CN111683717A - 质子弧束递送系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种粒子束疗法系统(2)，其包括磁场的配置，以使得能够将用于粒子放射疗法的粒子束(12)从各种不同的治疗角度(26)递送至患者内的目标体积，所述系统(2)包括：a)粒子束(12)，其被定向成朝向有源静态磁场区域(40)，其中，入射粒子束(12)的方向基本上垂直于有源磁场区域(40)中的磁场(H)的方向；b)所述有源磁场区域(40)，其包括多个磁体(4，4a至4c)和/或线圈(6，8，10)，所述多个磁体和/或线圈被设置成生成圆柱形磁场系统，该圆柱形磁场系统填充有基本上在圆柱形磁场系统的轴向方向上取向的磁场，所述有源磁场区域(40)包括外部径向引导场区域(16)和内部径向弯曲场区域(18)；c)多个磁体(4，4a，4b)和/或线圈(6，8，10)分成：c1)弧扫描磁体系统(4，4a，4b，4c)，其位于圆柱形磁场系统的外边缘处；所述弧扫描磁体系统(4，4a，4b，4c)影响粒子束(12)的径向位移和角度，确定粒子束(12)进入引导场区域(16)的位置；c2)第一数量的线圈(6)，所述第一数量的线圈可选地嵌入铁外壳(36)中，生成用于入射的粒子束(12)的静态磁引导场，所述入射的粒子束初始地已被弧扫描磁体系统(4，4a，4b)偏转，所述磁引导场主要在圆柱形磁场系统的外部径向引导场区域(16)中有效并且包围内部径向弯曲场区域(18)；c3)第二数量的线圈(8，10)，所述第二数量的线圈可选地嵌入铁外壳(36)中，生成用于离开磁引导场区域(16)的粒子束(12)的静态磁弯曲场，所述磁弯曲场主要在圆柱形磁场系统的内部径向弯曲场区域(18)中有效；d)包含用于患者的治疗台(22)的中心区域(20)，所述中心区域(20)被圆柱形磁场系统的内部径向区域(18)围绕；e)用于粒子束剂量测定和/或粒子束监视和/或范围补偿(34)和/或笔形束扫描(28，30)的部件，所述部件设置在中心区域(20)中，优选地设置在相对于治疗台(22)可移动的喷嘴系统(32)中；以及f)治疗控制系统，其用于控制多个磁体(4，4a，4b，4c)和/或线圈(6，8，10)，以便根据治疗计划使粒子束(12)达到期望的治疗角度(26)，该治疗计划确定要由粒子束(12)沉积在患者的目标体积中的剂量信息。

Description

质子弧束递送系统

本发明涉及一种粒子束疗法系统，其包括磁场的配置，以使得能够将用于粒子放射疗法的粒子束从各种不同的治疗角度递送至患者的目标体积。

在所有外部辐射治疗中，电子束、光子(X射线)、质子或其他离子用于将放射剂量递送在患者体内的目标体积(例如肿瘤)中。然而，在这样的治疗中，不可避免地还会在目标体积之外的(健康)组织中沉积一些放射剂量，即使该问题在使用质子束或离子束代替光子或电子束时不那么严重。因此，正在使用各种技术来进一步使到健康组织的剂量最小化。

在最常用的“交叉射击”技术中，束从若干个方向定向到目标体积，以便在目标体积中获得高剂量而在周围组织中获得低剂量。如果使用许多角度方向，则该技术会在较大体积上削弱目标体积之外的剂量，从而导致目标体积之外的健康组织中的局部剂量显著减少，而同时在目标体积中实现高剂量。

在该技术中，治疗角度(束到达患者的方向)是通过将束递送装置(机架)围绕患者依次旋转到适当的角度取向来设置的。旋转的中心——所谓的等中心被来自使用的所有方向的束交叉。使用的治疗角度越不同，辐射的非目标剂量被削弱的体积就越大。以这种方式，非常有效地使目标体积周围的组织中的剂量最小化。可以通过施加连续(且相当大)的治疗角度范围来优化对非目标组织的这种剂量削弱。这种连续的角度范围称为弧。目前，这种所谓的弧疗法是光子束辐射疗法中最常用的方法之一。例如，瓦里安的RapidArc/TrueBeam系统、埃莱克塔的VMAT方法或Accuray的所谓的Tomo疗法系统或TomoHelical螺旋疗法系统，都对基于光子的放射疗法使用了弧辐射的形式。

弧可以包括角度范围的连续填充，但其也可以包括彼此相距较小距离的许多离散角度方向的总和。在弧的施加期间，可以在加速器或束传输系统中改变束强度，以及/或者可以通过改变治疗角度来改变速度。弧内的这种强度调制可以应用于剂量分布的进一步改善。

此外在粒子束疗法(其包括质子束疗法)中，应用不同的束方向以优化剂量分布。在粒子疗法中，所谓的“机架”是通常使用的可以围绕患者旋转的束递送装置。这是一种机械构造，其支承质子疗法设施中的束传输系统的最终部段的部件(诸如例如磁体)。通常在质子疗法中使用的机架是大型(直径8m至10m)和重型(100吨至200吨)装置。与患者台的正确定位一起，机架的旋转使得能够从不同方向辐射目标，如例如在美国专利第6,814,694和7,348,579号中公开的。

然而，由于其重量、尺寸和各种安全方面，机架的旋转速度通常限制为每分钟360度。因此，质子或离子治疗通常仅通过应用几个离散的治疗角度来执行。由于该机械限制，使用粒子疗法机架的弧疗法难以执行并且将花费几分钟的相对长时间。然而，最近进行的若干剂量分布计算表明，利用质子弧疗法获得的质子剂量分布可能有所改善。

因此，本发明的目的是提供一种用于粒子疗法的系统，该系统将诸如质子疗法的粒子疗法的技术的可能性扩展到因光子而知名的弧疗法的方向。

根据本发明，该目的是通过一种粒子束疗法系统来实现的，该粒子束疗法系统包括磁场的配置，即由若干组线圈以及作为选项的包括被铁轭围绕的铁极的系统的铁外壳制成，以使磁场准确地成形。这是为了使得用于粒子放射疗法的粒子束能够从各种不同的治疗角度递送至患者的目标体积，所述系统包括：

a)粒子束，其被定向成朝向有源静态磁场区域，其中，入射粒子束的方向基本上垂直于有源磁场区域中的静态磁场的方向；

b)所述有源静态磁场区域，其包括多个磁体或线圈，所述多个磁体或线圈被设置成生成圆柱形磁场系统，所述圆柱形磁场系统填充有基本上在圆柱形磁场系统的轴向方向上取向的磁场，所述磁场系统包括外部引导场区域和内部弯曲场区域；

c)多个磁体或线圈分成：

c1)弧扫描磁体系统，其位于圆柱形磁场系统的外边缘处；所述弧扫描磁体系统优选地在非常短的时间内，例如在毫秒量级内影响粒子束的小的径向位移和/或偏转；

c2)第一数量的线圈，所述第一数量的线圈用于入射粒子束的静态磁引导场，所述入射的粒子束初始地已被弧扫描磁体系统偏转，所述静态磁引导场主要在圆柱形磁场系统的外部径向引导场区域中有效并且包围内部径向弯曲场区域；优选地，借助于合适的线圈几何形状和电流以及可选地通过包括被轭围绕的极的铁外壳来使该静态磁场成形；

c3)第二数量的线圈，所述第二数量的线圈生成用于离开磁引导场的粒子束的静态磁弯曲场，所述静态磁弯曲场主要在圆柱形磁场系统的内部径向弯曲场区域中有效；优选地，借助于合适的线圈几何形状和电流以及可选地通过包括被轭围绕的极的铁外壳来使该静态磁场成形；

d)包含(encompass)用于患者的治疗台的中心区域，所述中心区域被圆柱形磁场系统的内部径向弯曲场区域围绕；

e)用于粒子束剂量测定和/或粒子束监视和/或范围补偿和/或笔形束扫描的部件，所述部件设置在中心区域中或附近，优选地设置在相对于治疗台可移动的喷嘴系统中；以及

f)治疗控制系统，其用于控制多个磁体和/或线圈，以便根据治疗计划使粒子束达到期望的治疗角度，所述治疗计划确定要由粒子束沉积在患者的目标体积中的剂量信息。

该概念提供了如下可能性：从连续或不连续的治疗角度范围来辐射目标体积，以便类似于光子疗法中使用的弧疗法方法执行如引言部分中说明的所谓的弧疗法。该系统的显著优点是，无需移动束递送系统，因为这是当今粒子束机架系统所固有的。利用该系统，可以在大约几秒钟的相对短的时间范围内执行弧的施加(以不同的治疗角度进行辐射的递送)。

在本发明的优选实施方式中，准直器环可以被设置成围绕中心区域。准直器或范围移位器环使得治疗控制系统能够使粒子束锐化，以在目标体积处获得更好的聚焦。

在本发明的优选实施方式中，范围移位器环可以被设置成围绕中心区域。范围移位器环使得治疗控制系统能够更好地将粒子束的穿透深度聚焦到目标体积。

为了实现笔形束扫描治疗计划，多个单独的笔形束扫描磁体设置在外部径向区域与内部径向区域之间或部分地与内部径向区域交叠，以生成可单独调节的磁性笔形束扫描场。

在本发明的另一优选实施方式中，可以提供脉冲粒子束，例如来自同步回旋加速器的束。当提供脉冲束时，可以在脉冲之间的时间中改变治疗角度。因此，必须提及的是，可以调节引导场和弯曲场的场强度，但是当提供粒子束的下一个脉冲时，需要完成该调节。

通常对于粒子束疗法，粒子束可以是质子束或离子束，诸如碳离子束或氦离子束。

为了能够以各种治疗角度在目标体积中递送精确的剂量沉积，治疗控制系统可以通过适当改变由弧扫描磁体引起的磁强度来实现所确定的各种治疗角度。因此，仅必须改变弧扫描磁体系统的强度，以使粒子束在略微不同的位置处通过圆柱形磁引导场，这导致在目标体积处治疗角度的微小变化。

在下文中，参照附图更详细地描述本发明的优选实施方式，在附图中：

图1示意性地示出了粒子束疗法系统的布局的前视图；

图2示意性地示出了根据图1的粒子束疗法系统的布局的侧视图；

图3示意性地示出了粒子束疗法系统的可能布局的许多前视图；

图4在部分a)中示意性地示出了本发明的如下的可能布局的前视图，其示出了通过使用两个单独的弧扫描磁体系统来执行大约360度上的扫描的情况，并且在部分b)中示意性地示出了本发明的如下的可能布局的前视图，其示出了通过使用包括两个小磁体的单个弧扫描磁体系统来执行大约360度上的扫描的情况，两个小磁体使得能够改变粒子束在引导场中的位置；

图5示意性地示出了在粒子束疗法系统的中心区域中的安装在患者体内或周围的准直和/或范围移位器系统；

图6示意性地示出了在粒子束疗法系统中实现笔形束扫描的两种方法；

图7示意性地示出了喷嘴系统的实现方式；

图8示意性地示出了粒子束疗法系统的布局的前视图，该粒子束疗法系统具有部分覆盖圆柱体的选项，该圆柱体具有从侧面接近(access)患者的孔径；

图9示意性地示出了粒子束疗法系统的布局的前视图，该粒子束疗法系统包括覆盖患者并根据治疗角度使入射束的范围移位的范围补偿器；以及

图10示意性地示出了用于生成静态引导场和弯曲场的同心线圈和铁外壳的可能的磁体布置的截面侧视图(a)以及在该磁体布置上的前视图(b)，该铁外壳包括围绕铁极的铁轭。

在此提出的本发明涉及同心静态磁场的配置的概念，该同心静态磁场在空间中具有固定取向和位置，以将质子束递送至患者体内的目标体积即肿瘤体积，以从许多不同的角度进行放射疗法，而无需束递送系统在患者周围进行机械移动。该概念使得有可能在患者位置从连续的角度方向范围进行辐射；与通常在光子疗法中使用的称为弧疗法的方法类似。此处针对质子束提出的概念也适用于利用任何其他离子束例如碳或氦离子束的任何形式的粒子疗法。

本发明(参见图1和图2)包括用于粒子束疗法的系统，在此是质子束疗法系统2。该质子束疗法系统2包括多个磁体4和线圈6、8、10以及可选地铁外壳，其固定在空间中并且用于从不同方向(治疗角度26，参见图3)在系统2的等中心14处递送质子束12。对于这种疗法系统2特定的是，可以在不移动任何大磁体的情况下改变等中心14处的治疗角度26，如在当今的机架系统(例如瑞士维利根的Paul Scherrer研究所的质子束装置机架1和机架2)中必须这样做。

质子束疗法系统2被设计为圆柱形系统，其包括至少生成外部引导场区域16(静态0.8T)和内部弯曲场区域18(静态2.1T)的磁体4和线圈6、8、10的系统，该外部引导场区域和内部弯曲场区域二者具有同心磁场。线圈6、8、10可实现为超导线圈。线圈6、8、10可以可选地嵌入铁外壳中，该铁外壳包括轭和极，如图10中所示。通常，线圈6、8、10和铁的布置与回旋加速器中的磁体配置具有相似性。因此，线圈6、8、10和可选的铁外壳的系统可以例如受益于回旋加速器原理，在该回旋加速器原理中，磁场矢量在两个极靴之间基本上平行，其中极靴保持在封闭的磁轭内。这些同心磁场围绕中心区域20，该中心区域是围绕疗法系统2的轴线x的自由圆柱形空间。线圈6、8、10垂直于该轴线x取向并且基本平行于y-z平面放置。在中心区域20中，患者可以位于治疗台22上。在计算疗法计划之后，必须根据该计划对患者进行定位，以便将目标体积(例如患者体内的肿瘤)定位在圆柱形系统的轴线处，其是辐射治疗的等中心14。

两个同心区域16、18中的同心磁场在相同的方向上取向，并且大致平行于圆柱轴线(轴线x)。外部环形引导场区域16中的磁场在此被称为“引导场”，并且其围绕内部环形弯曲场区域18，该内部环形弯曲场区域在此被称为圆柱形“弯曲场”区域。中心区域20被定中心(center)在该弯曲场区域18中，并且除了线圈10之外，还可以将其他线圈或铁块添加到质子束疗法系统2，以使中心区域20中的磁场强度最小化。

来自加速器(例如回旋加速器)的粒子束12沿切线方向通过位于引导场区域16的外边缘处的弧扫描磁体系统4进入引导场区域16。弧扫描磁体系统4可以包括两个偶极磁体，所述偶极磁体将质子束12定向到引导场区域16的环内的几乎圆形的轨道中。束轨迹不在环中精确地定中心并且将逐渐接近引导场区域16的内边缘。该位置由当质子束12离开弧扫描磁体系统4时质子束12初始地具有的方向控制。该方向由弧扫描磁体系统4的磁场强度控制。

因此，在一定的方位角度在引导场区域16中被质子束12覆盖之后，质子束12将到达引导环的内边缘并将进入弯曲场区域18。该弯曲场比引导场更强，由此使得质子束12能够弯曲到质子束疗法系统2的轴线(等中心14)。

如图3中示意性所示，小弧扫描磁体系统4的设置是确定质子束12将以哪个方位角度24进入具有较强弯曲场的内部环形弯曲场区域18。如图3中所示，质子束12将沿着确定治疗角度26的径向方向到达等中心14。因此，遵循源自治疗控制系统(未详细示出)的这些质子束控制，弧扫描磁体系统4的设置将确定束将以哪个治疗角度26到达患者。通过使用引导场与弯曲场之间的恒定比率以及这些场的取决于能量的绝对大小，要做的唯一设置是将弧扫描磁体系统4的强度设置为期望的场强度，以便设置患者的治疗角度26。由于改变强的磁引导场和弯曲场将需要更多的精力、电力和时间，因此弧扫描磁体系统4被设计为使得其可以将治疗角度26的非常快的改变施加在患者身上。因此，诸如图3d中示出的相当大尺寸的弧(疗法相关的弧)(以不同的治疗角度26的各种质子束递送)可以在仅几秒钟内被覆盖。

如图3d和图4a(包括带有两个弧扫描磁体4a和4b的弧扫描磁体系统)中所示，可以以连续扫描或以许多小的离散步骤或者以这些方法的组合覆盖方位弧。如果可以在束脉冲、束特性和治疗角度26之间实现适当的等时性，则该系统还可以施加有脉冲粒子束12，例如施加有源自同步回旋加速器的束。然后，在每个步长或脉冲(序列)处，弧扫描磁体系统4必须在属于相应离散方位角度24的适当场强度下保持恒定。图4b示意性地示出了本发明的可能布局的前视图，示出了通过使用包括两个小磁体4、4c的弧扫描磁体系统4来执行大约360度上的扫描的情况，两个小磁体使得能够改变粒子束12在引导场区域16中的位置。

在要在该系统中应用笔形束扫描技术的情况下，可以通过弯曲场的小的局部或全局调节线圈30或通过单独的笔形束扫描磁体(PBS(pencil-beam scanning)磁体28)来执行横向扫描，单独的笔形束扫描磁体与质子束一起沿着箭头28a围绕患者移动。在图6中示意性地示出了这两种可能性(图6a中的单独的可移动PBS磁体28和图6b中的另外的调节线圈30)。

本发明实现了用于利用质子束或其他离子束治疗癌症的疗法系统2的目的，其中磁场配置可以在患者身上施加宽范围的入射束方向(治疗角度26)，而无需磁性系统的任何机械运动，并且有可能比目前使用的机架更快地改变治疗角度26。

根据本发明，该目的通过固定在空间中并且将质子束或离子束引导至等中心14的磁体系统来实现。疗法系统2示例性地包括圆柱形系统，该圆柱形系统至少生成同心磁场的两个区域16、18，所述两个区域围绕自由空间(中心区域20)，在该自由空间中，待治疗的患者可以位于治疗台22上。

可选地，范围补偿材料34安装成靠近患者或安装在中心区域中的两个机械环上，以针对所有治疗角度26获得粒子束12在患者体内的正确范围，由此使得能够减少每次治疗所需的束能量数量(参见图9)。

本发明还包括系统的不同实施方式的以下选项中的一个或更多个：

a)在疗法系统2中实现至少两个弧扫描磁体4a、4b，以减小引导场中的轨道的长度；外部束传输系统能够依次将束12发送至弧扫描磁体4a、4b。图4中示出了该选项的可能布局的示意图；

b)治疗角度26可以通过弧扫描磁体系统4连同弯曲场和/或引导场的其他小的改变来设置；

c)生成静态引导场和静态弯曲场的磁体可以通过基于至少两个同心线圈6、8、10的两个平行组的磁体系统来构造，参见图1和图2，所述线圈可选地与铁外壳进行组合，铁外壳包括围绕铁极系统的轭，参见图10；

d)生成引导场和弯曲场的磁体可以通过基于若干组同心地安装的“赛道式”线圈系统的磁体来构造；

e)安装在患者周围的中心区域20中的两个平行环10a、10b用作限制束在轴向方向上扩散的束准直器10(参见图5)；

f)安装在患者周围的中心区域20中的两个平行环10c、10d用作在束方向上调节束范围的范围移位器(参见图5)；f)疗法系统2在患者与入射束12之间的中心区域20中配备有范围补偿器34，以便根据治疗角度26调节入射束的范围，参见图9；

g)疗法系统2配备有准直系统10，以限制患者的束大小；

h)通过使用适当的患者台22和相应的治疗控制系统，使疗法系统2适合于螺旋疗法的应用；在该应用中，患者在施加弧剂量期间沿疗法系统2的轴线x移动(图9中剂量递送作为束弧递送的示例)；

i)对于笔形束扫描(PBS)，可以将小的且快速的PBS磁体28安装在弯曲场的内部环形区域18中，优选地安装在弯曲场的外侧处。该PBS磁体28是可移动的，以便根据质子束12的相应方位角位置设置其方位角位置，参见图6a；

j)在笔形束扫描的另一选项的实现中，如图6b所示的单独控制的场或弯曲区域中的场——其中线圈30位于弯曲场区域18的外部径向边缘处的内部环形弯曲场区域18中——可以用于执行PBS，参见图6b；

k)疗法系统2配备有位于弯曲场区域中的喷嘴系统32，在该喷嘴系统中，粒子束12被扫描或散射、监视和准直；喷嘴系统32可沿箭头32a移动，并且其方位角位置必须与粒子束的方位角位置一致，参见图7；

l)疗法系统并不包含圆柱体的整个360度圆周，而仅包含圆柱体系统的分段部分；该部段应至少覆盖整个圆柱体的180度；该选项增加了接近中心区域20的可能性，并且将实现更多的患者台取向；图8示出了这样的开放疗法系统的可能布局；

m)另一选项可以是最小化或者中心区域20中的磁场最小化；以及

n)可以向中心区域添加特殊成形的磁场和MRI专用设备；通过在该区域与周围磁场之间另外添加适当的磁屏蔽或补偿，该选项还实现在利用粒子束的辐射期间、紧接在利用粒子束的辐射之前或紧接在利用粒子束的辐射之后获取MRI图像。

详细地，图1示出了质子束疗法系统2的示意性前视图，其中示出了主要部件。

图2示出了根据图1的布局的示意性侧视图，还示出了质子束疗法系统2的主要部件。

图3示意性地描绘了疗法系统2的可能布局的许多前视图。特别地，在患者处示出了若干个不同的方位角度24和治疗角度26，如由弧扫描磁体4设置的。右下图3d)示出了一个弧扫描磁体扫过治疗角度26的上部180度的情况。弧扫描磁体4沿着引导场的外边缘的最优位置取决于来自疗法系统2上游的束传输系统和加速器的入射粒子束的方向和位置。这些附图中的弧扫描磁体4、4a、4b的位置仅表示可能的示例。

图4a)示意性地示出了疗法系统2的两种可能布局的前视图。图4a)表示了可以通过使用两个弧扫描磁体4a、4b来在大约360度的范围内执行扫描的情况。可以使用引导场的相应延伸来将粒子束12从第一弧扫描磁体4a发送至第二弧扫描磁体4b。在用于疗法系统2的该示例中，利用第一弧扫描磁体4a执行扫描以覆盖上部180度，并且利用第二弧扫描磁体4b执行扫描以覆盖治疗角度26的下部180度。该示例特别示出了通过使用第二或多个弧扫描磁体系统而出现的选项。图4b示意性地示出了本发明的可能布局的前视图，示出了通过使用包括能够改变粒子束在引导场中的位置的两个小偶极磁体4、4c的弧扫描磁体系统来执行在大约360度内的扫描的情况。

图5示意性地示出了包括准直或范围移位器系统10的粒子疗法系统2的实施方式。该准直或范围移位器系统10在中心区域20中安装在患者台22周围。准直和范围移位器系统各自包括两个平行环10a、10b。范围移位器的每个环的形状为楔形。通过调节两个环10a、10b的倾斜来设置准直器在轴向方向上的孔径或两个范围移位器环的交叠，使得环之间的轴向距离被设置成正确的轴向孔径或以这个角度的交叠。在图5的右手侧处，示出了孔径的三个可能的方位角位置(左侧、右侧和顶部)。

图6示意性地示出了在粒子束系统中实现笔形束扫描的两种可能方法。在左图6(a)中，PBS磁铁28安装在弯曲场区域的外边缘处。通过适当地控制PBS磁体28，PBS磁体28在横向方向上扫描粒子束12。PBS磁体28是可移动的，以便绕系统轴线x在弧上旋转以与相应的方位角束位置对准。示意性地示出了三个不同的扫描束。在右图6(b)中，通过利用弯曲场区域18内的PBS环形线圈30调节内部环中的场来执行PBS。该图示出了其中PBS环形线圈30已安装在弯曲场的外边缘处的PBS场配置的示例。也示意性地示出了三个不同的扫描束。

图7示意性地表示实现喷嘴系统32的粒子疗法系统的实施方式。该喷嘴系统32可以包括执行束监视、束准直以及散射或笔形束扫描的设备。喷嘴系统32是可移动的，以便绕系统轴线x沿着弧旋转以与相应的方位角束位置对准。

图8示意性地描绘了考虑到接近患者台22的特定需要的粒子束系统的可能布局的前视图。在通过同心磁场仅部分覆盖圆柱体的选项的情况下，孔径实现从一侧接近患者。示出了右侧上带有磁性系统的选项。这也可以在左侧处或顶侧处。

图9示意性地解决了提供用于补偿粒子束的范围的附加装置的选项。该范围补偿器34在此可以被设计为在前视图中示出的衬垫。范围补偿器34至少在治疗区域中覆盖患者，并且根据治疗角度26和范围补偿器34的深度使入射束12的范围移位。

图10示意性地示出了用于多个磁体4、6、8的设计的示例。图10a)示出了线圈6、8的取向，所述线圈6、8在外部环形区域16中生成引导场并且在内部环形区域18中生成弯曲场。产生磁场H的线圈6、8被嵌入在铁外壳中，该铁外壳包括轭36和磁极系统，它们定义了系统中静态磁场的确切形状。图10b)示出了该布置上的顶视图。该示例中的布置具有与回旋加速器的磁体相同的配置，在回旋加速器中，强圆柱磁场使带电粒子束沿着环形轨迹行进。由于此处不存在HF电场，因此在垂直于H场的方向上进入H场的束12中的粒子不会从HF场获得能量，并且因此被弯曲到等中心14。

Claims (6)

1.一种粒子束疗法系统(2)，其包括磁场的配置，以使得能够将用于粒子放射疗法的粒子束(12)从各种不同的治疗角度(26)递送至患者的目标体积，所述系统(2)包括：

a)粒子束(12)，其被定向成朝向有源静态磁场区域(40)，其中，入射粒子束(12)的方向基本上垂直于所述有源磁场区域(40)中的磁场(H)的方向；

b)所述有源磁场区域(40)，其包括多个磁体(4，4a至4c)和/或线圈(6，8，10)，所述多个磁体和/或所述线圈被设置成生成圆柱形磁场系统，所述圆柱形磁场系统填充有基本上在所述圆柱形磁场系统的轴向方向上取向的磁场，所述有源磁场区域(40)包括外部径向引导场区域(16)和内部径向弯曲场区域(18)；

c)所述多个磁体(4，4a，4b)和/或所述线圈(6，8，10)分成：

c1)弧扫描磁体系统(4，4a，4b，4c)，其位于所述圆柱形磁场系统的外边缘处；所述弧扫描磁体系统(4，4a，4b，4c)影响所述粒子束(12)的径向位移和角度，确定所述粒子束(12)进入所述引导场区域(16)的位置；

c2)第一数量的线圈(6)，所述第一数量的线圈可选地嵌入铁外壳(36)中，生成用于所述入射粒子束(12)的静态磁引导场，所述入射粒子束初始地已被所述弧扫描磁体系统(4，4a，4b)偏转，所述磁引导场主要在所述圆柱形磁场系统的所述外部径向引导场区域(16)中有效并且包围所述内部径向弯曲场区域(18)；

c3)第二数量的线圈(8，10)，所述第二数量的线圈可选地嵌入铁外壳(36)中，生成用于离开所述磁引导场区域(16)的所述粒子束(12)的静态磁弯曲场，所述磁弯曲场主要在所述圆柱形磁场系统的所述内部径向弯曲场区域(18)中有效；

d)中心区域(20)，其包含用于所述患者的治疗台(22)，所述中心区域(20)被所述圆柱形磁场系统的所述内部径向区域(18)围绕；

e)用于粒子束剂量测定和/或粒子束监视和/或范围补偿(34)和/或笔形束扫描(28，30)的部件，所述部件设置在所述中心区域(20)中，优选地设置在相对于所述治疗台(22)能够移动的喷嘴系统(32)中；以及

f)治疗控制系统，其用于控制所述多个磁体(4，4a，4b，4c)和/或所述线圈(6，8，10)，以便根据治疗计划使所述粒子束(12)达到期望的治疗角度(26)，所述治疗计划确定要由所述粒子束(12)沉积在所述患者的所述目标体积中的剂量信息。

2.根据权利要求1所述的系统(2)，其中，准直器环(10)组被设置成围绕所述中心区域(20)。

3.根据权利要求1或2所述的系统(2)，其中，范围移位器环(10a，10b)组被设置成围绕所述中心区域(20)。

4.根据前述权利要求中任一项所述的系统(2)，其中，多个笔形束扫描磁体(28，30)设置在所述外部径向引导场区域(16)与所述内部径向弯曲场区域(18)之间或部分地与所述内部径向弯曲场区域(18)交叠，以生成能够单独地调节的磁性笔形束扫描场。

5.根据前述权利要求中任一项所述的系统(2)，其中，所述粒子束(12)是质子束或者离子束例如碳离子束或氦离子束。

6.根据前述权利要求中任一项所述的系统(2)，其中，所述治疗控制系统通过适当地改变由所述弧扫描磁体(4，4a，4b，4c)引起的磁强度来实现经确定的各种治疗角度(26)。

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