[发明专利]带电例子放射治疗

说明书

本申请享有于2005年11月18日提交的序列号为60/738,404的美国临 时专利申请的提交日的权益，其整个内容在此引入作为参考。

技术领域

本描述涉及带电粒子(例如，质子或者离子)放射治疗。

背景技术

与用于传统的放射疗法的电子束的能量相比，用于治疗的质子或者离 子束的能量需要是高的。例如，具有在水中约32厘米的残余射程(residual range)的质子束被认为是足以治疗人体中的任何肿瘤目标。当允许由于用于 扩散束的散射箔所致的残余射程的降低时，需要250兆电子伏的初始质子 束能量以获得32厘米的残余射程。

可以使用数种类型的粒子加速器以产生用于治疗的足够束电流(例 如，约10nA)的250兆电子伏的质子束，包括直线加速器、同步加速器和 回旋加速器。

用于临床环境的质子或者离子放射治疗系统的设计应当考虑整体尺 寸、成本和复杂性。可用空间通常受限于拥挤的临床环境。较低的成本允 许更多的系统得以应用到更多的患者人群。更低的复杂性降低操作成本并 使得系统更可靠以便常规临床使用。

其它的考虑同样与这样的治疗系统的设计有关。通过配置系统以施加 治疗到保持在稳定的可再现的位置(例如，仰卧在平台上)的患者，医生可以 在每一治疗相对于患者的解剖结构更加精确地再定位意在的目标。对于每 一治疗，可靠地再现患者的位置还可以通过使用配合到患者的定制的模型 和支架而得以辅助。借助于患者在稳定的固定位置，放射治疗束可以从一 系列的角度指向患者，以使得在整个治疗过程中在目标处的放射剂量得以 提高，同时外部放射剂量在非目标组织上散布开。

传统地，等心台架(isocentric gantry)围绕仰卧的患者转动以沿着位于公 共的垂直面中的一定范围的角度内的相继接连的路径向着患者体内的单一 点(称作等心点)定向放射束。通过绕竖直轴转动患者所躺的台，束可以沿着 不同路径定向到患者。其它技术已经用于改变患者周围的放射源的位置， 包括机器人操作。并且，其它移动或者再定位患者的方法已经使用。

在高能量的X射线束治疗中，X射线束可以向着等心点从安装在台架 或者机器人臂上的电子线性加速器定向。

在典型的质子束治疗中，产生束的环形粒子加速器太大而不能安装在 台架上。相反，加速器安装在固定位置，而粒子束通过使用磁性波束控制 元件再定向通过转动的台架。Blosser已经建议在水平转动轴附近的台架的 侧面安装加速器。

发明内容

通常，在一方面，加速器安装在台架上以使得加速器能移动通过位于 患者支撑件上的患者周围的一定的位置范围。加速器配置的以产生具有足 以从所述范围内的位置到达患者中的任何的任意目标的能级的质子或离子 束。质子或者离子束实质上直接从加速器壳体通过到达患者。

实施例可以包括一个或多个下面的特征。支撑台架以便在患者支撑件 两侧的轴承上转动。台架具有从转动轴延伸两条腿和上面安装有加速器的 所述两条腿之间的桁架。台架被限制在小于360度，至少有180度大，并 且在一些实施例中为从约180度到约330度的位置范围内转动。(180度的 转动范围足以提供接近仰卧的患者的所有角度)。辐射防护壁包括与在所述 范围内的任何位置中的来自加速器的质子或者离子束不在一条直线的壁； 所述壁构造的以用较小的质量提供相同的辐射保护。患者支撑件安装在可 通过由台架被限制得不能转动的一定的位置范围限定的空间接近的区域 中。患者支撑件可相对于包括绕竖直的患者转动轴转动的台架移动。患者 转动轴包含在患者支撑件上的患者周边的等心点。台架转动轴是水平的并 包含等心点。加速器重量小于40吨，并且在典型的实施例中在5-30吨范围 内，占据小于4.5立方米，典型地在0.7-4.5立方米的体积，并产生具有至 少150兆电子伏，并且在150-300兆电子伏，例如250兆电子伏的能级的质 子或者离子束。

加速器可以是具有磁体结构的同步回旋加速器，其具有至少6特斯拉 的场强，并可以为6-20特斯拉。磁体结构包括由低温冷却器冷却的超导绕 组。质子或者离子束直接从加速器通过达到患者台的总体区域。防护室包 含患者支撑件、台架和加速器，其包括比所述室的其它壁薄的该室的至少 一个壁。一部分室可以嵌入在土内。