患者。此外，與臥躺定位相比，直立定位可能會(huì)影響身體器官(諸如肺和心臟)的體積、位置和/或運(yùn)動(dòng)的變化，這在某些臨床情況下可能會(huì)產(chǎn)生有益的影響。

6、盡管有各種好處，質(zhì)子療法在臨床環(huán)境中的應(yīng)用仍然很少。一個(gè)主要原因涉及所需設(shè)備的相當(dāng)大的物理尺寸，無(wú)法集成到現(xiàn)有的放療設(shè)施中。具體而言，用于生成和輸送基于質(zhì)子的放射的設(shè)備(諸如粒子加速器)相當(dāng)大，且難以整合到常規(guī)的放射治療室(通常俗稱(chēng)為線性加速器(linac)室)中。此外，安全考慮是允許使用質(zhì)子放射來(lái)進(jìn)行臨床治療的關(guān)鍵因素。需要采取嚴(yán)格措施防止有害的輻射暴露，這進(jìn)一步阻礙了質(zhì)子治療設(shè)備在常規(guī)放射治療室內(nèi)的安裝。例如，質(zhì)子加速器通常需要安裝在設(shè)施內(nèi)的單獨(dú)屏蔽掩體中，特別是在運(yùn)行期間產(chǎn)生有害中子的回旋加速器。因此，通常需要建造第二個(gè)新的大型治療室來(lái)容納質(zhì)子治療設(shè)備。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、根據(jù)本發(fā)明的一方面，由此提供了一種將被部署在現(xiàn)有放射治療室中的質(zhì)子放療系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括患者支撐平臺(tái)、至少一個(gè)成像儀、質(zhì)子束發(fā)生器、以及質(zhì)子束輸送裝置。患者支撐平臺(tái)被設(shè)置在治療室的一區(qū)域中并被配置成在療程期間支撐患者。成像儀被配置用于對(duì)患者支撐平臺(tái)上的患者進(jìn)行成像。質(zhì)子束發(fā)生器包括同步加速器，其被設(shè)置在治療室的一區(qū)域中并被配置成生成質(zhì)子放射束。質(zhì)子束輸送裝置與同步加速器耦合并被設(shè)置在治療室的一區(qū)域中，并且被配置成在質(zhì)子治療期間將至少一個(gè)質(zhì)子放射劑輸送至患者的靶組織的相對(duì)于成像坐標(biāo)系的等中心點(diǎn)，以使得質(zhì)子治療的輻射暴露是受限的并滿足輻射安全要求。該系統(tǒng)可進(jìn)一步包括控制器，其中在治療計(jì)劃階段，該控制器被配置成：接收用于治療患者的治療處方，接收患者在患者支撐平臺(tái)上的至少一個(gè)圖像，以及該圖像中的患者的相應(yīng)定位和定向，以及響應(yīng)于接收到的圖像和相應(yīng)定位和定向以及接收到的治療處方來(lái)生成質(zhì)子治療計(jì)劃，并且其中在治療施加階段期間，該控制器被配置成根據(jù)治療計(jì)劃中的治療計(jì)劃字段，指示質(zhì)子束輸送裝置發(fā)出質(zhì)子放射劑，同時(shí)相對(duì)于質(zhì)子放射束的等中心點(diǎn)選擇性地重定位和重定向患者的靶組織。治療計(jì)劃可包括針對(duì)至少一個(gè)療程的一系列放射劑參數(shù)，對(duì)于每一個(gè)相應(yīng)的放射劑，這些放射劑參數(shù)中的每一者包括：劑量、患者相對(duì)于等中心點(diǎn)的定位和定向、以及放射角度。質(zhì)子束輸送裝置可包括無(wú)機(jī)架筆形束掃描(pbs)裝置，該pbs裝置被配置成在沒(méi)有準(zhǔn)直器的情況下輸送質(zhì)子放射劑?；颊咧纹脚_(tái)可以是可坐平臺(tái)，并且其中患者在療程期間處于坐姿。成像儀可設(shè)置在治療室以外。同步加速器可被設(shè)置為毗鄰治療室的入口壁，并且質(zhì)子束輸送裝置可被配置成將質(zhì)子放射劑定向至被設(shè)置為毗鄰治療室的后壁的患者支撐平臺(tái)。同步加速器可被設(shè)置在由治療室的入口壁、治療室的外側(cè)壁和治療室的內(nèi)側(cè)壁限定的封閉隔區(qū)內(nèi)。同步加速器可被設(shè)置為毗鄰治療室的后壁，并且質(zhì)子束輸送裝置可被配置成將質(zhì)子放射劑定向至被設(shè)置為毗鄰治療室的入口壁的患者支撐平臺(tái)。同步加速器可被配置成延伸穿過(guò)治療室的毗鄰后壁的第一中間內(nèi)壁的多個(gè)孔，并且患者支撐平臺(tái)可被設(shè)置在治療室的毗鄰入口壁的第二中間內(nèi)壁的后端處。治療室可包括至少一個(gè)中間壁或門(mén)，其包含厚度至少為1米、密度至少為2.35g/cm3的混凝土材料。治療室可包括至少一個(gè)附加屏蔽層：在中間壁內(nèi)側(cè)上的約20cm厚的鐵屏蔽；在中間壁外側(cè)上的約40cm厚的硼化聚乙烯屏蔽；以及在治療室的入口門(mén)內(nèi)側(cè)上的約40cm厚的硼化聚乙烯屏蔽。該系統(tǒng)可進(jìn)一步包括平臺(tái)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，該平臺(tái)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)被配置成圍繞三個(gè)正交軸平移和旋轉(zhuǎn)地調(diào)節(jié)平臺(tái)以便沿六個(gè)自由度相應(yīng)地改變患者的定位或定向。治療計(jì)劃階段期間患者的成像等中心點(diǎn)與治療施加階段期間患者的成像等中心點(diǎn)之間的距離可能小于2米。治療施加階段期間質(zhì)子束輸送裝置的遠(yuǎn)端與患者的皮膚部分之間的距離可能小于1米。

2、根據(jù)本發(fā)明的另一方面，由此提供了一種用于現(xiàn)有放射治療室中的質(zhì)子放療的方法。該方法包括以下步驟：在治療室的一區(qū)域中安裝患者支撐平臺(tái)，該患者支撐平臺(tái)被配置成支撐患者；提供被配置成對(duì)患者支撐平臺(tái)上的患者進(jìn)行成像的至少一個(gè)成像儀；在治療室的一區(qū)域中安裝包括同步加速器的質(zhì)子束發(fā)生器，該同步加速器被配置成生成質(zhì)子放射束；以及在治療室的一區(qū)域中安裝質(zhì)子束輸送裝置，該質(zhì)子束輸送裝置被配置成在質(zhì)子治療期間將至少一個(gè)質(zhì)子放射劑輸送至患者的靶組織的相對(duì)于成像坐標(biāo)系的等中心點(diǎn)，以使得質(zhì)子治療的輻射暴露是受限的并滿足輻射安全要求。該方法可進(jìn)一步包括以下步驟：在治療計(jì)劃階段期間，接收用于治療患者的治療處方，接收患者在患者支撐平臺(tái)上的至少一個(gè)圖像，以及該圖像中的患者的相應(yīng)定位和定向，以及響應(yīng)于接收到的圖像和相應(yīng)定位和定向以及接收到的治療處方來(lái)生成質(zhì)子治療計(jì)劃，并且在治療施加階段期間，根據(jù)治療計(jì)劃中的治療計(jì)劃字段，指示質(zhì)子束輸送裝置發(fā)出質(zhì)子放射劑，同時(shí)相對(duì)于質(zhì)子放射束的等中心點(diǎn)選擇性地重定位和重定向患者的靶組織。治療計(jì)劃可包括針對(duì)至少一個(gè)療程的一系列放射劑參數(shù)，對(duì)于每一個(gè)相應(yīng)的放射劑，這些放射劑參數(shù)中的每一者包括：劑量、患者相對(duì)于等中心點(diǎn)的定位和定向、以及放射角度。質(zhì)子束輸送裝置可包括無(wú)機(jī)架筆形束掃描(pbs)裝置，該pbs裝置被配置成在沒(méi)有準(zhǔn)直器的情況下輸送質(zhì)子放射劑。患者支撐平臺(tái)可以是可坐平臺(tái)，并且其中患者在療程期間處于坐姿。成像儀可設(shè)置在治療室以外。同步加速器可被設(shè)置為毗鄰治療室的入口壁，并且質(zhì)子束輸送裝置可被配置成將質(zhì)子放射劑定向至被設(shè)置為毗鄰治療室的后壁的患者支撐平臺(tái)。同步加速器可被設(shè)置在由治療室的入口壁、治療室的外側(cè)壁和治療室的內(nèi)側(cè)壁限定的封閉隔區(qū)內(nèi)。同步加速器可被設(shè)置為毗鄰治療室的后壁，并且質(zhì)子束輸送裝置可被配置成將質(zhì)子放射劑定向至被設(shè)置為毗鄰治療室的入口壁的患者支撐平臺(tái)。同步加速器可被配置成延伸穿過(guò)治療室的毗鄰后壁的第一中間內(nèi)壁的多個(gè)孔，并且患者支撐平臺(tái)可被設(shè)置在治療室的毗鄰入口壁的第二中間內(nèi)壁的后端處。治療室可包括至少一個(gè)中間壁或門(mén)，其包含厚度至少為1米、密度至少為2.35g/cm3的混凝土材料。治療室可包括至少一個(gè)附加屏蔽層：在中間壁內(nèi)側(cè)上的約20cm厚的鐵屏蔽；在中間壁外側(cè)上的約40cm厚的硼化聚乙烯屏蔽；以及在治療室的入口門(mén)內(nèi)側(cè)上的約40cm厚的硼化聚乙烯屏蔽。該系統(tǒng)可進(jìn)一步包括平臺(tái)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，該平臺(tái)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)被配置成圍繞三個(gè)正交軸平移和旋轉(zhuǎn)地調(diào)節(jié)平臺(tái)以便沿六個(gè)自由度相應(yīng)地改變患者的定位或定向。治療計(jì)劃階段期間患者的成像等中心點(diǎn)與治療施加階段期間患者的成像等中心點(diǎn)之間的距離可能小于2米。治療施加階段期間質(zhì)子束輸送裝置的遠(yuǎn)端與患者的皮膚部分之間的距離可能小于1米。