[发明专利]用于强度调制离子射束治疗中的快速光栅射束扫描的方法和设备

权利要求书

1.一种用于利用带电粒子笔形射束辐照靶体积的方法，所述方法包括：

在二维(2-D)光栅扫描图案上连续地扫描带电粒子的所述笔形射束；

应用针对每条扫描线的长度变化以符合在给定深度处的所述2-D光栅扫描图案；

沿着每条扫描线应用笔形射束强度变化；并且

针对所述靶体积的每个靶深度层完成对所述2-D光栅扫描图案的多个笔形射束扫描。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：

在完成对所述靶体积中的每个靶深度层的所述扫描后暂停所述扫描；并且

在扫描下一靶深度层之前改变所述笔形射束的能量值。

3.根据权利要求1所述的方法，还包括：

测量每条扫描线的位置、长度和强度分布；并且

使用测量结果对笔形射束位置和笔形射束强度做出反馈校正，以用于扫描后续扫描线或者用于针对给定靶深度层的整个所述2-D光栅扫描图案的后续重新涂绘。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，连续地扫描带电粒子的所述笔形射束包括以至少25米每秒的速度沿着扫描线扫描所述笔形射束。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，在二维(2-D)光栅扫描图案上连续地扫描带电粒子的所述笔形射束包括在100毫秒或更少时间内扫描整个所述2-D光栅扫描图案。

6.根据权利要求5所述的方法，还包括选通所述笔形射束的所述扫描，其中，所述选通相对于患者的呼吸周期被定时，使得能够在每个选通周期内完成针对给定靶深度层的所述2-D光栅扫描图案的整数数量的重新涂绘。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，在二维(2-D)光栅扫描图案上连续地扫描带电粒子的所述笔形射束包括使用具有扫描磁体的快速扫描喷嘴在二维(2-D)光栅扫描图案上连续地扫描带电粒子的所述笔形射束。

8.根据权利要求1所述的方法，还包括根据沿着每条扫描线的位置来测量剂量分布，使得绝对剂量的测量结果对于2％之内是准确的，并且笔形射束空间位置的测量结果对于在两个横向维度中的每个横向维度上的两毫米之内是准确的。

9.根据权利要求8所述的方法，还包括使所述笔形射束的扫描与剂量分布的所述测量同步。

10.根据权利要求8所述的方法，还包括在所述绝对剂量测量结果指示实际剂量递送在能接受值的预定范围之外的情况下中断笔形射束操作。

11.根据权利要求1所述的方法，还包括：

监测由所述扫描磁体汲取的电流；

监测所述扫描磁体的磁场强度；

监测相对于笔形射束位置的患者位置；并且

在所述电流、所述磁场强度和所述患者位置中的任一个与能接受值的预定范围偏离的情况下中止笔形射束操作。

12.一种用于将靶离子射束治疗递送至靶体积的系统，所述系统包括：

快速扫描喷嘴，其用于靶向离子射束，所述快速扫描喷嘴具有扫描磁体，所述扫描磁体被配置为使所述离子射束在两个维度上偏离；以及

扫描磁体控制器，其被配置为控制所述快速扫描喷嘴，以在所述靶体积的第一靶深度层处的2-D光栅扫描图案上提供所述离子射束的连续扫描，使得所述2-D光栅扫描图案的多个扫描被执行，并且所述扫描磁体控制器还被配置为控制所述快速扫描喷嘴以做出针对所述靶体积的多个靶深度层中除所述第一靶深度层之外的每个靶深度层的2-D光栅扫描图案的多个离子射束扫描。

13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述快速扫描喷嘴和所述扫描磁体被配置为以超过25米每秒的速度使所述离子射束在两个垂直横向维度上偏离，使得所述两个垂直横向射束偏离具有相同的源到轴距离。

14.根据权利要求12所述的系统，其中，所述快速扫描喷嘴还包括围绕所述扫描磁体的喷嘴外壳，所述外壳具有在所述外壳的第一端部处的离子射束入射窗口以及在所述外壳的与所述第一端部相对的第二端部处的离子射束出射孔径。

15.根据权利要求14所述的系统，其中，所述离子射束出射孔径被设置在能收缩外壳投影中。

16.根据权利要求15所述的系统，其中，所述能收缩外壳投影包括针对患者特异性孔径的保持器、或补偿器。