專利名稱:用于電子束用途的方法和系統(tǒng)的制作方法
用于電子束用途的方法和系統(tǒng)
背景技術(shù)：
每年接近一百四十萬美國人發(fā)生皮膚癌。對于這種疾病的標準治療方案一般是外科手術(shù)或者是放射以除去疾患和小量的周圍正常組織。放射的標準劑量是50至60Gy，按約2. 0-3. 3Gy每份的15至30份供應(yīng)，以通過放射破壞而根除疾患。外科手術(shù)和放射都具有類似的結(jié)果。外科手術(shù)常常是對于皮膚疾患的選擇治療，因為外科醫(yī)師可在單次行動中， 除去與疾患相鄰的和在其下面的組織區(qū)域，以保證已經(jīng)除去整個疾患。然而，如果皮膚疾患位于影響容貌的區(qū)域上，在該處疤痕可能形成并且可能影響外觀，或者如果疾患的除去會導(dǎo)致可產(chǎn)生可見缺陷的組織的除去，如鼻孔、眼瞼或耳垂，由此需要以后的美容外科手術(shù)以恢復(fù)患者的外貌，則放射一般是勝過外科手術(shù)的可選擇方案。
另外，在老年或糖尿病患者中，放射常常是用于下肢的優(yōu)選治療方法。這些患者常常具有血管功能不全，導(dǎo)致延遲愈合和術(shù)后感染。此外，挑選皮膚癌照射的患者具有非侵入治療選項。
一般地，對于皮膚癌尋求放射治療的患者在治癌中心中通過使用如下被照射1) 來自電子直線加速器的電子束，該電子直線加速器能夠產(chǎn)生多X射線以及多電子能量；或者2) X射線(常常在50至300kev的能級上)，這些χ射線由常電壓或表面χ射線設(shè)備產(chǎn)生。兩種類型的設(shè)備都要求患者在屏蔽室內(nèi)被照射。盡管兩種模態(tài)都可以用于皮膚癌的照射，但多數(shù)臨床醫(yī)師感覺，電子束保證較均勻的劑量分布和對于下置結(jié)構(gòu)的較小損害，并因此是用于皮膚癌照射用途的優(yōu)選模態(tài)。
電子束放射的另一種熟知使用是在侵入癌的治療中。這樣的癌包括在頭部中的頸部結(jié)和頸部癌。另外，電子束放射可以用作乳腺癌治療的幫助。
當皮膚癌或侵入癌要被照射時，放射一般在治癌中心供應(yīng)。治癌中心是基于醫(yī)院的或獨立式放射醫(yī)療設(shè)施，該放射醫(yī)療設(shè)施使用高能X射線或高能電子束放射治療癌癥患者，一般基于門診患者。在治癌中心處，放射由直線加速器產(chǎn)生，這些直線加速器一般重幾噸(常常7至10噸)，并且要求數(shù)噸的混凝土屏蔽物以包含雜散放射。因而，治癌中心幾乎總是位于醫(yī)院或設(shè)施的底層或地面層。治癌中心治療a)具有侵入癌的患者、和b)具有表面癌，如皮膚癌的那些患者。
對于皮膚癌的電子照射，典型地要求在6至9MeV的能量下的15至30份電子。對于侵入癌的電子治療，典型地要求在6至15MeV的能量下的5至20份電子。對于侵入癌， 使用的全部電子能量的90 %典型地是12MeV或更低。能量控制在皮膚疾患的照射中是重要的，因為入射電子束的能量與放射進入患者體中的透入深度直接相關(guān)。用于人類照射的一般接受標準是，將能量控制到至少+/_5%，更希望的是+/_3%。
產(chǎn)生電子的多種當前放射治療裝置具有加速器導(dǎo)向，該導(dǎo)向大體水平地安裝(與地板相平行)，并且在加速器導(dǎo)向的出口處使用磁鐵，以將射束彎曲到照射平面中，并且為照射選擇適當?shù)碾娮幽芰?。對于這樣一種系統(tǒng)的一個例子，見在1991年1月22日發(fā)布的美國專利No. 4，987，309的圖1。在這樣的系統(tǒng)中，彎曲磁鐵是χ射線產(chǎn)生的源，并且產(chǎn)生顯著的雜散放射。事實上，在按電子模式操作的常規(guī)加速器中，為選擇對于照射希望的能量而采用的彎曲磁鐵，一般是雜散放射的主要源。在磁鐵中的能量限定縫隙產(chǎn)生很多放射，如可調(diào)整準直儀那樣，這些可調(diào)整準直儀限定場尺寸。這些彎曲磁鐵系統(tǒng)因而不適于用在未屏蔽或?qū)嵸|(zhì)未屏蔽環(huán)境中。因而，當常規(guī)直線加速器用來提供多能量治療時，要求實質(zhì)屏蔽的設(shè)施。
對于僅按電子模式操作的典型彎曲磁鐵系統(tǒng)要求的保護屏蔽的量，已經(jīng)由某些人估計是等效于圍繞系統(tǒng)的一英尺重混凝土(例如，在治療室的墻壁、地板及天花板中)。如果單元打算產(chǎn)生用于治療的電子和X射線兩者，則有時這樣的屏蔽可要求24至60英寸那么大的鋼筋混凝土。見例如美國專利No. 6，422，748。在不使用彎曲磁鐵的某些現(xiàn)有技術(shù)加速器設(shè)計中，環(huán)境雜散放射將實質(zhì)地減小。然而，在不使用射束防護屏的場合，在治療之前，近似1至1. 5噸的可動屏蔽一般必須定位在患者周圍。這種屏蔽1)在患者周圍橫向放置，以保護房間外的那些人免受散射放射，并且2)放置在治療臺下面，以保護在樓下的那些人。將屏蔽放置成，符合用于放射裝置的操作的當前放射輻照標準。
為了在未屏蔽手術(shù)室中供應(yīng)手術(shù)中電子束放射治療(IOERT)，也已經(jīng)開發(fā)了電子直線加速器。這些系統(tǒng)設(shè)計成僅按電子模式操作，并且要求很少的輔助屏蔽。一種這樣的 _置，由 Intraop Medical Corporation of Sunnyvale, GA 在產(chǎn)口口口名 Mobetron 1000 Tffi 售，將適于供當前發(fā)明使用。類似的手術(shù)中電子束系統(tǒng)和設(shè)施在1994年6月14日發(fā)布的美國專利No. 5，321，271中描述，該專利的全部公開通過參考包括在這里。
其它IOERT單元具有高劑量每脈沖操作，并因此不適于要求低劑量每次治療的用途。此外，這些單元為了改變能量僅使用微波功率變化。當為了能量變化使用這樣一種方法時，難以實現(xiàn)對于本發(fā)明的用途希望的+/-5%能量控制。這些其它IOERT單元的一些設(shè)計成，使用80至IOOcm長施加器錐。這些錐的尺寸可能使得它們對于本發(fā)明的使用是不實際的。最后，這些單元一般要求活動屏蔽的使用，以在未屏蔽環(huán)境中在允許的放射輻照極限內(nèi)操作。
皮膚癌的照射可以在具有常規(guī)電子直線加速器的設(shè)施處完成，該電子直線加速器類似于在治癌中心中使用的加速器。然而，這些裝置一般要求沉重屏蔽混凝土拱頂，以保護人員免受雜散放射。重達幾噸的混凝土拱頂?shù)陌惭b或建造、及由這樣一種放射拱頂占據(jù)的空間，對于較小設(shè)施是不實際的，如對于大多數(shù)皮膚病學實踐那樣。

發(fā)明內(nèi)容
具有皮膚癌的患者通常首先由皮膚科醫(yī)師看到，該皮膚科醫(yī)師指導(dǎo)患者的治療過程。治療過程常常涉及外科手術(shù)技術(shù)或到治癌中心的治療安排。治療過程可能包括為了美容效果的皮膚癌的照射(例如，消除對于疤痕外科手術(shù)的需要)、和為了治療目的的皮膚癌的照射。因為在皮膚或患者表皮上的病患是可見的，所以這樣的照射治療也允許醫(yī)師以天或周為基礎(chǔ)診斷和評估照射的進行和效果。按這種方式，本發(fā)明在診斷學中可能是用的。
本發(fā)明的目的是提供系統(tǒng)和方法，這些系統(tǒng)和方法，通過使得有可能在很小設(shè)施中，如在皮膚病學或其它醫(yī)生的辦公室處，提供照射，而不要求在治癌中心或醫(yī)院處的照射，用來增強皮膚癌的照射。這將允許皮膚癌患者的主要護理醫(yī)師(例如，皮膚科醫(yī)師)，更容易在照射過程期間管理患者。
本發(fā)明的進一步目的是提供系統(tǒng)，這些系統(tǒng)可以布置在集中辦公設(shè)施中，并且由幾個醫(yī)生共享。
本發(fā)明的更進一步目的是提供系統(tǒng)，這些系統(tǒng)可以在其它類型的設(shè)施(例如，治癌中心)處安裝在未屏蔽室中。
本發(fā)明的目的也是提供系統(tǒng)和方法，這些系統(tǒng)和方法可以用來為具有侵入癌的患者提供電子束照射，對于這些患者，這種模態(tài)優(yōu)選地作為照射治療方案的一部分。
本發(fā)明的另一個目的是提供系統(tǒng)和方法，這些系統(tǒng)和方法可以用來按變化能級提供電子束照射，而沒有對于另外復(fù)雜或昂貴電子裝置或微波元件的需要。
本發(fā)明的另外目的是提供系統(tǒng)和方法，這些系統(tǒng)和方法可以用來提供電子束照射，以符合當前放射標準，并且符合對于周圍區(qū)域的放射輻照的當前限制。
本發(fā)明的目的是提供電子直線加速器方法和系統(tǒng)，以符合在電子直線加速器的設(shè)計中強制執(zhí)行的國際放射安全標準。
本發(fā)明的這些和其它目的可以通過提供系統(tǒng)和方法而實現(xiàn)，這些系統(tǒng)和方法用來按變化能級提供電子束放射，而沒有對于另外復(fù)雜或昂貴電子裝置或微波元件的需要。
本發(fā)明一般包括電子束產(chǎn)生系統(tǒng)和方法，這些電子束產(chǎn)生系統(tǒng)和方法提供電子束，該電子束幾乎沒有與常規(guī)電子束產(chǎn)生系統(tǒng)相關(guān)的雜散放射。本發(fā)明的系統(tǒng)和方法一般包括電子槍、直線加速器、施加器(applicator)、及減速器。減速器可以包括具有4以上的原子序數(shù)的至少一種低ζ材料。
低ζ材料具有比較低原子序數(shù)(在本申請中，小于或等于40)。低ζ材料使入射在低Z材料的表面上的電子束的能量降級，從而離開低Z材料的電子束的能量更低。在這樣的系統(tǒng)中有可能使用的最低Z元素是鈹(原子序數(shù)4)。但鈹在這樣的系統(tǒng)中可能是有毒的，所以減速器可以包括具有4以上的原子序數(shù)的低ζ材料，以避免毒性問題。
撞擊待被照射的表面的電子束的路徑，可以大體上與在直線加速器內(nèi)的電子行進路徑共線。在本發(fā)明的一些實施例中，電子行進路徑可以較靠近豎直而不是水平，從而任何雜散放射的最大部分指向治療室地板的方向，從而地板和地面吸收足夠的放射，使實質(zhì)房間屏蔽是不必要的。
在本發(fā)明的一個實施例中，在患者在實質(zhì)未屏蔽室中的同時，可以照射皮膚病患 (包括皮膚癌)。
在本發(fā)明的另一個實施例中，也可以將包括丙烯酸材料的減速器放置在電子束的路徑中，以便宜地降低電子束的能級。
下面描述本發(fā)明的進一步實施例。


圖1表示電子束產(chǎn)生元件的示范組的方塊圖，這些電子束產(chǎn)生元件可以與本發(fā)明共同使用。
圖2表示示范電子束發(fā)生器的前視圖，該示范電子束發(fā)生器安裝在示范機械支撐件上。
圖3表示示范電子束發(fā)生器的側(cè)視圖，該示范電子束發(fā)生器安裝在示范機械支撐件上。
圖4表示示范元件的方塊圖，這些示范元件可以用來利用兩個共線加速器導(dǎo)向控制能量。
圖5表示供電子束發(fā)生器使用的示范機械支撐件的視圖，該示范機械支撐件可以與本發(fā)明共同使用。
圖6是來自電子直線加速器的典型出射射束路徑的示意圖示，表示在包括能量減速器的插入的射束路徑中的元件。
具體實施方式
下面可以發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的詳細描述。這樣的實施例是示范性的，并且本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認識到，可能的是，實踐本發(fā)明的方法和建造本發(fā)明的系統(tǒng)，而不嚴格遵守這里描述的實施例。
當將多能量電子加速器放置到未屏蔽環(huán)境中，以治療皮膚癌或侵入癌，提供美容效果，或提供關(guān)于電子的診斷劑量時，應(yīng)該考慮多個相互聯(lián)系的設(shè)計元素。這些設(shè)計元素包括
1)提供足夠的電子束能量，以滿足各種穿透和劑量要求；
2)提供用來安裝和運動加速器頭部的裝置，從而頭部可以適當?shù)囟ㄎ?，以照射待被照射的區(qū)域(例如，在患者身上的治療區(qū)域)；
3)提供用來屏蔽由系統(tǒng)產(chǎn)生的主要χ射線和散射放射的裝置；
4)提供用于能量控制的裝置，該裝置將不產(chǎn)生顯著的雜散放射；及
5)提供適當施加器系統(tǒng)，以將來自直線加速器的放射導(dǎo)向和聚焦到待被照射的區(qū)域上(例如，在患者身上的治療區(qū)域)。
這些設(shè)計依據(jù)可以通過使用X頻帶微波加速器、常規(guī)S頻帶加速器或C頻帶加速器部分地滿足。X頻帶加速器的使用可以導(dǎo)致較低重量裝置。較低重量可以使定位容易，因為在定位期間可以要求較小力，并且較小結(jié)構(gòu)支撐件可能是必要的。
應(yīng)該理解，這里描述的本發(fā)明可以關(guān)于任何加速器實施，該加速器包括但不限于X 頻帶加速器、S頻帶加速器(如通常用在醫(yī)療系統(tǒng)中的那些加速器)或C頻帶加速器(如對于某些專門放射治療用途使用的那些加速器)。S或C頻帶加速器可能增大裝置的重量， 而這樣一種單元在小辦公環(huán)境(例如，皮膚學辦公室)中或在較大設(shè)施(例如，治癌中心) 中的未屏蔽室中是有作用的。這些單元對于在非無菌環(huán)境中、以及在像進行手術(shù)中放射治療(“I0RT”)的手術(shù)室之類的無菌環(huán)境中的多種用途將是有作用的。
用于本發(fā)明的這種電子束放射治療(‘ Β-RT”)系統(tǒng)的電子束源可以是X頻帶直線加速器，該X頻帶直線加速器對于皮膚病學用途在9MeV的峰值能量下操作，或者對于侵入癌用途在12MeV的峰值能量下操作。如圖1所示，電子束源可以包括加速器頭部10，該加速器頭部10可以包括電子產(chǎn)生裝置、預(yù)聚束器14、及一系列駐波空腔16，該電子產(chǎn)生裝置包括電子槍12和任何射束運輸系統(tǒng)，可能要求該電子槍12和該射束運輸系統(tǒng)通過開口將電子注入到直線加速器中，這些駐波空腔16沿加速器頭部外殼18的中心線布置，該加速器頭部外殼18包含加速器結(jié)構(gòu)。
電子槍12的一個例子已經(jīng)由L3(正式地Litton)在產(chǎn)品名稱M593 Electron Gun 下銷售。電子槍12的注入器陰極在一些實施例中在10至14kV下操作，并且具有非常小直徑發(fā)射表面。這種設(shè)計打算提供低發(fā)射率和良好捕獲效率，同時保持低能量擴散。注入器可以與非攔截器格柵共同使用，以實現(xiàn)注入電流的精確控制。認為格柵提供如下優(yōu)點如果電子槍12隨時間退化，則對于格柵的電壓可以增大以增大電流，并且對于電子槍12可以進行適當修改，以抵消電子槍12的退化。然而，采用格柵一般認為比無格柵槍的使用昂貴。 可以使用其它電子槍設(shè)計，而不脫離本發(fā)明的范圍。以上提到的注入電流的控制允許(1) 監(jiān)視輸出射束信號；和(2)使用反饋電路調(diào)節(jié)和調(diào)整注入器電流，以穩(wěn)定供應(yīng)的放射劑量。 要理解，劑量率可能隨時間波動，只要穩(wěn)定整體劑量。
使用電子束的IORT過程叫做I0ERT。對于IOERT操作，患者可能被麻醉，并且具有敞開傷口，使得放射劑量的迅速完成是可期望的。然而，對于皮膚或皮膚疾病的照射，可以降低電子槍12的輸出水平，因為隨多次治療(叫做“份”)給予總劑量，并且為治療皮膚疾病需要的劑量每份是在IOERT用途期間供應(yīng)的劑量的約1/8至1/10。這減小在給定時間段內(nèi)的放射劑量率。這樣做允許至少幾個優(yōu)點。較慢劑量率延長照射時段，允許技術(shù)人員在照射時段期間進行記錄或執(zhí)行其它任務(wù)。
在一些實施例中降低放射劑量率將允許電子槍12對于皮膚病操作運動到更穩(wěn)定的操作循環(huán)中，并且減小任何劑量誤差的百分比。輸出的減少可以通過如下實現(xiàn)對于電子槍12保持相同數(shù)量的脈沖每秒，但增大其格柵電壓，從而較少電子每脈沖被加速，由此將放射劑量降低到希望水平。多種電子槍的普遍特征是，當操作開始時，最初少量脈沖提供較不受控制的電子劑量。然后，在這些脈沖之后，電子槍12達到相對穩(wěn)定的操作。通過減小劑量每脈沖，穩(wěn)定脈沖的數(shù)量相對于總脈沖數(shù)量增大。期望減小在采用較小數(shù)量脈沖的系統(tǒng)上的任何劑量誤差的百分比，這些脈沖的每一個包含巨大劑量的電子。
電子槍12可以按角度偏離與待被照射的理想平面大體垂直，并且彎曲磁鐵可以用來將射束彎曲到適當路徑中，而不脫離本發(fā)明的范圍，只要電子束路徑在它已經(jīng)進入直線加速器中之后不彎曲。
在一些實施例中，本發(fā)明保證電子束系統(tǒng)在實質(zhì)未屏蔽室中的使用。即使電子束系統(tǒng)在地面層上，射束防護屏在吸收放射散射方面也是有幫助的，而沒有對于實質(zhì)屏蔽室的需要。也可能有幫助的是，使用可傾斜的治療臺。這可以按這樣一種方式進行，即將減小對于射束路徑的轉(zhuǎn)動的需要。然而，如果電子束系統(tǒng)定位成遠離墻壁，并從而近似最初 +/-20或30度的患者散射將由地板吸收，則可以完全消除射束防護屏，而沒有對房間添加實質(zhì)屏蔽。而且，依據(jù)房間尺寸，如果散射中心離障礙物或墻壁小于近似3米，則可能必要的是，沿障礙物或墻壁添加非實質(zhì)屏蔽。要求屏蔽的高度和厚度在一些實施例中，將取決于電子束系統(tǒng)離障礙物或墻壁的距離?？赡芤蟮钠帘瘟靠苫诜派錁藴识_定，如基于政府法規(guī)。如果房間足夠大，則單元可以定位得離全部障礙物或墻壁相對遠。在這樣的房間中，可能的是，在沒有射束防護屏的情況下和在沒有實質(zhì)屏蔽的情況下操作單元。對于這樣的操作要求的屏蔽量可被計算，從而單元符合對于放射防護的洲、國家、及國際要求。
初始駐波空腔16的尺寸可以改變，以產(chǎn)生射束會聚，因而減少能量擴散。螺線管或聚焦線圈20可以放置在加速器結(jié)構(gòu)上以約束射束，以由此改進傳輸效率和減小雜散χ射線放射泄漏。在射束出口處的鈦窗口 44在一些實施例中用來維持在加速器內(nèi)的真空。窗口 44可以由除鈦之外的其它等效材料形成。
在射束出口處的薄散射箔46可以用來擴散電子。電子可以散射在20cm直徑場上， 具有對于在場內(nèi)的任何區(qū)域施加的劑量率的最大10%變化。[0050]可除去施加器錐19在一些實施例中布置在治療場與散射箔46之間，在射束出射區(qū)域處，以限定治療場的形狀和大小。施加器錐19可以設(shè)計成提供另外的散射，以實現(xiàn)用于治療的改進射束扁平度。對于皮膚病用途，有時可能要求直徑范圍從2cm至IOcm的一般場大小。最終治療場限定可以通過將放射屏蔽物(例如，鉛片)放置在待被照射的表面(例如，待被治療的患者身體的部分)上而實現(xiàn)，該放射屏蔽物具有切除開口，該切除開口與希望治療區(qū)域(例如，皮膚病患)的輪廓相符，并且容許電子束放射撞擊病患區(qū)域。作為替代， 在一些實施例中，施加器錐19應(yīng)該具有在施加器錐19的遠側(cè)處提供定制成形的能力。對于侵入癌用途，一般地，可能要求高達20cmX20cm的場大小，并且來自施加器錐19的遠側(cè)端部的定制場成形可能是優(yōu)選的。對于皮膚病和一些侵入癌用途兩者，從施加器錐19的遠側(cè)端部到待被照射的表面，可以允許近似5cm的間隙。這個間隙允許治療場的中心在一些實施例中在離散射箔46的大體固定距離處，即使待被照射的表面可能不是平的也如此。在這些用途中，可以使用距離指示器和場中心指示器。在一些實施例中，采用電子或機械指示
ο
對于一定治療，可以使用包括鋼和鋁的施加器錐19。這些金屬的使用允許，如果要求，則在一些實施例中在治療之間的滅菌容易、和雜散放射的較小泄漏。一般地，鋼和鋁施加器錐19可以建造成，使得施加器錐19的頂部部分(離待被照射的表面最遠)包括鋁。 這可以減小整體重量。施加器錐19的底部部分(最靠近待被照射的表面)可以由鋼建造， 以減小在施加器錐19的側(cè)面上金屬的體積，為了適當屏蔽可能要求這樣。鋼錐末端的體積的這種減小可以允許關(guān)于相同的外部錐末端圓周，比鋁錐末端增大的照射面積。例如，鋁錐可能要求5mm厚的壁以防止放射穿透，而2mm厚鋼錐壁可以防止穿透。如果能量是9MeV或更小，則2mm的鋁可以提供適當屏蔽，盡管如果使用不銹鋼，則屏蔽可以比如果使用鋁提供的屏蔽小。錐可以由其它材料建造，例如由塑料或Lucite (Lucite是DuPont的用于聚甲基丙烯酸甲酯的產(chǎn)品名稱)，特別是對于外部放射用途。然而，當挑選這樣的材料時，應(yīng)該考慮通過錐的放射傳輸。
初級準直儀可以布置在加速器導(dǎo)向的射出端部處，并且既包括散射箔46又包括內(nèi)部監(jiān)視腔室。初級準直儀可以采取截頭棱錐或錐頭圓錐的形式。施加器錐19在一些實施例中可以包括散射板，以另外使放射束偏平，同時仍然產(chǎn)生相對低水平的χ射線。
對于手術(shù)中用途，可以將專門設(shè)計的管子插入到治療區(qū)域中。管子在一些實施例中，打算防止健康組織落到治療區(qū)域中。這種類型的管子也可以打算貫穿治療區(qū)域保持更均勻的射束。要理解，根據(jù)這里公開的本發(fā)明的原理建造的任何具體裝置可能要求特殊準直儀和施加器錐19設(shè)計。適當準直儀和施加器錐19的設(shè)計可以通過經(jīng)驗迭代或者由裝置和其操作的Monte Carlo模擬進行。這樣的模擬已經(jīng)用來設(shè)計施加器錐19，這些施加器錐 19具有圓形開口，并且甚至具有尺寸8cmX 15cm的矩形和橢圓形(oblong)開口。見例如 Janssen^^tJ"Prototyping a large field size IORT applicator for a mobile linear accelerator", Physics in Medicine and Biology，53 (2008) 2089-2102，該文章通過參考全部包括在這里。
如以上提到的那樣，對于外部(例如，皮膚病)用途，場中心指示器可以用來指示在待被照射的表面上電子束的中心(或近似中心)。這樣一種指示器可以通過使光透過施加器錐19的中心而提供，該施加器錐19具有十字線透鏡或機械十字絲，以指示場中心。作為替代，可以采用具有光導(dǎo)纖維光系統(tǒng)的攝像機?？梢圆捎闷渌甘鞠到y(tǒng)，而不脫離本發(fā)明的范圍。
用來驅(qū)動加速器的微波功率由磁控管30產(chǎn)生。一種這樣的磁控管30已經(jīng)由 California Tube Laboratory在型號VMX 1100下銷售。在一些實施例中，磁控管30能夠在1. 5兆瓦的峰值功率和1. 5千瓦的平均功率下(即，在0. 001的占空比下)操作。磁控管30的脈沖長度可以是4微秒。脈沖重復(fù)頻率可以從40至240個脈沖每秒變化。
在一些實施例中，系統(tǒng)采用常規(guī)調(diào)制器和電源，該常規(guī)調(diào)制器和電源使用氫閘流管切換單元對于磁控管30經(jīng)適當電纜和電纜連接器產(chǎn)生3MW峰值功率。到磁控管30的功率可以由脈沖變壓器32從8-9kV轉(zhuǎn)換至35kV，該脈沖變壓器32可以選擇性地布置在加速器頭部外殼18或龍門支架內(nèi)。
在用于皮膚病和侵入癌用途的一些實施例中，來自磁控管30的恒定微波功率，在通過四端口循環(huán)器34之后，經(jīng)功率分離器36和移相器38借助于波導(dǎo)傳輸?shù)郊铀倨?，該恒定微波功率足以產(chǎn)生來自加速器導(dǎo)向的最大輸出電子能量。在加速器中未吸收的功率可以分流到水冷虛負載39中。如果在一些實施例中可使加速器結(jié)構(gòu)足夠短并且仍然實現(xiàn)設(shè)計最大能量，則可能的是，消除移相器38，并且使用較常規(guī)的rf輸入系統(tǒng)，如對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員熟知的那樣。deQing調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以用來維持恒定脈沖水平。
如果希望，則較低能量可以通過使用減速器47實現(xiàn)。減速器47可以由原子序數(shù) 4以上的至少一種低ζ材料制成。減速器47可以放置在射束路徑中，以將電子束能量降低到希望水平。例如，如果減速器47降級3MeV，則加速器可以在9MeV的單功率水平下操作， 而通過插入或除去減速器47，可以實現(xiàn)或者6MeV或者9MeV的不同能級。一個這樣的單元素減速器可以包括碳。類似地，可以使用鋁和鈹?shù)膹?fù)合物。在一些實施例中使用較高ζ減速器是可能的，但將增加Bremsstrahlung放射的產(chǎn)生。
能量減速器47可布置在多個可能位置中，并且仍然提供有效能量衰減。圖6表示來自電子加速器的出射射束路徑的示意圖示，該電子加速器利用能量減速器。電子可以離開加速器601的出射窗口 602，并且撞擊初級電子束散射箔系統(tǒng)603。優(yōu)化初級電子束散射箔系統(tǒng)603的設(shè)計的方法可通過經(jīng)驗迭代或通過Monte Carlo模擬進行。在一些實施例中，初級散射箔系統(tǒng)603的材料、尺寸、及形狀將取決于初級散射箔系統(tǒng)603在出射射束路徑中的位置，以及在初級準直儀605和608中使用的幾何形狀和材料，離子腔室或劑量腔室外罩607的材料和厚度以及在離子腔室或劑量腔室中使用的收集板的材料和厚度，以及電子施加器610的材料、直徑、及設(shè)計。在一些實施例中，入射電子束的能量范圍，在初級準直儀608與電子施加器610之間、和在電子施加器610的遠側(cè)端部與治療表面612之間的氣隙609的存在，都將影響初級散射箔系統(tǒng)603的設(shè)計。
散射箔系統(tǒng)603在一些實施例中服務(wù)于兩個功能將把從加速器窗口 602出現(xiàn)的電子束，從近似2mm的直徑加寬到具有半角的錐形射束，該半角取決于箔材料和厚度、及電子束的入射能量分布。散射箔系統(tǒng)603的第二功能可以是幫助成形對于臨床用途需要的在場大小范圍上的能量的這種分布，或者使這種分布扁平。一般地散射箔系統(tǒng)603可以采用兩個分離箔。在一些實施例中，第一箔將使射束散射，并且第二箔將幫助使射束扁平。在這兩個箔之間的距離可依據(jù)單元的能量范圍、對于治療用途需要的場大小、及在治療頭部中的質(zhì)量元件的幾何形狀和材料而變化。在一些系統(tǒng)中，為了實現(xiàn)治療射束的適當扁平度，可以采用多個散射箔。一般地，可以使用經(jīng)驗迭代或Monte Carlo模擬設(shè)計電子散射箔。
雖然建議使用雙重散射箔，但可以使用均勻地擴散電子束的已知替代方法，如光柵掃描或使用空氣散射器和較長施加器錐，以提供更大路徑長度。例如，在射束通過減速器之后，在電子施加器610內(nèi)的空氣柱散射器可以用來使電子束扁平。這些替代方法的實施和它們實施的變化不脫離這種設(shè)計的講授。
能量減速器可布置在多個位置中，但在一些實施例中應(yīng)該對于散射箔系統(tǒng)603向遠側(cè)布置，以實現(xiàn)最好結(jié)果。能量減速器越靠近散射箔系統(tǒng)603，其直徑可越小。所以，較靠近散射箔系統(tǒng)603定位的減速器，在一些實施例中，應(yīng)該具有比布置得較遠(如布置在位置606處)的減速器顯著小的直徑。例如，離散射箔系統(tǒng)603為IOmm的減速器可以具有 10-20mm的直徑，以便為它提供足夠的安全裕量，以包圍直徑3_4mm的射束。布置得離散射箔系統(tǒng)603較遠的減速器，如在電子施加器610的遠側(cè)端部處的位置611處，可能具有較大直徑。減速器的直徑可以通過測量射束的直徑而確定。減速器的直徑在一些實施例中應(yīng)該比射束的直徑大6-10mm。
在一些實施例中，為降級能量需要的減速器的厚度首先獨立于位置。能量減速器在一些實施例中將導(dǎo)致射出射束的輸出的減少。如果加速器601提供足夠的射束輸出，則通過減速器的輸出減少可能不是顯著的。
如果輸出減少具有足夠的擔心，那么也可使用低和高ζ元素的組合而設(shè)計復(fù)合減速器。在本申請中，高ζ元素具有大于40的原子序數(shù)。這可能具有如下優(yōu)點使生成減速器比如果只使用低ζ元素薄，并因而可能使得其到射束路徑中的插入較容易完成。然而，在減速器中使用較高ζ元素時的犧牲是，生成射束的Bremsstrahlung放射將在一些實施例中增大。這可能不是臨床顯著的，條件是生成Bremsstrahlung放射在臨床可接受極限內(nèi)。
在一些實施例中，當選擇在使用中的希望能量時，在射束路徑中減速器的存在與否應(yīng)該由放射互鎖自動地指示。放射互鎖應(yīng)該使得，如果減速器沒有適當?shù)囟ㄎ唬瑒t不能夠?qū)崿F(xiàn)放射。這可以保證，符合在電子直線加速器的設(shè)計中強制執(zhí)行的國際放射安全標準。
例如，選擇的能量依據(jù)對于不同患者希望的不同穿透將是不同的。為了實現(xiàn)不同的能量，可以使用減速器。如果減速器定位在準直儀或離子腔室上方，則減速器對于操作人員可能是不可見的。因而，故障自動防護機構(gòu)可能是有用的。如果選擇能量，并且減速器沒有被適當?shù)囟ㄎ唬瑒t故障自動防護機構(gòu)必須使得不可能啟動放射。這是因為減速器未適當?shù)氐轿坏墓收峡蓪?dǎo)致顯著過劑量的放射。用于減速器的放射互鎖的機構(gòu)，可以與在加速器系統(tǒng)中采用可動電子散射箔的那些機構(gòu)相似。
在一些實施例中用于能量減速的第二、容易容納位置是電子施加器610的最端部處(圖6的位置611)。在這個位置中，使用的最好材料可能是丙烯酸。在一些實施例中， 高至20MeV，對于使用的每5mm的丙烯酸，將能量降級近似1. 5MeV。因為丙烯酸的相對低ζ 值，在一些丙烯酸實施例中幾乎沒有χ射線污染的增加。此外，由于這個位置對于操作人員容易看到，并且由于可將減速器對于電子施加器610的適當附接設(shè)計成是故障自動防護的和自動指示的，如以上描述的那樣，所以可能不要求在這個位置中將減速器互鎖。
在一些實施例中，為將射出射束能量減小1. 5至3MeV的足夠厚度的內(nèi)部減速器、 與外部丙烯酸減速器一起的組合，提供在能量選擇方面的顯著靈活性，同時通過使單元在單能量下操作而簡化加速器設(shè)計。例如，如果人們在12MeV的單能量下操作直線施加器610，則內(nèi)部減速器可用在圖6的位置604或位置606中，以將能量減小到9MeV，并且可使用布置在位置611處的第二減速器，以將能量進一步減小到6MeV。類似地，設(shè)計成在9MeV的單能量下操作的直線施加器可具有內(nèi)部和外部減速器的組合，該內(nèi)部和外部減速器提供范圍低達3MeV的臨床治療能量。
具有不同幾何形狀的系統(tǒng)可能要求不同的材料和定位，以實現(xiàn)治療患者的最佳放射分布。系統(tǒng)的優(yōu)化可通過實驗和試錯進行，但也可通過Monte Carlo計算機重建的使用而精確地預(yù)測射束的性能來實現(xiàn)“推測”。
對于一些實施例，加速器導(dǎo)向的出射窗口 602由0. 0015cm的鈦制成。散射箔系統(tǒng) 603可以使用0. 0025cm的鉭，隨后是具有Imm的高度的錐形鋁扁平濾波器，以吸收較高能量的電子，如以上討論的那樣。為降級能量需要的減速器的厚度也可能取決于位置。對于在 9MeV下操作的加速器601，內(nèi)部減速器可以將射束衰減約3MeV，該內(nèi)部減速器包括7mm的石墨或5mm的金剛石，布置在圖6的位置604處。(較薄的石墨減速器可能導(dǎo)致較小能量衰減)。在圖6中的位置611處在電子施加器610的端部處外部減速器的添加在一些實施例中將把能量減小到4. 5MeV,該外部減速器包括5mm的丙烯酸。如果使用IOmm的外部丙烯酸減速器，則它在一些IOmm丙烯酸實施例中將把能量減小到約3MeV。如果內(nèi)部減速器不到位，那么在一些實施例中，5mm和IOmm的外部減速器將分別產(chǎn)生約7. 5MeV和6MeV的能量。作為替代，在圖6的位置604中的復(fù)合內(nèi)部減速器在一些復(fù)合實施例中將大約具有 3MeV的相同能量減少，該復(fù)合內(nèi)部減速器包括3mm的鈹和3mm的鋁?；诓牧蠈τ陔娮臃派涞氖熘Ｖ构β?，通過使用材料的組合，可設(shè)計各種材料組合，這些材料可用在內(nèi)部減速器中，以便實現(xiàn)希望的能量減少。
為提供較低能量而使用能量減速器的另一個優(yōu)點是，在一些實施例中，為在較低能量下產(chǎn)生具體輸出(電子通量)需要的電子槍電流，關(guān)于射束減速器方法將比關(guān)于為產(chǎn)生較低能量射束使用的任何其它手段小，這些其它手段如功率變化、使用能量開關(guān)、或使用功率分離器。在這些其它多能量手段中，到導(dǎo)向中注入的電子束電流通常大于希望的較低輸出能量。例如，在多能量直線加速器中，如果12MeV電子束具有為產(chǎn)生希望輸出需要的 IOOma的典型槍電流，則來自該同一系統(tǒng)的4MeV射束可能要求800ma的槍電流，并且6MeV 射束將具有約400ma的電流。關(guān)于能量減速器手段，對于最大輸出能量可以設(shè)置槍電流，該槍電流也是最低注入電子槍電流，并且通過以上描述的減速器技術(shù)可以產(chǎn)生較低能量，但仍然使用同一槍電流作為最大能量。在全部能量下的輸出(電子通量)在一些能量減速器實施例中將近似地相同。
因而，在較低槍電流下操作不僅可以延長電子槍的壽命，而且也對于一些多能量單元減小環(huán)境泄漏放射。關(guān)于放射裝置的國家和國際法規(guī)要求，它們?nèi)菁{在房間中，從而在周圍房間中的非放射工作人員接收小于20 μ Sieverts輻照每周。如果來自放射單元的環(huán)境放射太高而不滿足這種法規(guī)要求，則必須將另外的屏蔽添加到墻壁和地板和天花板上， 以使在周圍區(qū)域中的測量放射符合要求。這可導(dǎo)致對于設(shè)施的顯著成本。環(huán)境泄漏放射的減小可導(dǎo)致對于電子加速器、和房間兩者的較低屏蔽要求，加速器容納在該房間中。這對于放射用途特別重要，這些放射用途設(shè)計成用在對于放射單元沒有專門屏蔽的房間中。
通過經(jīng)驗迭代或Monte Carlo模擬，可在不同材料的選擇、系統(tǒng)元件的定位幾何形狀、及材料厚度方面，對優(yōu)選實施例進行變更。
13[0074]作為替代，使用在單個導(dǎo)向中的能量開關(guān)，可以實現(xiàn)能量控制。能量開關(guān)可以具有一個或多個操作位置，使每個位置導(dǎo)致不同能量和狹窄能量擴散的電子束。
作為替代，通過負載線變化可以改變能量。這樣的變化建議要適當小心，以保證為實現(xiàn)希望能量而使用的功率水平是足夠穩(wěn)定的，并且被互鎖，以實現(xiàn)良好限定的輸出能量。
圖4表示通過電子源412、以及兩個共線加速器導(dǎo)向414和416及功率分離器464 的使用而實現(xiàn)能量控制的另一種可能方式，其一個例子在1997年8月沈日發(fā)布的美國專利No. 5，661，377中描述，該專利的公開全部包括在這里。為實現(xiàn)最低希望能量的足夠微波功率可以由RF源432注入到第一加速器導(dǎo)向414中，通過4端口循環(huán)器436和功率分離器464。功率分離器464可以包括端口 450、妨4、456及460，對稱混合接點452，可變短路 (variable short)458和462，及控制器466。對于最低能量不需要的過多功率可以由循環(huán)器436轉(zhuǎn)向到水冷虛負載440。來自第一加速器導(dǎo)向414的反射功率可以分流到第二水冷虛負載410中。為了實現(xiàn)較高能量，另外的功率可以由功率分離器464注入到第二導(dǎo)向416 中。相干操作和能量控制可以通過移相器(例如，可變短路)458和462的使用而實現(xiàn)，這些移相器458和462確保在第二導(dǎo)向416中的微波功率的相位與在第一導(dǎo)向414中的微波功率的相位相匹配(例如，相同)。來自第二導(dǎo)向416的過多功率可以分流到水冷虛負載 (未表不)O
在圖1中的磁控管30的諧振動頻率可以與加速器匹配，以增強(例如，優(yōu)化)系統(tǒng)操作。這可以通過使用可調(diào)諧磁控管而實現(xiàn)，該可調(diào)諧磁控管具有由步進電機40驅(qū)動的調(diào)諧器。步進電機40可以由自動頻率控制系統(tǒng)42控制，該自動頻率控制系統(tǒng)42探測在施加到加速器上的向前和反射功率之間的相位變化，因而形成跟蹤系統(tǒng)，以維持增強(例如， 優(yōu)化)操作，而與溫度或負載變化無關(guān)。
在射束出口處的傳輸離子腔室48可以用來監(jiān)視劑量率和整體劑量。傳輸離子腔室48可以由塑料元件制成，這些塑料元件涂有薄金屬化層，以使Bremsstrahlimg χ射線的
產(chǎn)生最小。
散射箔46和傳輸離子腔室48可以封閉在鎢或鉛準直儀內(nèi)，以將場大小限制到對于用途需要的最大值。
加速器頭部外殼18可以安裝到機械支撐件或C形臂上，該機械支撐件或C形臂可將加速器頭部外殼18繞為照射定位(例如，在照射臺上或坐在照射椅中)的人或動物轉(zhuǎn)動。在一些實施例中，結(jié)構(gòu)或C形臂為了最大靈活性將提供在至少兩個軸線中的轉(zhuǎn)動?？赡芤罄@X軸的+/-45度的最小轉(zhuǎn)動。繞Y軸的+/-30度的轉(zhuǎn)動可以進一步促進單元的定位。另外，加速器頭部10(即，沿Z軸的運動)可以垂直地調(diào)整。(在定義以上軸時，Z軸可以與電子束當它撞擊待被照射的表面時的路徑共線)。圖2和3表示電子槍12、加速器導(dǎo)向16、施加器錐19及可選射束防護屏(或配重)52的一種示范配置，該電子槍12、加速器導(dǎo)向16、施加器錐19及可選射束防護屏52安裝在對于墻壁(在圖2中未指示)的機械支撐件50上。要理解，在隨后的描述中，電子槍12和加速器導(dǎo)向16兩者剛性地彼此附接，并且在同一加速器頭部外殼18中。
電子槍12和加速器導(dǎo)向16 (在加速器頭部外殼中包含的主要元件)加上施加器錐19可以向下定向，如圖2和3所示。電子槍12可以與加速器導(dǎo)向16共線，或者它可以對于加速器導(dǎo)向16在固定或可變進入角處。按這種方式，電子槍12和加速器導(dǎo)向16形成正被轉(zhuǎn)動的系統(tǒng)。位置201和202指示加速器頭部外殼的主要元件(電子槍12和加速器導(dǎo)向16)加上施加器錐19和可選射束防護屏(或配重)52繞X軸的轉(zhuǎn)動。圖3表示對于墻壁51安裝在機械支撐件50上的加速器頭部外殼的主要元件(電子槍12和加速器導(dǎo)向16)、施加器錐19及可選射束防護屏(或配重)52的同一配置的不同視圖。加速器頭部外殼的主要元件(電子槍12和加速器導(dǎo)向16)加上施加器錐19和可選射束防護屏(或配重)52的位置301和302指示繞Y軸的轉(zhuǎn)動。
作為替代，外殼可以安裝在萬向接頭或軛架裝置上，該萬向支架或軛架裝置附接到天花板、墻壁、或地板上，并且具有足夠的轉(zhuǎn)動和垂直聯(lián)接，以繞用于照射(例如，在照射臺或椅上)的人或動物定位。這樣一種軛架的一個例子描繪在圖5中，圖5表示由軛架510 安裝在表面(例如，墻壁或天花板)516上的電子槍12、加速器導(dǎo)向16、及施加器錐19。機械附接512允許軛架510繞軸線514的轉(zhuǎn)動。軸線522描繪電子束的路徑。用于軸線522 的缺省位置可以與軸線514共線。然而，在一些實施例中，更可能的是，電子槍12的缺省位置是這樣的，從而由軸線520和522形成的平面與軸線514相垂直。機械附接518可能允許電子槍12繞軸線520的轉(zhuǎn)動。機械附接524可能允許電子槍12沿軸線522的運動。將理解，當例如電子槍12繞軸線520轉(zhuǎn)動，或者執(zhí)行一定其它轉(zhuǎn)動時，描繪的構(gòu)造可以導(dǎo)致電子束偏移用于照射的區(qū)域。每當執(zhí)行的這樣的轉(zhuǎn)動時，這可導(dǎo)致需要重新定位照射區(qū)域。作為替代，可以建造更復(fù)雜的軛架510，即使當將電子槍12、加速器導(dǎo)向16、及施加器錐19轉(zhuǎn)動以提供來自不同角度的放射時，該軛架510也允許電子束保持對準特定區(qū)域。
在大多數(shù)用途中，在系統(tǒng)的設(shè)計中重要的是，限制從加速器結(jié)構(gòu)或其元件發(fā)出的雜散放射(并且如果可能，使之最小)。例如，加速器結(jié)構(gòu)可以封閉在鉛和鋼支撐外殼中， 以使來自加速器導(dǎo)向的放射泄漏最小。鋼支撐件也可以用作磁性屏蔽，以使在加速器導(dǎo)向中的電子束與雜散或環(huán)境電磁放射場屏蔽開。即使消除加速器的全部泄漏源，在一些實施例中，當在照射期間電子撞擊人或動物對象時，它們也將不可避免地產(chǎn)生“患者”產(chǎn)生 Bremsstrahlung散射。幸運地，在大多數(shù)實施例中，這種患者產(chǎn)生散射在向前方向上。對于其中照射在垂直或接近垂直方向上供應(yīng)的一些實施例，這種患者產(chǎn)生散射的大部分將指向地板中。然而，如果需要使放射裝置傾斜，則在相鄰房間中雜散放射水平可能超過法規(guī)極限 (或者，在法規(guī)是不嚴格的、安全極限的場合)。為了降低這種可能性，足夠鉛厚度(例如， 近似8英寸厚)的射束防護屏可以安裝成與加速器頭部外殼相對，以攔截由散射箔和準直儀產(chǎn)生的主要放射、以及患者產(chǎn)生散射的大部分。這允許加速器安裝在大多數(shù)未屏蔽環(huán)境 (例如，小辦公室、移動環(huán)境、及臨時結(jié)構(gòu))中，而沒有提供另外屏蔽的需要。在加速器安裝在除地面層以外的設(shè)施中的場合，在地板中的屏蔽可能是必要的。
可以獨立地或與以上實施例一道使用替代實施例，為患者定位位置(例如，照射臺或椅)提供，該患者定位位置可以傾斜+/-20度。這可能類似于在多個手術(shù)室臺中發(fā)現(xiàn)的特征。通過使用傾斜能力和將照射的患者適當?shù)囟ㄎ?例如，在臺上)，大部分放射可以在接近垂直位置中給出，由此消除在地面層安裝中對于射束防護屏的需要。
在需要另外屏蔽的場合，鉛隔板(近似Icm厚乘近似一米高)可以用來保護建筑物的相鄰區(qū)域。在加速器安裝在地面層以上的樓層中的場合，地板可以用適當厚度的鋼板屏蔽，以防止放射穿過。
替代實施例可以保證在多種應(yīng)用現(xiàn)場上實現(xiàn)的多能量。[0087] 盡管以上描述了本發(fā)明的優(yōu)選說明性實施例，但對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯然的是，其中可以進行各種變化和修改，而不脫離本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種系統(tǒng)，包括電子束源，用來使用直線加速器產(chǎn)生電子束，所述電子束源和所述直線加速器定位成使得產(chǎn)生的電子束將與電子在所述加速器中行進的方向基本共線地離開所述直線加速器，施加器，適當?shù)亟ㄔ煲韵薅ㄋ霎a(chǎn)生的電子束的形狀、尺寸、及扁平度中的一個或多個，及減速器，可安裝在所述產(chǎn)生的電子束的路徑中，使得如果所述減速器安裝在所述路徑中，則所述產(chǎn)生的電子束將按比如果所述減速器不安裝在所述路徑中低的能級從系統(tǒng)射出，其中，所述減速器包括在原子序數(shù)4以上的至少一種元素。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的系統(tǒng)，還包括至少一個另外的減速器，該減速器可安裝在所述產(chǎn)生的電子束的路徑中，其中，如果多個所述減速器安裝在所述路徑中，則所述產(chǎn)生電子束將按比如果單個減速器安裝在所述路徑中低的能級從系統(tǒng)射出。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的系統(tǒng)，其中，所述減速器可安裝在散射箔系統(tǒng)的遠側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的系統(tǒng)，其中，如果所述減速器安裝在所述路徑中，則所述減速器將把所述產(chǎn)生的電子束的能級減小在IMeV至6MeV的范圍中的量。
5.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的系統(tǒng)，其中，如果所述減速器安裝在所述路徑中，則所述減速器將把所述產(chǎn)生的電子束的能級減小在2MeV至12MeV的范圍中的量。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的系統(tǒng)，其中，所述施加器機械地附接到支撐件，使得施加器保持在離外殼的端部的預(yù)定位置處，該外殼包含電子束源和直線加速器。
7.根據(jù)權(quán)利要求
6所述的系統(tǒng)，其中，所述施加器的所述預(yù)定位置在離外殼的所述端部Ocm至IOcm的范圍中，該外殼包含電子束源和直線加速器。
8.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的系統(tǒng)，其中，在所述減速器在所述產(chǎn)生的電子束的所述路徑中的情況下在較小電流下操作所述電子束源，實現(xiàn)與在減速器不在產(chǎn)生的電子束的路徑中的情況下在較大電流下操作所述電子束源相等的能量。
9.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的系統(tǒng)，其中，至少當在較低能量下操作時，在所述減速器在所述產(chǎn)生的電子束的所述路徑中的情況下的環(huán)境泄漏放射，比如果不將所述減速器安裝在產(chǎn)生的電子束的路徑中時低。
10.一種方法，包括產(chǎn)生電子束；成形所述電子束；在所述射束照射患者的一部分之前，將至少一個減速器放置在所述射束的路徑中，該至少一個減速器至少包括在原子序數(shù)4以上的元素，其中，所述至少一個減速器降低所述射束的能級；及在所述患者在基本未屏蔽室內(nèi)的同時，用所述電子束照射所述患者的所述部分。
11.根據(jù)權(quán)利要求
10所述的方法，其中，所述患者的所述部分包括皮膚病患。
12.根據(jù)權(quán)利要求
10所述的方法，還包括在所述射束照射所述患者的所述部分之前，使所述電子束扁平。
13.根據(jù)權(quán)利要求
10所述的方法，其中，所述患者是人或動物。
14.根據(jù)權(quán)利要求
10所述的方法，其中所述電子束通過施加器，所述施加器執(zhí)行所述成形的至少一部分，所述施加器包括定位得最靠近所述患者的端部，所述射束從該端部射出，及所述端部定位在離所述患者的所述部分的距離為0米和1米之間。
15.根據(jù)權(quán)利要求
14所述的方法，其中，所述端部定位在離所述部分的距離為Ocm和 IOcm之間。
16.根據(jù)權(quán)利要求
14所述的方法，其中，所述施加器機械地附接到支撐件，使得間隙保持在施加器與電子束源的端部之間，所述產(chǎn)生的電子束將從該端部離開。
17.根據(jù)權(quán)利要求
14所述的方法，其中，所述至少一個減速器放置在所述施加器的所述端部處。
18.根據(jù)權(quán)利要求
14所述的方法，其中，所述減速器對于所述施加器的適當附接由故障自動防護機構(gòu)保證。
19.一種方法，包括 產(chǎn)生電子束；成形所述電子束；在所述射束照射患者的一部分之前，將至少一個減速器放置在所述射束的路徑中，該至少一個減速器包括至少兩種不同元素的復(fù)合物，其中，所述至少一個減速器降低所述射束的能級；及在所述患者在基本未屏蔽室內(nèi)的同時，用所述電子束照射所述患者的所述部分。
20.根據(jù)權(quán)利要求
19所述的方法，其中，所述至少兩種不同元素包括至少兩種低ζ減速器元素。
21.根據(jù)權(quán)利要求
19所述的方法，其中，所述至少兩種不同元素包括至少一種低ζ元素和至少一種高ζ元素。
22.一種用可變電子能量來照射患者的治療系統(tǒng)，包括加速器頭部外殼，包括加速器頭部、電子直線加速器及電子束源，其中，電子直線加速器和電子束源安裝在所述外殼中，并且其中，電子束可以由電子束源產(chǎn)生并且在入射開口處注入在直線加速器中，其中，電子束可以由電子直線加速器加速到較高電子能量并且在與入射開口相對的出射開口處離開直線加速器，窗口，用來將在直線加速器內(nèi)的真空與大氣隔離，并且允許當電子束離開直線加速器時電子束能夠通過窗口，用來擴展在電子直線加速器下游的電子束的裝置，以同時照射實質(zhì)大于電子束通過窗口的橫截面的面積，電子施加器，基本與直線加速器和窗口共線地布置，使得電子束從直線加速器到患者將跟隨直線，并且其中，施加器用來約束電子束和限定用于照射的場，控制器，用來控制電子束源和電子直線加速器的一個或多個操作參數(shù)，并且用來按預(yù)定電子峰值能量操作電子直線加速器，至少一個能量減速器，其可以選擇性地安裝在直線加速器下游的電子束的路徑中，并且基本與直線加速器和窗口共線地安裝，其中，將至少一個能量減速器安裝在電子束的路徑中將電子束的電子能量從預(yù)定電子峰值能量降低到預(yù)定較低能級，及其中，至少一個能量減速器包括至少兩種元素的復(fù)合物，以當電子束的電子通過至少兩種元素的復(fù)合物時，通過減速電子束的電子能量來降低電子束的電子能量。
23.根據(jù)權(quán)利要求
22所述的系統(tǒng)，其中，所述至少一個能量減速器可以選擇性地安裝在電子施加器的端部處，在該端部，電子束離開電子施加器。
24.根據(jù)權(quán)利要求
22所述的系統(tǒng)，其中，至少兩種元素的所述復(fù)合物包括用來減速電子束的電子能量的低Z材料。
25.根據(jù)權(quán)利要求
22所述的系統(tǒng)，其中，預(yù)定較低能級的峰值比預(yù)定電子峰值能量低至少IMeV。
26.根據(jù)權(quán)利要求
22所述的系統(tǒng)，其中，窗口由鈦制成。
27.根據(jù)權(quán)利要求
22所述的系統(tǒng)，其中，在至少一個能量減速器在電子束的路徑中的情況下在較小電流下操作所述電子束源，實現(xiàn)與在至少一個能量減速器不在電子束的路徑中的情況下在較大電流下操作所述電子束源相等的能量。
28.根據(jù)權(quán)利要求
22所述的系統(tǒng)，其中，對于照射患者的電子束的給定電子能量，在所述至少一個能量減速器在電子束的路徑中的情況下的環(huán)境泄漏放射，比如果不將所述至少一個能量減速器安裝在電子束的所述路徑中時低。
專利摘要
本發(fā)明涉及供電子束系統(tǒng)使用的方法和系統(tǒng)。電子束系統(tǒng)可以用在具有非常小放射屏蔽的治療中心內(nèi)。電子束系統(tǒng)可以與低z減速器一道使用，這些低z減速器降低電子束的能級，而沒有對于復(fù)雜或昂貴能量控制系統(tǒng)的需要。電子束系統(tǒng)可以用來在非傳統(tǒng)治療設(shè)施中治療皮膚癌和皮膚病患者、以及侵入癌，或者在未屏蔽手術(shù)室中供應(yīng)手術(shù)中放射治療(“IORT”)，或者在腫瘤科的未屏蔽室中供應(yīng)電子束放射治療(“EB-RT”)。
文檔編號G21K5/04GKCN102473470SQ201080033430
公開日2012年5月23日 申請日期2010年7月12日
發(fā)明者A·S·克雷奇托夫, D·A·戈爾 申請人:因特奧普醫(yī)藥公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan