CN117980036A - 具有可缩回盖的机架 - Google Patents

Abstract

示例性粒子治疗系统包括具有中心轴线的环形机架。环形机架具有盖。盖包括一个或多个区段，该一个或多个区段可至少部分地围绕所述环形机架的中心轴线旋转，以在环形机架中产生无阻碍的开口。粒子治疗系统包括被配置为相对于环形机架中的孔移动的患者床；联接到环形机架的内部并被配置为围绕环形机架中的孔旋转的成像系统，其中成像系统被配置为捕获患者床上的患者的图像；以及联接到环形机架的内部并被配置为围绕环形机架中的孔旋转的喷嘴。喷嘴被配置为基于图像中的一个或多个将辐射递送到患者体内的目标。

Description

具有可缩回盖的机架

技术领域

本说明书描述了粒子治疗系统和在其中使用的机架的示例，包括具有可缩回盖的机架。

背景技术

粒子治疗系统使用粒子加速器来产生用于治疗诸如肿瘤的病痛的粒子束。粒子治疗系统可以使用机架来将粒子束导向患者。在一些示例中，机架包括在治疗期间支撑辐射递送设备的装置。

发明内容

示例性粒子治疗系统包括具有中心轴线的环形机架。环形机架具有盖。所述盖包括一个或多个区段，该一个或多个区段可至少部分地围绕环形机架的中心轴线旋转，以在所述环形机架中产生无阻碍的开口。粒子治疗系统包括患者床、成像系统和喷嘴，患者床被配置为相对于环形机架中的孔移动、成像系统联接到环形机架的内部并被配置为围绕环形机架中的孔旋转，其中成像系统被配置为捕获患者床上的患者的图像，喷嘴联接到环形机架的内部并被配置为围绕环形机架中的孔旋转。喷嘴被配置为基于图像中的一个或多个将辐射递送到患者体内的目标。示例性粒子治疗系统可以单独地或组合地包括以下特征中的一个或多个。

喷嘴可以经由射束导管连接到被配置为输出辐射的远程粒子加速器。远程粒子加速器可以与环形机架在同一房间中，但不安装到环形机架。射束导管可以包括磁性件，该磁性件被配置和布置成将粒子束从粒子加速器的输出引导到喷嘴。

示例性粒子治疗系统可以包括安装患者床的臂。臂可以包括第一区段、第二区段和第三区段。第一区段可以可旋转地联接到第二区段，并且第二区段可以可旋转地联接到第三区段。患者床可以是第三区段中的一个。当盖子缩回时，臂可以被控制以将患者床移动到无阻碍的开口中，使得患者床处于顶点场位置。可以控制喷嘴以朝向在顶点场位置中的患者床上的患者的头部的顶部引导辐射。

在另一个示例中，粒子治疗系统可以包括安装患者床的臂。臂可以包括可旋转地连接的至少两个区段。臂可以是可控的，以将患者床移动到无阻碍的开口中，使得喷嘴可以将辐射引导到顶点场位置中的患者(例如，引导到患者头部的顶部)。臂可以是可控制的，以将患者床移动到无阻碍的开口中，使得所述患者床在孔和无阻碍的开口两者内。臂可以是可控制的，以将患者床移动到无阻碍的开口中，使得患者床从孔的内部延伸到无阻碍的开口中。臂可以是可控制的，以将患者床移动到无阻碍开口中，使得患者床至少部分地沿着环形机架的半径延伸。臂可以是可控制的，以将患者床移动到无阻碍的开口中，使得喷嘴可以将辐射引导到患者的头部的顶部。

成像系统可以被配置为捕获患者的三维(3D)图像。粒子治疗系统可以包括控制系统，以处理图像并基于图像控制向患者输出辐射。控制系统可以被配置为还基于针对患者的治疗计划来控制辐射的递送。无阻碍开口可以包括环形机架的象限。

另一示例性粒子治疗系统包括具有盖的环形机架。盖包括一个或多个区段，该一个或多个区段可至少部分地围绕环形机架的中心轴线旋转或以其它方式可移动以在环形机架中产生无阻碍开口。粒子治疗系统还包括喷嘴、患者床和控制系统，喷嘴用于向患者递送辐射、患者床是可控制的以相对于环形机架移动，其中患者床用于支撑患者，控制系统用于控制患者床移动到无阻碍开口中，使得患者处于顶点场位置，并且使得喷嘴可以将辐射引导到顶点场位置中的患者。粒子治疗系统可以单独地或组合地包括以下特征中的一个或多个。

患者床可以安装到可移动臂。臂可以包括第一区段、第二区段和第三区段。第一区段可以可旋转地联接到第二区段，并且第二区段可以可旋转地联接到第三区段。患者床可以连接到第三区段。喷嘴可以经由射束导管连接到被配置为输出辐射的远程粒子加速器。射束导管可以包括磁性件，该磁性件被配置和布置成将粒子束从粒子加速器的输出引导到喷嘴。粒子加速器可以是同步回旋加速器。同步回旋加速器可以包括主动返回系统。主动返回系统可以包括导电线圈，该导电线圈在与同步回旋加速器中的主超导线圈相反的方向上传导电流。导电线圈可以包括超导线圈。远程粒子加速器可以与环形机架在同一房间中，但不安装到环形机架。

粒子治疗系统可以包括安装到环形机架的成像系统。成像系统可以被配置为捕获患者的图像。控制系统可以被配置为基于图像控制辐射的输出。图像可以包括3D图像。成像系统可以被配置为在治疗之前捕获患者的图像。成像系统可以被配置为在治疗期间捕获患者的图像。

本说明书中(包括本发明内容部分中)描述的任何两个或更多个特征可以组合以形成本说明书中未具体描述的实施方式。

本文描述的各种系统或其部分的控制可以经由计算机程序产品来实现，该计算机程序产品包括存储在一个或多个非暂时性机器可读存储介质上并且可在一个或多个处理设备(例如，微处理器、专用集成电路、诸如现场可编程门阵列的编程逻辑等)上执行的指令。本文描述的系统或其部分可以实现为设备、方法或电子系统，其可以包括一个或更多个处理装置和计算机存储器以存储可执行指令以实现对所述功能的控制。本文描述的装置、系统和/或部件可以例如通过设计、构造、布置、放置、编程、操作、激活、停用和/或控制来配置。

在附图和以下描述中阐述了一个或多个实施方式的细节。根据说明书和附图以及权利要求书，其他特征和优点将是显而易见的。

附图说明

图1是示出包括本文所述类型的示例性环形机架的示例性粒子治疗系统的透视图的图。

图2是示出图1中所示的粒子治疗系统的透视图的图，该粒子治疗系统包括其盖的一部分缩回以产生无阻碍开口的示例性环形机架。

图3是示出图1和图2中所示的示例性环形机架中的部件的部分透明透视图的图。

图4是示例性能量降级器的透视图。

图5是可以与粒子治疗系统一起使用的粒子加速器中的部件的剖视侧视图。

不同附图中相同的附图标记表示相同的元件。

具体实施方式

本文描述了包括粒子加速器和环形机架的示例性粒子治疗系统。环形机架包括可缩回的或可以以其他方式打开的盖，以实现各种不同的患者治疗和成像位置。示例性粒子治疗系统包括粒子加速器，其可以是但不限于同步回旋加速器。环形机架可以被配置为递送带电粒子束，例如从粒子加速器输出的质子或离子，以治疗患者的肿瘤或其他病症。

环形机架包括盖，盖的至少一部分可至少部分地围绕环形机架的中心轴线旋转。盖在一个或多个方向上的旋转在环形机架中产生无阻碍的开口。在一个示例中，盖由多个区段组成。盖的第一区段可以围绕环形机架旋转，以与盖的第二区段部分地或全部地重合，从而暴露环形机架的内部并产生无阻碍的开口。粒子治疗系统还包括治疗床，该治疗床被配置成在无阻碍开口内移动以定位患者以接收顶点场放射疗法。在这方面，顶点场包括覆盖患者头部顶部的辐射场，并且因此使得能够将治疗递送到患者头部的顶部。治疗床还被配置为在环形机架中和围绕环形机架移动以定位患者以接收共面场放射治疗。在这方面，共面放射治疗包括可能从不同角度将粒子束施加到辐射目标的相同平面或层。

环形机架还包括一个或多个成像系统，其被配置和可控制以捕获患者的图像。例如，环形机架可以实现三维(3D)成像，并且使用所得到的图像用于使用分次治疗的自适应放射治疗。在这方面，分次包括将辐射剂量分成多个部分，并在不同时间将剂量部分施加到相同的治疗区域。

图1示出了前述段落中描述的类型的粒子治疗系统10的实施方式的部件。粒子治疗系统10包括粒子加速器(未示出)，其示例在本文中描述。粒子加速器可以是具有超导电磁结构的同步回旋加速器，其产生3特斯拉(T)或更大的最大磁场强度。导管(未示出)将粒子束从粒子加速器输送到安装到机架14的辐射输出装置，例如本文所述的喷嘴。可以使用的导管的示例在标题为“Gantry For AParticle Therapy System(用于粒子治疗系统的机架)”的美国临时申请号63/151,281中描述，其通过引用并入本文。更具体地，可以使用的导管的示例包括但不限于图1、2、3、4、6、9、10中所示的束线结构及其变型，其在美国临时申请号63/151,281中描述。

机架14具有基于环形形状的形状。环形包括甜甜圈形状，该甜甜圈形状由闭合平面曲线生成的表面形成，该闭合平面曲线围绕位于与闭合平面曲线相同的平面中的线旋转。例如，可以通过以下或类似的方程组参数化地定义环形：

x(u,v)＝(cosu)(acos(v)+c) (1)

y(u,v)＝(sinu)(acos(v)+c) (2)

z(u,v)＝asinv (3)

对于环面，其具有在原点处的中心、围绕z轴的旋转对称轴线、从孔的中心到环面管或开口的中心的半径c、以及管或开口的半径a。在该示例中，机架14具有大致环形形状，如图1所示，但不需要严格地遵循环形的数学定义。

如图1所示，机架14包括外壳，在本文中称为盖16。盖16限定机架14的表面。盖16实现封闭的架构，其中机架14在其内部封闭体积。盖16还可以限定孔53，孔53从机架14的前面延伸到机架14的后侧23，后侧23在图中不可见，但是延伸到壁25并穿过壁25。

盖16可以是电磁屏蔽的。屏蔽有效性，即覆盖物16反射、吸收或抑制电磁辐射的程度，受到覆盖物16包括的材料的物理特性的影响。在一些实施方式中，盖16包括金属，诸如高磁导率钢或不锈钢。在一些实施方式中，盖16包括铜、黄铜、镍、银、锡、铅、硼酸化聚乙烯或这些材料中的两种或更多种的组合。

盖16可以是多扇区的，因为盖16可以包括一个或多个部段或区段18。区段18可以是可独立移动的，例如可围绕如本文所述的中心轴线20旋转。在一些实施方式中，盖16可以包括四个区段18(其包括区段12、12a、12b、12c)，如图1所示。在一些实施方式中，盖16可以包括更多或更少的区段，例如，两个、三个、五个、六个、七个、八个、九个、十个、十六个或三十二个或更多个区段。区段18可以围绕盖16对称地或不对称地布置。例如，各个区段可以具有与所示相同的尺寸和形状或不同的尺寸和形状。

还参考图2和图3，通过缩回或以其他方式移动一个或多个区段18可接近机架14的无阻碍开口或内部84。例如，区段12在图1中以关闭配置示出。区段12可以被配置且可控制以移动到图2和图3所示的打开配置，其中在该示例中，区段12在区段12b下方移动。此后，区段12可以移回到关闭配置。

在这方面，机架14可以包括在其内部84上的轨道或导轨(未示出)，或者在其外部上的轨道或导轨(未示出)。例如，导轨或轨道可以在一个或多个或每个区段18的内表面上。在一些实施方式中，导轨或轨道可以在壁25上或在不是机架的一部分的另一结构上。通常，导轨或轨道被构造和布置成使得当区段例如如图2所示移动时，导轨或轨道不会阻碍患者床移动到先前由该区段包围的区域中。

在一个示例中，区段12可以被配置且可控制为沿着墙壁25上或相邻区段12b或12c上的导轨或轨道在顺时针方向或逆时针方向上围绕中心轴线20滑动。在特定示例中，区段12b可以在其内表面或其外表面上包括导轨或轨道，区段12连接到该导轨或轨道，并且区段12可控制以沿着该导轨或轨道移动。在这种移动期间和/或之后，区段12可以部分地或完全地在相邻区段12b上方或下方移动，以在机架中产生无阻碍的开口84，如图2和图3所示。在一些实施方式中，机架14可包括在其内部上的铰链(未示出)或在其外部上(例如，在盖16上)的铰链(未示出)。铰链可以使区段12能够翻板打开或关闭，而不是如图所示滑动。

一个或多个(例如，所有)区段18可以是计算机控制的或可由控制器92控制以打开、关闭、滑动或以其他方式缩回或移动以产生无阻碍的开口，例如图2中所示的无阻碍的开口84。如上所述，单个区段可以在相邻区段上方或下方部分或全部旋转。为此，机架14可以包括一个或多个马达，以便以本文所述的方式移动和控制不同的区段18。在一些实施方式中，盖16的不同区段18可以同时或接近同时移动，使得通过移动两个或更多个区段18来暴露机架的内部84。在这方面，在一些实施方式中，多个相邻的区段可以移动以产生更大的开口，或者相反布置的区段可以移动以产生两个无阻碍的开口。例如，可以产生两个无阻碍的开口——如图2和图3所示的通过移动区段12产生的标记为84的一个无阻碍的开口，以及通过在区段12b或12c上方或下方移动区段12a(在图中示出为关闭)来产生一个无阻碍的开口(未示出)。在一些实施方式中，三个区段可以移动以打开机架的270°。例如，区段12、12a和12b可以全部在区段12c上方或下方移动。在存在多于四个区段的实施方式中，使用这种移动可以暴露机架内部的多于270°。在存在少于四个扇区的实施方式中，使用这种移动，可以暴露机架内部的小于270°。

一个或多个(例如，所有)区段18可以是手动控制的或可控制，以打开、关闭、滑动或以其他方式缩回或移动，以产生无阻碍的开口，例如图2中所示的无阻碍的开口84。例如，各个段可以被锁定和手动解锁以用于移动。在一些实施方式中，机架14可以包括夹子、紧固件或类似的联接机构，以将区段18彼此附接或附接到另一结构。在这样的实施方式中，区段18可以手动地放开、松开或以其他方式从机架14分离和移除，以产生无阻碍的开口84。此后可以将任何移除的一个或多个区段18夹持、紧固或以其他方式手动联接回一起以封闭开口84。

在一些实施方式中，一个或多个机器人臂可以被配置为并且是计算机可控制的，以从机架14放开、松开或以其他方式从机架14分开或移动一个或多个区段18，以产生无阻碍的开口84。一个或多个机械臂可以被配置并且可控制以重新附接区段。

在一些实施方式中，机架14的内部容纳辐射递送装备和一个或多个成像装置或系统，如图3所示。机架14的内表面27可以由诸如塑料或钢化玻璃的透明材料制成，该透明材料允许辐射和可见光的透射，以使得能够使用各种模态进行递送或辐射和成像。机架14的内表面27可以是开放的，没有任何覆盖材料。

在一些实施方式中，成像装置或系统72中的一个或多个可以安装到壁25上的圆形轨道(未示出)或环，并且可以是可控制的以围绕中心轴线20旋转。在一些实施方案中，成像装置或系统72中的一个或多个可安装到机架14的内部上的圆形轨道或环26且可为可控制的以围绕中心轴线20旋转。在一些实施方式中，圆形轨道或环是静止的，并且成像装置围绕其旋转，并且在一些实施方式中，圆形轨道或环是可旋转的，并且成像装置在圆形轨道或环上静止并与圆形轨道或环一起旋转。在一些实施方式中，圆形轨道或环旋转，并且成像装置也围绕圆形轨道或环旋转。在任何情况下，轨道或环的一部分可以与每个区段一起缩回。例如，如果区段12如图2和图3所示缩回，则包含在区段12中的轨道的部分也缩回，以便不阻碍开口84，如本文所述。例如，轨道的该部分可以缩回到相邻区段12b下方。

可以在治疗之前和/或期间执行成像，以识别患者体内的目标位置并控制机架14的操作和扫描，以便将粒子束引导到患者体内的辐射目标。在这方面，图像引导放射治疗(IGRT)包括在放射治疗期间使用成像以提高治疗递送的精度和准确度。IGRT可用于治疗移动的身体区域(例如肺)中的肿瘤。本文描述的环形机架实现IGRT以及其他成像技术。

示例成像装置72可以包括但不限于一个或多个计算机断层摄影(CT)系统、一个或多个扇形束CT系统、一个或多个射线照相系统等。成像装置72可以被配置和控制成响应于来自控制系统(诸如控制器92)的命令而至少部分地围绕机架14旋转。各种二维(2D)和/或三维(3D)成像装置72也可以安装在轨道或环26上并且可与其一起旋转。在一些实施方式中，成像装置72可以安装到环形机架14内的不同的内部圆周轨道或环。例如，第一成像装置可以以第一半径围绕圆周轨道旋转，并且第二成像装置可以以不同于第一半径的第二半径围绕不同的圆周轨道旋转。在一些实施方案中，机架14可包括一或多个可旋转内环，以安装成像装置72或成像系统以用于旋转。

在一些实施方案中，成像装置72可包括安装到机架14的内部的两个2D成像装置。例如，正交2D成像的两个平面可以用于2D图像引导放射治疗(IGRT)，并且可以旋转以用于锥束计算机断层摄影系统(CBCT)采集，包括同时采集的双能量成像。成像装置还可以或替代地包括X射线源和用于CBCT采集的图像面板或扇形束诊断质量计算机断层摄影(CT)装置。可替代地，两个平面中的一个可以包括CBCT，并且两个平面中的另一个可以包括扇形束诊断质量CT。

在一些实施方式中，一个或多个辐射输出装置可以安装到机架14的内部。诸如喷嘴78(图3)的辐射输出装置位于辐射源或递送导管(未示出)的出口处。在图3的示例中，喷嘴78被配置成并且可控制成沿着机架14移动以围绕中心轴线20(图1)并且因此围绕患者旋转。喷嘴78接收粒子束，并且在一些实施方式中，调节粒子束以输出到治疗位置19或21处的辐射目标，例如患者体内的肿瘤。

在这方面，喷嘴78可以包括一个或多个扫描磁体，以跨射束场移动粒子束。在一些示例中，射束场是对于机架14上的给定角位置，粒子束可以跨平行于患者上的治疗区域的平面移动的最大程度。在一些实施方式中，扫描磁体可以容纳在射束导管中，如通过引用并入本文的美国临时申请号63/151,281中所述。

喷嘴78还可以包括能量降级器，该能量降级器接收来自扫描磁体的扫描或移动粒子束。能量降级器可以在扫描磁体和治疗位置19、21处的辐射目标之间安装到机架14(经由喷嘴78)。能量降级器被配置为并且可控制为在粒子束到达辐射目标之前改变粒子束的能量。例如，能量降级器可以包括可移入或移出粒子束的路径的板。例如，能量降级器可以包括至少部分地重叠并且可在粒子束的路径内移动的楔形件。示例楔形物是由两个三角形和三个梯形面限定的多面体。在任一配置中，可变量的材料可移动到粒子束的路径中。该材料从粒子束吸收能量，从而产生能量减少的束输出。粒子束的路径中存在的材料越多，粒子束将具有的能量越少。在一些实施方式中，能量吸收结构可跨所有射束场或仅跨射束场的一部分移动。

参考图4，在一个示例中，能量降级器是范围调制器，其可控制以将结构42移入和移出粒子束的路径，以改变粒子束的能量并因此改变一定剂量的粒子束将沉积在辐射目标中的深度。这种结构的示例包括但不限于能量吸收板；诸如楔形的多面体、四面体或环形多面体；和弯曲的三维形状，例如圆柱体、球体或锥体。以这种方式，能量降级器可以使粒子束在辐射目标的内部沉积一定剂量的辐射，以治疗目标的层或柱。在这方面，当质子移动通过组织时，质子电离组织的原子并沿其路径沉积剂量。因此，能量降级器被配置为使粒子束在笛卡尔Z维度上移动通过目标，从而能够在三维中扫描。在一些实施方式中，能量降级器可以被配置为在粒子束的移动期间移动并且在移动期间跟踪或追踪粒子束。在名称为“High-Speed Energy Switching”的美国专利No.10,675,487(Zwart)中描述了跟踪或追踪粒子束运动的示例能量降级器。美国专利No.10,675,487的内容，特别是与跟踪或追踪粒子束运动的能量降级器相关的内容(例如，美国专利No.10，675,487的图36至图46以及所附描述)通过引用并入本文。

布拉格峰是布拉格曲线上的显著峰，该布拉格曲线绘制了电离辐射在其穿过组织行进期间的能量损失。布拉格峰表示大多数质子沉积在组织内的深度。对于质子，布拉格峰就在颗粒静止之前出现。因此，可以改变粒子束的能量以改变其布拉格峰的位置，并且因此改变大部分剂量的质子将沉积在组织中的深度的位置。在这方面，在一些实施方式中，粒子加速器是固定能量粒子加速器。在固定能量粒子加速器中，粒子束总是以相同或大约相同的能量离开粒子加速器，例如，与预期或目标能量偏差5％或更小。在固定能量粒子加速器中，能量降级器是用于改变施加到患者体内的辐射目标的射束的能量的主要媒介。在一些实施方式中，本文所述的粒子加速器被配置为以在约100MeV和约300MeV之间(例如，在115MeV和250MeV之间)的范围内的单个能量或两个或更多个能量输出粒子束。固定能量输出可以在该范围内(例如，250MeV)，或者在一些示例中，高于或低于该范围。

在一些实施方式中，粒子加速器是双能量加速器。在双能量粒子加速器中，粒子束以两个不同能级(高能级和低能级)中的一个离开粒子加速器。术语“高”和“低”没有特定的数字含义，而是旨在传达相对幅度。在一些实施方式中，本文所述的粒子加速器被配置为以在约100MeV和约300MeV之间的范围内的两个能量输出粒子束。高能量输出和低能量输出可以是该范围内的值，或者在一些示例中，可以是高于或低于该范围的值。本文所述的能量降级器可以与双能量粒子加速器一起使用，以便将粒子束的能量降低到两个能级中的一个以下和/或微调两个能级。

喷嘴78还可以包括相对于辐射目标在能量降级器下游(即，更靠近目标)的准直器。在示例中，准直器是可控制以允许一些辐射传递到患者并阻挡一些辐射传递到患者的结构。通常，通过的辐射被引导到待治疗的辐射目标，并且被阻挡的辐射否则将撞击并潜在地损伤健康组织。在操作中，准直器放置在能量降级器和辐射目标之间的辐射路径中，并且被控制以产生适当尺寸和形状的开口，以允许一些辐射通过开口到达辐射目标，而结构的其余部分阻挡一些辐射到达相邻组织。可以使用的可配置准直器的示例在标题为“Adaptive Aperture(自适应孔径)”的美国专利公开号2017/0128746(Zwart)中描述。美国专利公开号2017/0128746的内容，特别是与自适应孔径的描述相关的内容(例如，美国专利公开号2017/0128746的图1至图7和所附描述)通过引用并入本文。

与成像装置72一样，在一些实施方式中，喷嘴78可以安装在圆形轨道或环26上或联接到圆形轨道或环26，并且可以在内部84内与其一起旋转。在一些实施方式中，成像装置72和喷嘴78可以安装到相同的圆形轨道或环，例如，安装到该圆形轨道或环的不同侧。在一些实施方式中，喷嘴78可以安装到与成像装置72不同的圆形轨道或环。如上所述，圆形轨道或环可以是静止的，并且喷嘴可以围绕其旋转，并且在一些实施方式中，圆形轨道或环可以是可旋转的，并且喷嘴可以在圆形轨道或环上静止并与圆形轨道或环一起旋转。在一些实施方式中，圆形轨道或环旋转，并且喷嘴也围绕圆形轨道或环旋转。在任何情况下，轨道或环的一部分可以与每个区段一起缩回，如前所述。例如，如果区段12如图2和图3所示缩回，则包含在区段12中的轨道或环的部分也缩回，以便不阻挡开口84，如本文所述。例如，环或轨道的该部分可以缩回到相邻区段12b下方。因此，喷嘴和成像装置也可以远离开口84移动。

在一些实施方式中，喷嘴78可以不围绕机架14旋转。相反，喷嘴78可以保持静止，从而提供在一个方向上固定的粒子束。这被称为固定束系统。在诸如这些的实施方式中，治疗床51或保持患者的其他座在治疗期间相对于固定射束移动。在本文所述的系统中，粒子束的位置可以被设置为环形机架14上的角位置，之后射束除了跨越辐射目标的扫描运动之外保持固定。治疗床51或其他座在治疗期间移动以相对于目标定位粒子束。在一些实施方式中，可以使用环形机架14移动和治疗床51(或其他座移动)的组合来实现治疗。例如，成像装置72或喷嘴78可以被定位并且射束可以被临时固定，在此期间，治疗床51移动以实施治疗。之后，可以重新定位喷嘴以将射束临时固定在新位置。治疗可以通过床51的移动在新位置处实施。这些操作可以如为与粒子治疗系统一起使用而起草的治疗计划所限定的那样重复。

机架14可以包括用于相对于治疗位置移动成像装置72和/或喷嘴78的一个或多个马达(未示出)。例如，马达可以沿着机架14上的轨道或环移动成像装置72和/或喷嘴78，以相对于治疗位置19或治疗位置21旋转成像装置72和/或喷嘴78。在一些实施方式中，由机架14实现的旋转允许成像装置72和/或喷嘴78相对于治疗位置19或治疗位置21以任何角度定位。例如，成像装置72和/或喷嘴78可以旋转360°，并且因此，成像装置72和/或喷嘴78可以以0°、90°、270°或这些旋转位置中的任何角度定位。

如图1至图3所示，粒子治疗系统10包括治疗床51。治疗床51被配置为相对于机架14中或穿过机架14的孔53移动。治疗床51可以安装在机器人臂54上，如下所述，使得治疗床51可以将患者移动到治疗位置。

在示例治疗位置19中，患者躺在治疗床51上并且与患者床一起部分地或完全地行进到机架14中或穿过机架14的孔53中。喷嘴78被配置为如本文所述并且根据治疗计划围绕机架14移动，以定位喷嘴78用于治疗。喷嘴78将粒子束从粒子加速器递送到患者体内的辐射目标。在示例中，治疗可以包括共面场放射治疗。例如，粒子束可以从喷嘴78朝向辐射目标递送，以从一个或多个角度治疗辐射目标中的平面或层。

类似地，在治疗之前、期间或之后，成像装置72可以捕获处于治疗位置的患者的图像。成像可以在治疗之前和/或期间由成像装置72执行，以识别患者体内的目标位置并控制机架14的操作和扫描，以便将粒子束引导到患者体内的辐射目标。因此，成像装置72可以移动或保持静止或沿着机架14内部内的轨道或环行进。

参考图2和图3，治疗床51还被配置为相对于无阻碍开口84移动、移动到无阻碍开口84中并移动通过无阻碍开口84。在该示例中，段12或一个或多个段18的另一组合可以从关闭配置移动到打开配置，如先前所解释的。治疗床51是可控制的，以移动到该无阻碍的开口84，通过该无阻碍的开口84并进入该无阻碍的开口84。例如，臂54是可控的，以将患者床移动到无阻碍的开口中，并且喷嘴78是可控的，以围绕机架14移动，以将辐射引导到顶点场位置中的患者。例如，臂54是可控的，以将患者床移动到无阻碍的开口中，使得患者床在孔53和无阻碍的开口84两者内，如图2和图3所示。例如，臂54是可控的，以将患者床移动到无阻碍的开口中，使得患者床从孔53的内部延伸到无阻碍的开口84中，如图2和图3所示。例如，臂54是可控的，以将患者床移动到无阻碍的开口84中，使得患者床至少部分地沿着环形机架14的半径100延伸。例如，臂54是可控的，以将患者床移动到无阻碍的开口84中，使得喷嘴可以将辐射引导到患者头部的顶部(例如，顶点位置)。喷嘴78被配置为根据治疗计划连续地、周期性地移动或停止在机架内的位置处，以将用于治疗患者的喷嘴定位在适当的角度。如上所述，该角度可以朝向患者头部的顶部递送辐射。该角度可以将辐射递送到患者体内的任何目标，当患者至少部分地在无阻碍开口内时，该目标将是可接近的。例如，辐射可以被递送到患者肩部的顶部或患者头部的其他部分，这些部分在没有移动到无阻碍开口中的情况下是不可接近的。

如上所述，治疗床51可以安装到机械臂54。臂54可以由控制器92控制。臂54包括第一区段55、第二区段56和第三区段57。第一区段55可旋转地联接到第二区段56，并且第二区段56可旋转地联接到第三区段57。治疗床51联接到第三区段57，如图所示。臂54是可控的，以将治疗床51移动到孔53中并穿过孔53，以将躺在治疗床上的患者定位以进行治疗；也就是说，将患者移动到治疗位置。类似地，臂54是可控制的，以将治疗床51移动到环形机架14的孔53和无阻碍开口84中并穿过孔53和无阻碍开口84，以将躺在治疗床上的患者定位以进行治疗；也就是说，将患者移动到治疗位置21。在一些实施方式中，臂54可以以两个自由度、三个自由度、四个自由度、五个自由度或六个自由度定位患者。两个自由度的示例是前-后移动和左-右移动；三个自由度的示例是前-后移动、左-右移动和上下-移动；四个自由度的示例是前-后移动、左-右移动、上-下移动以及俯仰、偏航或滚动移动中的一个；五个自由度的示例是前-后移动、左-右移动、上-下移动以及俯仰、偏航或滚动移动中的两个；并且六个自由度的示例是前-后移动、左-右移动、上-下移动、俯仰移动、偏航移动和滚动移动。在一些实施方式中，治疗床可以由至少部分倾斜的床或椅子代替，其中任一个可以在两个、三个、四个、五个或六个自由度上可控制以定位患者进行治疗。在一些实施方式中，臂54可以具有与图1中所示的配置不同的配置。例如，臂54可以具有两个区段或多于三个区段。液压、机器人或两者可以控制或实施治疗床的非平面移动。

粒子治疗系统10可以是强度调制质子治疗(IMPT)系统。IMPT系统使得能够对可具有可变能量和/或强度的外接质子束进行空间控制。IMPT利用带电粒子布拉格峰(如所指出的，在粒子递送范围的末端处的剂量的特征峰)与笔形射束变量的调制相结合，以创建实现预定义治疗计划中阐述的目标的剂量的目标局部调制。IMPT可以涉及以不同的角度和不同的强度将粒子束朝向辐射目标引导以治疗目标。在一些实施方式中，可以跨辐射目标的层扫描(例如，移动)粒子束，其中每个层从相同或不同的角度被处理一次或多次。可以使用射束导管中的扫描磁体来执行跨辐射目标的移动以实现扫描。

如本文所述，示例性质子治疗系统跨辐射目标三维扫描质子束，以便破坏恶性组织。图5示出了可以用于在质子治疗系统中提供粒子(例如，质子)束的示例超导同步回旋加速器的部件95的横截面。在该示例中，部件95包括超导磁体97。超导磁体包括超导线圈98和99。超导线圈由多个集成导体形成，每个集成导体包括围绕中心股线缠绕的超导股线(例如，四股线或六股线)，中心股线本身可以是超导的或非超导的。超导线圈98、99中的每一个用于传导生成磁场(B)的电流。磁轭60、61或更小的磁极片使腔64中的磁场成形，颗粒在其中被加速。在示例中，低温恒温器(未示出)使用液氦(He)将每个线圈传导地冷却到超导温度，例如约4°开尔文(K)。

在一些实施方式中，粒子加速器包括粒子源65，例如潘宁离子计-PIG源，以向腔64提供电离的等离子体柱。氢气或氢气和稀有气体的组合被电离以产生等离子体柱。电压源向腔64提供变化的射频(RF)电压，以加速腔内来自等离子体柱的粒子。如所指出的，在示例中，粒子加速器是同步回旋加速器。因此，当加速加速腔内的粒子时，RF电压扫过一定范围的频率以考虑对粒子的相对论效应，例如增加粒子质量。RF电压驱动容纳在腔内的D形板，并且具有在加速循环期间向下扫频的频率，以考虑质子的相对论质量的增加和磁场的减小。虚设D形板用作D形板的接地参考。通过使电流流过超导线圈而产生的磁场与扫描RF电压一起使得来自等离子体柱的粒子在腔内轨道地加速，并且随着匝数增加而能量增加。

腔中的磁场被成形为使粒子在腔内轨道移动。示例性同步回旋加速器采用旋转角度均匀并且强度随着半径增加而下降的磁场。在一些实施方式中，由超导(主)线圈产生的最大磁场在腔的中心处可以在3特斯拉(T)至20T的范围内，其随着半径的增加而下降。例如，超导线圈可以用于生成处于或超过以下幅度中的一个或多个的磁场：3.0T，3.1T，3.2T，3.3T，3.4T，3.5T，3.6T，3.7T，3.8T，3.9T，4.0T，4.1T，4.2T，4.3T，4.4T，4.5T，4.6T，4.7T，4.8T，4.9T，5.0T，5.1T，5.2T，5.3T，5.4T，5.5T，5.6T，5.7T，5.8T，5.9T，6.0T，6.1T，6.2T，6.3T，6.4T，6.5T，6.6T，6.7T，6.8T，6.9T，7.0T，7.1T，7.2T，7.3T，7.4T，7.5T，7.6T，7.7T，7.8T，7.9T，8.0T，8.1T，8.2T，8.3T，8.4T，8.5T，8.6T，8.7T，8.8T，8.9T，9.0T，9.1T，9.2T，9.3T，9.4T，9.5T，9.6T，9.7T，9.8T，9.9T，10.0T，10.1T，10.2T，10.3T，10.4T，10.5T，10.6T，10.7T，10.8T，10.9T，11.0T，11.1T，11.2T，11.3T，11.4T，11.5T，11.6T，11.7T，11.8T，11.9T，12.0T，12.1T，12.2T，12.3T，12.4T，12.5T，12.6T，12.7T，12.8T，12.9T，13.0T，13.1T，13.2T，13.3T，13.4T，13.5T，13.6T，13.7T，13.8T，13.9T，14.0T，14.1T，14.2T，14.3T，14.4T，14.5T，14.6T，14.7T，14.8T，14.9T，15.0T，15.1T，15.2T，15.3T，15.4T，15.5T，15.6T，15.7T，15.8T，15.9T，16.0T，16.1T，16.2T，16.3T，16.4T，16.5T，16.6T，16.7T，16.8T，16.9T，17.0T，17.1T，17.2T，17.3T，17.4T，17.5T，17.6T，17.7T，17.8T，17.9T，18.0T，18.1T，18.2T，18.3T，18.4T，18.5T，18.6T，18.7T，18.8T，18.9T，19.0T，19.1T，19.2T，19.3T，19.4T，19.5T，19.6T，19.7T，19.8T，19.9T，20.0T，20.1T、20.2T、20.3T、20.4T、20.5T、20.6T、20.7T、20.8T、20.9T或更大。此外，超导线圈可以用于生成在3T至20T的范围之外或在3T至20T的范围内但在本文中未具体列出的磁场。

在一些实施方式中，诸如图5所示的实施方式，相对大的铁磁磁轭60、61用作由超导线圈产生的杂散磁场的磁回路。在一些系统中，磁屏蔽件(未示出)围绕轭。返回轭和屏蔽件一起用于减少杂散磁场，从而减少杂散磁场将不利地影响粒子加速器的操作的可能性。

在一些实施方式中，返回轭和屏蔽件可以由有源返回系统代替或增强。示例性有源返回系统包括一个或多个有源返回线圈，其在与通过主超导线圈的电流相反的方向上传导电流。在一些示例实施方式中，存在用于每个超导主线圈的有源返回线圈，例如，两个有源返回线圈——每个主超导线圈一个有源返回线圈。每个有源返回线圈也可以是超导线圈，其同心地围绕对应的主超导线圈的外部。通过使用有源返回系统，相对大的铁磁磁轭60、61可以用更小和更轻的磁极片代替。因此，可以在不牺牲性能的情况下进一步减小同步回旋加速器的尺寸和重量。在标题为“Active Return System(有源返回系统)”的美国专利No.8,791，656(Zwart)中描述了可以使用的有源返回系统的示例。美国专利No.8,791,656的内容，特别是与返回线圈配置相关的内容(例如，美国专利No.8,791,656的图2、图4和图5以及所附描述)，其通过引用并入本文。

可以在本文的粒子治疗系统中使用的粒子加速器的另一个示例在标题为“Ultra-Light Magnetically Shielded High-Current，Compact Cyclotron(超轻磁屏蔽大电流紧凑型回旋加速器)”的美国专利No.8,975,836(Bromberg)中描述。美国专利No.8,975,836的内容，特别是美国专利No.8，975,836的图4、17和18的与“回旋加速器11”或“无铁回旋加速器11”相关的内容以及随附的描述，其通过引用并入本文。

在一些实施方式中，在本文描述的质子治疗系统中使用的同步回旋加速器可以是可变能量同步回旋加速器。在一些实施方式中，可变能量同步回旋加速器被配置为通过改变粒子束在其中被加速的磁场来改变输出粒子束的能量。例如，可以将电流设置为多个值中的任何一个以产生相应的磁场。例如，电流可以被设定为两个值中的一个，以产生先前描述的双能量粒子加速器。在示例实施方式中，一组或多组超导线圈接收可变电流以在腔中产生可变磁场。在一些示例中，一组线圈接收固定电流，而一组或多组其他线圈接收可变电流，使得由线圈组接收的总电流变化。在一些实施方式中，所有线圈组都是超导的。在一些实施方式中，一些线圈组(诸如用于固定电流的组)是超导的，而其他线圈组(诸如用于可变电流的一个或多个组)是非超导(例如，铜)线圈。

通常，在可变能量同步回旋加速器中，磁场的大小可随着电流的大小而缩放。在预定范围内调节线圈的总电流可以产生在相应的预定范围内变化的磁场。在一些示例中，电流的连续调节可以导致磁场的连续变化和输出束能量的连续变化。可替代地，当以非连续、步进的方式调节施加到线圈的电流时，磁场和输出射束能量也以非连续(步进)的方式相应地变化。步进调节可以产生先前描述的双能量。在一些实施方式中，每个步长在10MeV和80MeV之间。磁场相对于电流的缩放可以允许相对精确地执行射束能量的变化，从而减少对能量降级器的需要。可以在本文所述的粒子治疗系统中使用的可变能量同步回旋加速器的示例在名称为“Particle Accelerator That Produces Charged Particles HavingVariable Energies(产生具有可变能量的带电粒子的粒子加速器)”的美国专利No.9,730,308中描述。美国专利No.9,730,308的内容通过引用并入本文，特别是能够以可变能量操作同步回旋加速器的内容，包括美国专利No.9,730,308的第5至7栏和图13及其随附的描述中描述的内容。

在使用可变能量同步回旋加速器的粒子治疗系统的实施方式中，控制粒子束的能量以治疗辐射目标的一部分可以根据治疗计划通过改变由同步回旋加速器输出的粒子束的能量来执行。在这样的实施方式中，可以使用或可以不使用范围调制器。例如，控制粒子束的能量可以包括将同步回旋加速器主线圈中的电流设置为多个值中的一个，每个值对应于从同步回旋加速器输出粒子束的不同能量。范围调制器可以与可变能量同步回旋加速器一起使用，以提供能量的附加变化，例如，在由同步回旋加速器提供的离散能级之间。

本文描述的粒子治疗系统及其变型可以用于将超高剂量率的辐射(所谓的“闪光”剂量率的辐射)施加到患者体内的辐射目标。在这方面，放射疗法中的实验结果已经表明，当以超高(闪光)剂量率递送治疗剂量时，经受辐射的健康组织的状况得到改善。在一个示例中，当以小于500毫秒(ms)的脉冲以10至20戈瑞(Gy)递送辐射剂量达到20至100戈瑞/秒(Gy/S)的有效剂量率时，健康组织经历比在较长时间尺度内用相同剂量照射时更少的损伤，而肿瘤以类似的有效性被治疗。可以解释这种“闪光效应”的理论基于对组织的辐射损伤与组织中的氧供应成比例的事实。在健康组织中，超高剂量率仅使氧自由基化一次，这与在较长时间尺度内使氧自由基化多次的剂量应用形成对比。这可以导致使用超高剂量率对健康组织的损伤较小。

在一些示例中，如上所述，超高剂量率的辐射可以包括在小于500ms的持续时间内超过1戈瑞/秒的辐射剂量。在一些示例中，超高剂量率的辐射可以包括在10ms和5s之间的持续时间内超过1戈瑞/秒的辐射剂量。在一些示例中，超高剂量率的辐射可以包括在小于5s的持续时间内超过1戈瑞/秒的辐射剂量。

在一些示例中，超高剂量率的辐射包括在小于500ms的持续时间内超过以下剂量之一的辐射剂量：2戈瑞每秒、3戈瑞每秒、4戈瑞每秒、5戈瑞每秒、6戈瑞每秒、7戈瑞每秒、8戈瑞每秒、9戈瑞每秒、10戈瑞每秒、11戈瑞每秒、12戈瑞每秒、13戈瑞每秒、14戈瑞每秒、15戈瑞每秒、16戈瑞每秒、17戈瑞每秒、18戈瑞每秒、19戈瑞每秒、20戈瑞每秒、30戈瑞每秒、40戈瑞每秒、50戈瑞每秒、60戈瑞每秒、70戈瑞每秒、80戈瑞每秒、90戈瑞每秒或100戈瑞每秒。在一些示例中，超高剂量率的辐射包括在10ms至5s之间的持续时间内超过以下剂量之一的辐射剂量：2戈瑞每秒、3戈瑞每秒、4戈瑞每秒、5戈瑞每秒、6戈瑞每秒、7戈瑞每秒、8戈瑞每秒、9戈瑞每秒、10戈瑞每秒、11戈瑞每秒、12戈瑞每秒、13戈瑞每秒、14戈瑞每秒、15戈瑞每秒、16戈瑞每秒、17戈瑞每秒、18戈瑞每秒、19戈瑞每秒、20戈瑞每秒、30戈瑞每秒、40戈瑞每秒、50戈瑞每秒、60戈瑞每秒、70戈瑞每秒、80戈瑞每秒、90戈瑞每秒或100戈瑞每秒。在一些示例中，超高剂量率的辐射包括在小于5s的持续时间内超过以下剂量之一的辐射剂量：2戈瑞每秒、3戈瑞每秒、4戈瑞每秒、5戈瑞每秒、6戈瑞每秒、7戈瑞每秒、8戈瑞每秒、9戈瑞每秒、10戈瑞每秒、11戈瑞每秒、12戈瑞每秒、13戈瑞每秒、14戈瑞每秒、15戈瑞每秒、16戈瑞每秒、17戈瑞每秒、18戈瑞每秒、19戈瑞每秒、20戈瑞每秒、30戈瑞每秒、40戈瑞每秒、50戈瑞每秒、60戈瑞每秒、70戈瑞每秒、80戈瑞每秒、90戈瑞每秒或100戈瑞每秒。

在一些示例中，超高剂量率的辐射包括在小于500ms的持续时间内、在10ms和5s之间的持续时间内或在小于5s的持续时间内超过以下剂量中的一个或多个的辐射剂量：100戈瑞每秒、200戈瑞每秒、300戈瑞每秒、400戈瑞每秒或500戈瑞每秒。

在一些示例中，超高剂量率的辐射包括在小于500ms的持续时间内介于20戈瑞-每秒和100戈瑞-每秒之间的辐射剂量。在一些示例中，超高剂量率的辐射包括在10ms和5s之间的持续时间内20戈瑞-每秒和100戈瑞-每秒之间的辐射剂量。在一些示例中，超高剂量率的辐射包括在小于5s的持续时间内在20戈瑞-每秒和100戈瑞-每秒之间的辐射剂量。在一些示例中，超高剂量率的辐射率包括在诸如小于5s的时间段内在40戈瑞-每秒和120戈瑞-每秒之间的辐射剂量。时间段的其他示例是上面提供的那些。

在一些实施方式中，粒子治疗系统可以使用超高剂量率辐射(闪光辐射剂量)来治疗目标的三维柱。这些系统使用笔形射束扫描将超高剂量率递送缩放到目标。在一些示例中，笔形射束扫描包括递送一系列小的粒子辐射射束，每个小的粒子辐射射束可以具有唯一的方向、能量和电荷。通过组合来自这些单独射束的剂量，可以用辐射治疗三维目标治疗体积。此外，代替以恒定能量将治疗组织成层，系统将治疗组织成由静止射束的方向限定的柱。射束的方向可以朝向目标的表面。

在一些实施方式中，在沿着另一路径引导粒子束通过辐射目标之前，治疗柱的全部或部分。在一些实施方式中，通过目标的路径全部或部分地通过目标。在一示例中，粒子束可以沿着路径被引导通过目标并且不偏离该路径。当沿着该路径被引导时，粒子束的能量被改变。粒子束不随着其能量变化而移动，并且因此，粒子束处理沿着粒子束的长度并且沿着射束点的宽度延伸的目标的内部部分的全部或一部分。因此，治疗是沿着射束的纵向方向在深度方向上进行的。例如，所治疗的目标的一部分可以从目标表面处的射束点向下延伸通过目标内部的全部或一部分。结果是粒子束使用超高剂量率的辐射来治疗目标的三维柱状部分。在一些示例中，粒子束可能永远不会再次沿着相同的三维柱状部分被引导多于一次。

在一些实施方式中，辐射目标可以分解成微体积。尽管可以使用立方体微体积，但是微体积可以具有任何适当的形状，例如三维正交位(three-dimensional orthotopes)、规则弯曲形状或无定形形状。在该示例中，通过以本文所述的方式通过柱递送闪光辐射来治疗每个微体积。例如，可以通过使用能量降级器板改变射束能量或通过控制可变能量同步回旋加速器改变射束能量来用辐射治疗微体积的柱深度。在已经治疗了单独的微体积之后，处理下一个微体积，依此类推，直到已经处理了整个辐射目标。微体积的处理可以是任何适当的次序或顺序。

本文所述的粒子治疗系统可以以标题为“Delivery Of Radiation By ColumnAnd Generating A Treatment Plan Therefor(通过柱递送辐射并由此产生治疗计划)”的美国专利公开No.2020/0298025中描述的方式通过柱递送闪光辐射，其内容通过引用并入本文，特别是与其图2、11、12至19、33至43B和随附描述相关的内容。

本文描述的粒子治疗系统可以装配在LINAC保险库(LINAC vault)内。可以使用铅或其他适当的材料(诸如混凝土、硼酸聚乙烯和/或钢)来屏蔽LINAC保险库。在这方面，由粒子加速器产生但未到达辐射目标的粒子(例如质子)通过产生高能中子而产生二次辐射。在一些实施方式中，包括使用束线下游的能量降级器的能量选择的本文所述的机架被配置为即使在低能量下也传输超过70％的质子束。在这方面，在一些实施方式中，粒子束处于加速器的最大能量和固定能量，直到刚好在等中心点的上游(在环面的内径处)，其中通过动态范围移位器减小其能量。也就是说，当粒子束进入喷嘴时，粒子束处于加速器的最大能量。由于该系统架构的高射束递送效率(例如，70％至100％)，其保持来自加速器和能量调制的低杂散辐射，加速器可以位于治疗室保险库内，如图8所示。

相反，一些粒子治疗系统采用能量选择系统，其导致高能中子的显著产生并且在较低能量下丢弃超过99％的质子束。射束线效率可以实现将粒子加速器、射束线和患者全部放置在单个保险库内的“单室”解决方案。在该保险库内，粒子加速器可以包括屏蔽件，但是保险库中分别包含患者和粒子加速器的单独隔室不需要彼此屏蔽。换句话说，在一些实施方式中，在粒子加速器和将粒子加速器外部和患者分离的机架外部不存在屏蔽。

在一些实施方式中，为了能够在现有的保险库中安装质子治疗系统，保险库能够提供必要的屏蔽，这可能需要添加屏蔽件。在不旋转的环形机架的情况下，可以沿着射束平面将屏蔽件添加到环形的局部。屏蔽件可以由典型的屏蔽材料制成，例如混凝土、硼酸化聚乙烯和钢。

在一些实施方式中，除了同步回旋加速器之外的粒子加速器可以用于本文描述的粒子治疗系统中。例如，回旋加速器、同步加速器、线性加速器等可以代替本文所述的粒子治疗系统中的同步回旋加速器。

在一些实施方式中，机架14是静止的。也就是说，盖和外壳不相对于患者移动，而内部内容物如本文所述移动。在一些实施方式中，盖和外壳可相对于患者移动，例如，以将区段定位在期望的位置处。

本文描述的示例质子治疗系统的操作及其全部或一些部件的操作可以至少部分地使用控制系统或控制器92来控制，该控制系统或控制器92被配置为执行一个或多个计算机程序产品，例如，有形地体现在一个或多个非暂时性机器可读介质中的一个或多个计算机程序，用于由一个或多个数据处理设备(例如，可编程处理器、计算机、多个计算机和/或可编程逻辑部件)执行或控制其操作。

本说明书中描述的全部或部分系统及其各种修改可以至少部分地由一个或多个计算机(诸如控制系统)使用有形地体现在一个或多个信息载体中(诸如在一个或多个非暂时性机器可读存储介质中)的一个或多个计算机程序来配置或控制。计算机程序可以以任何形式的编程语言编写，包括编译或解释语言，并且它可以以任何形式部署，包括作为独立程序或作为模块、部件、子例程或适合在计算环境中使用的其他单元。计算机程序可以被部署为在一个计算机上或在一个站点处或分布在多个站点上并通过网络互连的多个计算机上执行。

与配置或控制本文描述的系统相关联的动作可以由执行一个或多个计算机程序的一个或多个可编程处理器执行，以控制或执行本文描述的所有或一些操作。全部或部分系统和过程可以由专用逻辑电路配置或控制，例如FPGA(现场可编程门阵列)和/或ASIC(专用集成电路)或定位于仪器硬件的嵌入式微处理器。

作为示例，适合于执行计算机程序的处理器包括通用和专用微处理器两者，以及任何类型的数字计算机的任何一个或多个处理器。通常，处理器将从只读存储区域或随机存取存储区域或两者接收指令和数据。计算机的元件包括用于执行指令的一个或多个处理器和用于存储指令和数据的一个或多个存储区域设备。通常，计算机还将包括一个或多个机器可读存储介质，或者可操作地联接以从一个或多个机器可读存储介质接收数据或将数据传输到一个或多个机器可读存储介质，诸如用于存储数据的大容量存储设备，诸如磁盘、磁光盘或光盘。适合于体现计算机程序指令和数据的非暂时性机器可读存储介质包括所有形式的非易失性存储区域，作为示例，包括半导体存储区域设备，诸如EPROM(可擦除可编程只读存储器)、EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)和闪存存储区域设备；磁盘，诸如内部硬盘或可移动盘；磁光盘；以及CD-ROM(光盘只读存储器)和DVD-ROM(数字通用光盘只读存储器)。

所描述的不同实施方式的元件可以组合以形成先前未具体阐述的其他实施方式。元件可以从先前描述的系统中省略，而不会不利地影响它们的操作或总体上系统的操作。此外，各种单独的元件可以组合成一个或多个单独的元件以执行本说明书中描述的功能。

在本说明书中未具体描述的其他实施方式也在所附权利要求的范围内。

Claims (27)

1.一种粒子治疗系统，包括：

具有中心轴线的环形机架，所述环形机架包括盖，所述盖包括一个或多个区段，所述一个或多个区段能够至少部分地围绕所述环形机架的所述中心轴线旋转，以在所述环形机架中产生无阻碍开口；

患者床，所述患者床被配置成相对于所述环形机架中的孔移动；

成像系统，所述成像系统联接到所述环形机架的内部并且被配置成围绕所述环形机架中的所述孔旋转，所述成像系统被配置成捕获所述患者床上的患者的图像；以及

喷嘴，所述喷嘴联接到所述环形机架的内部并且被配置成围绕所述环形机架中的孔旋转，所述喷嘴被配置成基于所述图像中的一个或多个将辐射递送到所述患者体内的目标。

2.根据权利要求1所述的粒子治疗系统，其中，所述喷嘴经由射束导管连接到远程的粒子加速器，所述粒子加速器被配置为输出所述辐射。

3.根据权利要求2所述的粒子治疗系统，其中，远程的所述粒子加速器与所述环形机架在同一房间中，但未安装到所述环形机架。

4.根据权利要求2所述的粒子治疗系统，其中，所述射束导管包括磁性件，所述磁性件被配置和布置成将粒子束从所述粒子加速器的输出引导到所述喷嘴。

5.根据权利要求1所述的粒子治疗系统，还包括：

臂，所述患者床安装到所述臂，所述臂包括第一区段、第二区段和第三区段，所述第一区段能够旋转地联接到所述第二区段，并且所述第二区段能够旋转地联接到所述第三区段，所述患者床连接到所述第三区段。

6.根据权利要求5所述的粒子治疗系统，其中，当所述盖子缩回时，所述臂被控制以将所述患者床移动到所述无阻碍开口中，使得所述患者床处于顶点场位置；以及

其中，所述喷嘴被控制以将辐射朝向所述患者床上的所述患者的头部的顶部引导。

7.根据权利要求1所述的粒子治疗系统，还包括：

臂，所述患者床安装到所述臂，所述臂包括能够旋转地连接的至少两个区段。

8.根据权利要求7所述的粒子治疗系统，其中，所述臂是可控的，以将所述患者床移动到所述无阻碍开口中，使得所述喷嘴能够将辐射引导到在顶点场位置中所述患者。

9.根据权利要求7所述的粒子治疗系统，其中，所述臂是可控的，以将所述患者床移动到所述无阻碍的开口中，使得所述患者床在所述孔和所述无阻碍开口两者内。

10.根据权利要求7所述的粒子治疗系统，其中，所述臂是可控的，以将所述患者床移动到所述无阻碍开口中，使得所述患者床从所述孔的内部延伸到所述无阻碍的开口中。

11.根据权利要求7所述的粒子治疗系统，其中，所述臂是可控的，以将所述患者床移动到所述无阻碍开口中，使得所述患者床至少部分地沿着所述环形机架的半径延伸。

12.根据权利要求7所述的粒子治疗系统，其中，所述臂是可控的，以将所述患者床移动到所述无阻碍开口中，使得所述喷嘴能够将辐射引导到所述患者的头部的顶部。

13.根据权利要求1所述的粒子治疗系统，其中，所述成像系统被配置为捕获三维(3D)图像；以及

其中所述粒子治疗系统还包括：

控制系统，用于处理所述图像并基于所述图像控制所述辐射的输出。

14.根据权利要求13所述的粒子治疗系统，其中，所述控制系统被配置为还基于所述患者的治疗计划来控制所述辐射的递送。

15.根据权利要求1所述的粒子治疗系统，其中，所述无阻碍开口包括所述环形机架的象限。

16.一种粒子治疗系统，包括：

环形机架，所述环形机架包括盖，所述盖包括一个或多个区段，所述一个或多个区段能够至少部分地围绕所述环形机架的中心轴线旋转或者能够以其他方式移动以在所述环形机架中产生无阻碍开口；

喷嘴，所述喷嘴用于向患者递送辐射；

患者床，所述患者床是可控的，以相对于所述环形机架移动，所述患者床支撑所述患者；以及

控制系统，所述控制系统用于控制所述患者床移动到所述无阻碍开口中，使得所述患者处于顶点场位置，并且使得所述喷嘴能够将辐射引导到所述顶点场位置中的所述患者。

17.根据权利要求16所述的粒子治疗系统，其中，所述患者床安装到可移动臂，所述臂包括第一区段、第二区段和第三区段，所述第一区段能够旋转地联接到所述第二区段，并且所述第二区段能够旋转地联接到所述第三区段，所述患者床连接到所述第三区段。

18.根据权利要求16所述的粒子治疗系统，其中，所述喷嘴经由射束导管连接到远程的粒子加速器，所述粒子加速器被配置为输出所述辐射。

19.根据权利要求18所述的粒子治疗系统，其中，所述射束导管包括磁性件，所述磁性件被配置和布置成将粒子束从所述粒子加速器的输出引导到所述喷嘴。

20.根据权利要求18所述的粒子治疗系统，其中，所述粒子加速器包括同步回旋加速器。

21.根据权利要求20所述的粒子治疗系统，其中，所述同步回旋加速器包括有源返回系统，所述有源返回系统包括导电线圈，所述导电线圈在与所述同步回旋加速器中的主超导线圈相反的方向上传导电流。

22.根据权利要求21所述的粒子治疗系统，其中，所述导电线圈包括超导线圈。

23.根据权利要求18所述的粒子治疗系统，其中，远程的所述粒子加速器与所述环形机架在同一房间中，但未安装到所述环形机架。

24.根据权利要求16所述的粒子治疗系统，还包括：

成像系统，所述成像系统被安装到所述环形机架，所述成像系统被配置成捕获所述患者的图像；

其中，所述控制系统被配置为基于所述图像来控制所述辐射的输出。

25.根据权利要求25所述的粒子治疗系统，其中，所述图像包括三维(3D)图像。

26.根据权利要求24所述的粒子治疗系统，其中，所述成像系统被配置为在治疗之前捕获所述患者的图像。

27.根据权利要求24所述的粒子治疗系统，其中，所述成像系统被配置为在治疗期间捕获所述患者的图像。