[发明专利]提供离子束的系统和方法

说明书

用于生成质子束的系统可以包括被引导到离子生成靶上的电磁辐射束。检测器可以被配置为测量激光靶相互作用，处理器可以使用该相互作用来产生用于调节质子束的反馈。为了过滤脉冲离子束的能量和/或为了在期望的时间提供脉冲离子辐射，系统可以包括电磁体和自动开关。质子束系统可用于通过控制质子束与患者之间的相对运动，包括质子束的穿透深度，来利用质子疗法治疗患者。这样的系统减小了质子束生成的大小、复杂性和成本，同时还提高了它们的速度、精度和可配置性。当用于质子疗法时，这些系统使得能够缩短治疗时间，提高患者周转量，对期望的区域进行更精确的治疗，并减少对健康组织的附带损害。

技术领域

所公开的实施例总体上涉及离子束生成(包括质子束生成)的改进，并且尤其涉及经由电磁辐射束与离子生成靶之间的相互作用的离子束生成。

背景技术

本公开的方面包括许多系统、子系统、组件和子组件。本文不再重复已知的背景细节。这样的背景信息可以包括以下材料中包含的信息：

·2012年7月24日授权Cowan等人的美国专利8,229,075，标题为“Targets andProcesses for Fabricating Same”；

·2013年3月5日授权Zigler等人的美国专利8,389,954，标题为“System forFast Ions Generation and a Method Thereof”；

·2013年9月10日授权Le Galloudec的美国专利8,530,852，标题为“Micro-ConeTargets for Producing High Energy and Low Divergence Particle Beams”；

·2014年6月10日授权Cowan等人的美国专利8,750,459，标题为“Targets andProcesses for Fabricating Same”；

·2016年1月12日授权Zigler等人的美国专利9,236,215，标题为“System forFast Ions Generation and a Method Thereof”；

·2016年5月17日授权Adams等人的美国专利9,345,119，标题为“Targets andProcesses for Fabricating Same”；以及

·2016年12月27日授权Nahum等人的美国专利9,530,605，标题为“LaserActivated Magnetic Field Manipulation of Laser Driven Ion Beams”。

用离子进行的粒子放射疗法可用于治疗疾病。在一种称为质子疗法的粒子疗法的形式中，通过用质子(例如氢离子)照射来治疗肿瘤。质子疗法优于传统的基于光子的疗法(例如X射线和伽马射线疗法)，这部分由于质子和光子与患者组织相互作用的方式。

图1示出了对于光子疗法和质子疗法两者作为组织深度的函数的辐射剂量。在粒子可以照射由患者的治疗计划所定义的治疗体积106之前，其通常必须先穿过患者的皮肤和其他健康组织，然后才能到达患者的治疗体积106。这样，粒子会损害健康组织，由此导致不理想的治疗副作用。如图1的曲线102所示，光子(例如X射线)将其大部分能量传送到患者皮肤附近的部位。对于患者体内更深处的肿瘤来说，这种相互作用可能会损害健康组织。另外，一些光子穿过患者的身体并越过治疗体积106，在最终离开患者身体的另一侧之前照射肿瘤之后的更多健康组织。尽管对这些其他健康组织的辐射剂量低于患者皮肤附近的辐射剂量，但这仍然是不理想的。