[发明专利]治疗设备

说明书

技术领域

本发明涉及将带电粒子引导到受试者体内的目标区。

背景技术

在带电粒子射束治疗中，将高能带电粒子射束对准受试者的目标区。包括带电粒子的射束与物质的相互作用的主要机制是通过库仑力。库仑碰撞的横截面随着两个粒子相对速度的减小而增大。当带电粒子射束行经受试者时，它越来越快地损失能量。其效果就是粒子射束的大部分能量沉积在粒子射束路径末端附近。因此，在粒子射束路径末端沉积了称为布拉格峰的大能量峰。

由于这个原因，带电粒子射束治疗允许将大剂量非常精确地递送到肿瘤目标，同时最小化递送给患者的总剂量。然而，即使是射束路径中解剖结构的微小运动也能够导致所递送的剂量与最初的剂量规划显著偏离。因此，期望使用实时成像对目标进行跟踪，并且使射束适应器官和目标的运动。

对于带电粒子射束治疗，因为与MRI相关的强磁场将严重影响带电粒子朝向目标的路径，所以在粒子射束递送期间的实时MRI是难以实现的。

作为用于产生患者身体内图像的流程的一部分，磁共振成像(MRI)扫描器使用静态磁场使原子核自旋对齐。在MRI扫描期间，发射器线圈所产生的射频(RF)脉冲对本地磁场造成扰动，并且通过接收器线圈对由核自旋所放射的RF信号进行检测。使用这些RF信号构建MRI图像。还能够将这些线圈称为天线。此外，还能够将发射器和接收器线圈集成到执行两种功能的单一收发器线圈内。应该理解，使用术语收发器线圈也可以指代使用独立发射器和接收器线圈的系统。

美国专利6,675,078和对应的欧洲专利EP 1121 957 A2描述了将质子射束治疗与MRI相结合的治疗设备。MRI用于对质子射束治疗进行瞄准目标和门控。

PCT专利申请WO 99/32189涉及组合的MRI和放射治疗系统。所描述的系统具有磁共振成像系统，一种机架安装的线圈设备，用于生成随着用于放射治疗射束的引导系统旋转的磁场，并且它使用MRI对受辐射区域上的放射治疗效果进行检测。

PCT专利申请WO 2006/130659A2涉及一种方法、系统，并且尤其涉及一种用于使用图像扫描器引导放射治疗的计算机程序产品。

发明内容

如在独立权利要求中所述，本发明提供了一种治疗设备和一种用于控制治疗设备的计算机程序产品。在从属权利要求中给出了本发明的多个实施例。

本发明的实施例通过以将由磁场造成的带电粒子的轨迹偏离计入考虑的方式执行剂量规划并且通过以将质子射束指向目标的方式对射束参数进行校正，解决了前述问题。

根据本发明的实施例，剂量规划和射束参数定义将MRI扫描器的磁场计入考虑。基于磁体设计并且/或者基于实际三维(3D)测量，对与磁共振(MR)扫描器相关的场的认知是可用于在质子射束设施中扫描器的最终设置方面的(将使场变形、进一步远离成像体积的磁性材料的任何影响计入考虑)。能够计算这些场在质子路径上的影响。如果将该计算集成到剂量规划和射束参数确定软件中，质子就将能量递送到身体中的期望位置处。

本发明的实施例提供了治疗设备，其包括：磁共振成像系统，其适于在成像区中采集磁共振成像数据集；引导装置，其适于将带电粒子的射束引导到受试者体内的目标区，其中，该成像区包括目标区。治疗设备还包括：区确定装置，其适于使用磁共振成像数据集确定在受试者体内的目标区的位置；轨迹计算装置，其适于使用对磁场进行描述的磁场数据计算射束轨迹、使得所计算的轨迹到达目标区；以及控制装置，其适于使用所计算的轨迹控制引导装置、使得射束跟随所计算的轨迹。

磁共振成像系统包括用于生成磁场的装置。其可以是超导磁体。用于磁共振成像的大磁场的效果是磁场使带电粒子在磁场中的轨迹偏转。然而，使用磁场数据能够准确计算出带电粒子射束在磁场中的轨迹。这允许引导装置将带电粒子的射束引导到受试者体内的目标区。

引导装置能够从粒子加速器引导带电粒子的射束。能够使用的带电粒子加速器的示例有回旋加速器、同步回旋加速器、或者线性加速器。引导装置能够包括将高能粒子引导到磁共振成像系统的系统；引导装置还能够包括用于改变组成带电粒子射束的带电粒子的轨迹的带电粒子光学器件。能够将区确定装置实现为计算机程序产品，其能够对磁共振图像数据进行分割，并且确定目标区的位置以及受试者体内围绕目标区并且位于粒子射束路径中的结构的位置。

能够定制用于采集磁共振成像数据的脉冲序列对目标区进行定位，并且对可能容易受带电粒子射束损害的高风险器官进行定位。也能够将轨迹计算装置实现为计算机程序产品。