機(jī)載于可轉(zhuǎn)動(dòng)龍門架上的具有能量選擇的緊湊的質(zhì)子治療系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開內(nèi)容的實(shí)施例總體上涉及醫(yī)療設(shè)備，并且更特別地涉及放射治療設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]在典型的例如用于腫瘤放射(radiat1n)治療的質(zhì)子治療系統(tǒng)中，在特定的能量水平中在回旋加速器或同步加速器中產(chǎn)生質(zhì)子束，可以借助于能量選擇將特定的能量水平調(diào)節(jié)為規(guī)定的能量水平，規(guī)定的能量水平然后經(jīng)由射束(beam)傳輸系統(tǒng)被提供給治療臺(tái)。這樣的治療系統(tǒng)包括用于以特定的能量水平提供粒子束的粒子加速器，諸如回旋加速器或同步加速器。射束傳輸系統(tǒng)可以調(diào)節(jié)和向放射臺(tái)提供粒子束。在射束傳輸系統(tǒng)的端部，與放射噴嘴(nozzle)相關(guān)聯(lián)的轉(zhuǎn)動(dòng)(rotate)龍門架(gantry)將射束遞送到在操作期間由照射(irradiat1n)臺(tái)支承的固定位置的照射對(duì)象(例如患者的腫瘤)上。類似的系統(tǒng)可以用于其它重粒子放射治療，諸如中子、He或C離子射束。
[0003]通常，從加速器輸出的射束具有固定能量，例如250MeV。取決于患者的情況的診斷，例如，要治療的腫瘤的深度，不同患者規(guī)定有不同深度劑量的放射。能量選擇系統(tǒng)(ESS)通常用于將固定能量調(diào)節(jié)為規(guī)定能量，例如170MeV。傳統(tǒng)上，ESS包括用于粗略減弱(attenuate)射束能量的能量降能器(degrader)，其后是專用于通過對(duì)由于能量降能器而產(chǎn)生的不期望的橫向發(fā)射度(emittance)、動(dòng)量擴(kuò)散和能量擴(kuò)散進(jìn)行濾波來實(shí)現(xiàn)精細(xì)能量選擇的能量選擇雙極磁體的集合。傳輸系統(tǒng)還包括用于射束會(huì)聚和轉(zhuǎn)向(steering)目的的多個(gè)其它磁體。
[0004]由于用于購買和維護(hù)這樣的放射系統(tǒng)的高成本，醫(yī)療設(shè)施通常使用一個(gè)加速器用于多個(gè)治療臺(tái)，因此用于加速器設(shè)施的高的支出被分配。圖1圖示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的適應(yīng)提供用于多個(gè)治療臺(tái)的質(zhì)子射束的質(zhì)子放射系統(tǒng)100的醫(yī)療設(shè)施的配置。系統(tǒng)100包括位于專用室110中的單個(gè)固定回旋加速器101、布置在束線的真空部件中的碳楔形(wedge)能量降能器102、用于每個(gè)治療室131和132的龍門架121和122、以及ESS、用于會(huì)聚(focus)射束(例如104)的四極磁體的若干集合以及從回旋加速器向相應(yīng)治療室(例如131和132)引導(dǎo)質(zhì)子束的彎曲磁體的多個(gè)集合。如所示，這一系統(tǒng)的ESS包括碳楔形降能器102、以及具有位于其間的能量狹縫(slit，未明確示出)的兩個(gè)雙極磁體105和106。雙極磁體105和106位于加速器101附近并且專用于選擇性地傳遞具有目標(biāo)能量的粒子。
[0005]為了向位于與加速器室110有關(guān)的各個(gè)地方的不同室供應(yīng)粒子束，系統(tǒng)100配備有長(zhǎng)的束線(例如111和112)，其中雙極磁體用于沿著不同的路徑改變射束方向。例如雙極107和108用于將粒子束重引導(dǎo)到室110中。雙極141在龍門架121的入口以45°彎曲射束。另一雙極142以135°并且朝著等中心點(diǎn)(isocenter)彎曲射束。龍門架中的兩個(gè)雙極141和142共同以90°從束線111彎曲射束。
[0006]雖然使用多臺(tái)單旋轉(zhuǎn)加速器系統(tǒng)在分配用于大型醫(yī)療設(shè)施的成本方面很有效，然而用于這樣的多龍門架系統(tǒng)的總體成本對(duì)于可以僅需要一個(gè)治療臺(tái)的更小的設(shè)施可以過分地高。另外，一些多臺(tái)系統(tǒng)不支持多個(gè)臺(tái)中的同時(shí)治療。這產(chǎn)生另外的優(yōu)點(diǎn):一個(gè)治療臺(tái)的延遲可以引起另一臺(tái)處的延遲。在傳統(tǒng)的質(zhì)子放射系統(tǒng)中的昂貴因素中，雙極磁體消耗與醫(yī)療設(shè)施中受限且有價(jià)值的制造、安裝、控制、維護(hù)和空間相關(guān)聯(lián)的顯著的支出。
[0007]另外，連接到固定回旋加速器和轉(zhuǎn)動(dòng)龍門架，束線管包括可以連同龍門架轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分以及產(chǎn)生回旋加速的固定或非轉(zhuǎn)動(dòng)部分，這兩個(gè)部分通常在10E-05毫巴范圍內(nèi)的連續(xù)低壓力(真空)下來維護(hù)。傳統(tǒng)上，在束線的固定部分與束線的轉(zhuǎn)動(dòng)部分之間的束線連接處使用轉(zhuǎn)動(dòng)真空密封以在轉(zhuǎn)動(dòng)期間保持管子與外部空氣密封隔離。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]因此，可以有利的是，提供具有減小的成本和尺寸并且可用于單室質(zhì)子治療設(shè)施的緊湊的質(zhì)子放射系統(tǒng)。因此，本公開內(nèi)容的實(shí)施例有利地提供放射系統(tǒng)，該放射系統(tǒng)使用龍門架上的雙極磁體的集合用于能量選擇和重引導(dǎo)粒子束這兩個(gè)目的。通過將能量選擇磁體集成到龍門架上，而非在束線的專用部分中，可以有利地減小成本和空間消耗，使得系統(tǒng)適合用于緊湊的單室設(shè)計(jì)。本公開內(nèi)容的實(shí)施例還通過將能量降能器放置在大氣中以及通過使用在束線的固定部分與轉(zhuǎn)動(dòng)部分之間的連結(jié)(joint)處的空氣間隙代替真空密封來簡(jiǎn)化質(zhì)子放射系統(tǒng)。
[0009]在本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施例中，一種用于使用預(yù)定能量的粒子束照射照射對(duì)象的放射治療系統(tǒng)包括:固定粒子加速器、束線組件、能量降能器和旋轉(zhuǎn)(swivel)龍門架組件。束線組件可操作以沿著第一方向引導(dǎo)和聚焦(focalize)粒子束。能量降能器可操作以減弱粒子束的能量并且可以暴露于氣壓。旋轉(zhuǎn)龍門架組件包括雙極磁體的集合以及附加的四極磁體和轉(zhuǎn)向磁體、連同可控磁場(chǎng)以及布置在雙極磁體之間的準(zhǔn)直儀。雙極磁體的集合可操作以選擇粒子束的具有預(yù)定能量的部分，并且向第二方向重引導(dǎo)射束的部分。雙極磁體的集合可以包括依次布置的45°和135°雙極磁體。旋轉(zhuǎn)龍門架組件能夠繞第一方向旋轉(zhuǎn)360°并且可以包括具有由低Z材料制成的第一構(gòu)件和由高Z材料制成的第二組件的殼體。束線組件可以包括耦合到相應(yīng)的真空裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)分段和固定分段。轉(zhuǎn)動(dòng)分段和固定分段可以通過空氣間隙分離。
[0010]以上是概述并且因此必然包含細(xì)節(jié)的簡(jiǎn)化、概括和省略；因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，概述僅是說明性的，而非意在以任何方式限制。僅由權(quán)利要求限定的本發(fā)明的其它方面、發(fā)明特征和優(yōu)點(diǎn)在下面給出的非限制詳細(xì)描述中將變得很清楚。
【附圖說明】
[0011]通過結(jié)合附圖給出的下面的詳細(xì)描述的閱讀將很好地理解本發(fā)明的實(shí)施例，在附圖中，相似的附圖標(biāo)記表示相似的元件，并且在附圖中:
[0012]圖1圖示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的適合提供用于多個(gè)治療臺(tái)的質(zhì)子束的質(zhì)子放射系統(tǒng)的醫(yī)療設(shè)施的配置。
[0013]圖2是根據(jù)本公開內(nèi)容的一種實(shí)施例的配備有單室質(zhì)子治療系統(tǒng)的醫(yī)療設(shè)施的示例性配置。
[0014]圖3是圖示根據(jù)本公開內(nèi)容的實(shí)施例的配備有偏向/能量選擇磁體的集合的緊湊的放射系統(tǒng)的機(jī)械原理圖的側(cè)視圖。
[0015]圖4示根據(jù)本公開內(nèi)容的實(shí)施例的配備有偏向/能量選擇磁體的集合的緊湊的放射系統(tǒng)的外部機(jī)械原理圖的3D視圖。
[0016]圖5A圖示根據(jù)本公開內(nèi)容的實(shí)施例的將粒子束從回旋加速器傳輸?shù)烬堥T架的束線的側(cè)視圖。
[0017]圖5B圖示根據(jù)本公開內(nèi)容的實(shí)施例的將粒子束從回旋加速器傳輸?shù)烬堥T架的束線的俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]現(xiàn)在將詳細(xì)參考本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其示例在附圖中圖示。雖然結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例描述本發(fā)明，然而應(yīng)當(dāng)理解，它們并非意在將本發(fā)明限于這些實(shí)施例。相反，本發(fā)明意在覆蓋可以被包括在所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的替選、修改和等同方案。另外，在對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例的以下詳細(xì)描述中，給出大量具體細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本發(fā)明的透徹理解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，可以在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況