[發明專利]粒子束引導系統和方法以及相關的放射治療系統

有效

• 申請號: 201980018496.6
• 申請日: 2019-03-11
• 公開（公告）號: CN112004576B
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 佩爾·哈弗德·克萊文
• 申請（專利權）人: 康斯伯格光束技術股份有限公司
• 主分類號: G21K1/08
• 分類號: G21K1/08
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 王紅艷

一種粒子束引導系統(1a、1b、1c)，用于接收沿著入射軌跡(T1)的入射粒子束(6a、6b、6c)，并控制粒子束的出射能級和出射軌跡(T3)，其中，粒子束引導系統包括：衰減器(22)，用于調整粒子束的能級；第一束引導器(26)，位于衰減器下游，包括第一引導偶極子和第二引導偶極子，該第一引導偶極子和第二引導偶極子均包括兩個磁體，以用于產生磁場，從而將粒子束從入射軌跡偏轉到中間軌跡(T2)，其中，第一束引導器的第一偶極子被設置成使粒子束在第一平面中偏轉，并且第一束引導器的第二偶極子被設置成使粒子束在與第一平面正交的第二平面中偏轉；以及第二束引導器(28)，位于第一束引導器下游，包括第一引導偶極子和第二引導偶極子，該第一引導偶極子和第二引導偶極子均包括兩個磁體，以用于產生磁場，從而將粒子束從中間軌跡偏轉到出射軌跡，其中，第二束引導器的第一偶極子被設置成使粒子束在第一平面中偏轉，并且第二束引導器的第二偶極子被設置成使粒子束在與第一平面正交的第二平面中偏轉。還公開了一種包括這種粒子束引導系統的放射治療系統。

技術領域

本發明涉及一種粒子束引導系統，用于接收沿著入射軌跡的入射粒子束，并控制粒子束的出射能級和出射軌跡。本發明還涉及一種在粒子束引導系統中控制粒子束的出射能級和出射軌跡的方法。

本發明還涉及放射療法，并且更具體地，涉及如何提高放射效果以達到在對周圍組織造成最小損害的情況下破壞腫瘤的細胞的DNA的目的。具體而言，本發明涉及一種放射治療系統，該放射治療系統包括多個粒子束引導系統，每個粒子束引導系統被布置成接收沿著入射軌跡的入射粒子束，并控制使粒子束朝向位于放射治療患者體內的三維輻射目標的出射能級和出射軌跡。

背景技術

使用放射療法的癌癥治療涉及向患者施加電離輻射，使得輻射能量沉積在患者的身體的惡性細胞中。如果沉積了足夠的能量，就會導致DNA的破壞和輻射細胞的隨后死亡。

質子和其他帶電粒子顯示出適合放射治療的深度-劑量曲線。這種輻射產生一個所謂的布拉格峰(Bragg peak)——沉積能量在帶電粒子軌跡的最后一個區域急劇增加——其中帶電粒子失去其全部能量，并且沉積劑量降至零。

US 2016/0144201 A1公開了一種用于強度調節的質子治療的系統，在該系統中，多個質子束從多個方向和角度輸送至患者。該系統可以控制、配置或選擇質子束的能量分布，并且還動態地改變束的位置和/或對準。

US 2016/0144201 A1還公開了一種創建質子治療計劃的方法，該方法包括以下步驟：將受關注的體積分成子體積、特別是基于患者運動來對子體積應用劑量約束、找到質子治療系統的一個或多個可行配置、并且選擇改善或優化質子治療的一個或多個方面的質子束配置。

然而，與US 2016/0144201 A1的質子治療系統和其他現有技術的放射治療系統相關聯的問題在于，治療期間患者的運動使得該系統難以將放射劑量準確地輸送到輻射目標內的預期位置。事實上，即使患者受到限制，患者體內的器官運動仍將使現有技術的放射治療系統難以準確地輸送放射劑量，由呼吸和無意識的肌肉活動(例如，心跳)引起的運動也是如此。

因此，當使用現有技術系統準備治療計劃時，劑量約束需要考慮與治療期間的患者和/或器官運動相關聯的不確定性。在實踐中，這種不確定性可能導致系統的操作者將系統設定為輸送較低的總劑量，以避免損傷健康組織。反過來，這可能導致治療比不存在不確定性時更低效。

在粒子束放射治療系統中，粒子以接近光速的速度行進，并且軌跡通常由磁體控制和彎曲。所需的磁力的結果使以快速和靈活的方式改變粒子束的方向具有挑戰性。

本發明的目的是減輕這個問題，并提供一種粒子束引導系統和放射治療系統，該粒子束引導系統和放射治療系統允許有效地控制粒子束的能量和軌跡。

發明內容

根據一個方面，本發明提供了一種粒子束引導系統，包括：

-衰減器，用于調整粒子束的能級；