粒子辐射治疗设备制造技术

被布置用于将带电粒子射束沿预定方向施加于施加区域的粒子辐射治疗设备包括被布置用于沿预定方向引导带电粒子射束的带电粒子射束源，进一步包括用于在施加带电粒子射束的同时在包括施加区域的成像体积中生成磁场的磁场生成装置，其中磁场生成装置被布置用于提供至带电粒子射束的施加区域的通路并且在带电粒子射束的施加区域中提供均匀磁场，所述磁场基本上沿预定方向定向。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术描述粒子辐射治疗设备，该粒子辐射治疗设备包括磁体，由此在粒子辐射治疗期间允许磁共振成像(MRI)。
技术介绍
用质子和碳离子射束进行辐射治疗已表明是有效的。另外它已表 明与常规的伽马辐射治疗相比对组织造成更小的损伤。然而，用于确定待给予的剂量的大小和位置的辐射计划基于MRI 成像或CT成像，该MRI成像或CT成像可能在进行治疗之前的相当长 的时段进行。在介入期间，待辐射的组织的位置可能已移动或改变形 状。这可能导致对健康组织的辐射和/或遗漏患病组织，这可能导致疏 忽(remiss ion )。在离子射束治疗中，通常用在横向平面ZX中沿横向方向IIO提供 的射束对患者进行照射，如图6中示意性所示。理想的是在进行MRI成像的同时将带电粒子射束施加于患者，因为预定目标的位置和形状于是可以在其当前位置中是精确已知的。大多数当前的MRI扫描仪不适合于此，因为射束将被低温恒温器 阻碍。另外，即使在例如那些使用C形或H形磁体的扫描仪的"开放 式"扫描仪中，扫描仪的磁场也将垂直于带电粒子射束的横向方向 110。这将使射束偏离预定方向。图7A和7B示出现有技术MRI设备的两个例子，其中根据磁通量 线示出磁场B。图7A显示在常规的螺线管磁体布置中经历MRI成像的 患者。如所示的那样，如果有可能在MRI成像期间沿横向方向110将 带电粒子射束施加于患者，则该射束将垂直于MRI设备所产生的磁场 B，因此磁场B将使该射束偏离其预定目标。在这样的常规的螺线管磁 体布置中，由于围绕患者的感兴趣区域的螺线管的存在而不可能接近 患者。图7B显示在常规的开放式C形磁体布置中经历MRI成像的患 者。在这样的磁体布置中更易接近患者。然而，如所示的那样，如果 有可能在MRI成像期间沿横向方向110将带电粒子射束施加于患者，则该射束将垂直于MRI设备所产生的磁场B，因此磁场B将使该射束偏 离其预定目标。W0 02/065149描述了生成横向主磁场的MRI系统的线團布置。该 文献中所述的线圈布置产生相对大的结构。所述布置中的一些难以制 造。本专利技术的某些实施例提供生成横向主磁场的MRI系统的替代布置， 这些MRI系统是更小的总结构并且使用制造更简单的线圈布置。US 2004/0199068描述了一种系统，其中MRI成像被用于跟踪患 者的目标体积的位置，并且控制对治疗体积的粒子射束供应，使得只 有当治疗体积与患者的目标体积一致时才激活粒子射束。US 6， 198， 957描述了一种组合式MRI成j象和粒子射束治疗装置。 当施加粒子射束治疗时MRI系统的磁场被关闭。
技术实现思路
根据本专利技术，通过提供一种MRI系统来允许在粒子辐射治疗的同 时进行MRI成像，所述MRI系统以沿着平行于施加带电粒子射束的预 定方向的横向方向110的磁场工作，从而使磁场与带电粒子射束的干 扰最小化，同时允许接近患者。本专利技术还提供用于操作这样的设备以在MRI成像的同时执行粒子 辐射治疗的方法。本专利技术因此提供如所附的权利要求中所述的装置和方法。附图说明为了更好地理解本专利技术并且表明本专利技术可以如何^1实现，现在将 仅仅通过例子参考如附图页中所示的附图来描述根据本专利技术的特定实施例、方法和过程，其中图1显示本专利技术的总示意图，示出具有用于粒子辐射治疗的通路的磁场生成设备；图2A和2B示出圆柱形线團架上的磁线圈的典型布置；图3示出圆柱形线圏架上的磁线團的另一典型布置；图4显示圆柱形线圏架的有效表面的一个八分区上表面径向磁化强度的最佳计算布局；图5显示从图4的表面径向磁化强度的最佳计算布局导出的、圆柱形线圏架的有效表面的四个八分区上电流分布的最佳计算布局；图6显示将粒子射束施加于患者以执行粒子辐射治疗的预定方 向；以及图7A和7B显示所示的常规MRI磁体所生成的磁场和施加粒子射 束以执行粒子辐射治疗的预定方向。具体实施例方式本专利技术提供新颖的磁场线圈布置的施加以提供改进的粒子辐射治 疗设备。根据本专利技术，带电粒子射束源被布置用于沿预定方向将带电 粒子射束引导到施加区域。此外，磁场生成装置被提供用于在施加带 电粒子射束的同时在施加区域中生成磁场，其中磁场生成装置被布置 用于提供至带电粒子射束的施加区域的通路并且在带电粒子射束的施 加区域中提供均匀磁场，所述磁场基本上沿预定方向定向。根据本专利技术的一个方面，在图1中示意性地显示了用于在MRI系 统中生成主磁场的场磁体。所述磁体包括圆柱形线圏架2,在该圆柱形 线圏架中制造了至少一个开口 3。线圏架2典型地可以具有1. 0m的内 径。图中所示的开口 3是矩形的，但是相关领域的技术人员将理解其 它形状也可以是适合的。指示了轴框架XYZ。 X轴与圆柱形线圈架2的 轴重合。在操作中，患者IO如所示的那样平行于X轴平躺。场磁体自身包括作为线圈分布在圆柱形线圈架2上的多个导体(在 图1中未显示)。在某些实施例中，已发现优选的是将导体中的电流 布置成它关于XY平面反射对称地分布。电流分布也优选地关于ZX平 面反对称。合成磁场沿横向方向110定向。在所示布置中，该横向方向平^f亍于Z轴。将复杂导体形状缠绕到圆柱形线圏架上的技术已被研发用于制造 圆形高能加速器、例如偶极子、四极子、和六极子的磁体，并且制造 高场强电磁体的领域中的那些技术人员将熟悉缠绕这样的导体形状的 方法。为了获得强度和均匀性足够的沿方向110的横向主磁场以进行 MRI成像，必须谨慎地计划圆柱形线圏架2上的线圏的尺寸和布局。图2A显示一个所建议的线圏布局。为了简化这样的线圈布局的设 计和实现，利用对称最大化，使得导体图案关于XY、 YZ和ZX平面具有反射对称。这又允许仅仅在一个八分区20中计划线圏布局。圓柱形 线圏架2的表面的八分区20被定义为当圆柱形线圏架2的表面被XY、 YZ和ZX平面横切时从所述表面切割的部分之一，其中每个平面穿过圆 柱形线圈架的中心18。线圈布局是针对一个这样的八分区20设计的， 并且以适当的对称被复制到圆柱形线圏架2的表面的剩余部分上。线 圈布局优选地在XY、 YZ和ZX平面中具有对称性，使得所得到的电流 路径可以关于XY平面对称，并且关于ZX平面反对称。合适的电流方 向的例子在图2B中示出。如图2A中所示，当然，不允许导体位于线 圏架的被指定成为开口 3的那部分中。可以提供诸如21的线圏，这些 线圏完全被包含在一个八分区内。这样的线圏将被放置在线圏架的表 面上的八个位置中。可以提供诸如22的线圏，这些线圏关于ZX平面 对称地延伸到两个八分区中。这样的线圏将被放置在线圏架的表面上 的四个位置中。图3显示线圏的另一可能布局。如图3中所示，可以提供诸如23 的线圏，这些线圏关于YZ平面对称地延伸到两个八分区中。这样的线 圈也将被放置在线圏架的表面上的四个位置中。可以提供诸如24的线 圏，这些线圏关于YZ和ZX平面对称地延伸到四个八分区中。这样的 线圏将被放置在线圏架的表面上的两个位置中。可以提供诸如25的重 叠线圈，其中每个线圏单独地非对称地布置，但是线圏25被布置成对 称的重叠对。线圏不需要都具有相同的圆柱半径，使得线圈的多层可 以彼此叠放以在完整的布置中提供所需的磁场强度和均匀性水平。用于计划圆柱形线圈架2上的导体布局的一种可能方法将参考图 4来进行描述。如上所本文档来自技高网...

【技术保护点】
粒子辐射治疗设备，被布置用于将带电粒子射束沿预定方向（Ｚ）施加于施加区域，该粒子辐射治疗设备包括被布置用于沿预定方向引导带电粒子射束的带电粒子射束源，进一步包括用于在施加带电粒子射束的同时在包括施加区域的成像体积中生成磁场的磁场生成装置，其中所述磁场生成装置包括线圈，所述线圈被布置用于提供至带电粒子射束的施加区域的通路并且在带电粒子射束的施加区域中提供均匀磁场，所述磁场基本上沿预定方向定向，其中所述线圈是非平面的，所述线圈被布置在管状线圈架上，并且所述预定方向垂直于管状线圈架的轴（Ｘ）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：MJM克勒伊普，
申请(专利权)人：西门子磁体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]