CN117045982A - 粒子束调制系统和方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种粒子束调制系统和方法。所提出的系统和方法能够实现高效且有效的辐射处理处理计划和处理，包括朝向组织目标准确且方便地传输辐射。在一个实施例中，用于应用包括多个步骤的辐照方案的工作流程被利用来提供粒子束的调制。该工作流程可以包括：处理计划的开发，基于处理计划来生成用于调制组件的配置信息，制造调制组件，并且在根据处理计划递送辐射剂量的系统中使用调制组件。

Description

粒子束调制系统和方法

背景技术

辐射疗法被利用在各种医学处理中。在许多不同的应用中利用辐射束，并且准确地施加适当量的辐射是非常重要的。辐射疗法通常涉及将高能质子、光子、离子或电子辐射(“治疗辐射”)束引导到组织目标或组织目标体积(例如，包括肿瘤、病变等的组织体积)中。辐射束通常被用来通过杀死目标组织细胞或降低其细胞分裂能力来阻止目标组织细胞的生长或扩散。虽然辐射疗法通常被认为是有益的，但是存在许多潜在的副作用。副作用可以包括对健康组织细胞的DNA的意外损伤。辐射疗法的有效性主要是施加到预期组织目标(例如肿瘤、癌细胞等)同时避免对健康细胞的影响的电离辐射的剂量或量的函数。

各种处理方法具有可能会潜在地提供显著益处的特性。最近发现，以超高剂量速率(例如，＞40Gy/s等)递送处理剂量(被称为FLASH剂量速率递送)降低了健康组织的辐射敏感性，但是不降低肿瘤的辐射敏感性。以超高剂量速率递送相同的剂量可以提高超过常规处理递送的处理率。质子和电子辐射方法通常可以提供更高的剂量速率。虽然使用质子疗法辐射的潜在益处是显著的，但是这个目的的实现传统上在实践中是非常具有挑战性的(例如，不实际，不可能等)。

特别地，利用具有光栅格递送图案的FLASH方法来实现是非常困难或不切实际的。扫描递送图案通常试图提供适形(均匀)剂量，然而用常规扫描递送图案实现FLASH剂量速率(例如，在小于一秒内递送20-40戈瑞(Gy)的FLASH剂量速率，以及每秒120Gy或更多Gy)是有问题的。例如，达到典型的高FLASH剂量速率传统上涉及在时间和粒子束能量或电流之间的折衷。低能量/电流通常不能充分地或实际地提供FLASH剂量速率。高能量/电流可以提供FLASH剂量速率，但是常规系统通常需要在粒子束遍历扫描图案时改变能量。常规系统通常还需要扫描图案的粒子束遍历在每次粒子束的能量/电流改变/变化时暂停或停止。恒定地暂停以改变能量倾向于减慢整体操作，这在给定FLASH处理的基本思想是以相对快速或高剂量速率的方案进行操作的情况下多少是有些问题的。针对大量所需的能量改变，这些重复的停止和暂停使得总时间是不切实际的并且是过高的。传统系统通常花费0.25s到5s来进行能量改变。对于由40个等能量切片(IES)和5000个点组成的典型场，技术经验表明，改变射束能量的时间有效地阻止了传统辐照系统被用于FLASH疗法。

发明内容

所提出的系统和方法能够实现有效且高效的辐射计划和处理，包括朝向组织目标准确且方便地传输辐射。在一个实施例中，用于应用包括多个步骤的辐照方案的工作流程被利用来提供粒子束的调制。该工作流程包括：处理计划的开发，基于处理计划来生成用于调制组件的配置信息，制造调制组件，并且在根据处理计划递送辐射剂量的系统中使用调制组件。该工作流程包括：根据多种方法或方案制造/构造调制组件、质量控制、以及以一种加速器能量快速施加粒子束。调制扫描组件可以控制粒子束在扫描图案中的移动和粒子束的调制，从而产生经调制的粒子处理束。调制扫描组件可以包括在扫描图案中引导粒子束移动的扫描组件或子组件以及执行调制的调制组件或子组件。在一个实施例中，调制组件包括提供粒子束的调制的调制引脚单元。调制引脚单元的调制特征/特性包括：a)深度偏移部/部分和b)远端加宽部/部分。个体调制组件引脚单元对应于扫描图案内的扫描点/单元位置。深度偏移部/部分和远端加宽部/部分被分配给扫描点/单元位置。粒子束辐照系统被用于向患者递送和施加辐射。

在一个实施例中，一种系统包括：生成粒子束的粒子生成组件；调制扫描组件，其控制粒子束在扫描图案中的移动和粒子束的调制，从而产生经调制的粒子处理束；以及处理和配置控制组件，其引导调制扫描组件的配置并引导处理粒子束的递送。调制扫描组件的配置和处理束的递送基于处理计划，其中粒子生成组件针对扫描图案的第一部分和扫描图案的第二部分生成处于相同能量水平的粒子束，并且调制扫描组件针对扫描图案的第一部分对处理粒子束的调制不同于针对扫描图案的第二部分对处理粒子束的调制。针对扫描图案的第一部分和扫描图案的第二部分，粒子处理束的范围是不同的。处理束和辐射的调制扫描组件调整可以包括将最大沉积深度偏移到较低深度。均匀范围偏移组件可以将所有斑点均匀地偏移到更近的深度。该组件可以是调制器引脚的一部分，即，每个引脚由一定长度组成，该长度横向地完全填充单元。或者它可以是单独的组件，使得每个引脚仅由实际的范围调制部分组成，并且需要范围偏移材料的附加块。处理束和辐射的调制扫描组件调整包括生成从最大穿透深度到最小穿透深度的确定的剂量分布。确定的剂量分布从最大穿透深度到最小穿透深度是均匀的。处理粒子束的调制扫描组件调整施加具有许多等能量切片(IES)的场，并且对于扫描图案的第一部分和扫描图案的第二部分，粒子束处于相同的能量水平。处理场作为单个IES场被处理粒子束辐照。调制扫描组件可以包括均匀和场独立的调制组件，其允许使用处于相同能量水平的粒子束进行适形辐照。

在一个实施例中，一种方法涉及处理计划创建过程。执行调制组件配置过程，其中基于处理计划来配置调制组件。接下来，该方法执行质量保证过程，质量保证过程包括对调制组件的质量保证过程，并且还根据处理计划来执行治疗过程。处理计划创建过程可以包括计划和执行患者的CT扫描。

在一个实施例中，一种系统，包括：生成粒子束的粒子生成组件；调制扫描组件，其控制粒子束在扫描图案中的移动和粒子束的调制，从而产生经调制的粒子处理束；以及处理和配置控制组件，其引导调制扫描组件的配置并引导处理粒子束的递送，其中调制扫描组件的配置和处理束的递送基于处理计划，其中粒子生成组件针对扫描图案的第一部分和扫描图案的第二部分生成处于相同能量水平的粒子束，其中调制扫描组件被划分成多个引脚单元，其中多个引脚单元中的第一引脚单元和多个引脚单元中的第二引脚单元具有导致粒子束的不同调制的不同配置。

提供本发明内容以介绍将在以下详细描述中进一步描述的一些概念。本发明内容并不旨在识别所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在被用来限制所要求保护的主题的范围。

附图说明

被并入在本说明书中并形成本说明书的一部分并且其中相同的数字描述相同的元件的附图图示了本公开的实施例，并且与详细描述一起用于解释本公开的原理。附图并非旨在将本发明限制于其中所图示的特定实现。除非特别指出，否则附图不是按比例绘制的。

图1是根据一个实施例的示例性系统的框图。

图2是根据一个实施例的示例性系统的框图。

图3图示了根据一个实施例的示例性辐射处理系统的框图。

图4是根据一个实施例的示例性栅格图案的框图。

图5是根据一个实施例的示例性调制组件的框图。

图6是根据一个实施例的示例性调制组件的三维(3D)框图。

图7包括根据一个实施例的示例性调制组件的三维(3D)框图。

图8是根据一个实施例的另一示例性调制组件的框图。

图9是根据一个实施例的示例性调制组件的三维(3D)框图。

图10是根据一个实施例的示例性调制组件的三维(3D)框图。

图11是根据一个实施例的示例性方法的框图。

图12是根据一个实施例的示例性方法的框图。

图13是根据一个实施例的示例性调制组件变化的框图。

图14是根据一个实施例的示例性均匀范围偏移的框图。

图15是根据一个实施例的示例性深度剂量分布的曲线图。

图16是根据一个实施例的示例性系统的框图。

图17是根据一个实施例的伪码算法的示例性实现的框图。

图18是根据一个实施例的示例性调制组件的框图。

图19是根据一个实施例的示例性系统的框图。

具体实施方式

现在将详细参考本公开的各种实施例，其示例在附图中被图示。尽管结合这些实施例进行了描述，但是应当理解，它们并不旨在将本公开限制于这些实施例。相反，本公开旨在覆盖可以被包括在由所附权利要求限定的本公开的精神和范围内的备选、修改和等同物。此外，在本公开的以下详细描述中，阐述了许多具体细节以便提供对本公开的透彻理解。然而，应当理解，可以在没有这些具体细节的情况下实践本公开。在其它实例中，没有详细描述公知的方法、过程、组件和电路，以免不必要地模糊本公开的各方面。

所提出的系统和方法能够实现有效且高效的辐射计划和治疗，包括朝向组织目标准确且方便地传输辐射。在一个实施例中，用于应用包括多个步骤的辐照方案的工作流程被利用来提供粒子束的调制。该工作流程包括：处理计划的开发，基于处理计划来生成用于调制组件的配置信息，制造调制组件，并且在根据处理计划递送辐射剂量的系统中使用调制组件。将调制组件添加到临床处理系统(例如，作为附加组件、模块、单元等)，并且由临床计划系统利用调制组件的特征来修改临床处理计划(例如，以用于单射束能量应用等)。生成用于调制组件的配置信息可以包括与调制组件相关的各种类型的信息(例如，几何描述、材料等)。该工作流程可以包括：根据多种方法或方案制造/构造调制组件、质量控制、以及以一种加速器能量快速施加粒子束。

在一个实施例中，调制组件包括提供粒子束调制的调制引脚单元。调制引脚单元的调制特征/特性包括：a)深度偏移部/部分和b)远端加宽部/部分。个体调制组件引脚单元对应于扫描图案中的扫描点/单元位置。此外，调制组件引脚单元的深度偏移部/部分和远端加宽部/部分被分配给扫描点/单元位置。为了便于约定，扫描点/单元通常被称为扫描点。与所提出的调制系统和方法相关联的各种特征的附加解释在本说明书的以下部分中进行阐述。粒子束辐照系统被用于向患者递送和施加辐射。粒子束辐照系统能够以扫描图案执行粒子束递送。对粒子束辐照系统进行修改(例如，添加调制组件等)，以比穿过系统更快地辐照规定的处理计划(例如，通过增加栅格点到点过渡时间，通过增加粒子束电流等)。在一个示例性实现中，对粒子束辐照系统进行修改，以能够调节扫描场中的每个个体扫描点的射束强度。

图1是根据一个实施例的示例性系统100的框图。系统100包括粒子生成组件103、调制扫描组件107以及处理和配置控制组件109。粒子生成组件103生成粒子束104。调制扫描组件107控制粒子束在扫描图案中的移动和粒子束的调制，从而产生经调制的粒子处理束105。处理和配置控制组件109引导调制扫描组件107的配置并引导处理粒子束的递送。调制扫描组件的配置和粒子处理束的递送基于处理计划。针对扫描图案的第一部分和扫描图案的第二部分，生成处于相同能量水平的粒子束，并且针对扫描图案的第一部分和扫描图案的第二部分，经调制的粒子处理束是不同的。在一个实施例中，粒子生成组件103针对扫描图案的第一部分和扫描图案的第二部分生成处于相同能量水平的粒子束。在一个示例性实现中，调制扫描组件107针对扫描图案的第一部分对经调制的粒子处理束的调制/调整不同于针对扫描图案的第二部分对经调制的粒子处理束的调制/调整。粒子束的范围被调制，并且所得到的经调制的粒子处理束的范围对于扫描图案的第一部分和对于扫描图案的第二部分是不同的。朝向组织目标108(例如，肿瘤等)引导粒子处理束105。

图2是根据一个实施例的示例性辐射疗法系统(例如，质子疗法系统)的框图。应当了解，本发明的调制控制方法适用于使用质子或离子的各种类型的粒子疗法系统。为了便于解释，在本文中的大部分描述涉及质子束。

使用电场，回旋加速器201加速质子，然后通过由包括电磁体202的射束传输系统将其聚焦、整形和引导为朝向龙门架203的质子束。然后使用旋转龙门架203将该质子束引导到患者。

在一个实施例中，回旋加速器201针对扫描图案的第一部分(例如，第一扫描点、第一扫描栅格位置、第一组扫描点等)和扫描图案的第二部分(例如，第二扫描点、第二扫描栅格位置、第一组扫描点等)生成处于相同能量水平的质子束。在一个示例性实现中，针对扫描图案的第一部分和扫描图案的第二部分，处理粒子束(例如，处理质子束)的调制扫描组件调整是不同的。处理质子束的调制扫描组件调整施加具有许多等能量切片(IES)的场，并且针对扫描图案的第一部分和扫描图案的第二部分，处理束处于相同的能量水平。在一个示例性实现中，由处理束将处理场作为单个IES场来辐照。

图3图示了根据一个实施例的示例性辐射处理系统300的框图。支架310支撑患者躺在其上的处理床311。可旋转龙门架312具有处理头313。处理头313可以延伸到龙门架312中。处理头313发射质子处理束。控制室314中的控制系统(例如，计算机系统)控制整个处理计划。

示例性质子疗法系统是Varian放射疗法系统，可从加利福尼亚州Palo Alto的Varian Medical Systems商购。

在一个实施例中，处理计划指示将根据扫描图案(例如，在光栅扫描方法等中通常期望具有许多IES的场)施加质子粒子束。处理计划要求将质子粒子束传输拆分成一个或多个“场”。一般来说，每个场从特定角度方向被施加到患者体内的组织目标区域中。在计划过程期间，每个场被“切片”成通常具有相等能量的等距层。在一个示例性实现中，场通常包括大约10到90个切片。在离子(例如重离子)计划中，切片的数目通常较高。传统上，尝试实现需要多个场并且每个场具有多个切片的处理计划是有问题的。然而，与传统方法不同，利用所提出的调制组件系统和方法使得能够以一种能量施加具有许多IES的场。因此，与常规的系统和方法相比，所提出的调制组件系统和方法处理场被认为是作为单个IES场被有效地辐照，极大地减少了每个场的施加时间。在一个示例性实现中，向每个场施加一种加速器能量有助于避免与多个能量改变相关联的时间支配/消耗延迟/暂停。代替使用许多IES，使用来自射束生成设备的一种能量，并且新系统/辐照过程因此可以被描述为将10至90个IES组合成一个IES。通过这种组合，实现了处理时间的显著减少。在一个实施例中，一个不同的粒子能量被施加到每个切片，并且切片被称为等能量切片(IES)。

可以了解，所提出的调制组件方法被灵活地与不同的处理计划方案一起被利用。在一个实施例中，针对一个多个扫描点位置施加单一能量粒子束的方法与对另一个不同的多个扫描点位置施加不同的能量兼容。在一个示例性实现中，即使单一能量被施加到一个切片，对于另一个切片，能量被改变。在一个实施例中，第一能量被施加到第一组扫描点，并且第二能量被施加到第二组扫描点。在一个示例性实现中，在能量改变期间停止/暂停粒子处理束的递送/施加。在一个示例性实现中，将处于第一能量水平的粒子束施加到扫描图案中的第一25％的扫描点，将处于第二能量水平的粒子束施加到扫描图案中的第二25％的扫描点，并且将处于第三能量水平的粒子束施加到扫描图案中的剩余50％的扫描点。因此，即使希望在特定情形中在三个能量水平(和潜在的两个暂停)之间具有变化，相对于传统系统和方法中典型的更多重复的变化和延迟，也仍然可以存在显著的改进。

在一个实施例中，在使用扫描方法的粒子疗法系统和方法中利用调制组件。在一个示例性实现中，处理计划包括以扫描图案传输粒子束。横向分布的扫描点的概念被利用来形成扫描图案。在每个切片上，许多扫描点位置(例如，被称为斑点位置等)通常位于规则栅格(例如，由计划系统设置的二次栅格等)上。在一个实施例中，薄的笔状束由电磁体在横向于射束的两个方向上偏转以到达切片中的计划束位置。在每个切片上的每个扫描点位置处，射束被保持在恒定位置处。由于静态束，辐射剂量随时间累积。在施加了用于扫描点的规定剂量之后，通过偏转磁体将射束引导到下一个扫描点位置。偏转器磁体及其电源被优化以将扫描点位置之间的过渡时间最小化。在一个示例性实现中，达到了每个扫描点位置的辐照时间和2到10倍的点到点定时的相对温和的改进，并且达到了100到1000倍的处理速度的所需增加。在一个实施例中，与常规方法不同，通过调制组件系统和方法满足了将剂量速率增加10到1000倍的FLASH要求。除了向许多扫描点位置横向扫描粒子束之外，设置均匀和场独立呈现的调制组件以允许用辐照系统的一个单一能量进行适形辐照。

与传统方法不同，FLASH疗法方案可以有效地与扫描辐射方案一起被利用。在一个实施例中，由于当粒子束正在通过扫描点方位/位置过渡时，在调制组件方法中没有能量改变/只有较少能量改变，因此没有对应的暂停或停止/只有较少的对应的暂停或停止，并且系统可以递送相对高的剂量速率，包括FLASH剂量速率(例如，在小于一秒内递送20-40Gy的FLASH剂量速率，以及每秒多达120Gy或更多Gy)。在一个示例性实现中，扫描点位置被布置在扫描图案内的栅格中。栅格方法能够或可以以示意性方式呈现示例性扫描图案设置。

图4是根据一个实施例的示例性扫描图案400的框图。扫描图案400可以对应于目标栅格。在一个示例性实现中，扫描图案400与光栅扫描相关联。扫描图案400在单层辐照方法中实现。扫描图案400可以包括与目标组织场切片中的目标栅格位置相对应的扫描点/单元位置430的栅格。在扫描序列(例如，光栅扫描、线扫描、螺旋扫描等)中引导/导引/控向粒子束410，使得粒子束移动或遍历扫描点/栅格单元位置430。扫描点位置430与患者内部或靠近患者的参考平面420上的离散位置相关联。在一个实施例中，参考平面对应于场切片。在一个示例性实现中，扫描点位置和栅格遵循目标组织处理区域的轮廓。

在一个实施例中，扫描图案的第一部分可以对应于扫描点、多个扫描点、扫描点的一部分等等。在一个实施例中，扫描图案的第二部分可以对应于不同的扫描点、不同的多个扫描点、扫描点的不同部分等等。

扫描点/单元的形状可以变化(例如，规则的正方形、矩形、三角形、六边形等)。此外，应用了“Penrose平铺”的科学方法，使用包括非常少的2D基本形状的准规则2D栅格。

调制组件可以调整或调制粒子束。在一个实施例中，对于场中的横向扫描点位置，范围调制器将最大沉积深度偏移到较低深度，并生成从最大穿透深度到最小深度的均匀剂量(或由优化算法确定的期望剂量分布)。而且，通过理解递送机制，为了最大化场内的局部剂量速率而进行了一些考虑。在一个实施例中，调制组件包括多个调制引脚单元。在一个示例性实现中，调制组件引脚单元包括：a)深度偏移部/部分和b)远端加宽部/部分。个体调制组件引脚单元可以对应于扫描点位置，并且深度偏移部/部分和远端加宽部/部分被分配给扫描点位置。

图5是根据一个实施例的示例性调制组件500的框图。调制扫描组件500被划分成多个调制组件引脚单元，其中多个调制引脚单元的第一调制引脚单元和多个调制引脚单元的第二调制引脚单元具有不同的配置。调制组件500包括调制引脚单元502A、调制引脚单元502B和调制引脚单元502C。在一个实施例中，调制引脚单元对应于扫描点，或者扫描单元位置是扫描图案。调制引脚单元502A包括调制引脚单元第一部分503A和调制引脚单元第二部分504A。调制引脚单元502B包括调制引脚单元第一部分503B和调制引脚单元第二部分504B。调制引脚单元502C包括调制引脚单元第一部分503C和调制引脚单元第二部分504C。朝向调制引脚单元引导粒子束501。为了便于解释，粒子束501被示为501A、501B和501C，以图示粒子束分别被引导到不同的调制引脚单元502A、502B和502C。

在一个实施例中，多个调制引脚单元502A的第一调制引脚单元包括具有第一密度的第一部分503A和具有第二密度的第二部分504A，并且多个调制引脚单元503B的第二调制引脚单元包括具有第一密度的第一部分503B和具有第二密度的第二部分504B。在一个示例性实现中，第一密度分别在多个单元的第一调制引脚单元和多个单元的第二调制引脚单元中是相同的值。多个调制引脚单元的第一调制引脚单元中的第一部分的维度(例如，第一长度、第一宽度、横截面积等)不同于多个调制引脚单元的第二调制引脚单元的第一部分中的相应维度(例如，第二长度、第二宽度、第二横截面积等)。在一个示例性实现中，多个调制引脚单元的第一调制引脚单元中的第一部分的第一形状(矩形)不同于多个调制引脚单元的第一调制引脚单元的第二部分中的第二形状(金字塔形)。

调制引脚单元可以具有各种配置。在一个实施例中，调制引脚单元具有引脚单元体积配置。粒子束501(例如，A、B和C)撞击在调制引脚单元502A、502B和502C上。在一个实施例中，调制引脚单元被布置成栅格。在一个示例性实现中，沿着射束轴，调制引脚单元(例如，502A、502B、502C等)包括实心(完全填充)的第一部分/区域(例如，503A、503B、503C等)和部分填充的第二部分/区域(例如，504A、504B、504C等)。调制引脚单元的完全填充区域(例如，503A、503B、503C等)降低了射束能量，从而减小了粒子的总范围。部分填充区域(例如，504A、504B、504C等)在由部分填充部分的高度所给定的深度上对粒子束的深度剂量分布进行整形。调制组件的总扩展(例如，505等)不能大于射束的最大能量。调制组件可以由其中填充所有单元的下部板状分部或区域(例如507等)组成。

图6是根据一个实施例的示例性调制组件600的三维(3D)框图。调制组件600包括调制引脚单元(例如，610、620、630、640、650等)。在一个示例性实现中，多个单元610中的第一调制引脚单元包括第一部分611、第二部分612和第三部分613。第一部分611、第二部分612和第三部分613可以具有不同的配置(例如，长度、形状等)。

图7包括根据一个实施例的示例性调制组件的示例性三维(3D)框图。3D框图从不同角度示出了调制组件。

图8是根据一个实施例的另一示例性调制组件800的框图。在一个实施例中，多个调制器组件单元可以对应于扫描点位置。在一个示例性实现中，调制器组件引脚单元的集合/群组对应于扫描点。该集合或群组内的调制器组件单元(例如，811、812等)可以具有类似配置(例如，812、813等)或不同配置(例如，812、811等)。

图9是根据一个实施例的示例性调制组件800的三维(3D)框图。调制器组件单元的集合/群组可以具有类似配置或不同配置。在一个示例性实现中，调制器组件单元集合/群组830总体上具有比调制器组件单元集合/群组840更宽的配置。在一个示例性实现中，调制器组件单元集合/群组830(例如，9个调制引脚单元等)具有与调制器组件单元集合/群组830(例如，6个调制引脚单元等)不同数目的调制引脚单元。在一个示例性实现中，调制引脚单元870(例如，相对尖的金字塔型顶部等)具有与调制引脚单元880(例如，相对平坦的矩形型顶部等)不同的配置。

图10是根据一个实施例的调制组件1000的三维(3D)框图。调制组件1000包括基座部分1010。基座部分1010耦合到调制引脚单元1021、调制引脚单元1022、调制引脚单元1023和调制引脚单元1024。调制组件1000可以具有扫描图案区域1040，粒子束通过该扫描图案区域1040朝向调制引脚单元传播。

图11是根据一个实施例的示例性方法1100的框图。

在框1110中，执行其中创建处理计划的处理计划创建过程。处理计划创建/开发的各部分是自动的。在一个示例性实现中，利用各种算法(例如，在计算机系统等中)来创建处理计划。

在框1120中，执行调制组件配置过程。在一个实施例中，基于处理计划来配置调制组件。

在框1130中，对调制组件执行质量保证过程。

在框1140中，执行治疗。在一个实施例中，根据处理计划来执行治疗。

图12是根据一个实施例的示例性方法1200的框图。

在框1210中，执行其中创建处理计划的处理计划创建过程。在一个实施例中，处理计划创建过程包括获取患者的计划CT扫描(被用于处理计划的CT扫描)(例如，框1211等)。处理计划创建过程可以包括至少部分地基于患者的CT扫描结果的剂量处方(例如，框1212等)和处理计划。在一个实施例中，使用X射线计算机断层摄影，拍摄患者体内的治疗区域的辐射学3D图像。在一个示例性实现中，计划CT类似于常规的“计划CT”方法。剂量描述和目标区域的计划以及适当的一个或多个场的确定可以包括使用工业肿瘤计划系统。计划系统被修改以使用处于一种能量水平(例如，通常为系统的最高可用能量)的粒子束来计划横向分布的扫描点位置(例如，类似于图4中的扫描图案400图示等)。该处理步骤的结果是用于调制组件的计划(例如，斑点列表等)。调制组件被称为“范围调制器”。

在框1220中，执行调制组件配置过程。在一个实施例中，基于处理计划来配置调制组件。在一个示例性实现中，调制组件配置过程包括开发与在调制组件处被引导的粒子束的单一能量生成兼容的调制组件配置(例如，框1221)。调制组件配置过程可以包括调制组件的制造/构造/生产(框1222)。为了便于解释，术语“制造”被用来包括构造、建造、生产等等。

可以了解，可以以各种方式制造调制组件。在一个实施例中，调制组件被制造为任何适当的刚性材料的物理物体。在一个示例性实现中，存在着调制引脚单元中的单位深度与特定材料中的对应单位长度的辐射特性的已知关系。在一个实施例中，一个单位深度的材料与相同单位深度的水的比率是已知的。由于计划系统通常计算射束在水当量深度中的穿透深度，因此材料的这个比率给出了范围调制器高度的线性比例因子。

在一个实施例中，制造工艺具有足够高的分辨率，以足够好地实现规定的几何形状，并避免在固体部分中包含不希望的材料(包括空隙)。一般来说，调制组件由几种技术工艺来制成，这些工艺是自动化的并且是计算机控制的，如计算机控制的钻孔和铣削、切削或侵蚀。在一个示例性实现中，优选实现使用基于液体塑料聚合的增材制造技术。在一个实施例中，可以自由选择特定的制造技术。

在计划软件的扩展(或单独的质量保证模块)中使用调制组件(1231)的场独立部分的CT扫描和初始计划过程(例如，框1210等)的结果。该模块允许导入调制组件计划的CT扫描，以重新定向CT扫描并将其覆盖到对应的患者场的计划束路径上。由于计划系统被专门用于确定通过不同材料/组织的处理束的射束路径，所以在计划系统内研究3D扫描后的调制组件种类的“动作”。如果与规定的剂量分布的偏差被发现，则用更合适的调制组件来交换调制组件。以此方式，相关的制造偏差被最小化或排除。此外，通过了解斑点列表的递送属性，这样的质量保证模块可以验证由处理计划系统(TPS)预测的剂量速率分布。

在框1230中，对调制组件执行质量保证过程。包括局部场特定制造部分的质量证明。在一个实施例中，为了治疗患者，简单地将与每个处理场相对应的调制组件的各部分经由适当的安装系统而引入到射束路径中。特别强调的是证明给定的范围调制器是正确制造的。在一个实施例中，质量保证过程包括对在框1220中创建的调制组件执行模拟的CT扫描。临床计划-CT扫描仪被利用。在一个示例性实现中，通过用临床计划X射线CT方法对调制组件进行扫描来检查调制组件的质量保证，该临床计划X射线CT方法用所提出的调制组件新颖质量保证方法来修改，以验证(例如，框1232等)调制组件。将经验证的调制组件保留安装(例如，框1233)在用于患者的辐射处理的粒子处理束路径中。如果调制组件未被验证为可靠的并且满足处理计划要求，则采取各种校正动作(例如，去除调制组件，改变处理计划等)。

可以了解，CT扫描方法的各个方面在质量保证过程中被实现。在一个实施例中，双能量CT扫描仪被用于计划CT以提高整个过程的准确度。质量控制涉及各个元件。在一个示例性实现中，优选地使用X射线扫描仪，通过用3D扫描技术扫描每个场特定制造元件、以非破坏性的方式分辨其内部组成来对每个场特定制造元件进行质量控制。也可以用MRI或超声技术来扫描单独制造的元件。用临床计划CT扫描仪(例如，其可以在用户的临床设施处获得等)来扫描单独制造的元件。

在一个实施例中，所提出的调制组件质量保证方法的各个方面(例如，X射线CT扫描仪的使用，使用多个X射线能量，允许与被扫描对象的自动材料分解一起工作等)可以具有许多有益的影响。在质量检查的变体中，使用“光子计数CT扫描仪”，其通常具有比常规临床CT扫描仪高得多的分辨率，并且还允许改进的被扫描对象的自动材料分解。在一个示例性实现中，所得到的3D扫描被导入到软件模块，该软件模块“允许”粒子束虚拟通过调制组件的各个元件，以确保实现预期的剂量分布。

质量控制可以使用临床CT扫描和比较来限定每个调制组件。(例如，通过质量控制过程等)自动执行比较。通过临床计划系统或者通过外部应用检查来自场独立部分的CT扫描的结果。因此，在一个实施例中，CT扫描数据被用于类似数字孪生的方法中，以通过使用个体调制组件来确保正确的剂量分布。

在框1240中，执行处理。在一个实施例中，利用在框1220中制造的调制组件和在框1230中检查的质量，根据在框120中创建的处理计划来执行处理。在一个示例性实现中，对于多个扫描点位置以单一能量水平生成粒子束。通过调制组件在扫描点位置的基础上调制粒子束。粒子(例如，质子或离子)束以其最大(通常最高强度)能量而被施加并被横向地扫描到规定的横向扫描点位置。在一个示例性实现中，调制组件的深度调制单元确保根据处方来施加规定的3D深度剂量分布。

在一个实施例中，由调制扫描组件对处理束和辐射的调整/调制优化了避免对非目标组织的有害影响。在一个示例性实现中，由调制扫描组件对处理束和辐射的调整以选择性的粒状方式使非目标组织免受有害影响。

可以了解，存在着对调制组件进行配置的各种方法。调制组件通过铣削、钻孔或侵蚀技术来制成。在一个实施例中，调制组件被增材地制造(例如，3D打印等)。调制组件由类似PMMA的塑料材料制成，但是也可以由任何其它适当的材料制成，如其它塑料或金属或其混合物。调制组件通过聚合方法由液体聚合物制成。

可以了解，调制组件可以具有各种配置。图13是根据一个实施例的示例性调制组件变型的框图。在变体1300A和变体1300B两者中，患者1390在规定的体积1320处被尽可能被整形为规定的3D剂量分布的辐射场所辐照。为了实现这一点，通过相应的范围调制组件1305A和1305B发送粒子束1330。范围调制组件的一个部分包括均匀板1350，以使穿透深度适应最大值。在变体1305A中，确保规定的穿透深度在每个横向位置处与深度剂量加宽元件1370一起匹配的场独立整形元件1360被利用来将深度剂量扩散到完全目标扩展。在变体1305B中，一个场独立范围调制组件1380被制成为用于匹配针对每个横向位置的规定穿透深度和规定平坦深度剂量。变体1305A具有辐射场1340A，并且变体1305B具有辐射场1340B。辐射场的形状源自不同形状的组件(1370/1380的上半部)。对于1305A和1305B二者，整形元件和范围调制组件可以是一个单一组件或者可以被拆分成单独的部件而不影响剂量分布。

在一个实施例中，调制组件配置方法或方案以及特定变体的选择是重要的。关于变体1305A和1305B，在两者中，范围调制器位于射束出口和患者之间。此外，它们可以包括平面部分，将射束的最大穿透深度偏移到靠近规定剂量分布的远端。在变体1305A中，通过横向均匀脊形滤波器1370来实现深度和范围调制，将扫描点位置的粒子的深度剂量分布加宽到最大需要量。调制组件的第二部分是场独立的，并将射束的穿透深度偏移到规定的最大深度。由于斑点在射束方向上通常加宽到肿瘤的最大程度，这样的均匀调制组件(脊形滤波器)被重新用于其它患者。在一个实施例中，给出附加考虑以确定对重复使用次数的限制，因为连续多次重复使用可能会导致目标剂量适形性降低。

在变体1305B中，将点个体深度加宽和深度偏移元件组合成一个场独立的调制组件。由于射束的点个体加宽，改善了与目标的剂量一致性。在一个实施例中，调制组件可以选择性地仅调整在每个个体扫描点位置处的穿透深度，伴随有横向平坦束加宽元件(例如，类似于调制组件1300A等)。在一个实施例中，调制组件可以包括个体范围和宽度调制元件，以确定在个体扫描点位置(例如，类似于调制组件1300B等)处的深度-剂量分布(例如，可选地由剂量优化算法等设计)。

在一个实施例中，调制组件被认为是范围调制器。除了由调制组件本身进行的范围调制之外，调制组件与整个范围偏移元件一起使用。整个范围偏移元件可以包括“板”或“板组”。在一个实施例中，范围偏移元件选择性地吸收一部分粒子束能量。整个范围偏移元件可以包括多个楔形件，这些楔形件以这样的方式被安装，即它们被单独地调整以实现可变的受控范围偏移深度。在一个实施例中，范围偏移深度的选择和控制由控制组件(例如，109等)自动引导。根据处理计划选择和控制范围偏移深度。

图14是根据一个实施例的示例性均匀范围偏移的框图。使用1410和1420的双楔形件组合，并且粒子束1405被发送通过第一楔形件1410，随后是第二楔形件1420。横向于射束而移动两个楔形件，其中运动是同步的。通过这种构造，射束穿过可变厚度的吸收器。

在一个实施例中，通过单一能量束的调制和调整射束能量的调制组件，通过叠加发送到各种深度的笔状粒子束，在组织目标体积内建立非常适形的剂量分布。所施加的剂量可以总计为如图15中所描绘的适形(均匀)剂量。图15是根据一个实施例的示例性深度剂量分布的曲线图。曲线X轴指示水的深度，曲线Y轴指示沉积剂量。从左侧进入水当量材料的射束沿其路径沉积剂量，直到到达其范围的末端。针对单一能量粒子的深度-剂量分布(被称为布拉格峰(例如，1501等))是相对尖锐的。具有个体强度的多个能量(这里是六个)的粒子被叠加以达到均匀的深度剂量分布(例如，1502等)。在一个实施例中，所提出的方法或方案利用停止组织中的粒子的机制，因为重粒子在其在组织中的行进范围的末端附近沉积每穿透路径长度的大部分能量(例如，布拉格峰，如图15中所描绘的)。

图16是根据一个实施例的示例性系统1600的框图。系统1600包括粒子生成组件1610、调制扫描组件1620、处理和配置控制组件1650以及调制组件制造系统1680。粒子生成组件1610生成粒子束1691。调制扫描组件1620控制粒子束在扫描图案中的移动和粒子束的调制，从而产生经调制的粒子处理束。处理和配置控制组件1650引导调制扫描组件的配置并引导处理粒子束的递送。它包括处理组件1651和存储器/存储装置1652。辐射系统和控制模块1671、处理计划模块1672、处理计划和调制组件创建模块1673以及调制组件配置模块1674被存储在存储器/存储装置1652中。调制扫描组件的配置和处理束的递送基于处理计划，其中对于扫描图案的第一部分和扫描图案的第二部分生成处于相同能量的粒子束，并且对于扫描图案的第一部分和扫描图案的第二部分，经调制的粒子处理束是不同的。粒子处理束的范围对于扫描图案的第一部分和扫描图案的第二部分是不同的。

图17是根据一个实施例的伪码算法的示例性实现的框图。

伪码算法以初始化模块1710开始。在初始化模块1710中，根据临床约束在处理计划系统中优化处理计划。用于剂量计算的射束数据不是使用加速器出口处的降能器而是模仿通过喷嘴出口处的范围偏移器板的能量变化。对于每个处理场，斑点列表从优化中产生，包括横向扫描点位置(x和y)、射束能量(E)以及针对每个扫描点的权重(W)。在一个实施例中，利用一到多个场来治疗肿瘤，其中优化算法处理单个场和多个场配置。在一个实施例中，在临床计划系统已经计算了目标剂量分布和IES/斑点位置图之后，在第二计算机程序中进行优化。

斑点列表信息生成模块1720生成斑点列表信息。对于多个唯一的(x，y)位置，具有相同(x，y)位置但是不同射束能量E的扫描点被收集并被组合成单个束波。每个束波可以具有唯一的(x，y)位置和绝对权重，该绝对权重是贡献的原始扫描点的总和。另外，它包含束波内的每个能量步长的相对权重的列表。在一个实施例中，这些相对权重被计算为每个(x，y，E)扫描点的绝对权重除以束波的总权重。此外，将能量步长转换为将入射束能量降低到预期能量所需的RM材料的厚度。通常选择入射束能量作为最高可用能量，但是它可以是大于或等于处理计划中的单个点的最高能量的任何能量。

斑点列表组织模块1730将来自模块1720的斑点列表信息组织成最终斑点列表。由机器递送的最终斑点列表包括束波(x，y)位置和每个束波的绝对权重的列表，而所递送的能量是为每个束波所选择的入射能量。所递送的斑点列表负责剂量的横向调制，而物理范围调制器沿着射束轴对剂量进行整形。

在调制引脚单元宽度确定模块1740中，确定调制引脚单元高度的高度配置。在一个实施例中，引脚单元宽度限定了规则的二次栅格。由于栅格点不必与束波位置对准，因此每能量的相对权重被空间内插到栅格点。这些每能量的内插权重被用来确定在给定栅格点处的调制引脚单元形状。将每能量的权重转换为每引脚高度的区域填充分数。对于最低能量/最高引脚高度，区域填充分数简单地对应于在给定调制引脚单元位置处的所述能量的相对权重。对于下一个更高的能量，填充分数是前一能量加上当前能量的权重之和。这被重复直到最高能量(对应于最低引脚高度)，其将具有100％的区域填充分数。

在调制引脚单元/引脚高度确定模块1750中，确定调制引脚单元/引脚高度的高度配置。在该模块1750中，作为调制引脚单元/引脚高度的函数的先前确定的区域填充分数需要被转换成2D形状(例如，正方形、矩形、圆形等)，其区域对应于引脚基础区域的分数。然后，这些2D形状与相应的材料厚度一起限定引脚在给定位置处的形状。

在全调制组件创建模块1760中，通过将在扫描图案或栅格位置处的引脚单元组合成一个对象来创建全调制组件。

在模拟调制1770中，现在可以使用蒙特卡罗工具来模拟递送信息。如果所得到的剂量分布与处理计划系统中的计划剂量分布相差超过某一公差，则范围调制器的设计适于校正这些差异。如果需要，重复该步骤。用于检查范围调制器的场特定部分的计算机程序是临床计划系统的一部分，或者可以在完全不同的系统上被完成，以使用备选的射束传播算法。这将允许计算技术的独立交叉检查。

调制组件配置下载模块1780引导递送信息的下载传输。调制器是使用传递信息来制造的并且准备好用于质量保证。

图18是根据一个实施例的示例性调制组件1800的框图。调制扫描组件1800被划分成多个调制组件引脚单元，其中多个调制引脚单元的第一调制引脚单元和多个调制引脚单元的第二调制引脚单元具有不同的配置。调制组件1800包括调制引脚单元1802A、调制引脚单元1802B和调制引脚单元1802C。在一个实施例中，调制引脚单元对应于扫描图案中的扫描点位置。调制引脚单元1802A包括调制引脚单元第一部分18303A和调制引脚单元第二部分1804A。调制引脚单元1802B包括调制引脚单元第一部分1803B和调制引脚单元第二部分1804B。调制引脚单元1802C包括调制引脚单元第一部分1803C和调制引脚单元第二部分1804C。朝向调制引脚单元引导粒子束1801。为了便于解释，粒子束1801被示为1801A、1801B和1801C，以图示粒子束分别被引导到不同的调制引脚单元1802A、1802B和1802C。

可以了解，调制组件1800是通过各种过程制造的。在一个实施例中，调制组件1800在现场本地制造。在一个实施例中，调制组件1800是远程制造的。在一个实施例中，调制组件1800部分地远程制造并且部分地本地制造。场特定范围调制元件与通用元件组合以将场独立部分的数目和尺寸最小化。在一个示例性实现中，调制引脚单元1802A、调制引脚单元1802B和调制引脚单元1802C被远程地单独制造并在现场本地耦合在一起。类似地，调制引脚单元1802A、1802B和1802C的各部分被远程地制造并在现场本地耦合在一起。调制引脚单元第一部分1803A、1803B和1803C被本地制造，而调制引脚单元第二部分1804A、1804B和1084C被远程制造。调制引脚单元第一部分1803A、1803B和1803C的透明或白色部分被远程制造，而调制引脚单元第一部分1803A、1803B和1803C的阴影或灰色部分被本地制造。

在一个实施例中，调制系统的通用和场特定部分由自动化系统移动，以将处理室内的用户交互最小化。在一个示例性实现中，通过利用(通用)工业机器人来完成场特定元件的自动化交换，以避免临床人员对这些元件的任何处理。图19是根据一个实施例的示例性系统1900的框图。系统1900包括处理和配置控制组件1910、本地现场制造统1921、本地制造部分站1922、远程制造部分站1930、调制扫描组件1940和机器人组件1951和1952。在一个实施例中，处理和配置控制组件1910类似于处理和配置控制组件109(图1)。在一个示例性实现中，调制扫描组件1940类似于调制扫描组件107。本地现场制造系统1921可以是类似的调制组件制造系统1680。本地制造部分站1922和远程制造部分站1930可以容纳调制组件/部件。机器人组件1951和1952可以在本地制造部分站1922与远程制造部分站1930和调制扫描组件1940之间自动地移动物品(例如，调制组件/部件等)。

应当了解，所提出的调制组件系统和方法的各方面可以包括改进的辐射处理系统性能和辐射处理过程结果。涉及辐射的医疗过程的非常重要的方面是可靠地将适当的辐射处理递送到期望的组织目标(例如，肿瘤等)，同时避免其它组织(例如，处于危险中的器官等)。适当的辐射递送的各方面(例如，适当的剂量、剂量速率、深度等)通常取决于准确和可靠的粒子束调制。虽然人体解剖结构存在相似性，但是每个患者通常存在差异(例如，由于没有两个患者完全相似等等)，使得难以实现精确和准确的辐射递送。所提出的针对每个患者定制的调制组件系统和方法的能力显著克服了与患者差异相关联的传统问题。与常规方法相比，所提出的调制组件系统可以在个体基础上能够实现更准确和精确的辐射递送结果。

所提出的调制组件系统和方法可以在常规上受时间约束限制的区域中提供显著的改进。减少传统上与粒子束能量变化相关联的暂停和停止所消耗的时间量使得能够实现使用常规系统和方法是不可能/不实际的高剂量速率方法(例如，FLASH协议等)。此外，某些处理计划和调制组件开发和调整的自动性能提高了辐射处理系统性能和辐射处理过程结果。在一个实施例中，与传统方法不同，根据所提出的新颖算法的某些处理计划和调制组件开发和调整的自动性能使得改进的辐射处理成为可能/实际。某些处理计划和调制组件开发和调整的自动性能是利用计算机处理来实现的，该计算机处理可以满足在实际/真实水平上无法以其它方式实现的关键定时/性能特性。辐射处理的许多方面具有实际/必需的定时限制(例如，患者只能在有限的时间内保持在相同的位置，肿瘤通常随时间改变或生长等)。在一个示例性实现中，信息处理和智能开发的量不能由人类思想以满足定时约束的实际/必需的方式来执行，从而阻止了传统系统和方法实现性能和结果的改进。在一个实施例中，调制组件系统和方法还允许快速调整响应(例如，克服不可预见的条件、优化、修复质量问题等)，改善处理计划和调制组件实现，这在传统方法中是不可实现的/不实际的。

虽然本说明书的大部分是着重于医疗辐射疗法应用来解释的，但是应当了解，本系统和方法易于在各种其它应用中被实现和利用。在一个实施例中，系统和方法除FLASH之外还被用于其它类型的RT治处理。扫描和粒子束扩散控制与在X射线的轫致辐射产生中所利用的X射线目标结合来进行利用。在一个实施例中，在工业产品/应用中利用所描述的粒子束分布和扩散调整控制。

详细描述的某些部分以过程、逻辑块、处理和对计算机存储器内的数据位的操作的其它符号表示的形式来呈现。这些描述和表示是数据处理领域的技术人员用来最有效地将他们工作的实质传达给本领域的其它技术人员的手段。在本申请中，程序、逻辑块、过程等被认为是导致期望结果的步骤或指令的自洽序列。这些步骤是利用物理量的物理操纵的步骤。通常，尽管不是必须的，这些量采取能够在计算机系统中被存储、传送、组合、比较和以其它方式操纵的电或磁信号的形式。下面的详细描述的各部分是根据方法来呈现和讨论的。尽管在本文中描述这些方法的操作的附图中公开了其步骤和顺序，但是这些步骤和顺序仅仅是示例。实施例非常适于以不同于本文所描绘和描述的顺序来执行本文附图的流程图中所记载的各种其它步骤或步骤的变型。

然而，应当记住，所有这些和类似的术语将与适当的物理量相关联，并且仅仅是被应用于这些量的方便标记。除非特别声明，否则如从以下讨论中显而易见的，应当了解，贯穿本公开，利用诸如“确定”、“访问”、“生成”、“开发”、“执行”、“计划”、“表示”、“应用”、“指示”、“存储”、“使用”、“调整”、“包括”、“计算”、“显示”、“关联”、“呈现”、“确定”等术语的讨论是指计算机系统或类似电子计算设备或处理器的动作和过程。计算机系统或类似的电子计算设备操纵并变换被表示为物理(电子)量的数据，这些数据在计算机系统存储器、寄存器或其它这种信息存储、传输或显示设备内。诸如“剂量”或“剂量速率”或“注量”之类的术语通常分别是指剂量值或剂量速率值或注量值；这些术语的使用将从周围讨论的上下文中变得清楚。

虽然已经用结构特征和方法动作特定的语言描述了本主题，但是应当理解，所附权利要求中所限定的主题不必限于上述具体特征或动作。相反，上述具体特征和动作作为实现权利要求的示例形式而被公开。

Claims (22)

1.一种系统，包括：

生成粒子束的粒子生成组件；

调制扫描组件，所述调制扫描组件控制所述粒子束在扫描图案中的移动和所述粒子束的调制，从而产生经调制的处理粒子束；以及

处理和配置控制组件，所述处理和配置控制组件引导所述调制扫描组件的配置并且引导所述处理粒子束的递送，其中所述调制扫描组件的所述配置和所述处理粒子束的递送基于处理计划，其中所述粒子生成组件针对所述扫描图案的第一部分和所述扫描图案的第二部分生成处于相同的能量水平的处理粒子束，并且所述调制扫描组件针对所述扫描图案的所述第一部分对所述处理粒子束的调制不同于针对所述扫描图案的所述第二部分对所述处理粒子束的调制。

2.根据权利要求1所述的系统，其中针对所述扫描图案的所述第一部分和所述扫描图案的所述第二部分，所述处理粒子束的范围是不同的。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述调制扫描组件对处理粒子束的调整包括将所述处理粒子束的沉积深度偏移到较低深度。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述调制扫描组件对处理粒子束的调整包括生成从最大穿透深度到最小穿透深度的确定的剂量分布。

5.根据权利要求4所述的系统，其中所述确定的剂量分布从所述最大穿透深度到所述最小穿透深度是均匀的。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所述调制扫描组件对所述处理粒子束的调整施加具有多个等能量切片(IES)的场，并且针对所述扫描图案的所述第一部分和所述扫描图案的所述第二部分，所述处理粒子束处于所述相同的能量水平。

7.根据权利要求1所述的系统，其中由所述处理粒子束将处理场作为单个等能量切片(IES)场来辐照。

8.根据权利要求1所述的系统，其中所述调制扫描组件包括均匀和场独立的调制组件，所述均匀和场独立的调制组件允许以所述相同的能量水平使用所述处理粒子束进行适形辐照。

9.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理和配置控制组件开发所述处理计划的优化版本，并且根据来自所述处理和配置控制组件的信息而由所述调制扫描组件对所述处理粒子束的调整优化目标组织中的辐射处理。

10.根据权利要求7所述的系统，其中所述处理和配置控制组件包括在所述处理计划的优化中调整所述处理粒子束和辐射。

11.根据权利要求7所述的系统，其中由所述调制扫描组件对所述处理粒子束的调整基于扫描点位置和深度粒度进行优化。

12.根据权利要求7所述的系统，其中由所述调制扫描组件对所述处理粒子束的调整优化剂量分布。

13.根据权利要求7所述的系统，其中由所述调制扫描组件对所述处理粒子束的调整优化剂量速率。

14.一种方法，包括：

执行在其中创建处理计划的处理计划创建过程；

执行调制组件配置过程，其中基于所述处理计划来配置调制组件；

执行质量保证过程，所述质量保证过程包括对所述调制组件的质量保证过程；以及

根据所述处理计划来执行处理过程。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述处理计划创建过程包括计划和执行患者的CT扫描。

16.根据权利要求14所述的方法，其中所述处理计划创建过程包括确定剂量处方和开发所述处理计划的剩余部分以实现所述剂量处方。

17.根据权利要求14所述的方法，其中所述处理计划的创建过程包括利用与调制器组件的调制器引脚单元相对应的横向分布的扫描点位置，其中所述调制器引脚单元接收跨多个所述调制器引脚单元的处于相似的能量水平的粒子束。

18.根据权利要求17所述的方法，其中所述相似能量水平是处理系统的最高可用能量。

19.根据权利要求14所述的方法，其中所述处理计划创建过程包括以扫描图案进行布置的横向分布的扫描点位置。

20.根据权利要求14所述的方法，其中所述质量保证过程包括：执行所创建的所述调制组件的CT扫描并使用所述CT扫描来验证所述调制组件。

21.根据权利要求20所述的方法，其中将所述CT扫描的结果与来自模拟CT扫描的期望值进行比较。

22.一种系统，包括：

生成粒子束的粒子生成组件；

调制扫描组件，所述调制扫描组件控制所述粒子束在扫描图案中的移动和所述粒子束的调制，从而产生经调制的粒子处理束；以及

处理和配置控制组件，所述处理和配置控制组件引导所述调制扫描组件的配置并且引导处理粒子束的递送，其中所述调制扫描组件的所述配置和所述治疗束的递送基于处理计划，其中所述粒子生成组件针对所述扫描图案的第一部分和所述扫描图案的第二部分生成处于相同的能量水平的粒子束，其中所述调制扫描组件被划分成多个引脚单元，其中所述多个引脚单元中的第一引脚单元和所述多个引脚单元中的第二引脚单元具有导致所述处理粒子束的不同调制的不同配置。