[发明专利]机载于可转动龙门架上的具有能量选择的紧凑的质子治疗系统

说明书

用于提供用于放射治疗的粒子束的具有紧凑设计并且适合于单个治疗室的系统和装置。该放射系统包括通过束线组件耦合到旋转龙门架组件的固定回旋加速器。该系统配备有安装在旋转龙门架组件上并且承担射束能量选择和射束偏向的双重功能的双极磁体的单个集合。能量降能器可以暴露于气压。该束线组件包括通过暴露于环境压力的中间分段彼此分离的转动分段和固定分段。

技术领域

本公开内容的实施例总体上涉及医疗设备，并且更特别地涉及放射治疗设备。

背景技术

在典型的例如用于肿瘤放射(radiation)治疗的质子治疗系统中，在特定的能量水平中在回旋加速器或同步加速器中产生质子束，可以借助于能量选择将特定的能量水平调节为规定的能量水平，规定的能量水平然后经由射束(beam)传输系统被提供给治疗台。这样的治疗系统包括用于以特定的能量水平提供粒子束的粒子加速器，诸如回旋加速器或同步加速器。射束传输系统可以调节和向放射台提供粒子束。在射束传输系统的端部，与放射喷嘴(nozzle)相关联的转动(rotate)龙门架(gantry)将射束递送到在操作期间由照射(irradiation)台支承的固定位置的照射对象(例如患者的肿瘤)上。类似的系统可以用于其它重粒子放射治疗，诸如中子、He或C离子射束。

通常，从加速器输出的射束具有固定能量，例如250MeV。取决于患者的情况的诊断，例如，要治疗的肿瘤的深度，不同患者规定有不同深度剂量的放射。能量选择系统(ESS)通常用于将固定能量调节为规定能量，例如170MeV。传统上，ESS包括用于粗略减弱(attenuate)射束能量的能量降能器(degrader)，其后是专用于通过对由于能量降能器而产生的不期望的横向发射度(emittance)、动量扩散和能量扩散进行滤波来实现精细能量选择的能量选择双极磁体的集合。传输系统还包括用于射束会聚和转向(steering)目的的多个其它磁体。

由于用于购买和维护这样的放射系统的高成本，医疗设施通常使用一个加速器用于多个治疗台，因此用于加速器设施的高的支出被分配。图1图示根据现有技术的适应提供用于多个治疗台的质子射束的质子放射系统100的医疗设施的配置。系统100包括位于专用室110中的单个固定回旋加速器101、布置在束线的真空部件中的碳楔形(wedge)能量降能器102、用于每个治疗室131和132的龙门架121和122、以及ESS、用于会聚(focus)射束(例如104)的四极磁体的若干集合以及从回旋加速器向相应治疗室(例如131和132)引导质子束的弯曲磁体的多个集合。如所示，这一系统的ESS包括碳楔形降能器102、以及具有位于其间的能量狭缝(slit，未明确示出)的两个双极磁体105和106。双极磁体105和106位于加速器101附近并且专用于选择性地传递具有目标能量的粒子。

为了向位于与加速器室110有关的各个地方的不同室供应粒子束，系统100配备有长的束线(例如111和112)，其中双极磁体用于沿着不同的路径改变射束方向。例如双极107和108用于将粒子束重引导到室110中。双极141在龙门架121的入口以45°弯曲射束。另一双极142以135°并且朝着等中心点(isocenter)弯曲射束。龙门架中的两个双极141和142共同以90°从束线111弯曲射束。

虽然使用多台单旋转加速器系统在分配用于大型医疗设施的成本方面很有效，然而用于这样的多龙门架系统的总体成本对于可以仅需要一个治疗台的更小的设施可以过分地高。另外，一些多台系统不支持多个台中的同时治疗。这产生另外的优点：一个治疗台的延迟可以引起另一台处的延迟。在传统的质子放射系统中的昂贵因素中，双极磁体消耗与医疗设施中受限且有价值的制造、安装、控制、维护和空间相关联的显著的支出。

另外，连接到固定回旋加速器和转动龙门架，束线管包括可以连同龙门架转动的转动部分以及产生回旋加速的固定或非转动部分，这两个部分通常在10E-05毫巴范围内的连续低压力(真空)下来维护。传统上，在束线的固定部分与束线的转动部分之间的束线连接处使用转动真空密封以在转动期间保持管子与外部空气密封隔离。

发明内容