[发明专利]集成质子束和治疗性磁共振疗法的方法

说明书

技术领域

本发明总体上涉及用于进行微束X射线和质子放射的方法，主要用于癌症肿瘤治疗，但是在活体内或在活体外集成有核磁或电磁共振电磁波的阵列，以通过减少在给定过程中另外要求的X射线或质子放射的程度来限制在肿瘤内的波束效应。本发明还可应用于利用伽马刀的帕金森震颤的治疗以及其他用途。其他知道的可能有效的应用是束离子运动使得部分波束对治疗目标更有效。

背景技术

现有的通过诸如手术、化疗、放射疗法来治疗恶性疾病在很多情况下呈现很好的结果，但是不能在全部情况下达到完全或令人满意的疗效。然而，放射疗法的历史性和持续的问题及限制已经使所谓的治疗指数最大化，治疗指数定义为最大容许剂量与出现不可接受程度的正常组织中毒的剂量的比，即，确定或建立有效控制肿瘤所要求的最小剂量。在治疗包括中央神经系统、肝脏以及各种类型的转移肿瘤的多种癌症中，这一目标被证明很难实现。

尽管毒性的普遍问题，利用现有的手术技术和质子束疗法，脊髓和脑转移的肿瘤的治疗率在数年间没有明显提高。这是因为能够被传递到恶性CNS肿瘤的剂量受到脊髓的正常脑对放射的耐受性的限制。最近，出现了用于治疗性目的的X射线的微束放射、栅格放射(grid radiation)、以及空间分割的概念。在各种临床设置下证明这是有帮助的，例如治疗前列腺癌症。三维成像结合微束放射，使得比过去更有利地引导质子治疗。X射线也缺少对皮肤或组织表面的恶性肿瘤的治疗方案，因为其缺少电荷和集结(mass)，导致其能量在关注的组织表面或附近消失，并且还容易倾向于非期望的能量散射超出癌症部位。这些非期望的能量偏移模式在质子束疗法中也是问题，能够导致对健康组织的不必要的损害，通常妨碍医生使用充足的放射以有效地控制癌症。

质子束方案包括用造影剂处理或掺杂恶性组织，造影剂由于掺杂剂的电子壳层结构而使目标组织所吸收的目标剂量的量增加，该方法通常被称为光子活化疗法。

最近，本领域中出现了双向交错微束放射疗法(BIMRT)的概念(见Dilmanian等的题目为“Method for Implementing Microbeam RadiationTherapy”的美国专利No.7,194,063(2007))。Dilmanian教导了使用光子或X射线微束的交叉阵列及非交叉阵列，即，利用两个空间不同的微束路径，优选地与第三微束路径一起使用。第一和第二微束路径可以彼此交错，而第三微束路径相对于第一和第二路径成角度地旋转并横向地位移。然而Dilmanian的教导以及发明人已知的本领域的其他技术仍然是使用单一形式的电磁放射，无论彼此相互作用的波束或微束的数量多大，无论使用或不使用造影剂来辅助“定位”所关注的肿瘤。

本发明离开了上述和其他已知的技术的当前用途，无论在活体内还是活体外(肿瘤接触之前)利用已知的各种类型的X射线和光子束疗法的核或电子共振的电磁共振。

发明内容

本发明涉及用核磁或电磁共振信号和标准质子或X射线放射疗法对恶性组织进行同时治疗。

本发明的目的是提高X射线和质子束疗法的疗效同时降低其毒性。

本发明的另一目的是提高伽马刀手术的可用性和有效性。

通过下文的附图说明、具体实施方式和所附的权利要求书，本发明的上述和其他目的和优点将变得明显。

附图说明

图1是双散射型质子束提供系统的示意图；

图2是示出组合了治疗性磁共振(TMR)和图1所示类型的系统的质子束疗法的发明方法的示意图；

图3是图1的系统的剂量控制组件的流程图以及示出了施加的TMR信号与质子束的相位偏移；

图4是图1-图3所示系统的放射控制的流程图；

图5是图2的替代实施方式的示意图，其中在活体外施加TMR以将其磁场模式赋予电能并且将磁偶极旋转赋予质子束，从而产生对质子源的质子的合成磁偶极矩；

图6是发明方法的另一个实施方式，其中TMR施加至同轴波导，其中通过其轴波导来提供质子束由此向提供到治疗的等深点的质子赋予磁自旋；

图7是示出包括系统中用于产生图3的左下方所示的波的电磁共振(EMR)部分的TMR的框图；

图8是示出能够在治疗性治疗的等深点处应用的模块的框图；

图9和图10是健康组织的相应波形和共振峰波形；

图11和12是诸如这里接受治疗的异常组织的相应信号波形和谱波形；

图13和14是示出了传递到治疗目标的治疗波的相应信号和EMR峰谱图；

图15是EMR的组织阻抗测量组件的框图；

图16是具有RF接口的EMR患者治疗组件的框图；