CN209828002U - 用于放射治疗系统中的磁控管的磁体组件 - Google Patents

Abstract

本文中讨论的是一种用于放射治疗系统中的磁控管的磁体组件。所述磁体组件包括：第一极靴和第二极靴，所述第一极靴与所述第二极靴以同轴的方式对准并以极靴间间距彼此分开，所述极靴间间距定尺寸和定形状成接纳所述磁控管的至少一部分；以及连结臂，所述连结臂在所述极靴间间距的范围之外将所述第一极靴与所述第二极靴连接；其中，所述第一极靴包括北极部分并且所述第二极靴包括南极部分，所述北极部分和所述南极部分至少在所述极靴间间距中建立磁场。

Description

用于放射治疗系统中的磁控管的磁体组件

技术领域

本文总体上但非限制性地涉及用于在对人类或动物受试者施用放射治疗中使用的磁控管的永磁体。

背景技术

放射治疗用于对哺乳动物(例如，人类和动物)组织中的癌症和其他疾病进行治疗。使用直线加速器(Linac)可以提供示例性的放射治疗。直线加速器通常包括向调制器供电的电源，该调制器将经调制的脉冲传输至电子枪并且同时传输至磁控管。电子枪产生电子束，该电子束进入称为波导管的加速器管的近端部分。波导管是比如通过离子泵被抽成高真空的金属(例如，铜)管。磁控管是高功率真空管，该高功率真空管利用电子流在移动通过一系列敞开的金属腔(也称为谐振腔)时与磁场相互作用产生诸如微波之类的高频率电磁波。可以使用诸如永磁体之类的强磁体产生磁场。在电子经过通向敞开的金属腔的开口时，腔谐振并发射微波辐射。产生的微波的谐振频率由腔的物理尺寸确定。

磁控管可以附接至波导管，并且产生的微波被导入波导管中。从电子枪射出的电子可以进入波导管并与微波相互作用。电子吸收来自微波的能量，并且可以被加速。波导管具有可以沿着波导管的长度连续地对电子进行加速的侧腔结构。

加速的高能电子然后离开在波导管的端部处的陶瓷窗，并且进入到治疗头。治疗头包括设计成对传递至患者或人体模型的电子束进行成形和监测的部件。治疗头通常包括偏转磁体、重金属靶材、准直器、辐射剂量计、及其他部件。偏转磁体可以产生期望的磁场以对电子束轨迹进行修改。然后，电子束撞击重金属靶材(例如，钨)以产生X射线。在典型的基于直线加速器的放射治疗中，多个辐射束可以被从不同角度引导朝向靶。在重金属靶材之后，通常包括两个电离室(也称为剂量监测室)的辐射剂量计对电子束的剂量率、积分剂量以及场对称性进行监测。这是为了防止使用过多不满足预期方案的辐射和辐射束。

电子枪、波导管、以及治疗头可以安装在机架上，该机架有助于将X 射线或电子束导引至患者的诸如肿瘤之类的靶组织。机架可以围绕患者以不同的轴线旋转，所述不同的轴线全部相交于共同的等中心点处。

用于与磁控管一起使用的永磁体通常是整体马蹄形的AlNiCo(铝镍钴)磁体。永磁体可以为磁控管提供期望的磁场以产生微波。

实用新型内容

本发明人已经认识到，除了其他方面，常规的诸如铝镍钴磁体之类的整体磁体在与磁控管一起使用时可能会引起一些技术上的挑战。例如，磁场分布可能不完全与磁控管的要求一致。由于整体磁体的尺寸大且重量重，诸如铝镍钴磁体之类的整体磁体在运输和安装期间可能会遭受震动和冲击。这在磁体在磁控管中进行操作时可能会使磁场强度改变。此外，由于一些磁体支承部件在安装之后可能会不经意地绕过磁场，因此所产生的磁场强度可能会减弱到期望的操作范围以下，从而影响磁控管中的微波产生。此外，常规的整体磁体通常一旦已经被安装在直线加速器系统中则缺乏允许对磁场强度或分布进行调节的机构。整体磁体的大尺寸、大重量以及不规则形状也使安装过程变得困难。

形成永磁体的磁性材料还会影响场分布并且因此影响磁控管性能。铝镍钴(AlNiCo)合金通常用于构建磁控管磁体。除铁之外，AlNiCo主要由铝(Al)、镍(Ni)和钴(Co)组成。AlNiCo具有高的抗腐蚀性和高的耐温性以及良好的物理强度。然而，AlNiCo可以容易地退磁。磁场强度对于诸如医用放射治疗之类的某些应用而言不够强。本发明人已经认识到，对于由较高成本效益的磁性材料制成的用于与磁控管一起使用的磁体组件的改进设计和制造存在未满足的需要。

本公开的某些实施方式涉及放射治疗系统，比如MRI-直线加速器系统。示例性的放射治疗系统包括在放射治疗系统中的磁控管中使用的新的永磁体组件。磁体组件具有允许在系统安装期间和系统安装之后容易地对磁场进行调节的结构设计。永磁体组件的非限制性实施方式包括类似于头戴护耳式耳机的形状的一对极靴。极靴各自包括相应的环形磁性片，所述相应的环形磁性片周向地环绕相应的极靴体并且分别用作磁体北极和磁体南极。磁性片由钕铁硼(NdFeB)制成。由磁性片产生的磁场可以被施加至磁控管。磁场可以被调节以满足磁控管的场操作要求。

示例1是用于在放射治疗系统中的磁控管的磁体组件。磁体组件包括第一极靴和第二极靴以及连结臂，所述第一极靴和第二极靴以同轴的方式对准并以极靴间间距彼此分开，该极靴间间距定尺寸和定形状成接纳磁控管的至少一部分，该连结臂在极靴间间距的范围之外将第一极靴与第二极靴连接。第一极靴包括北极部分并且第二极靴包括南极部分，北极部分和南极部分至少在极靴间间距中建立磁场。

在示例2中，示例1的主题可选地包括第一极靴和第二极靴，该第一极靴具有第一圆筒形极靴体，该第一圆筒形极靴体具有第一极面，该第二极靴具有第二圆筒形极靴体，该第二圆筒形极靴体与第一圆筒形极靴体以同轴的方式对准。第二圆筒形极靴体可以具有面向第一极面的第二极面。

在示例3中，示例2的主题可选地包括第一极面和第二极面，第一极面和第二极面各自具有凹形形状。

在示例4中，示例2的主题可选地包括第一极面和第二极面，第一极面和第二极面各自包括具有不同深度的同心层。

在示例5中，示例1至示例4中的任何一个或更多个示例的主题可选地包括第一极靴和第二极靴，第一极靴和第二极靴各自具有相应的磁性片，相应的磁性片周向地环绕相应的圆筒形极靴体并且分别用作磁体北极和磁体南极。

在示例6中，示例5的主题可选地包括磁性片，磁性片由钕铁硼 (NdFeB)制成。

在示例7中，示例5至示例6中的任何一个或更多个示例的主题可选地包括控制电路，控制电路耦接至磁性片以对磁场强度或场分布进行调节。

在示例8中，示例2至示例7中的任何一个或更多个示例的主题可选地包括第一极靴体和第二极靴体，第一极靴体和第二极靴体各自由非磁体材料制成。

在示例9中，示例8的主题可选地包括第一极靴体和第二极靴体，第一极靴体和第二极靴体各自由铁制成。

在示例10中，示例1至示例9中的任何一个或更多个示例的主题可选地包括连结臂，连结臂由铁制成。

在示例11中，示例1至示例10中的任何一个或更多个示例的主题可选地包括极靴调节器单元，所述极靴调节器单元构造成对第一极靴或第二极靴中的至少一者的厚度进行调节，对厚度的调节引起极靴间间距中的磁场的变化。

与常规的永磁体相比，由NdFeB制成的磁体组件具有若干优点，优点包括用于以磁控管需要的规格操作磁控管的强磁场，同时由于使用更少的磁性材料而使系统保持更小且更轻。如在本文中讨论的结构设计允许更容易的场调节，可以适于各种磁控管类型，并且因此改善系统多功能性。较少的磁体要求还改善了磁体组件的成本效益。

以上内容旨在提供本专利申请的主题的概述。以上内容不旨在提供本实用新型的排他的或穷举的解释。包括详细描述以提供关于本专利申请的更多的信息。

附图说明

在不需要按比例绘制的附图中，相同的附图标记可以在不同视图中描述类似的部件。具有不同字母后缀的相同的附图标记可以表示类似部件的不同实例。附图总体上通过示例而非限制的方式对本文中讨论的各种实施方式进行说明。

图1示出了放射治疗系统的示例；

图2示出了放射治疗系统的示例，其中，该放射治疗系统可以包括配置成提供治疗射束的放射治疗输出件；

图3示出了用于在MRI导引的放射治疗系统中使用的磁控管的磁体组件的示例；

图4A至图4B示出了在由磁体组件产生的磁场中的磁控管的布置的示例。

具体实施方式

在以下详细描述中，参照形成详细描述的一部分的附图，并且以下详细描述借助于可以实践本实用新型的图示特定实施方式来呈现。本文中也被称为“示例”的这些实施方式被足够详细地描述以使本领域技术人员能够实践本实用新型，并且将被理解的是，各实施方式可以组合，或者可以使用其它实施方式，以及在不背离本实用新型的范围的情况下可以进行结构变化、逻辑变化和电气变化。因此，以下详细描述不应被理解成限制意义，并且本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

图1示出了示例性的放射治疗系统100，该放射治疗系统100用于向患者、患者的一部分、或可以包括表示患者或患者的一部分的靶对象的“人体模型”提供放射治疗。放射治疗系统100包括图像处理装置112。图像处理装置112可以连接至网络120。网络120可以连接至因特网122。网络120可以将图像处理装置112与数据库124、医院数据库126、肿瘤学信息系统(OIS)128、放射治疗装置130、图像获取装置132、显示装置 134、以及用户接口136中的一者或更多者连接。图像处理装置112可以配置成生成待由放射治疗装置130使用的放射疗法治疗计划142。

图像处理装置112可以包括存储装置116、处理器114、以及通信接口118。存储装置116可以储存计算机可执行指令，比如操作系统143、放射疗法治疗计划142(例如，原始治疗计划、调整的治疗计划等)、软件程序144(例如，人工智能、深度学习、神经网络、放射疗法治疗计划软件)、以及待由处理器114执行的任何其他的计算机可执行指令。在一个实施方式中，软件程序144可以通过产生合成图像比如伪CT图像将一种格式(例如，MRI)的医用图像转换成另一种格式(例如，CT)的医用图像。例如，软件程序144可以包括图像处理程序以训练预测模型，该预测模型用于将一种形式(例如，MRI图像)的医用图像146转换成不同形式(例如，伪CT图像)的合成图像；替代性地，训练的预测模型可以将 CT图像转换成MRI图像。在另一实施方式中，软件程序144可以通过患者的剂量分布(也表示为图像)来记录该患者图像(例如，CT图像或MR 图像)使得对应的图像体素与剂量体素通过网络适当地关联。在再一实施方式中，软件程序144可以替换患者图像的函数比如带符号的距离函数或强调图像信息的某个方面的图像的经处理的版本。这些函数可能强调在体素纹理或对神经网络学习有用的任何其他结构方面的边缘或差异。在另一实施方式中，软件程序144可以替换强调剂量信息的某个方面的剂量分布函数。这些函数可能强调靶周围的陡坡梯度或对神经网络学习有用的任何其他结构方面。存储装置116可以储存数据，该数据包括医用图像146、患者数据145、以及建立并实施放射疗法治疗计划142所需要的其他数据。

除了储存软件程序144的存储器116之外，可以预想到的是，软件程序144可以储存在可移动计算机介质上，可移动计算机介质比如是硬盘驱动器、计算机磁盘、CD-ROM(光盘只读存储器)、DVD(数字多功能光盘)、HD(硬盘)、蓝光DVD、USB快闪驱动器、SD卡、记忆棒、或任何其他合适的介质；并且软件程序144当其被下载至图像处理装置112时可以由图像处理器114执行。

处理器114可以以通信的方式耦接至存储装置116，并且处理器114 可以配置成执行储存在存储装置116上的计算机可执行指令。处理器114 可以将医用图像146发送或接收至存储器116。例如，处理器114可以从图像获取装置132经由通信接口118和网络120接收医用图像146以储存在存储器116中。处理器114还可以将储存在存储器116中的医用图像146经由通信接口118发送至网络120以储存在数据库124或医院数据库126 中。

此外，处理器114可以利用软件程序144(例如，治疗计划软件)以及医用图像146和患者数据145以产生放射疗法治疗计划142。医用图像 146可以包括诸如与患者解剖区域、器官、或感兴趣体积分割数据相关联的成像数据之类的信息。患者数据145可以包括比如以下信息：(1)功能器官建模数据(例如，串行器官与并行器官，适当的剂量响应模型等)； (2)辐射剂量数据(例如，剂量体积直方图(DVH)信息)；或(3)关于患者和治疗过程的其他临床信息(例如，其他外科手术、化学治疗、先前的放射治疗等)。

此外，处理器114可以利用软件程序来产生中间数据，或产生可以随后接下来储存在存储器116中的中间2D或3D图像，其中，该中间数据比如是例如由神经网络模型使用的经更新的参数。然后，处理器114接着将可执行的放射疗法治疗计划142经由通信接口118传输至网络120进而传输至放射治疗装置130，其中，放射疗法治疗计划将用于通过辐射对患者进行治疗。此外，处理器114可以执行软件程序144以实施诸如图像转换、图像分割、深度学习、神经网络、以及人工智能之类的功能。例如，处理器114可以执行训练医用图像或勾画医用图像轮廓的软件程序；这种软件144当其被执行时可以训练边界检测器或利用形状字典。

处理器114可以是处理装置，处理器114可以包括一个或更多个通用处理装置，比如微处理器、中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、加速处理单元(APU)等。更具体地，处理器114可以是复杂指令集计算 (CISC)微处理器、精简指令集计算(RISC)微处理器、加长指令字(VLIW) 微处理器、实施其他指令集的处理器、或实施指令集的组合的处理器。处理器114还可以通过一个或更多个专用处理装置实施，所述专用处理装置比如是专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、单片系统(SoC)等。如将被本领域技术人员理解的，在一些实施方式中，处理器114可以是专用处理器而不是通用处理器。处理器 114可以包括一个或更多个已知的处理装置，比如来自由Intel^TM制造的Pentium^TM、Core^TM、Xeon^TM或系列的微处理器，来自由AMD^TM制造的Turion^TM、Athlon^TM、Sempron^TM、Opteron^TM、FX^TM、Phenom^TM系列的微处理器，或来自由太阳微系统公司(Sun Microsystems)制造的各种处理器中的任何一种处理器。处理器114还可以包括图形处理单元，比如是来自由Nvidia^TM制造的系列的GPU，来自由Intel^TM制造的GMA、Iris^TM系列的GPU，或来自由AMD^TM制造的 Radeon^TM系列的GPU。处理器114还可以包括加速处理单元比如由Intel^TM制造的Xeon Phi^TM系列。公开的实施方式不限于以其他方式构造成满足识别、分析、维护、产生和/或提供大量数据或操纵这些数据以执行本文中公开的方法的计算需求的任何类型的处理器。此外，术语“处理器”可以包括多于一个的处理器，例如多核设计或各自具有多核设计的多个处理器。处理器114可以执行储存在存储器116中的计算机程序指令序列，以执行将在下面更详细地解释的各种操作、过程、方法。

存储装置116可以储存医用图像146。在一些实施方式中，医用图像 146可以包括一个或更多个MRI图像(例如，2D MRI、3D MRI、2D流式MRI、4D MRI、4D体积MRI、4D电影MRI等)、功能MRI图像(例如，fMRI、DCE-MRI、扩散MRI)、计算机断层摄影(CT)图像(例如， 2DCT、锥形束CT、3D CT、4D CT)、超声波图像(例如，2D超声波、 3D超声波、4D超声波)、正电子发射断层摄影(PET)图像、X射线图像、荧光图像、放射治疗射野图像、单光子发射计算机断层摄影(SPECT)图像、计算机生成的合成图像(例如伪CT图像)等。此外，医用图像146 还可以包括医用图像数据，例如，训练图像、地面实况图像、轮廓图像、以及剂量图像。在实施方式中，可以从图像获取装置132接收医用图像 146。因此，图像获取装置132可以包括MRI成像装置、CT成像装置、 PET成像装置、超声波成像装置、荧光装置、SPECT成像装置、集成的直线加速器和MRI成像装置、或用于获取患者的医用图像的其他医用成像装置。医用图像146可以以任何类型的数据或任何类型的格式被接收或储存，以图像处理装置112可以使用该医用图像146以执行与所公开的实施方式一致的操作。存储装置116可以是非暂时性计算机可读介质，比如只读存储器(ROM)、相变随机存取存储器(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、闪存存储器、随机存取存储器(RAM)、动态随机存取存储器(DRAM)比如同步DRAM(SDRAM)、电可擦除可编程只读存储器 (EEPROM)、静态存储器(例如，闪存存储器、闪存盘、静态随机存取存储器)以及其他类型的随机存取存储器、高速缓存、寄存器、光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储器、盒式磁带、其他磁性存储装置、或用于储存包括图像、数据、或能够由处理器 114或任何其他类型的计算机装置访问的(例如，以任何格式储存的)计算机可执行指令的信息的非暂时性介质。计算机程序指令可以由处理器 114访问，从ROM或任何其他合适的存储位置读取，并且被加载到RAM 中以用于由处理器114执行。例如，存储器116可以储存一个或更多个软件应用。储存在存储器116中的软件应用可以包括例如用于共同的计算机系统以及用于软件控制装置的操作系统143。此外，存储器116可以储存能够由处理器114执行的整个软件应用或软件应用的仅仅一部分。例如，存储装置116可以储存一个或更多个放射疗法治疗计划142。

图像处理装置112可以经由通信接口118与网络120通信，该通信接口118可以以通信的方式联接至处理器114和存储器116。通信接口118 可以提供图像处理装置112与放射治疗系统100部件之间的通信连接(例如，允许与外部装置交换数据)。例如，在一些实施方式中，通信接口118 可以具有适当的接口电路以连接至用户接口136，该用户接口136可以是硬件键盘、键区、或触摸屏，用户可以通过该用户接口136将信息输入到放射治疗系统100中。

通信接口118可以包括：例如，网络适配器、电缆连接器、串行连接器、USB连接器、并行连接器、高速数据传输适配器(例如，比如光纤、 USB3.0、雷电接口等)、无线网络适配器(例如，比如WiFi适配器)、电信适配器(例如，3G、4G/LTE等)等。通信接口118可以包括一个或更多个数字和/或模拟通信装置，所述一个或更多个数字和/或模拟通信装置允许图像处理装置112经由网络120与其他机器和装置比如远程定位部件进行通信。

网络120可以提供局域网(LAN)、无线网络、云计算环境(例如，作为服务的软件、作为服务的平台、作为服务的基础设施等)、客户端-服务器、广域网(WAN)等的功能。例如，网络120可以是可以包括其他系统S1(138)、S2(140)、以及S3(141)的LAN或WAN。系统S1、 S2、以及S3可以与图像处理装置112相同，或可以是不同的系统。在一些实施方式中，网络120中的系统中的一个或更多个系统可以形成协作地执行本文中描述的实施方式的分布式计算/仿真环境。在一些实施方式中，一个或更多个系统S1、S2、以及S3可以包括获取CT图像(例如，医用图像146)的CT扫描仪。此外，网络120可以连接至因特网122以与远程存在于因特网上的服务器和客户端进行通信。

因此，网络120可以允许图像处理装置112与多个不同的其他系统和装置之间的数据传输，多个不同的其他系统和装置比如是OIS 128、放射治疗装置130、以及图像获取装置132。此外，由OIS 128和/或图像获取装置132产生的数据可以储存在存储器116、数据库124和/或医院数据库 126中。根据需要，数据可以经由网络120、通过通信接口118被传输/接收以便由处理器114访问。

图像处理装置112可以通过网络120与数据库124进行通信以对储存在数据库124中的多个不同类型的数据进行发送/接收。例如，数据库124 可以包括机器数据，该机器数据是与放射治疗装置130、图像获取装置 132、或有关放射治疗的其他机器相关联的信息。机器数据信息可以包括辐射束尺寸、弧放置(arc placement)、射束打开和关闭持续时间、机器参数、分段、多叶准直器(MLC)构型、机架速度、MRI脉冲序列等。数据库124可以是存储装置并且可以配备有适当的数据库管理软件程序。本领域技术人员将会理解的是，数据库124可以包括以集中或分布式的方式定位的多个装置。

在一些实施方式中，数据库124可以包括处理器可读存储介质(未示出)。虽然实施方式中的处理器可读存储介质可以是单个介质，但是术语“处理器可读存储介质”应当理解成包括储存一组或更多组计算机可执行指令或数据的单个介质或多个介质(例如，集中的或分布式的数据库、和 /或相关联的高速缓存和服务器)。术语“处理器可读存储介质”还应当理解成包括能够对用于由处理器执行的一组指令进行储存或编码的任何介质，并且该组指令致使处理器执行本公开的任何一种或更多种方法。因此，术语“处理器可读存储介质”应当理解成包括但不限于固态存储器、光学介质和磁性介质。例如，处理器可读存储介质可以是一个或更多个易失性介质、非暂时性介质、或非易失性有形计算机可读介质。

图像处理器114可以与数据库124通信以将图像读取到存储器116中或将来自存储器116的图像储存至数据库124。例如，数据库124可以配置成对数据库124从图像获取装置132接收到的多个图像(例如，3D MRI、4D MRI、2D MRI切片图像、CT图像、2D荧光图像、X射线图像、来自 MR扫描或CT扫描的原始数据、医学数字成像和通信(DIMCOM)数据等)进行储存。数据库124可以储存将由图像处理器114在执行软件程序 144时或在产生放射疗法治疗计划142时使用的数据。数据库124可以储存由训练的神经网络产生的数据，该数据包括构成由网络学习的模型的网络参数和得到的预测数据。图像处理装置112可以从数据库124、放射治疗装置130(例如，MRI-直线加速器)和或图像获取装置132中任何一者接收成像数据146(例如，2D MRI切片图像、CT图像、2D荧光图像、X 射线图像、3D MRI图像、4D MRI图像等)以生成治疗计划142。

在实施方式中，放射治疗系统100可以包括图像获取装置132，该图像获取装置132可以获取患者的医用图像(例如，磁共振成像(MRI)图像、3D MRI、2D流式MRI、4D体积MRI、计算机断层摄影(CT)图像、锥形束CT、正电子发射断层摄影(PET)图像、功能MRI图像(例如，fMRI、DCE-MRI和扩散MRI)、X射线图像、荧光图像、超声波图像、放射治疗射野图像、单光子发射计算机断层摄影(SPECT)图像等)。图像获取装置132可以例如是MRI成像装置、CT成像装置、PET成像装置、超声波装置、荧光装置、SPECT成像装置、或用于获得患者的一个或更多个医用图像的任何其他合适的医用成像装置。由成像获取装置132获得的图像可以储存在数据库124内作为图像数据和/或测试数据。通过示例的方式，由成像获取装置132获取的图像也可以由图像处理装置112储存作为存储器116中的医用图像数据146。

在实施方式中，例如，图像获取装置132可以与放射治疗装置130组合为单个设备(例如，与直线加速器组合的MRI装置，也称为“MRI-直线加速器”)。这种MRI-直线加速器可以例如用于确定患者中的靶器官或靶肿瘤的位置，由此将根据放射疗法治疗计划142的放射治疗准确地引导至预定靶。

图像获取装置132可以配置成获取患者解剖体的针对感兴趣区域(例如，靶器官、靶肿瘤或两者)的一个或更多个图像。每个图像、典型地是 2D图像或切片可以包括一个或更多个参数(例如，2D切片厚度、取向、以及位置等)。在实施方式中，图像获取装置132可以沿任何取向获得2D 切片。例如，2D切片的取向可以包括矢状取向、冠状取向、或轴向取向。处理器114可以调节一个或更多个参数比如2D切片的厚度和/或取向以包括靶器官和/或靶肿瘤。在实施方式中，2D切片可以根据诸如3D MRI体积之类的信息被确定。当患者正在接受放射治疗时，例如，当使用放射治疗装置130时，这种2D切片可以由图像获取装置132“近乎实时”地获取。“近乎实时”意思是在至少数毫秒或更短的时间内获取数据。

图像处理装置112可以生成并储存用于一个或更多个患者的放射疗法治疗计划142。放射疗法治疗计划142可以提供关于待被施加至每个患者的特定的辐射剂量的信息。放射疗法治疗计划142还可以包括其他放射治疗信息，比如射束角度、剂量-直方图-体积信息、治疗期间将使用的辐射束的数量、每束的剂量等。

图像处理器114可以通过使用软件程序144比如治疗计划软件来产生放射疗法治疗计划142，治疗计划软件比如是由瑞典斯德哥尔摩的医科达公司(Elekta AB ofStockholm,Sweden)制造的为了产生放射疗法治疗计划142，图像处理器114可以与图像获取装置132(例如，CT 装置、MRI装置、PET装置、X射线装置、超声波装置等)通信以访问患者的图像并勾画靶，靶比如是肿瘤。在一些实施方式中，可能需要勾画一个或更多个处于危险的器官(OAR)的轮廓，所述处于危险的器官(OAR) 比如是肿瘤周围的健康组织或紧密地邻近于肿瘤的健康组织。因此，当 OAR接近靶肿瘤时，可以执行OAR的分割。此外，如果靶肿瘤接近OAR (例如，靠近地邻近于膀胱和直肠的前列腺)，那么通过将OAR与肿瘤分割，放射治疗系统100不仅可以研究靶中的剂量分布，而且可以研究OAR 中的剂量分布。

为了根据OAR勾画靶器官或靶肿瘤的轮廓，接受放射治疗的患者的医用图像可以由图像获取装置132无创地获取以显示身体部分的内部结构，医用图像比如是MRI图像、CT图像、PET图像、fMRI图像、X射线图像、超声波图像、放射治疗射野图像、SPECT图像等。基于来自医用图像的信息，可以获得相关解剖部分的3D结构。此外，在治疗计划过程期间，可以考虑许多参数以实现靶肿瘤的有效治疗(例如，使得靶肿瘤接收足够的辐射剂量以用于有效治疗)与OAR的低辐射(例如，OAR接受尽可能低的辐射剂量)之间的平衡。可以考虑的其他参数包括靶器官和靶肿瘤的位置、OAR的位置、以及靶相对于OAR的运动。例如，3D结构可以通过在MRI图像或CT图像的每个2D层或切片内勾画靶轮廓或勾画OAR轮廓并且将每个2D层或切片的轮廓进行组合来获得。轮廓可以手动地(例如，通过医生、剂量测定员、或使用诸如由瑞典斯德哥尔摩的医科达公司(Elekta AB of Stockholm,Sweden)制造的之类的程序的健康护理工作者或自动地(例如，使用诸如由瑞典斯德哥尔摩的医科达公司(Elekta AB of Stockholm,Sweden)制造的基于图谱的自动分割软件，ABAS^TM)产生。在某些实施方式中，靶肿瘤或OAR的3D结构可以由治疗计划软件自动地产生。

在靶肿瘤和OAR已经被定位并勾画之后，剂量测定员、医生、或健康护理工作者可以确定待施加至靶肿瘤的辐射剂量以及可以由邻近肿瘤的OAR(例如，左右腮腺、视神经、眼睛、晶状体、内耳、脊髓、脑干等)接收到的任何最大量剂量。在用于每个解剖结构(例如，靶肿瘤、OAR) 的辐射剂量被确定之后，可以执行称为逆向计划的过程以确定将实现期望的辐射剂量分布的一个或更多个治疗计划参数。治疗计划参数的示例包括体积勾画参数(例如，体积勾画参数限定靶体积、轮廓敏感结构等)、靶肿瘤和OAR周围的边缘、射束角度选择、准直器设定、以及射束打开时间。在逆向计划过程期间，医生可以限定剂量约束参数，该剂量约束参数设定关于OAR可以接收多少辐射的界限(例如，限定全剂量至肿瘤靶且设定零剂量至任何OAR；限定95％剂量至靶肿瘤；限定脊髓、脑干、以及视觉结构分别接收≤45Gy、≤55Gy、以及＜54Gy)。逆向计划的结果可以构成放射疗法治疗计划142，该放射疗法治疗计划142可以储存在存储器116或数据库124中。这些治疗参数中的一些治疗参数可以是相互关联的。例如，调节一个参数(例如，用于不同目的的分量，比如增加对靶肿瘤的剂量)试图改变治疗计划可能影响至少一个其他参数，这进而可能引起开发不同的治疗计划。因此，图像处理装置112可以产生具有这些参数的定制的放射疗法治疗计划142以便用于放射治疗装置130从而向患者提供放射治疗。

此外，放射治疗系统100可以包括显示装置134和用户接口136。显示装置134可以包括一个或更多个显示屏幕，所述显示屏幕显示医用图像、接口信息、治疗计划参数(例如，轮廓、剂量、射束角度等)、治疗计划、靶、定位靶和/或追踪靶、或与用户有关的任何信息。用户接口136 可以是键盘、键区、触摸屏、或用户可以向放射治疗系统100输入信息的任何类型的装置。替代性地，显示装置134和用户接口136可以集成到诸如平板计算机之类的装置中，该平板计算机例如是AppleLenovo Sumsung等。

此外，放射治疗系统100的任何部件和所有部件可以实施为虚拟机器 (例如，虚拟机(VMWare)、虚拟化技术(Hyper-V)等)。例如，虚拟机器可以是用作硬件的软件。因此，虚拟机器可以包括至少一个或更多个虚拟处理器、一个或更多个虚拟存储器、以及一起用作硬件的一个或更多个虚拟通信接口。例如，图像处理装置112、OIS 128、图像获取装置132可以实施为虚拟机器。考虑到能够获得处理功率、存储器、以及计算能力，则整个放射治疗系统100可以实施为虚拟机器。

图2示出了示例性的放射治疗装置202，该示例性的放射治疗装置202 可以包括辐射源、治疗床216、成像检测器214、以及放射治疗输出件204，辐射源比如是X射线源或直线加速器。放射治疗装置202可以配置成发射辐射束208以向患者提供治疗。放射治疗输出件204可以包括一个或更多个衰减器或准直器，比如多叶准直器(MLC)。

在图2中，患者可以定位在区域212中、由治疗床216支承以根据放射疗法治疗计划接收放射治疗剂量。放射治疗输出件204可以安装或附接至机架206或其他机械支承件。当治疗床216被插入到治疗区域中时，一个或更多个底盘马达(未示出)可以使机架206和放射治疗输出件204绕治疗床216旋转。在实施方式中，当治疗床216被插入到治疗区域中时，机架206可以绕治疗床216可连续旋转。在另一实施方式中，当治疗床 216被插入到治疗区域中时，机架206可以旋转至预定位置。例如，机架 206可以构造成使治疗输出件204绕轴线(“A”)旋转。治疗床216和放射治疗输出件204两者都可以是可独立运动至患者周围的其他位置，比如可沿横向方向(“T”)移动、可沿侧向方向(“L”)移动，或比如绕一个或更多个其他轴线旋转，比如绕横向轴线(指示为“R”)旋转。以通信的方式连接至一个或更多个致动器(未示出)的控制器可以控制治疗床216的移动或旋转以便根据放射疗法治疗计划将患者恰当地定位在辐射束208 中或辐射束208之外。由于治疗床216和机架206是在多个自由度上可彼此独立移动的，这允许患者被定位成使得辐射束208可以精确地瞄准肿瘤。

图2中示出的坐标系(包括轴线A、轴线T和轴线L)可以具有位于等中心点210处的原点。等中心点可以限定为放射治疗射束208的中心轴线与坐标轴线的原点相交的位置，由此将规定的辐射剂量传送至患者上的或患者内的位置。替代性地，等中心点210可以限定为对于如由机架206 定位的放射治疗输出件204绕轴线A的不同的旋转位置而言放射治疗射束 208的中心轴线与患者相交的位置。

机架206还可以具有附接的成像检测器214。成像检测器214优选地定位成与辐射源204相对，并且在实施方式中，成像检测器214可以被定位在治疗射束208的场内。

成像检测器214可以安装在机架206上，优选地安装成与放射治疗输出件204对置，由此保持与治疗射束208对准。在机架206旋转时，成像检测器214绕旋转轴线旋转。在实施方式中，成像检测器214可以是平板检测器(例如，直接检测器或闪烁体检测器)。以这种方式，成像检测器 214可以用于监测治疗射束208或成像检测器214可以用于对患者的解剖结构进行成像，比如射野成像。放射治疗装置202的控制电路可以被集成在系统100内或者远离系统100。

在说明性的实施方式中，治疗床216、治疗输出件204、或机架206 中的一者或更多者可以被自动地定位，并且治疗输出件204可以根据用于特定的治疗传送实例的指定剂量来建立治疗射束208。可以根据放射疗法治疗计划指定一系列治疗传送，比如使用机架206、治疗床216、或治疗输出件204的一个或更多个不同的取向或位置对一系列治疗传送进行指定。治疗传送可以按次序出现，但是可以在患者上或患者内的期望的治疗部位相交，期望的治疗部位比如是在等中心点210处。由此，规定的累积剂量的放射治疗可以被传送至治疗部位，同时可以减少或避免对治疗部位附近的组织的损害。

因此，图2具体示出了能够操作成向患者提供放射治疗的放射治疗装置202的示例，该放射治疗装置202具有其中放射治疗输出件可以绕中心轴线(例如，轴线“A”)旋转的构型。可以使用其他放射治疗输出件构型。例如，放射治疗输出件可以安装至具有多个自由度的机器臂或操纵器。在再一实施方式中，治疗输出件可以是固定的，比如位于与患者侧向分开的区域中，并且对患者进行支承的平台可以用于将放射治疗等中心点与患者内的指定的靶部位对准。在另一实施方式中，放射治疗装置可以是直线加速器与图像获取装置的组合。在一些实施方式中，如本领域普通技术人员认识到的，图像获取装置可以是MRI装置、X射线装置、CT装置、CBCT 装置、螺旋CT装置、PET装置、SPECT装置、光学断层摄影装置、荧光成像装置、超声波成像装置或放射治疗射野成像装置等。

图3示出了用于在MRI导引的放射治疗系统中使用的磁控管的磁体组件300的示例。磁控管是用作自激微波振荡器的高功率真空管。磁控管可以将高压电能转换成微波能。磁控管的非限制性示例包括由特利丹e2v (英国)有限公司(Teledyne e2v(UK)Ltd)制造的MG 5193。MG 5193 是旨在对直线加速器中的电子进行加速的可调的S波段磁控管。MG 5193具有2.6MW的峰值输出功率和2993MHz至3003MHz的频率。磁控管的阴极可以通过以8.5V直流电和9A输出电流供电的加热器被间接地加热。磁控管的其他型号可以包括例如MG 6090或MG 7095，这些型号的磁控管具有更高的峰值功率(3.1MW)和更低的背景弧率。

磁控管设计成用于与单独的永磁体或电磁体一起使用。穿过的电子与由永磁体或电磁体产生的磁场相互作用，并且产生在诊断成像或放射治疗以及其他应用中需要的高功率微波。如图3中所示，磁体组件300的寻北极(north-seeking pole)可以定位成与阴极端子邻近。磁体组件300的位置可以调节，使得磁场的轴线与磁控管的阳极的轴线一致并且与系统波导管的H平面成直角。

磁体组件300包括第一极靴310、第二极靴320、以及连结臂380。第一极靴310和第二极靴320可以以同轴的方式对准并面向彼此，并且第一极靴310和第二极靴320以极靴间间距分开，该极靴间间距定尺寸且构造成设定成接纳磁控管的至少一部分。非磁体的连结臂380在极靴间间距的范围之外将第一极靴310与第二极靴320连接，比如经由相应的联接器将第一极靴310和第二极靴320连接。

极靴310与极靴320一起类似于头戴护耳式耳机结构的形状。如图3 中所示，第一极靴310包括具有第一极面312的第一圆筒形极靴体，并且第二极靴包括具有第二极面322的第二圆筒形极靴体。第一极面312和第二极面322以同轴的方式布置并面向彼此。极靴310和极靴320由磁体材料制成。极靴310形成北极“N”并且极靴320形成磁体的南极“S”。在示例中，第一极靴310具有磁性片314，该磁性片314周向地环绕极靴310 的圆筒形极靴体。类似地，第二极靴320具有磁性片324，该磁性片324 周向地环绕极靴320的圆筒形极靴体。磁性片314和324可以由稀土磁体材料制成。在示例中，磁性片314和324由钕铁硼(NdFeB)制成。NdFeB 是由钕、铁和硼的合金制成的高能量密度永磁体材料，并且NdFeB是最强类型的永磁体之一。NdFeB片314和324对于常规的磁控管磁体而言是有利的，常规的磁控管磁体比如是由铝镍钴合金制成的马蹄形的永磁体。常规的永磁体的全部或很大一部分由磁体材料(例如，铝镍钴合金)组成。 NdFeB具有较高的矫顽力(H_C，矫顽力表示材料抵抗退磁的性能)，因此具有较高的磁稳定性。NdFeB相比于AlNiCo还具有更高的能量积 (BH_max)。BH_max是表示材料的磁能密度的参数。由于磁控管的高功率质量比和高强度尺寸比，用于以磁控管需要的规格操作该磁控管的强磁场可以通过更小且更轻的磁性材料获得。在示例中，仅环绕极靴的磁性片314 和324由NdFeB制成。在另一示例中，磁性片314和324由钐钴(SmCo) 制成，钐钴(SmCo)是一种由钐和钴的合金制成的强稀土永磁体。磁体组件300的剩余部分都是由铁制成，磁体组件300的剩余部分包括连结臂 380和将极靴连接至连结臂380的联接器。这可以大幅度减小磁体组件300 的尺寸和重量。当连结臂380和联接器由铁制成时，可以容易地制造组件 300的更规则的形状或定制的形状。较少的磁体要求还可以降低磁体组件的总成本。

在不同的示例中，第一极面和第二极面可以各自具有凹形形状。在如图3所示的示例中，第一极面和第二极面各自包括具有不同深度的多个同心层。凹形极靴面或同心的多层极靴面可以有利地获得极靴间间距中的期望的磁场分布。由于NdFeB制造和磁化过程的限制，可能难以在整个 NdFeB片表面上获得均匀的磁场分布。常规的平的磁面设计不能提供所需的磁场空间分布。如本文中描述的极靴结构、以及凹形的或同心的多层布置使得更容易调节磁体中央处的磁场强度和/或场空间分布以满足穿过在极靴间间距内建立的磁场的磁控管的要求。

极靴310和320中的一者或两者可以具有可调节的厚度。磁场的调节可以通过连结臂380处的极靴调节器单元或极靴310或320的内部厚度来实现。在示例中，极靴310或320的至少一部分可以被调节以改变极靴间间距。例如，极靴310和极靴320的深度可以被调节以使一个极靴面移动更接近另一个极靴面或使一个极靴面移动更远离另一个极靴面。通过示例的方式，场强度可以以极靴厚度每变化1mm场强度就变化1毫特斯拉 (mT)的方式变化。在另一示例中，一个极靴的空间取向可以相对于另一极靴调节，以使一个极靴面与另一极靴面以更好的同轴方式对准。可调节的极靴可以允许磁体组件300能够容纳不同类型的磁控管，并且允许容易地改变用于特定的磁控管的场分布。

在示例中，NdFeB片314和324可以耦接至控制电路，该控制电路可以对磁场强度或场分布进行调节，以符合特定的磁控管的具体要求。在示例中，磁体组件300可以与特利丹e2v(Teledyne e2v)的MG 5193磁控管一起使用。通过调节极靴厚度，或通过控制电路，磁场可以被调节成满足MG 5193操作要求，MG 5193操作要求是中央磁场强度约为155±2.5 mT。用于MG 5193的附加的场要求可以包括在均布在与极面同心且距极面表面6.35mm的直径为33mm的圆上的四个或更多个点处，所有点处的场比在极面的中央处测量的场大9.0mT至27mT，并且点之间的场强度变化必须不超过13mT，其中，所述四个或更多个点包括最靠近磁体后翼(back limb)的点。

图4A至图4B示出了由如以上参考图3描述的磁体组件300产生的磁场中的磁控管400的布置的示例。磁控管400的示例可以包括由特利丹 e2v(英国)有限公司(Teledynee2v(UK)Ltd)制造的MG 5193。如图4A 中所示，磁控管400包括一对输入端子410A、410B以在操作期间接收高电压。一个端子410A连接至阴极引线，另一端子410B连接至灯丝引线。在端子410A与410B之间可以联接有保护电容以保护磁控管加热器免受产生电弧。4000pF至2uF。磁控管400包括电子枪，该电子枪由保护罩 420覆盖。在罩上，标记“C”指示电子枪的阳极的位置。在操作期间，如图4B中所示，磁体组件300的“N”极靴310需要与标记为“C”的阴极端子邻近。磁体组件300的位置可以被调节，使得磁场的轴线与阳极的轴线一致，并且与系统波导管的H平面成直角。

磁控管400包括第一磁极430A和与第一磁极430A相对的第二磁极 430B(未示出)。如图4B中所示，第一磁极430A具有平的表面以被定位成与磁体组件300的“N”极靴310邻近；第二磁极430B具有平的表面以被定位成与“S”极靴320邻近。由极靴310和320产生的磁场可以随后在洛伦兹力作用下以可控制的方式对磁控管400内部产生的电子进行加速和操纵。磁控管400还可以包括调谐器440和波导管450。调谐器440 可以根据由阳极确定的基本频率对操作频率进行调节。波导管450是漏斗状物以收集并引导在磁控管400的谐振腔中产生的微波辐射。

以上描述包括对附图的参考，所述附图形成详细描述的一部分。附图通过说明的方式示出了可以实践本实用新型的具体的实施方式。这些实施方式在本文中也称为“示例”。这些示例可以包括除那些示出的或描述的元件之外的元件。然而，本发明人还预期了其中仅提供本文示出的或描述的那些元件的示例。此外，本发明人还预期了相对于本文中所示出或所描述的特定示例(或其一个或更多个方面)或相对于其他示例(或其一个或更多个方面)而使用所示出或所描述的那些元件(或其一个或更多个方面) 的任何组合或排列的示例。

在本文与通过参引并入本文的任何文献之间存在不一致用法的情况下，以本文中的用法为准。

在本文中，如在专利文件中常见的，使用了术语“一”或“一个”，其包括一个或多于一个、独立于“至少一个”或“一个或更多个”的任何其他实例或用法。在本文中，除非以其他方式指示，否则术语“或”用于提及非排他性的，或者使得“A或B”包括“A但不是B”、“B但不是A”、以及“A和B”。在本文中，术语“包括”和“在……中”用作相应的术语“包括”和“其中”的普通语言等同物。此外，在以下权利要求中，术语“包括”和“包含”是开放式的，也就是说，权利要求中的包括除在这些术语之后列举的那些元素之外的元素的系统、装置、条款、组合物、配方、或过程仍然被认为是落在权利要求的范围内。此外，在以下权利要求中，术语“第一”、“第二”、以及“第三”等仅用作标记，而非旨在对其对象规定数量要求。

除非上下文以其他方式指出，否则几何术语比如“平行”、“垂直”、“圆形”、或“方形”不旨在要求绝对的数学精度。相反，这些几何术语允许由于制造或等效功能而引起的变型。例如，如果元件描述为“圆形”或“大致圆形”，则不是精确圆形的部件(例如，一个呈略微椭圆形或多边形的部件)仍然包含在该描述内。

以上描述旨在是说明性的，而非限制性的。例如，以上描述的示例(或其一个或更多个方面)可以以彼此组合的方式使用。比如，本领域普通技术人员在阅读以上描述之后可以使用其他实施方式。提供摘要以符合 37C.F.R.§1.72(b)从而允许读者快速确定本技术公开的本质。应当理解为摘要将不用于解释或限制权利要求的范围或意义。此外，在以上详细描述中，各种特征可以被组合在一起以精简本公开。这不应被解释为希望未要求保护的公开特征对任何权利要求都是必须的。相反地，实用新型主题可能在于比特定的公开实施方式的所有特征少。因此，以下权利要求作为示例或实施方式于此并入详细描述中，其中每个权利要求单独作为独立的实施方式，并且可以预期的是，这些实施方式可以以各种组合或排列彼此组合。本实用新型的范围应当参照所附权利要求以及这些权利要求授权的等同物的全部范围来确定。

Claims (11)

1.一种用于放射治疗系统中的磁控管的磁体组件，其特征在于，所述磁体组件包括：

第一极靴和第二极靴，所述第一极靴与所述第二极靴以同轴的方式对准并以极靴间间距彼此分开，所述极靴间间距定尺寸和定形状成接纳所述磁控管的至少一部分；以及

连结臂，所述连结臂在所述极靴间间距的范围之外将所述第一极靴与所述第二极靴连接；

其中，所述第一极靴包括北极部分并且所述第二极靴包括南极部分，所述北极部分和所述南极部分至少在所述极靴间间距中建立磁场。

2.根据权利要求1所述的磁体组件，其中：

所述第一极靴具有第一圆筒形极靴体，所述第一圆筒形极靴体具有第一极面；并且

所述第二极靴具有第二圆筒形极靴体，所述第二圆筒形极靴体与所述第一圆筒形极靴体以同轴的方式对准，所述第二圆筒形极靴体具有面向所述第一极面的第二极面。

3.根据权利要求2所述的磁体组件，其中，所述第一极面和所述第二极面各自具有凹形形状。

4.根据权利要求2所述的磁体组件，其中，所述第一极面和所述第二极面各自包括具有不同深度的同心层。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的磁体组件，其中，所述第一极靴和所述第二极靴各自具有相应的磁性片，所述相应的磁性片周向地环绕相应的圆筒形极靴体并且分别用作磁体北极和磁体南极。

6.根据权利要求5所述的磁体组件，其中，所述磁性片由钕铁硼(NdFeB)制成。

7.根据权利要求5所述的磁体组件，包括控制电路，所述控制电路耦接至所述磁性片以对磁场强度或场分布进行调节。

8.根据权利要求2至4中的任一项所述的磁体组件，其中，所述第一圆筒形极靴体和所述第二圆筒形极靴体由非磁体材料制成。

9.根据权利要求8所述的磁体组件，其中，所述第一圆筒形极靴体和所述第二圆筒形极靴体各自由铁制成。

10.根据权利要求1至4中的任一项所述的磁体组件，其中，所述连结臂由铁制成。

11.根据权利要求1至4中的任一项所述的磁体组件，包括极靴调节器单元，所述极靴调节器单元构造成对所述第一极靴或所述第二极靴中的至少一者的厚度进行调节，对所述厚度的调节引起所述极靴间间距中的所述磁场的变化。