[发明专利]粒子辐射治疗设备

说明书

技术领域

本发明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)。

背景技术

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(remission)。

在离子射束治疗中，通常用在横向平面ZX中沿横向方向110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。

WO 02/065149描述了生成横向主磁场的MRI系统的线圈布置。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。本发明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成像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。

发明内容

根据本发明，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。

本发明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。

本发明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

为了更好地理解本发明并且表明本发明可以如何被实现，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发明的特定实施例、方法和过程，其中：

图1显示本发明的总示意图，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示出圆柱形线圈架上的磁线圈的典型布置；

图3示出圆柱形线圈架上的磁线圈的另一典型布置；

图4显示圆柱形线圈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、圆柱形线圈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。

具体实施方式

本发明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。根据本发明，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。