[发明专利]保持束导引的刚性设备

说明书

一种质子束递送系统，包括：质子束喷嘴，其用于将质子束发射到患者的目标区域；机架轮，其用于支撑质子束喷嘴，机架轮构造为围绕机架轮的转动轴线旋转质子束喷嘴，使得质子束喷嘴将质子束发射到机架轮的与目标区域对应的等中心点；束线偏转器，其构造为由机架轮驱动旋转，以利用束线偏转器的预定功率设置沿着曲线路径将质子束从转动轴线传送至质子束喷嘴；以及刚性支撑结构件，其用于当机架轮转动成质子束喷嘴利用相同的预定功率设置将质子束从多个径向方向引导到等中心点时支撑束线偏转器。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2013年9月20日递交的美国临时专利申请No.61/880,327的优先权，该申请的全部内容通过引用方式并入本文。

技术领域

本发明一般性构思涉及一种用于癌症治疗的质子疗法，并且更具体地涉及一种具有超导束线的转动机架系统。

背景技术

质子疗法(PT)是一种癌症治疗技术，其使用高能质子来穿透患者的身体，并且将能量沉积到诸如癌性肿瘤等治疗区域中。PT系统常常采用转动机架轮，该转动机架轮以零度至360度之间的任何角度将质子束引导到患者。这允许医师设计治疗计划，该治疗计划从不同的角度攻击癌性肿瘤，并且减少对重要器官和/或健康组织的辐射伤害。

可以在通称为回旋加速器和/或同步加速器的粒子加速器中产生带电质子，并且利用一系列磁体将带电质子以束线的形式引导到患者，一系列磁体引导并定形粒子束线，使得粒子在选定位置穿透患者身体并且沉积到治疗区的部位上。粒子疗法利用了带电粒子的布拉格峰性质，使得大部分能量沉积在沿着束线的行程的最后几毫米内，即沉积在通称为等中心点的点处，这与常规的调强放射治疗(即，光子)不同，在该调强放射治疗中大部分能量沉积在行程的前几毫米内，从而不期望地损伤健康组织。

粒子疗法治疗设施通常由单个回旋加速器和多个治疗室组成。因此，单个回旋加速器通常适于生成随后被选择性地引导到各种治疗室之一的粒子束线。粒子疗法治疗可以包括选择束线的所需能量水平，使得粒子的能量基本上沉积在患者体内的所需位置(即，治疗区)。因此，能量水平选择直接关系到患者体内的治疗区的位置和形状。通常，回旋加速器将产生标准的高能束线，然后高能束线可以根据需要被选择性地修改以用于特定治疗方案。

束线可以被立即引导到患者，而无需任何重定向。然而，更常见的方法是使用一系列协同的弯曲磁体重定向束线，磁体将束线引导到安装在机架上的质子喷嘴。图1示出了示例性实施例的现有技术粒子疗法机架，该机架被设计成接收粒子束线并将粒子束线重新引导到患者。如图所示，粒子疗法机架21包括至少三个弯曲磁体11A-11C，将粒子束线15重新引导到机架的治疗喷嘴13，并最终引导到定位在治疗床17上的患者9。这允许束线15被选择性地从任何角度引导到患者9，并允许医师设计能够最大限度地减少对健康组织造成不希望的影响的治疗计划。换言之，如图1中的方向箭头19'所示那样，机架通常适于围绕患者转动，并且将束线重定向为与机架的转动轴线19垂直。因此，治疗喷嘴13和束线15可以围绕患者9转动，使得束线15能够在多个位置穿透患者的身体并从多个方向遇到治疗区。这最大限度地减少了对健康组织造成的不利影响，并增加了治疗的功效。

因此，相比于标准的X射线疗法，质子疗法能够通过增加递送到目标区的剂量，同时最大限度地减少递送到周围组织的剂量来显著改善剂量定位。这些改进基于治疗质子束在目标材料中的有限穿透范围。此外，沉积到目标材料上的能量随着质子束减慢而增加，并到达穿透范围的端部附近的最大能量。穿透深度与能量沉积峰(布拉格峰)的位置由质子束的能量限定。因此，给定能量的质子束以特定治疗深度递送能量的治疗剂量。为了将该治疗剂量递送到给定深度范围内的目标，可以使用具有多个不同能量的质子束。