[发明专利]粒子束扫描

说明书

一种示例性粒子治疗系统，包括：输出粒子束的同步回旋加速器；影响粒子束的方向以跨过辐射目标的至少一部分扫描粒子束的磁体；可构造成改变粒子束的斑点大小的散射材料，其中，所述散射材料相对于所述同步回旋加速器在所述磁体的顺束方向上；以及在粒子束输出到辐射目标之前改变粒子束的能量的降能器，其中所述降能器相对于所述同步回旋加速器在所述散射材料的顺束方向上。

相关申请的交叉引用

在此要求2013年9月27日提交的美国临时申请第61/883631号的优先权。该美国临时申请第61/883631号的内容通过引用结合于此。

技术领域

本公开内容总体涉及用于粒子束扫描系统的特征。

背景技术

离子治疗系统使用加速器来产生用于治疗痛苦比如肿瘤的粒子束。在操作中，离子在存在磁场的情况下在腔室内侧的轨道中被加速，并通过提取通道从腔室中去除。磁场发生器在腔室外侧的附近产生磁场凸点，以扭曲一些轨道的节距和角度，使得它们朝向提取通道行进并最终进入提取通道。由离子构成的束离开提取通道。

扫描系统在提取通道的顺束方向(down-beam)。在本说明书中，顺束方向意味着更靠近辐射目标(在此，相对于提取通道)。扫描系统移动束跨过辐射目标的至少一部分，以将辐射目标的各个部分暴露于束。例如，为了治疗肿瘤，粒子束可以在肿瘤的不同横截面上扫描。

发明内容

示例性质子治疗系统可以包括离子加速器、扫描系统和台架，离子加速器和扫描系统的至少一部分安装在该台架上。台架相对于病人位置可旋转。质子基本上从离子加速器直接输出，并通过扫描系统，到达辐射目标的位置，如病人。离子加速器可以是同步回旋加速器。

示例性离子治疗系统包括：输出粒子束的同步回旋加速器；磁体，该磁体影响粒子束的方向，以将粒子束跨过辐射目标的至少一部分扫描；以及散射材料，该散射材料可构造成在粒子束输出到辐射目标之前改变粒子束的斑点大小。示例性粒子治疗系统可以单独地或相组合地包括一个或多个如下特征。

示例性粒子治疗系统可以包括降能器，以在粒子束输出到辐射目标之前改变束的能量。降能器可以相对于同步回旋加速器在散射材料的顺束方向上，并可以是计算机控制的。

同步回旋加速器可以包括：电压源，其向腔室提供射频(RF)电压，以从等离子体柱加速粒子，在此所述腔室具有磁场，该磁场导致从等离子体柱加速的粒子在所述强室内沿轨道移动；提取通道，该提取通道接收从等离子体柱加速的粒子并从腔室输出接收的粒子；以及再生器，该再生器在所述腔室内提供磁场凸点，由此改变从等离子体柱加速的粒子的连续轨道，使得最终粒子输出到提取通道。磁场可以在4特斯拉(T)和20T之间，且磁场凸点可以最多2特斯拉。

散射材料可以包括多个散射器，每个散射器可移动到粒子束的路径内或移出粒子束的路径。在一些示例中，一次仅多个散射器中的一个可以移动到粒子束的路径中。散射材料可以包括压电材料，该压电材料响应于施加的电压在厚度上增大或减小。散射材料可以被构造成在辐射目标的治疗过程期间或者在辐射目标的治疗次数之间(例如，不是在治疗过程期间)改变粒子束的斑点大小。

粒子治疗系统执行的扫描可以是点扫描。斑点大小可依扫描位置改变。斑点大小可以在秒的十分之一的量级、几十毫秒的量级或者在一些其他时间量度的量级上在时间量度上变化。

示例性粒子治疗系统可以包括：输出粒子束的同步回旋加速器；扫描系统，该扫描系统从所述同步回旋加速器接收粒子束，以利用粒子束对辐射目标的至少一部分执行点扫描，其中所述扫描系统可控制以改变粒子束的斑点大小；以及台架，所述同步回旋加速器和所述扫描系统的至少一部分安装在该台架上，其中所述台架被构造成围绕辐射目标移动所述同步回旋加速器和所述扫描系统的至少一部分。示例性粒子治疗系统可以单独地或相组合地包括一个或多个如下特征。