[发明专利]粒子束疗法系统

说明书

本发明公开了粒子束疗法系统，其包括磁场的配置，以使得能够将用于粒子放射疗法的粒子束从不同治疗角度递送至患者内的目标体积，系统包括：a)粒子束，其被定向成朝向有源静态磁场区域；b)有源磁场区域，其包括多个磁体和线圈，有源磁场区域包括外部径向引导场区域和内部径向弯曲场区域；c)多个磁体和线圈；d)包含用于患者的治疗台的中心区域，中心区域被内部径向区域围绕；e)用于粒子束剂量测定和/或粒子束监视和/或范围补偿和/或笔形束扫描的部件，部件设置在中心区域中；以及f)治疗控制系统，其用于控制多个磁体和线圈，以便根据治疗计划使粒子束达到期望的治疗角度，该治疗计划确定要由粒子束沉积在目标体积中的剂量信息。

技术领域

本发明涉及一种质子弧束递送系统以及一种粒子束疗法系统，其包括磁场的配置，以使得能够将用于粒子放射疗法的粒子束从各种不同的治疗角度递送至患者的目标体积。

背景技术

在所有外部辐射治疗中，电子束、光子(X射线)、质子或其他离子用于将放射剂量递送在患者体内的目标体积(例如肿瘤)中。然而，在这样的治疗中，不可避免地还会在目标体积之外的(健康)组织中沉积一些放射剂量，即使该问题在使用质子束或离子束代替光子或电子束时不那么严重。因此，正在使用各种技术来进一步使到健康组织的剂量最小化。

在最常用的“交叉射击”技术中，束从若干个方向定向到目标体积，以便在目标体积中获得高剂量而在周围组织中获得低剂量。如果使用许多角度方向，则该技术会在较大体积上削弱目标体积之外的剂量，从而导致目标体积之外的健康组织中的局部剂量显著减少，而同时在目标体积中实现高剂量。

在该技术中，治疗角度(束到达患者的方向)是通过将束递送装置(机架)围绕患者依次旋转到适当的角度取向来设置的。旋转的中心——所谓的等中心被来自使用的所有方向的束交叉。使用的治疗角度越不同，辐射的非目标剂量被削弱的体积就越大。以这种方式，非常有效地使目标体积周围的组织中的剂量最小化。可以通过施加连续(且相当大)的治疗角度范围来优化对非目标组织的这种剂量削弱。这种连续的角度范围称为弧。目前，这种所谓的弧疗法是光子束辐射疗法中最常用的方法之一。例如，瓦里安的RapidArc/TrueBeam系统、埃莱克塔的VMAT方法或Accuray的所谓的Tomo疗法系统或TomoHelical螺旋疗法系统，都对基于光子的放射疗法使用了弧辐射的形式。

弧可以包括角度范围的连续填充，但其也可以包括彼此相距较小距离的许多离散角度方向的总和。在弧的施加期间，可以在加速器或束传输系统中改变束强度，以及/或者可以通过改变治疗角度来改变速度。弧内的这种强度调制可以应用于剂量分布的进一步改善。

此外在粒子束疗法(其包括质子束疗法)中，应用不同的束方向以优化剂量分布。在粒子疗法中，所谓的“机架”是通常使用的可以围绕患者旋转的束递送装置。这是一种机械构造，其支承质子疗法设施中的束传输系统的最终部段的部件(诸如例如磁体)。通常在质子疗法中使用的机架是大型(直径8m至10m)和重型(100吨至200吨)装置。与患者台的正确定位一起，机架的旋转使得能够从不同方向辐射目标，如例如在美国专利第6,814,694和7,348,579号中公开的。

然而，由于其重量、尺寸和各种安全方面，机架的旋转速度通常限制为每分钟360度。因此，质子或离子治疗通常仅通过应用几个离散的治疗角度来执行。由于该机械限制，使用粒子疗法机架的弧疗法难以执行并且将花费几分钟的相对长时间。然而，最近进行的若干剂量分布计算表明，利用质子弧疗法获得的质子剂量分布可能有所改善。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于粒子疗法的系统，该系统将诸如质子疗法的粒子疗法的技术的可能性扩展到因光子而知名的弧疗法的方向。

根据本发明，该目的是通过一种粒子束疗法系统来实现的，该粒子束疗法系统包括磁场的配置，即由若干组线圈以及作为选项的包括被铁轭围绕的铁极的系统的铁外壳制成，以使磁场准确地成形。这是为了使得用于粒子放射疗法的粒子束能够从各种不同的治疗角度递送至患者的目标体积，所述系统包括：