用于心房纤维颤动治疗的线性离子加速器的使用和离子加速器系统技术方案

治疗心房纤维颤动(AF)，动静脉畸形(AVMS)和局灶性癫痫病灶的离子加速系统(12)的应用；该系统(12)是由脉冲离子源(1)，预加速器(3)和一个或多个运行在频率在1GHz以上并且重复率在1Hz和500Hz之间的直线加速器或多个直线加速器(5，6，7)组成。从复合设施(12)输出的粒子束可以(i)在强度(离子源(1)的作用)，(ii)在沉积深度(通过独立地调整提供直线加速器单元的功率源的无线电频率)和(iii)相对于所述中央离子束方向的横向方向(通过改变放置在患者上游的两个正交扫描磁性线圈的电流)变化。在几毫秒内和在三个正交方向调整患者身体内每个能量沉积的位置是可能的。这使加速器系统(12)非常适合照射跳动的心脏。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术的领域本专利技术涉及用于心房纤维颤动(AF)治疗的线性离子加速器(通常称为“直线加速器”)的使用和离子加速器系统，或复合设施，根据权利要求1和2的前序部分所述，使用已知的“点”扫描和所谓的“多画”技术手段治疗心房纤维颤动。这种加速器复合设施被称为LINAF。技术背景和已知技术众所周知，强子治疗是使用质子或原子质量数大于1的重带电核粒子束的现代放射癌症治疗。几年前，有人建议运用类似的技术，使用同样的粒子束治疗心房纤维颤动。后文会指出该方法的限制和缺点。心房纤维颤动心房纤维颤动(AF)是在老年人中最常见的心脏心律不齐类型，并且是心脏病发作的高危因素。终身发生心房纤维颤动的风险是25％。患病率由55岁以下成人发病率的0.1％增加到80岁或以上的人士的9.0％。心房纤维颤动患者中男性的平均年龄为67岁，女性为75岁，占总人口1％的人患有心房纤维颤动疾病。据预测，这一比例将在未来50年增加2.5倍，反映了老年人口比例越来越大。在美国，每年约有3百万人心房纤维颤动疾病发作，所有罹患中风病例中的20％(每年75,000人)可以归结为由心房纤维颤动引起的；治疗心房纤维颤动的总成本每年约为七十亿美元。在欧洲，相应的成本是每年医疗保健支出的1％左右。目前治疗房颤的方法有：药物控制心房纤维颤动，服用药物减少中风风险，心脏倒转术(心脏电休克治疗)，导管消融术和配带合适的心脏起搏器。导管消融术会中断心脏中的异常电子回路。导管通过患者的静脉被引导进入到心脏中，记录电子活动。当发现异常源，通过其中的一个导管发射能量源(例如产生热量的高频无线电波)从而破坏组织。这种技术是侵入性的，被许多患者拒绝。据专利技术者最近建议的使用带电强子束摧毁心脏中的危险电子连接的方法，可能是一个有价值的非侵入性替代方法。此外，在一个标准的放射治疗期间，患者还无需被麻醉，也不会感到任何不适。在该领域相关的论文是：·Ch·伯特，R·英根哈特·卡比力克和M·杜兰特，粒子治疗非癌症疾病，医学.物理.39(2012)1716.·A.康斯坦丁内斯库，H.I.莱曼，C·加利佛，D·帕克，M·杜兰特和C·伯特，非侵入性碳离子束扫描治疗心房纤维颤动中心脏运动对肺静脉的影响。GSI科学咨询报告，p.472。根据本专利技术，使用强子束治疗心房纤维颤动是一种新的技术，是以发展成熟的X线光束技术为基础的，例如，在：·A·夏尔马，D·王，G·韦德里西，T·福格蒂，A·杰克，T·苏曼阿文拉和P.马奎尔，在中庭创造消融病变的非侵入式立体定向放射外科手术(CyberHeart公司)，心律7(2010)802。·R·M·苏利文和A·马祖尔，立体定向机械放射外科手术(CyberHeart公司)：心脏消融的一场网络革命？心律7(2010)811。可以注意到的是，相对于X射线，强子肯定是优选的，因为依据能量衰变规律，它可以很好定位服入的药物-在带电粒子范围末端-最大密度的能量被沉积在病人的身体内；在治疗接近关键器官的实体癌时，使用粒子比X射线更好也是一样原因。在持续的对这种新技术的初步研究中，照射剂量以亚毫米的精确度在能量衰变规律峰值“点”“照射”到脉动的心脏中的相关目标组织。在这样做时，发送每个点之前，有必要迅速变化它的两个横向位置以及在体内的深度，以便补偿由于(i)呼吸周期和(ii)患者的心脏跳动所产生的位置移动。因此，将来任何最佳的治疗必须包括一个三维反馈系统，以减少对周围健康组织不必要的照射，使剂量集中在相关的目标，并在很短的时间内治疗患者。许多研究这种新技术的专家的观点是，相对于质子，碳离子是优选的，因为它们的多重散射和歧离少三倍，从而使点覆盖量大约小十倍。然而，所需要的加速器要大得多，因为-在患者体内做相同的穿透-碳离子的磁刚度比相应的质子束的磁刚度大三倍。还可以进一步观察到，强子束治疗癌症的领域中，使用的加速器有两种类型：回旋加速器(等时同步或不等时同步；常规或超导)和同步加速器。有几家公司提供基于这样的加速器的质子和/或碳离子疗法治疗中心。这些科学家正在开拓地使用质子和离子治疗心房纤维颤动，并计划使用加速器。专利技术者已经提出使用质子和轻离子的线性加速器(直线加速器)治疗癌症：1)美国专利6888326B2“加速离子束的直线加速器，U·阿马尔帝，M·克莱森迪，R·曾纳罗。2)美国专利7554275B2“用于放射性同位素治疗的质子加速器复合设施，U·阿马尔帝。3)欧洲专利EP2106678B1“用强子治疗的离子加速器系统，专利技术人：U·阿马尔帝，S·布拉切尼，G·马格林，P·皮尔斯，R·曾纳罗。4)美国专利8405056B2“用强子治疗的离子加速器系统，专利技术人：U·阿马尔帝，S·布拉切尼，G·马格林，P·皮尔斯，R·曾纳罗。类似直线加速器在癌症治疗中具有许多优点。专利技术人现在意外指出，这些直线加速器提供的优点也有关于心房纤维颤动治疗的新发展。本专利技术的内容本专利技术的主要目的是提出了应用于心房纤维颤动治疗的线性离子加速器(直线加速器)和相关的带电粒子的离子加速器系统，其没有已知的技术中的限制和缺点；这些系统或复合设施，部分的通常已经是已知的，并且是紧凑和可以轻便操作的，只需要一个小的安装表面，这使得更加容易安装在医疗中心。治疗心房纤维颤动的直线加速器被称为“LINAF”。为进一步在不同的方面达到此目的，应用于心房纤维颤动治疗的线性离子加速器(或直线加速器)和相应的离子加速器系统具有权利要求1和2的特征。进一步的发展可由从属权利要求中推知。根据本专利技术，用于治疗心房纤维颤动的线性离子加速器的使用和实现它的相应的设备，以及本专利技术在不同方面可以实现的几个重要的优点，一起在下文讨论。根据本专利技术，所提出的系统是基于在高频率和高梯度下运行的强子直线加速器；它们具有很多单独供电的“加速单元”。这样的直线加速器可以加速任何类型的离子。在本专利技术范围内，专利技术人进一步指出，氦离子是特别有特点的，因为为了加速，它们需要相对于碳离子更短的直线加速器，与质子束的斑点相比，它们产生横向和纵向尺寸更小的斑点，而且相同剂量沉积在患者体内的相同的深度。为了满足上述的需要，根据本专利技术，离子-特别是氦离子-通过一个或多个频率大于1GHz的高频运行的直线加速器部件，加速至治疗心房纤维颤动所需的能量。对于180毫米深度范围内的离子，典型的最大动能是：160MeV的质子，640MeV(160MeV/u)的氦离子和3600MeV(300MeV/u)的碳离子。相应的加速电场的积分是160本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于心房纤维颤动(AF)治疗的具有原子序数为1(质子)和10(氖离子)之间的带电核粒子(离子)的直线加速器的使用，采用“点扫描”和“多画”技术，其中具有预知的对于患者相关组织没有不需要的照射的三维反馈系统。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.08.22 IT CO2013A0000361.用于心房纤维颤动(AF)治疗的具有原子序数为1(质子)和10(氖离子)之间的带
电核粒子(离子)的直线加速器的使用，采用“点扫描”和“多画”技术，其中具有预知的
对于患者相关组织没有不需要的照射的三维反馈系统。
2.根据权利要求1的带电核粒子(离子)的直线加速器的使用，用于动静脉畸形(AVMS)
和局灶性癫痫病灶的替代疗法。
3.根据权利要求1和2,用于心房纤维颤动(AF)或动静脉畸形和局灶性癫痫病灶治疗
的具有原子数为1(质子)和10(氖离子)之间的带电核粒子(离子)，采用“点扫描”和“多
画”技术的加速器复合设施，包括
-离子源(1)
-预加速器(3)和
-后续的高能量部分
其特征在于，该加速器复合设施(12)的高能量部分(13)，包含至少一个直线加速器(5；6；
7)，其
i.运行在频率大于1GHz，重复率在1Hz和500Hz之间，
ii.它允许通过作用于直线加速器(7)的射频源改变输出加速粒子的能量，和
iii.随后，它允许用和心脏在三维空间运动一样的反馈系统，以及顺次连接的高能量部分
(13)、输送高能量束(HEBT)的磁通道(8)、输送电子束脉冲到患者治疗室的传输通道的相
关联系统向患者体内递送必要的剂量。
4.根据权利要求3的用于离子加速的加速器复合设施(12)，其特征在于，所加速的粒
子是电荷数等于2的离子(氦离子)。
5.根据权利要求3的用于离子加...

【专利技术属性】
技术研发人员：尤格·奥马尔蒂，
申请(专利权)人：TERA癌症强子治疗基金会，
类型：发明
国别省市：意大利;IT