[发明专利]治疗设备

说明书

技术领域

本发明涉及将带电粒子引导至对象(subject)中的目标区域。

背景技术

在带电粒子束治疗中，高能带电粒子束指向对象的目标区域。该包括带电粒子的束与物质的相互作用的基本机制是通过库伦力。库伦碰撞的横截面随两个粒子的相对速度降低而增大。随着带电粒子束通过对象，其越来越迅速地损失能量。其影响是粒子束的主要能量贮存于束路径的末端附近。因此，在束路径的末端存在贮存的能量的大的峰，称作布拉格(Bragg)峰。

为此原因，带电粒子束治疗容许在最小化给对象的总的剂量的同时向肿瘤目标非常精确地输送高剂量。然而，束路径中的解剖学结构的即使小的移动也能够导致输送的剂量与原始剂量计划发生显著偏离。因此，期望使用实时成像来跟踪目标并根据器官和目标的运动来调节束。

对于带电粒子束治疗，在输送束期间进行实时MRI是不可行的，因为与MRI相关的强磁场将显著影响朝向目标的带电粒子的路径。

作为用于产生对象的体内的图像的程序的部分，静磁场由磁共振成像(MRI)扫描器使用以调准原子的核自旋。在MRI扫描期间，发射器线圈生成的射频(RF)脉冲引起对当地磁场的扰动，并且核自旋发射的RF信号由接收器线圈探测。这些RF信号用于构建MRI图像。这些线圈也称作天线。此外，发射器和接收器线圈也能够集成到执行发射和接收功能的单个收发器线圈中。应当理解，在使用分开的发射器和接收器线圈的地方，术语收发器线圈的使用也称作系统。

US专利6675078和对应的欧洲专利EP1121957A2描述组合质子束治疗和MRI的治疗设备。MRI用于瞄准(targeting)和选通(gating)质子束治疗。

PCT专利申请WO99/32189涉及组合的RMI和放射治疗系统。描述的系统具有磁共振成像系统，安装有用于生成磁场的线圈组的托台，该托台随用于放射治疗束的引导系统旋转，并且其使用MRI来探测辐照区域上的放射治疗的效果。

发明内容

本发明提供一种如权利要求1所述的治疗设备。在从属权利要求中给出了本发明的实施例。

根据本发明的实施例，治疗设备包括与进入磁体顶部的开口的固定带电粒子束引导装置组合的竖直场MRI扫描器。竖直场MRI扫描器也称作高场开放式(open)MRI扫描器。归因于MRI磁体的磁场，此布置减小了带电粒子路径的曲率半径。在一个实施例中，带电粒子束以相对于磁体的竖直轴约20度的角度取向。通过绕竖直轴旋转对象支撑体，而无需带电粒子束线上的复杂旋转系统，这容许多场处理的应用。

本发明的实施例提供一种治疗设备，所述治疗设备包括：磁共振成像系统，被配置为获取成像区域中的磁共振成像数据集，其中，所述磁共振成像系统包括用于生成磁场的装置。所述治疗设备还包括：引导装置，被配置为将带电粒子束引导至对象内的目标区域，使得所述束与成像区域内的所述磁场的磁场线围成(enclose)角度，所述角度在0度和30度之间，其中，所述成像区域包括所述目标区域。所述治疗设备还包括：区域确定装置，用于使用磁共振成像数据集来确定所述对象内的所述目标区域的位置。

通过限制粒子束与成像区域中的磁场线所形成的角度，减小了磁场对带电粒子束的轨迹的影响。这是因为平行于磁场线的速度分量不受磁场的影响。垂直于磁场线的速度分量引起绕磁场线的进动(precession)并引起绕磁场线的螺旋状轨道。

以高精度已知成像区域中和束通过的磁体的其它部分中的磁场的方向和幅度，并且能够以高精度预测带电粒子的轨迹。

引导装置能够引导来自粒子加速器的带电粒子束。能够使用的带电粒子加速器的范例是回旋加速器、同步加速器、或线性加速器。引导装置能够包括将高能粒子引导至磁共振成像系统的系统；引导装置还能够包括带电粒子光学器件，用于改变包括带电粒子束的带电粒子的轨迹。区域确定装置能够实施为计算机程序产品，该程序产品能够对磁共振成像数据进行分割并确定目标区域的位置以及对象内的围绕目标区域并位于束路径上的结构的位置。引导装置能够包含带电粒子镜和带电板以及用于偏转带电粒子束的轨迹的物体。

能够使用于获取磁共振成像数据的脉冲序列适应于定位目标区域，并适应于定位易于受到带电粒子束损伤的高风险器官。

在另一实施例中，包括束的带电粒子束的动能大于或等于使得所述粒子束的布拉格峰在所述目标区域内所必需的动能。布拉格峰是来自带电粒子束的大多数能量贮存的位置。此实施例是有利的，因为带电粒子束具有足够的能量到达目标区域。