ES2620670T3 - Degradador de energía - Google Patents

Degradador de energía Download PDF

Info

Publication number
ES2620670T3
ES2620670T3 ES14198364.3T ES14198364T ES2620670T3 ES 2620670 T3 ES2620670 T3 ES 2620670T3 ES 14198364 T ES14198364 T ES 14198364T ES 2620670 T3 ES2620670 T3 ES 2620670T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
energy
movement
speed
energy attenuation
attenuation member
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES14198364.3T
Other languages
English (en)
Inventor
Yves Claereboudt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ion Beam Applications SA
Original Assignee
Ion Beam Applications SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ion Beam Applications SA filed Critical Ion Beam Applications SA
Application granted granted Critical
Publication of ES2620670T3 publication Critical patent/ES2620670T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K1/00—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H7/00—Details of devices of the types covered by groups H05H9/00, H05H11/00, H05H13/00
    • H05H7/12—Arrangements for varying final energy of beam
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N5/1077—Beam delivery systems
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K1/00—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating
    • G21K1/10—Scattering devices; Absorbing devices; Ionising radiation filters
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N2005/1085—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy characterised by the type of particles applied to the patient
    • A61N2005/1087—Ions; Protons
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N2005/1092—Details
    • A61N2005/1095—Elements inserted into the radiation path within the system, e.g. filters or wedges
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H7/00—Details of devices of the types covered by groups H05H9/00, H05H11/00, H05H13/00
    • H05H7/12—Arrangements for varying final energy of beam
    • H05H2007/125—Arrangements for varying final energy of beam by mechanical means, e.g. stripping foils
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H2277/00—Applications of particle accelerators
    • H05H2277/10—Medical devices
    • H05H2277/11—Radiotherapy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Radiation-Therapy Devices (AREA)

Abstract

Un degradador de energía para la atenuación de la energía de un haz de partículas cargadas (50), comprendiendo dicho degradador de energía: - un primer miembro de atenuación de energía (A) adaptado para atenuar la energía de las partículas cargadas que cruzan dicho primer miembro de atenuación, - un segundo miembro de atenuación de energía (B) adaptado para atenuar la energía de las partículas cargadas que cruzan dicho segundo miembro de atenuación, - una unidad de accionamiento (10) que está conectada de forma operativa al primer miembro de atenuación de energía y al segundo y que está configurada para desplazar los miembros de atenuación de energía primero y/o segundo a través del haz de partículas cargadas (50), - la masa (mA) del primer miembro de atenuación de energía (A) es menor que la masa (mB) del segundo miembro de atenuación de energía (B), - la unidad de accionamiento (10) está configurada para desplazar el primer miembro de atenuación de energía (A) a una primera velocidad (VA1) y el segundo miembro de atenuación de energía (B) a una segunda velocidad (VB1) a través del haz de partículas cargadas (50) durante un primer movimiento, - la unidad de accionamiento (10) está configurada para desplazar el primer miembro de atenuación de energía (A) a una tercera velocidad (VA2) a través del haz de partículas cargadas (50) durante un segundo movimiento, y - la media de la tercera velocidad (VA2) a lo largo del segundo movimiento es mayor que la media de la segunda velocidad (VB1) a lo largo del primer movimiento, caracterizado por que - la unidad de accionamiento está configurada para desplazar de forma simultánea los miembros de atenuación de energía primero y segundo a través del haz de partículas cargadas durante el primer movimiento, y - las formas de los miembros de atenuación de energía primero y segundo son de tal manera que la atenuación de energía total del haz de partículas permanece constante durante el primer movimiento.

Description

5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
DESCRIPCION
Degradador de energfa Campo de la invencion
La presente invencion se refiere al campo de los aceleradores de partfculas cargadas, tal como a los aceleradores de protones o de iones de carbono por ejemplo, y mas en particular, a un degradador de energfa para la atenuacion de la energfa de un haz de partfculas cargadas generado por dicho acelerador de partfculas.
Descripcion de la tecnica anterior
Algunas aplicaciones que implican la utilizacion de haces de partfculas cargadas requieren que la energfa de esas partfculas se modifique. Este es el caso, por ejemplo, de las aplicaciones de terapia con partfculas, en las que la energfa de las partfculas cargadas determina la profundidad de la penetracion de esas partfculas en el interior de un cuerpo que se ha de tratar por medio de dicha terapia. Algunos aceleradores de partfculas cargadas, como los sincrotrones por ejemplo, estan adaptados para modificar la energfa del haz de partfculas que generan, pero, sin embargo, puede ser deseable modificar adicionalmente la energfa despues de que las partfculas hayan sido extrafdas del sincrotron. Otros aceleradores de partfculas, como los ciclotrones por ejemplo, no estan adaptados en sf mismos para modificar la energfa del haz de partfculas que generan, y, por lo tanto, requieren un dispositivo adicional para variar esta energfa.
Los dispositivos para la modificacion de la energfa de un haz de partfculas extrafdo de un acelerador de partfculas se denominan comunmente degradadores de energfa. Un degradador de energfa comprende, por tanto, uno o mas bloques de materia que se situan a traves de la trayectoria del haz de partfculas despues de su extraccion del acelerador de partfculas. Segun un principio bien conocido, toda partfcula que pasa a traves de un bloque de materia experimenta una disminucion en su energfa en una cantidad que es, para partfculas de un tipo dado, una funcion de las caracterfsticas intrfnsecas del material que ha sido atravesado y de su grosor.
Por ejemplo, en la patente de EE.UU. n° 6.433.336 se describe un degradador de energfa conocido. Comprende un unico bloque de materia que tiene la forma de una escalera helicoidal. El haz de partfculas entra en el degradador segun una direccion perpendicular a un escalon de la escalera y sale del degradador por el lado opuesto, los cual atenua la energfa del haz de acuerdo al grosor del degradador en dicho escalon. Despues de haber girado la escalera un angulo dado alrededor de su eje, el haz entrara en el degradador en direccion perpendicular a otro escalon, lo cual atenuara la energfa del haz en una cantidad diferente de acuerdo al grosor del degradador en dicho otro escalon.
Por tanto, se puede modificar la atenuacion de energfa por medio del cambio de la posicion angular del degradador con respecto al haz de partfculas.
Se describe otro degradador de energfa conocido, por ejemplo, en la solicitud de patente de EE.UU. n° 2014091238. Comprende dos bloques de materia con forma de cuna, los cuales se pueden desplazar en direccion transversal hasta cruzar la trayectoria del haz. La atenuacion de energfa se modifica por medio del cambio de la posicion transversal de los bloques con respecto al haz de partfculas.
Se describe otro degradador de energfa conocido, por ejemplo, en la solicitud de patente europea n° 1.371.390. Comprende dos pares de bloques de materia con forma de cuna, los cuales se pueden desplazar en direccion transversal hasta cruzar la trayectoria del haz. La atenuacion de energfa fundamental se modifica por medio del cambio de la posicion transversal del par de bloques mas grandes con respecto al haz de partfculas. El par de bloques mas pequenos se utiliza para ajustar/modular la atenuacion de energfa durante la irradiacion, por ejemplo, para adaptarla a la respiracion del paciente.
Un inconveniente de estos degradadores de energfa conocidos es que los bloques atenuadores que se utilizan para fijar la atenuacion de energfa fundamental son pesados, y que, en consecuencia, es diffcil desplazarlos de forma rapida y/o con elevada precision con respecto al haz de partfculas. Algunas aplicaciones recientes necesitan, sin embargo, ser capaces de modificar la energfa del haz de partfculas muy rapidamente, por ejemplo en unas pocas decenas de milisegundos, y/o con una elevada precision posicional.
Este es el caso, por ejemplo, de los sistemas de terapia con partfculas, en los que un objetivo, tal como un tumor, por ejemplo, se ha de irradiar capa por capa con el haz de partfculas, estando estas capas a diferentes profundidades en el interior del cuerpo del paciente. En tales casos, es deseable ser capaz de modificar la energfa fundamental del haz de partfculas de forma muy rapida y/o de forma muy precisa, cuando el sistema pasa de una capa a otra capa.
Compendio de la invencion
Es un objetivo de la invencion resolver los inconvenientes de los degradadores de energfa conocidos. Es un objetivo particular de la invencion proporcionar un degradador de energfa que este adaptado para la modificacion de la
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
energfa fundamental de un haz de partfculas mas rapidamente y/o con una precision mayor que los degradadores conocidos.
Una tfpica energfa de haz aguas arriba (es decir, como entrada) de un degradador de energfa segun la invencion esta en el rango de los MeV, por ejemplo en el intervalo de entre los 150 MeV y 300 MeV, y una tfpica energfa fundamental de haz deseada aguas abajo (es decir, como salida) de un degradador de energfa segun la invencion esta tambien en el rango de los MeV, por ejemplo en el intervalo de entre los 50 MeV y 230 MeV para una energfa de entrada de 230 MeV.
La invencion queda definida por las reivindicaciones independientes. Las reivindicaciones dependientes definen realizaciones ventajosas.
Segun la invencion, se proporciona un degradador de energfa para la atenuacion de la energfa de un haz de partfculas cargadas, tal como un haz de protones o de iones de carbono por ejemplo, comprendiendo dicho degradador de energfa:
- un primer miembro de atenuacion de energfa (A) adaptado para atenuar la energfa de las partfculas cargadas que cruzan dicho primer miembro de atenuacion,
- un segundo miembro de atenuacion de energfa (B) adaptado para atenuar la energfa de las partfculas cargadas que cruzan dicho segundo miembro de atenuacion, y
- una unidad de accionamiento que esta conectada de forma operativa a los miembros de atenuacion de energfa primero y segundo y que esta configurada para desplazar los miembros de atenuacion de energfa primero y/o segundo a traves del haz de partfculas cargadas,
en el que:
- la masa (itia) del primer miembro de atenuacion de energfa (A) es menor que la masa (itib) del segundo miembro de atenuacion de energfa (B),
- la unidad de accionamiento esta configurada para desplazar de forma simultanea el primer miembro de atenuacion de energfa (A) a una primera velocidad (VA1) y el segundo miembro de atenuacion de energfa (B) a una segunda velocidad (VB1) a traves del haz de partfculas cargadas durante un primer movimiento,
- las formas de los miembros de atenuacion de energfa primero y segundo (A, B) son de tal manera que la atenuacion de energfa total del haz de partfculas permanece constante durante el primer movimiento,
- la unidad de accionamiento esta configurada para desplazar el primer miembro de atenuacion de energfa (A) a una tercera velocidad (VA2) a traves del haz de partfculas cargadas durante un segundo movimiento, y
- la media de la tercera velocidad (VA2) a lo largo del segundo movimiento es mayor que la media de la segunda velocidad (VB1) a lo largo del primer movimiento.
Al estar configurado para desplazar de forma simultanea el miembro de atenuacion de energfa mas ligero (A) a la primera velocidad (VA1) y el miembro de atenuacion de energfa mas pesado (B) a la segunda velocidad (VB1) a traves del haz de partfculas cargadas durante el primer movimiento, aunque manteniendo la atenuacion de energfa total del haz de partfculas constante durante el primer movimiento, la unidad de accionamiento puede reposicionar el miembro de atenuacion de energfa mas ligero (A) con respecto al haz de partfculas de manera que este listo para el segundo movimiento, aunque sin tener que desplazar rapidamente el miembro de atenuacion de energfa mas pesado (B). En un sistema de terapia con partfculas por ejemplo, este primer movimiento se puede llevar a cabo, por ejemplo, en el transcurso de la irradiacion de una determinada capa del objetivo.
Ademas, al estar configurado para desplazar el miembro de atenuacion de energfa mas ligero (A) a la velocidad mas elevada (VA2) a traves del haz de partfculas cargadas durante el segundo movimiento, se puede modificar de hecho la atenuacion de energfa total mas rapidamente y con una precision mayor que con los degradadores de energfa convencionales. En un sistema de terapia con partfculas por ejemplo, este segundo movimiento y la variacion de la energfa del haz de partfculas que lo acompana se pueden llevar a cabo, por ejemplo, durante un cambio de capa del objetivo que se ha de irradiar.
Preferiblemente, la masa (ita) del primer miembro de atenuacion de energfa es menor que 0,5 veces la masa (itb) del segundo miembro de atenuacion de energfa.
Mas preferiblemente, la masa (ita) del primer miembro de atenuacion de energfa es menor que 0,1 veces la masa (mB) del segundo miembro de atenuacion de energfa.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Aun mas preferiblemente, la masa (itia) del primer miembro de atenuacion de energfa es menor que 0,02 veces la masa (mB) del segundo miembro de atenuacion de energfa.
Preferiblemente, el primer miembro de atenuacion de energfa esta hecho del mismo material que el segundo miembro de atenuacion de energfa.
Preferiblemente, la media de la tercera velocidad (VA2) a lo largo del segundo movimiento es mayor que dos veces la media de la segunda velocidad (VB1) a lo largo del primer movimiento.
Mas preferiblemente, la media de la tercera velocidad (VA2) a lo largo del segundo movimiento es mayor que cinco veces la media de la segunda velocidad (VB1) a lo largo del primer movimiento.
Aun mas preferiblemente, la media de la tercera velocidad (VA2) a lo largo del segundo movimiento es mayor que diez veces la media de la segunda velocidad (VB1) a lo largo del primer movimiento.
Segun la invencion, se proporciona preferiblemente un degradador de energfa para la atenuacion de la energfa de un haz de partfculas cargadas, comprendiendo dicho degradador de energfa:
- un primer miembro de atenuacion de energfa (A) adaptado para atenuar la energfa de las partfculas cargadas que cruzan dicho primer miembro de atenuacion y que tiene la forma de una cuna que presenta una primera cara de entrada de haz (A1) y una primera cara de salida de haz (A2) opuesta,
- un segundo miembro de atenuacion de energfa (B) adaptado para atenuar la energfa de las partfculas cargadas que cruzan dicho segundo miembro de atenuacion y que tiene la forma de una cuna que presenta una segunda cara de entrada de haz (B1) y una segunda cara de salida de haz (B2) opuesta,
- siendo dichas caras de entrada de haz primera y segunda, asf como dichas caras de salida de haz primera y segunda, caras planas,
- una unidad de accionamiento que esta conectada de forma operativa a los miembros de atenuacion de energfa primero y segundo y que esta configurada para desplazar los miembros de atenuacion de energfa primero y/o segundo a traves del haz de partfculas cargadas,
en el que:
- la masa (ita) del primer miembro de atenuacion de energfa (A) es menor que la masa (itb) del segundo miembro de atenuacion de energfa (B),
- la unidad de accionamiento esta configurada para desplazar de forma simultanea el primer miembro de atenuacion de energfa (A) a una primera velocidad (VA1) y el segundo miembro de atenuacion de energfa (B) a una segunda velocidad (VB1) a traves del haz de partfculas cargadas durante un primer movimiento de traslacion,
- las formas de los miembros de atenuacion de energfa primero y segundo (A, B) son de tal manera que la atenuacion de energfa total del haz de partfculas permanece constante durante el primer movimiento,
- la unidad de accionamiento esta configurada para desplazar el primer miembro de atenuacion de energfa (A) a una tercera velocidad (VA2) a traves del haz de partfculas cargadas durante un segundo movimiento de traslacion, y
- la media de la tercera velocidad (VA2) a lo largo del segundo movimiento es mayor que la media de la segunda velocidad (VB1) a lo largo del primer movimiento.
Dicha configuracion preferida hace posible, de hecho, una flexibilidad mucho mayor en cuanto a la variacion de la atenuacion de la energfa del haz de partfculas, en comparacion con los casos en los que los miembros de atenuacion de energfa tienen otras formas y/o en comparacion con los casos en los que los movimientos de los miembros de atenuacion de energfa no son movimientos de traslacion.
En dicha configuracion preferida, la primera cara de entrada de haz (A1) es preferiblemente paralela a la segunda cara de salida de haz (B2), la primera cara de salida de haz (A2) es preferiblemente paralela a la segunda cara de entrada de haz (B1), y la unidad de accionamiento esta configurada preferiblemente de tal forma que, durante el primer movimiento, la primera velocidad (VA1) instantanea es igual a la segunda velocidad (VB1) instantanea. Esto hace posible que el haz de partfculas entre y salga del degradador de energfa segun una direccion perpendicular a la primera cara de entrada y a la ultima cara de salida, reduciendo de esta forma las distorsiones no deseadas en el haz de partfculas.
Segun la invencion, se proporciona ademas un sistema de terapia con partfculas que comprende un acelerador de partfculas configurado para generar un haz de partfculas cargadas, y que comprende un degradador de energfa
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
segun la invencion para la atenuacion de la energfa del haz de partfculas cargadas generado como salida por el acelerador de partfculas. El acelerador de partfculas es preferiblemente un acelerador de energfa fija, mas preferiblemente un ciclotron, por ejemplo un sincrociclotron.
Breve descripcion de los dibujos
Estos y otros aspectos de la invencion se explicaran en mayor detalle a modo de ejemplo y haciendo referencia a los dibujos que se acompanan, en los que:
La figura 1 muestra de forma esquematica un degradador de energfa segun la invencion.
La figura 2 muestra de forma esquematica un degradador de energfa segun la invencion, con una unidad de accionamiento a modo de ejemplo.
La figura 3 muestra de forma esquematica un degradador de energfa segun la invencion, con una unidad de accionamiento preferida.
La figura 4 muestra de forma esquematica un degradador de energfa preferido segun la invencion.
Las figuras 5a, 5b, 5c muestran de forma esquematica una seccion transversal del degradador de energfa de la figura 4 en diferentes etapas de un desplazamiento de sus componentes.
La figura 6 muestra de forma esquematica un degradador de energfa mas preferido segun la invencion.
La figura 7 muestra de forma esquematica un degradador de energfa aun mas preferido segun la invencion.
Las figuras 8a, 8b, 8c, 8d muestran de forma esquematica secciones transversales del degradador de energfa de la figura 7 segun diferentes configuraciones de sus componentes y de sus movimientos.
La figura 9 muestra de forma esquematica una variante de un degradador de energfa segun un ejemplo.
La figura 10 muestra de forma esquematica otra variante de un degradador de energfa segun la invencion.
La figura 11 muestra de forma esquematica una parte de un sistema de terapia con partfculas que comprende un acelerador de partfculas y un degradador de energfa segun la invencion.
Los dibujos de las figuras no estan hechos a escala ni de forma proporcionada.
Por lo general, los componentes similares o identicos estan indicados mediante los mismos numeros de referencia en las figuras.
Descripcion detallada de realizaciones de la invencion
La figura 1 muestra de forma esquematica una vista en 3D de un degradador de energfa segun la invencion. El degradador de energfa comprende un primer miembro de atenuacion de energfa (A) adaptado para atenuar la energfa de las partfculas cargadas que cruzan dicho primer miembro de atenuacion y un segundo miembro de atenuacion de energfa (B) adaptado para atenuar la energfa de las partfculas cargadas que cruzan dicho segundo miembro de atenuacion. Tal y como es bien conocido en la tecnica, estos miembros de atenuacion son, por ejemplo, bloques de materia solida, tales como bloques de berilio o de grafito de carbono. Preferiblemente, el primer miembro de atenuacion de energfa (A) esta hecho del mismo material que el segundo miembro de atenuacion de energfa (B). Es especffico de la invencion que la masa (itia) del primer miembro de atenuacion de energfa (A) es menor que la masa (mB) del segundo miembro de atenuacion de energfa (B). Preferiblemente, mA es menor que 0,5 veces mB. Mas preferiblemente, mA es menor que 0,1 veces mB. Aun mas preferiblemente, mA es menor que 0,02 veces mB. Mas adelante se proporcionaran masas a modo de ejemplo.
En la figura 1 se muestra un haz de partfculas cargadas (50) que cruza ambos miembros de atenuacion de energfa primero y segundo. En funcionamiento, el degradador de energfa atenuara de esta forma la energfa del haz de partfculas (50) despues de que este cruce ambos miembros de atenuacion de energfa primero y segundo, tal y como se muestra en la figura 1. Se puede estimar una atenuacion total de la energfa del haz de partfculas (50) como la suma de las atenuaciones de energfa proporcionadas por los miembros de atenuacion de energfa primero y segundo a lo largo de la trayectoria del haz de partfculas (50). El degradador de energfa comprende ademas una unidad de accionamiento (10) que esta conectada de forma operativa al primer miembro de atenuacion de energfa y al segundo para desplazar los miembros de atenuacion de energfa primero y/o segundo a traves del haz de partfculas cargadas (50). Dichas unidades de accionamiento son bien conocidas en la tecnica tambien. La unidad de accionamiento (10) esta configurada para desplazar de forma simultanea el primer miembro de atenuacion de energfa (A) a una primera velocidad (VA1) y el segundo miembro de atenuacion de energfa (B) a una segunda velocidad (VB1) a traves del haz de partfculas cargadas (50) durante un primer movimiento. Dependiendo de la forma de los miembros de atenuacion de energfa y de sus velocidades respectivas, la atenuacion de energfa variara
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
o no en el transcurso de este movimiento. Se proporcionaran mas adelante ejemplos preferidos de velocidades y formas que dan lugar a que la atenuacion de energfa total permanezca constante durante este primer movimiento.
La unidad de accionamiento (10) esta configurada ademas para desplazar el primer miembro de atenuacion de energfa (A) a una tercera velocidad (VA2) a traves del haz de partfculas cargadas (50) durante un segundo movimiento. En el transcurso de este segundo movimiento, el segundo miembro de atenuacion de energfa (B) puede moverse o no. Sin embargo, las formas y las posiciones de los miembros de atenuacion de energfa primero y segundo se elegiran, preferiblemente, de tal manera que, cuando se este en funcionamiento, el haz de partfculas (50) cruce ambos miembros de atenuacion de energfa durante el primer movimiento, asf como durante el segundo movimiento.
Es especffico de la invencion que la media de la tercera velocidad (VA2) a lo largo del segundo movimiento es mayor que la media de la segunda velocidad (VB1) a lo largo del primer movimiento. Preferiblemente, la media de la tercera velocidad (VA2) a lo largo del segundo movimiento es mayor que dos veces la media de la segunda velocidad (VB1) a lo largo del primer movimiento. Mas preferiblemente, la media de la tercera velocidad (VA2) a lo largo del segundo movimiento es mayor que cinco veces la media de la segunda velocidad (VB1) a lo largo del primer movimiento. Aun mas preferiblemente, la media de la tercera velocidad (VA2) a lo largo del segundo movimiento es mayor que diez veces la media de la segunda velocidad (VB1) a lo largo del primer movimiento. Para una aplicacion de terapia con partfculas, es ventajoso, por ejemplo, y ha resultado ser factible que VB1 este en el intervalo de 0,02 m/s a 0,2 m/s (por ejemplo, de 10 cm/5 s a 10 cm/500 ms), preferiblemente en el intervalo de 0,05 m/s a 0,1 m/s (por ejemplo, de 10 cm/2 s a 10 cm/1 s), y que VA2 este en el intervalo de 0,2 m/s a 100 m/s (por ejemplo, de 10 cm/500 ms a 10 cm/1 ms), preferiblemente en el intervalo de 1 m/s a 2 m/s (por ejemplo, de 10 cm/100 ms a 10 cm/50 ms).
En todos y cada uno de estos casos, la unidad de accionamiento (10) esta configurada preferiblemente de tal forma que, en cualquier instante del transcurso del primer movimiento, la primera velocidad (VA1) instantanea es igual a la segunda velocidad (VB1) instantanea (siendo consideradas ambas velocidades como magnitudes vectoriales en este caso). De hecho, esto hace posible que la atenuacion de energfa total dependa unicamente, o de forma substancial, de las formas de los miembros de atenuacion de energfa primero y segundo, lo cual simplifica el diseno del sistema.
La figura 2 muestra de forma esquematica un degradador de energfa segun la invencion, con una unidad de accionamiento (10) a modo de ejemplo. En este ejemplo, un primer motor (M1) esta conectado de forma operativa para desplazar el primer miembro de atenuacion de energfa (A) a la primera velocidad (VA1) durante el primer movimiento y a la tercera velocidad (VA2) durante el segundo movimiento, con respecto a una parte fija - tal como un bastidor, por ejemplo - o con respecto al haz de partfculas (50). Un segundo motor (M2) esta conectado de forma operativa para desplazar el segundo miembro de atenuacion de energfa (B) a la segunda velocidad (VB1) durante el primer movimiento, con respecto a la parte fija o al haz de partfculas (50).
La figura 3 muestra de forma esquematica un degradador de energfa preferido segun la invencion, con una unidad de accionamiento (10) preferida. En este ejemplo, un segundo motor (M2) esta conectado de forma operativa para desplazar el segundo miembro de atenuacion de energfa (B) a la segunda velocidad (VB1) durante el primer movimiento, con respecto a una parte fija - tal como un bastidor, por ejemplo - o con respecto al haz de partfculas (50). Un primer motor (M1), cuyo estator esta conectado rfgidamente al segundo miembro de atenuacion de energfa (B), esta conectado de forma operativa para desplazar el primer miembro de atenuacion de energfa (A) a la primera velocidad (VA1) durante el primer movimiento y a la tercera velocidad (VA2) durante el segundo movimiento, con respecto al segundo miembro de atenuacion. Por lo tanto, mediante el accionamiento del segundo motor (M2), y el no accionamiento o bloqueo del primer motor (M1), ambos miembros de atenuacion de energfa primero y segundo se desplazaran de forma simultanea y a la misma velocidad con respecto al bastidor o al haz de partfculas (50) durante el primer movimiento; y mediante el accionamiento del primer motor (M1), el primer miembro de atenuacion de energfa (A) se desplazara con respecto al bastidor o al haz de partfculas (50) durante el segundo movimiento.
En los ejemplos que se proporcionan en lo sucesivo, y en los que los miembros de atenuacion de energfa se hayan de desplazar segun una traslacion, y en el caso de que el motor sea un motor de tipo giratorio, tal como un motor electrico, por ejemplo, se hara uso, como es evidente, de una transmision intermedia (no mostrada) al objeto de transformar el movimiento giratorio del motor, o de los motores, en un movimiento de traslacion aplicado a los miembros de atenuacion de energfa (A, B). En los ejemplos que se proporcionan en lo sucesivo, y en los que los miembros de atenuacion de energfa se hayan de desplazar segun un giro, y en el caso de que el motor sea un motor de tipo giratorio, se puede hacer uso ademas de una transmision intermedia (no mostrada) al objeto de ajustar la velocidad y/o el par aplicado a los miembros de atenuacion de energfa (A, B).
La figura 4 muestra de forma esquematica una vista en 3D de un degradador de energfa preferido segun la invencion, en un sistema de referencia XYZ. Como se puede observar en esta figura, cada uno de los miembros de atenuacion de energfa primero y segundo tiene forma cilfndrica (forma obtenida al desplazar una lfnea recta de forma paralela a sf misma, en este ejemplo, paralela al eje Y). En este caso, la unidad de accionamiento (10) esta configurada preferiblemente para desplazar los miembros de atenuacion de energfa primero y segundo segun una traslacion en un plano paralelo al plano XZ (los vectores VA1 y VA2 son paralelos al plano XZ).
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
Las figuras 5a, 5b, 5c muestran de forma esquematica secciones transversales de un degradador de energfa preferido y a modo de ejemplo segun la figura 4, en diferentes etapas de un desplazamiento de los miembros de atenuacion de energfa primero y segundo, estando tomadas las secciones transversales segun un plano paralelo al plano XZ. En estas figuras, se muestra un haz de partfculas (50) imaginario, cuya trayectoria es paralela al eje Z. Dicho degradador de energfa preferido es particularmente util para la terapia con partfculas, tal y como se vera de forma mas clara mas adelante.
Las secciones transversales son especiales en este caso. Estan obtenidas por medio de la division de la superficie de un cilindro imaginario a lo largo de dos lfneas libremente elegidas (L1, L2), dando lugar de esta forma a dos partes imaginarias (P1, P2), y por medio de la extension de estas dos partes de manera que queden planas, tal y como se muestra en el lado derecho de la figura 5a en lfneas discontinuas. Se anade ademas un apendice rectangular plano (P1') al lado derecho de la primera parte (P1). El conjunto de P1 y P1' representa la seccion transversal del primer miembro de atenuacion de energfa (A).
La segunda parte (P2) representa la seccion transversal de la parte mas a la derecha del segundo miembro de atenuacion de energfa (B), es decir, de aquella cuya anchura es igual a Dx1. Cada una de las otras dos partes del segundo miembro de atenuacion de energfa (B) que quedan a la izquierda de esta parte mas a la derecha tiene una anchura que es igual a Dx1. Estan obtenidas por medio del aumento de la altura de la segunda parte (P2) sin modificar los perfiles superior e inferior de la segunda parte, y por medio de la alineacion respectiva de los correspondientes perfiles superior e inferior.
La forma segun la cual la unidad de accionamiento (10) desplaza los miembros de atenuacion de energfa primero y segundo se describira con mayor detalle a continuacion.
La figura 5a muestra las posiciones de los miembros de atenuacion de energfa primero y segundo con respecto al haz de partfculas (50) en una condicion inicial, por ejemplo. El lado izquierdo de la parte mas a la derecha del segundo miembro de atenuacion de energfa (B) esta alineado verticalmente con el lado izquierdo del primer miembro de atenuacion de energfa (A). La unidad de accionamiento (10) esta configurada para desplazar de forma simultanea el primer miembro de atenuacion de energfa (A) a una primera velocidad (VA1) y el segundo miembro de atenuacion de energfa (B) a una segunda velocidad (VB1) a traves del haz de partfculas cargadas (50) durante un primer movimiento. Es especffico de la presente memoria que, durante dicho primer movimiento, la componente horizontal (X) de la primera velocidad (VA1) instantanea es igual a la componente horizontal (X) de la segunda velocidad (VB1) instantanea. Esto se puede obtener de forma sencilla, por ejemplo, por medio de la utilizacion de una unidad de accionamiento (10) como la que se muestra en la figura 3, y por medio del bloqueo del primer motor (M1) en reposo durante el primer movimiento, de manera que el primer miembro de atenuacion de energfa (A) no se desplace con respecto al segundo miembro de atenuacion de energfa (B).
Gracias a las secciones transversales especiales de los miembros de atenuacion de energfa primero y segundo, tal y como se han descrito con anterioridad (veanse las partes P1+P1' y P2) y gracias a sus velocidades instantaneas iguales en la direccion X, sera facil de entender que la distancia total recorrida por las partfculas del haz de partfculas (50) a traves de los miembros de atenuacion de energfa primero y segundo - y, por lo tanto, la atenuacion de energfa total de estas partfculas por medio del degradador de energfa - permanece constante durante el primer movimiento.
La figura 5b muestra las posiciones de los miembros de atenuacion de energfa primero y segundo con respecto al haz de partfculas (50) al final del primer movimiento, en concreto, cuando los miembros de atenuacion de energfa primero y segundo se han desplazado a lo largo de una distancia horizontal (X) que es preferiblemente algo menor que Dx1, de manera que el haz de partfculas (50) cruza todavfa ambos miembros de atenuacion de energfa primero y segundo al final del primer movimiento.
La unidad de accionamiento (10) esta configurada ademas para desplazar a continuacion el primer miembro de atenuacion de energfa (A) a una tercera velocidad (VA2) a traves del haz de partfculas cargadas (50) durante un segundo movimiento, siendo la media de la tercera velocidad (VA2) a lo largo del segundo movimiento mayor que la media de la segunda velocidad (VB1) a lo largo del primer movimiento. En este ejemplo, el segundo movimiento es de sentido opuesto al primer movimiento.
La figura 5c muestra las posiciones de los miembros de atenuacion de energfa primero y segundo con respecto al haz de partfculas (50) al final del segundo movimiento, en concreto, cuando el primer miembro de atenuacion de energfa (A) se ha desplazado hacia la izquierda una distancia horizontal (X) Dx1, de manera que el primer miembro de atenuacion de energfa (A) esta situado de nuevo en frente de la parte correspondiente del segundo miembro de atenuacion de energfa (B). En este instante, la distancia total recorrida por el haz de partfculas (50) a traves de los miembros de atenuacion de energfa primero y segundo - y, por lo tanto, la atenuacion de energfa total del haz de partfculas (50) - sera mayor que durante el primer movimiento (figuras 5a y 5b).
A partir de este instante, se puede repetir la secuencia de movimientos primero y segundo descritos con respecto a las figuras 5a y 5b, tantas veces como sea necesario, siempre que, por supuesto, no se exceda la anchura total (X) del segundo miembro de atenuacion de energfa (B).
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
Esta configuracion es especialmente util para los sistemas de terapia con partfculas, en los que un objetivo (200), tal como un tumor, por ejemplo, se ha de irradiar capa por capa con un haz de partfculas (50), estando estas capas a diferentes profundidades en el interior del cuerpo del paciente. En tales casos, es deseable ser capaz de modificar la energfa del haz de partfculas (50) de forma muy rapida y/o de forma muy precisa, cuando el sistema pasa de una capa a otra capa. La configuracion de las figuras 5a, 5b y 5c permite alcanzar esto de la siguiente manera. En primer lugar, se situa el degradador de energfa con respecto al haz de partfculas (50) tal y como se muestra en la figura 5a. Se enciende a continuacion el haz de partfculas (50) al objeto de irradiar una primera capa del tumor (por ejemplo, la capa mas profunda). Mientras se irradia dicha capa, la unidad de accionamiento (10) realiza el primer movimiento de los miembros de atenuacion de energfa primero y segundo a una velocidad relativamente baja (VA1x = VA2x). Como se ha explicado, la atenuacion de energfa total - y, por lo tanto, la energfa del haz a la salida del degradador de energfa - permanece constante durante el primer movimiento. Al final del primer movimiento (figura 5b), preferiblemente se apaga el haz. Mientras el haz esta apagado, la unidad de accionamiento (10) realiza el segundo movimiento del primer miembro de atenuacion de energfa (A) a una velocidad relativamente elevada (VA2). Al final del segundo movimiento (figura 5c), se enciende de nuevo el haz. En este instante, la atenuacion de energfa total es mas elevada - y, por lo tanto, la energfa del haz a la salida del degradador de energfa es menor que en el transcurso del primer movimiento. Se puede comenzar a irradiar otra capa del tumor, menos profunda que la primera capa. Debido a que la masa (itia) del primer miembro de atenuacion de energfa (A) es menor que la masa (me) del segundo miembro de atenuacion de energfa (B), el segundo movimiento se puede realizar de forma muy rapida y con una elevada precision. Esto reduce el tiempo que se requiere para modificar la energfa del haz entre dos capas, lo cual reduce el tiempo del tratamiento.
Es evidente que tambien se puede proceder al reves, es decir, situar inicialmente el primer miembro de atenuacion de energfa (A) justamente encima de la parte correspondiente de la parte mas gruesa del segundo miembro de atenuacion de energfa (B) (lado izquierdo de la figura 5a) y desplazar los miembros de atenuacion de energfa primero y segundo hacia la izquierda durante el primer movimiento, y desplazar a continuacion el primer miembro de atenuacion de energfa (A) hacia la derecha durante el segundo movimiento.
La figura 6 muestra de forma esquematica una vista en 3D de un degradador de energfa mas preferido segun la invencion. Es identico a los descritos con anterioridad, excepto por el hecho de que el primer miembro de atenuacion de energfa (A) tiene la forma de una cuna que presenta una primera cara de entrada de haz (A1) y una primera cara de salida de haz (A2) opuesta, y el segundo miembro de atenuacion de energfa (B) tiene la forma de una cuna que presenta una segunda cara de entrada de haz (B1) y una segunda cara de salida de haz (B2) opuesta. Las caras de entrada de haz primera y segunda son caras planas. Las caras de salida de haz primera y segunda son tambien caras planas. Ademas, la unidad de accionamiento (10) esta configurada para desplazar los miembros de atenuacion de energfa primero y segundo segun una traslacion a lo largo del haz de partfculas (50). Mas alla del hecho de que son mas faciles de disenar y fabricar, la ventaja de los miembros de atenuacion con forma de cuna es que la cantidad de atenuacion de energfa se puede modificar con mayor libertad y de forma mas precisa por medio del segundo movimiento. En el caso de que las inclinaciones de las cunas no sean las mismas, es evidente que las velocidades primera y segunda deben ser diferentes durante el primer movimiento, al objeto de mantener constante la atenuacion de energfa total.
La figura 7 muestra de forma esquematica una vista en 3D de un degradador de energfa aun mas preferido segun la invencion. Es identico al de la figura 6, excepto por el hecho de la primera cara de entrada de haz (A1) es paralela a la segunda cara de salida de haz (B2), la primera cara de salida de haz (A2) es paralela a la segunda cara de entrada de haz (B1), y por el hecho de que - durante el primer movimiento - la componente horizontal (X) de la primera velocidad (VA1) instantanea es igual a la componente horizontal (X) de la segunda velocidad (VB1) instantanea. Esto se puede obtener de forma sencilla, por ejemplo, por medio de la utilizacion de una unidad de accionamiento (10) como la que se muestra en la figura 3, y por medio del bloqueo del primer motor (M1) en reposo durante el primer movimiento, de manera que el primer miembro de atenuacion de energfa (A) no se desplace con respecto al segundo miembro de atenuacion de energfa (B) durante el primer movimiento.
En dicha configuracion, sera facil de entender que la distancia total recorrida por el haz de partfculas (50) a traves de los miembros de atenuacion de energfa primero y segundo - y, por lo tanto, la atenuacion de energfa total del haz de partfculas (50) por medio del degradador de energfa - permanece constante durante el primer movimiento, y que la atenuacion de energfa total del haz de partfculas (50) se modifica rapidamente despues del segundo movimiento.
Las figuras 8a, 8b, 8c y 8d muestran de forma esquematica secciones transversales segun un plano paralelo al plano XZ del degradador de energfa de la figura 7, y segun diferentes configuraciones de los miembros de atenuacion de energfa primero y segundo y de sus respectivos movimientos. Para mayor claridad, la unidad de accionamiento (10), aunque presente, no se muestra.
Las figuras 8b y 8c son configuraciones mas preferidas, ya que el haz entra y sale del degradador de energfa segun una direccion perpendicular a sus superficies de entrada y salida.
La figura 8c es una configuracion mas preferida aun, ya que permite mantener un espacio entre las dos cunas menor que en el caso de la figura 8b.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
La figura 8d ilustra el caso en el que la cunas estan truncadas en uno de sus extremos. Como observacion general, se ha de senalar que las caras laterales (las caras que estan orientadas hacia el plano YZ) de las cunas son preferiblemente planas y paralelas entre si, aunque esto no es obligatorio.
La figura 9 muestra de forma esquematica una variante de un degradador de energfa segun un ejemplo.
Es identico a los degradadores de energfa descritos con anterioridad, excepto por el hecho de que el primer miembro de atenuacion de energfa (A) esta subdividido en una pluralidad de primeros sub-miembros (Ai) interconectados mecanicamente, y por el hecho de que el segundo miembro de atenuacion de energfa (B) esta subdividido en una pluralidad de segundos sub-miembros (Bi) interconectados mecanicamente. En este ejemplo se muestran sub-miembros con forma de cuna, pero se puede utilizar asimismo cualquier otra forma.
Cuando tienen la forma de una cuna con caras de entrada y salida de haz mutuamente paralelas, como se muestra en las figuras 7 y 8, los miembros de atenuacion de energfa pueden tener, por ejemplo, las siguientes caracterfsticas, en particular, en el contexto de un sistema de terapia con partfculas, en el que la energfa del haz se debe atenuar desde, por ejemplo, 230 MeV a la entrada del degradador hasta una energfa que este en el intervalo de entre 50 MeV y 230 MeV a la salida el degradador:
Segundo miembro Primer miembro
de atenuacion (B) de atenuacion (A)
Anchura en direccion X [cm]
64 8
Altura en direccion Z [cm]
16 2
Angulo de la cuna [°]
14,04 14,04
Profundidad en direccion Y [cm]
2 2
Volumen [cm3]
1.024 16
Densidad [N/A]
1,85 1,85
Masa [g]
1.894,4 29,6
Los miembros de atenuacion de energfa primero y segundo, tal y como se han descrito con anterioridad, tambien pueden estar doblados alrededor de un eje central (Z1), que es preferiblemente paralelo al haz de partfculas (50) en la posicion a lo largo de la trayectoria del haz en la que el haz de partfculas (50) cruza el degradador de energfa. En dicho caso, la unidad de accionamiento (10) esta configurada para accionar los miembros de atenuacion de energfa primero (A) y segundo (B) para que giren alrededor del eje central (Z1), y segun las velocidades descritas respectivamente (VA1, VB1, VA2), las cuales son, evidentemente, velocidades de giro en este caso.
La figura 10 muestra de forma esquematica un degradador de energfa preferido y a modo de ejemplo que se puede obtener de esta manera, asf como su posicion y orientacion con respecto al haz de partfculas (50). En este ejemplo, el primer miembro de atenuacion de energfa (A) presenta una primera cara de entrada de haz (A1) que tiene la forma de una porcion de una primera rampa helicoidal y una primera cara de salida de haz (A2) opuesta que tiene la forma de una porcion de anillo plano. El segundo miembro de atenuacion de energfa (B) presenta una segunda cara de entrada de haz (B1) que tiene la forma de una porcion de anillo plano y una segunda cara de salida de haz (B2) opuesta que tiene la forma de una segunda rampa helicoidal. La primera rampa helicoidal es coaxial con la segunda rampa helicoidal. Preferiblemente, la primera rampa helicoidal se corresponde con la segunda rampa helicoidal, la primera cara de salida de haz (A2) es paralela a la segunda cara de entrada de haz (B1), y - durante el primer movimiento - la primera velocidad (VA1) giratoria instantanea es igual a la segunda velocidad (VB1) giratoria instantanea. Esta configuracion preferida es, de hecho, un equivalente giratorio de la configuracion de la figura 7.
En cualquiera de las configuraciones descritas con anterioridad, la unidad de accionamiento (10) y los miembros de atenuacion primero y segundo estan configurados, preferiblemente, de tal manera que el espacio maximo entre los miembros de atenuacion primero y segundo en el transcurso de los movimientos primero y segundo es menor que 5 cm, preferiblemente menor que 1 cm, preferiblemente menor que 100 mm, preferiblemente menor que 10 mm, preferiblemente menor que 1 mm.
Tal y como se muestra de forma esquematica en la figura 11, la invencion se refiere ademas a un sistema de terapia con partfculas configurado para la irradiacion de un objetivo (200) con un haz de partfculas cargadas (50). Dicho sistema de terapia con partfculas comprende un acelerador de partfculas (100) configurado para generar como salida un haz de partfculas cargadas (50), tal como un haz de protones o de iones de carbono, por ejemplo, y un degradador de energfa tal como el descrito con anterioridad para la atenuacion de la energfa de dicho haz de partfculas cargadas (50) antes de que este alcance el objetivo (200). En el ejemplo de la figura 11, los miembros de atenuacion de energfa primero y segundo del degradador de energfa tienen forma de cuna, pero se puede utilizar
tambien cualquier otra forma, tal y como se ha descrito con anterioridad. Preferiblemente, el acelerador de partfculas (100) es un acelerador de energfa fija. Mas preferiblemente, el acelerador de partfculas (100) es un ciclotron, por ejemplo un sincrociclotron.
La presente invencion se ha descrito en terminos de realizaciones especfficas, las cuales son ilustrativas de la 5 invencion y no se han de considerar como limitativas. De forma mas general, se apreciara por parte de los expertos en la tecnica que la presente invencion no se limita a lo que se ha mostrado y/o descrito en particular con anterioridad.
Los numeros de referencia en las reivindicaciones no limitan su alcance de proteccion.
La utilizacion de los verbos “comprender”, “incluir”, “estar compuesto de”, o cualquier otra variante, asf como la de 10 sus respectivas conjugaciones, no excluye la presencia de otros elementos diferentes a los especificados.
La utilizacion del artfculo “un”, “una”, “el”, “la” precediendo a un elemento no excluye la presencia de una pluralidad de dichos elementos.
La invencion queda definida por las reivindicaciones adjuntas.

Claims (15)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    1. Un degradador de energfa para la atenuacion de la energfa de un haz de partfculas cargadas (50), comprendiendo dicho degradador de energfa:
    - un primer miembro de atenuacion de energfa (A) adaptado para atenuar la energfa de las partfculas cargadas que cruzan dicho primer miembro de atenuacion,
    - un segundo miembro de atenuacion de energfa (B) adaptado para atenuar la energfa de las partfculas cargadas que cruzan dicho segundo miembro de atenuacion,
    - una unidad de accionamiento (10) que esta conectada de forma operativa al primer miembro de atenuacion de energfa y al segundo y que esta configurada para desplazar los miembros de atenuacion de energfa primero y/o segundo a traves del haz de partfculas cargadas (50),
    - la masa (mA) del primer miembro de atenuacion de energfa (A) es menor que la masa (mB) del segundo miembro de atenuacion de energfa (B),
    - la unidad de accionamiento (10) esta configurada para desplazar el primer miembro de atenuacion de energfa (A) a una primera velocidad (VA1) y el segundo miembro de atenuacion de energfa (B) a una segunda velocidad (VB1) a traves del haz de partfculas cargadas (50) durante un primer movimiento,
    - la unidad de accionamiento (10) esta configurada para desplazar el primer miembro de atenuacion de energfa (A) a una tercera velocidad (VA2) a traves del haz de partfculas cargadas (50) durante un segundo movimiento, y
    - la media de la tercera velocidad (VA2) a lo largo del segundo movimiento es mayor que la media de la segunda velocidad (VB1) a lo largo del primer movimiento,
    caracterizado por que
    - la unidad de accionamiento esta configurada para desplazar de forma simultanea los miembros de atenuacion de energfa primero y segundo a traves del haz de partfculas cargadas durante el primer movimiento, y
    - las formas de los miembros de atenuacion de energfa primero y segundo son de tal manera que la atenuacion de energfa total del haz de partfculas permanece constante durante el primer movimiento.
  2. 2. Un degradador de energfa segun la reivindicacion 1, caracterizado por que la masa (mA) del primer miembro de atenuacion de energfa (A) es menor que 0,5 veces la masa (mB) del segundo miembro de atenuacion de energfa (B).
  3. 3. Un degradador de energfa segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la media de la tercera velocidad (VA2) a lo largo del segundo movimiento es mayor que dos veces la media de la segunda velocidad (VB1) a lo largo del primer movimiento.
  4. 4. Un degradador de energfa segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que, durante el primer movimiento, la primera velocidad (VA1) instantanea es igual a la segunda velocidad (VB1) instantanea.
  5. 5. Un degradador de energfa segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la unidad de accionamiento (10) comprende:
    - un primer motor (M1) configurado para desplazar el primer miembro de atenuacion de energfa (A) a la primera velocidad durante el primer movimiento y a la tercera velocidad durante el segundo movimiento, y
    - un segundo motor (M2) configurado para desplazar el segundo miembro de atenuacion de energfa (B) a la segunda velocidad durante el primer movimiento.
  6. 6. Un degradador de energfa segun la reivindicacion 5, caracterizado por que el estator del primer motor (M1) esta conectado rfgidamente al segundo miembro de atenuacion de energfa (B).
  7. 7. Un degradador de energfa segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que:
    - el primer miembro de atenuacion de energfa (A) tiene la forma de una cuna que presenta una primera cara de entrada de haz (A1) y una primera cara de salida de haz (A2) opuesta,
    - el segundo miembro de atenuacion de energfa (B) tiene la forma de una cuna que presenta una segunda cara de entrada de haz (B1) y una segunda cara de salida de haz (B2) opuesta,
    5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    - siendo dichas caras de entrada de haz primera y segunda caras planas,
    - siendo dichas caras de salida de haz primera y segunda caras planas,
    - los movimientos primero y segundo son movimientos de traslacion a lo largo del haz de partfculas (50).
  8. 8. Un degradador de energfa segun la reivindicacion 7, caracterizado por que:
    - la primera cara de entrada de haz (A1) es paralela a la segunda cara de salida de haz (B2),
    - la primera cara de salida de haz (A2) es paralela a la segunda cara de entrada de haz (B1),
    - durante el primer movimiento, la primera velocidad (VA1) instantanea es igual a la segunda velocidad (VB1) instantanea.
  9. 9. Un degradador de energfa segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que:
    - el primer miembro de atenuacion de energfa (A) presenta una primera cara de entrada de haz (A1) que tiene la forma de una porcion de una primera rampa helicoidal y una primera cara de salida de haz (A2) opuesta que tiene la forma de una porcion de anillo plano,
    - el segundo miembro de atenuacion de energfa (B) presenta una segunda cara de entrada de haz (B1) que tiene la forma de una porcion de anillo plano y una segunda cara de salida de haz (B2) opuesta que tiene la forma de una segunda rampa helicoidal,
    - la primera rampa helicoidal es coaxial con la segunda rampa helicoidal, y
    - los movimientos primero y segundo son movimientos giratorios alrededor de un eje central (Z1).
  10. 10. Un degradador de energfa segun la reivindicacion 9, caracterizado por que:
    - la primera rampa helicoidal se corresponde con la segunda rampa helicoidal,
    - la primera cara de salida de haz (A2) es paralela a la segunda cara de entrada de haz (B1), y
    - durante el primer movimiento, la primera velocidad (VA1) giratoria instantanea es igual a la segunda velocidad (VB1) giratoria instantanea.
  11. 11. Un degradador de energfa segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la unidad de accionamiento (10) y los miembros de atenuacion primero y segundo estan configurados de tal manera que el espacio maximo entre los miembros de atenuacion primero y segundo en el transcurso de los movimientos primero y segundo es menor que 1 cm.
  12. 12. Un sistema de terapia con partfculas que comprende un acelerador de partfculas (100) configurado para generar un haz de partfculas cargadas (50), y que comprende un degradador de energfa segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes para la atenuacion de la energfa de dicho haz de partfculas cargadas (50).
  13. 13. Un sistema de terapia con partfculas segun la reivindicacion 12, caracterizado por que el acelerador de partfculas (100) es un acelerador de energfa fija.
  14. 14. Un sistema de terapia con partfculas segun la reivindicacion 12 o 13, caracterizado por que el acelerador de partfculas (100) es un ciclotron.
  15. 15. Un sistema de terapia con partfculas segun la reivindicacion 14, caracterizado por que el acelerador de partfculas (100) es un sincrociclotron.
ES14198364.3T 2014-12-16 2014-12-16 Degradador de energía Active ES2620670T3 (es)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP14198364.3A EP3035776B1 (en) 2014-12-16 2014-12-16 Energy degrader

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2620670T3 true ES2620670T3 (es) 2017-06-29

Family

ID=52102587

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES14198364.3T Active ES2620670T3 (es) 2014-12-16 2014-12-16 Degradador de energía
ES15197444.1T Active ES2619342T3 (es) 2014-12-16 2015-12-02 Degradador de energía rotatorio

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES15197444.1T Active ES2619342T3 (es) 2014-12-16 2015-12-02 Degradador de energía rotatorio

Country Status (4)

Country Link
US (2) US20160172066A1 (es)
EP (2) EP3035776B1 (es)
JP (2) JP2016122000A (es)
ES (2) ES2620670T3 (es)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10258810B2 (en) 2013-09-27 2019-04-16 Mevion Medical Systems, Inc. Particle beam scanning
US10675487B2 (en) 2013-12-20 2020-06-09 Mevion Medical Systems, Inc. Energy degrader enabling high-speed energy switching
US9962560B2 (en) 2013-12-20 2018-05-08 Mevion Medical Systems, Inc. Collimator and energy degrader
US9661736B2 (en) 2014-02-20 2017-05-23 Mevion Medical Systems, Inc. Scanning system for a particle therapy system
US10786689B2 (en) 2015-11-10 2020-09-29 Mevion Medical Systems, Inc. Adaptive aperture
EP3203815A1 (en) * 2016-02-04 2017-08-09 Ion Beam Applications Rotating energy degrader
US10925147B2 (en) 2016-07-08 2021-02-16 Mevion Medical Systems, Inc. Treatment planning
WO2018128822A1 (en) * 2017-01-05 2018-07-12 Mevion Medical Systems, Inc. High-speed energy switching
CN106902476B (zh) * 2017-01-17 2018-03-20 华中科技大学 一种具有高传输效率可快速连续调节能量的降能器
US11103730B2 (en) 2017-02-23 2021-08-31 Mevion Medical Systems, Inc. Automated treatment in particle therapy
EP3645111A1 (en) 2017-06-30 2020-05-06 Mevion Medical Systems, Inc. Configurable collimator controlled using linear motors
CN107737411B (zh) * 2017-10-13 2018-11-02 华中科技大学 一种变角度多楔形混合材料降能器
RU181147U1 (ru) * 2018-03-30 2018-07-05 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" Автоматизированный замедлитель протонного пучка синхроциклотрона - деградер
CN109240200A (zh) * 2018-11-21 2019-01-18 合肥中科离子医学技术装备有限公司 一种超导质子装置降能器控制系统
US11291861B2 (en) 2019-03-08 2022-04-05 Mevion Medical Systems, Inc. Delivery of radiation by column and generating a treatment plan therefor

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3828639C2 (de) * 1987-08-24 1994-08-18 Mitsubishi Electric Corp Strahlentherapiegerät
JP3698860B2 (ja) * 1997-06-12 2005-09-21 三菱電機株式会社 荷電粒子照射装置およびそのビーム制御方法
JPH11142600A (ja) * 1997-11-12 1999-05-28 Mitsubishi Electric Corp 荷電粒子線照射装置及び照射方法
BE1012358A5 (fr) 1998-12-21 2000-10-03 Ion Beam Applic Sa Procede de variation de l'energie d'un faisceau de particules extraites d'un accelerateur et dispositif a cet effet.
US6777700B2 (en) * 2002-06-12 2004-08-17 Hitachi, Ltd. Particle beam irradiation system and method of adjusting irradiation apparatus
JP3655292B2 (ja) * 2003-04-14 2005-06-02 株式会社日立製作所 粒子線照射装置及び荷電粒子ビーム照射装置の調整方法
JP3643371B1 (ja) * 2003-12-10 2005-04-27 株式会社日立製作所 粒子線照射装置及び照射野形成装置の調整方法
US8483363B2 (en) * 2007-11-15 2013-07-09 Koninklijke Philips Electronics N.V. Movable wedge for improved image quality in 3D X-ray imaging
EP2105763A1 (en) * 2008-03-29 2009-09-30 Ion Beam Applications S.A. Device and method for measuring characteristics of an ion beam
KR101307200B1 (ko) * 2010-12-27 2013-09-11 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤 에너지 디그레이더, 및 이를 구비한 하전입자 조사시스템
JP5726644B2 (ja) 2011-06-06 2015-06-03 住友重機械工業株式会社 エネルギーデグレーダ、及びそれを備えた荷電粒子線照射システム

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016122001A (ja) 2016-07-07
EP3035776B1 (en) 2017-02-15
EP3035777A1 (en) 2016-06-22
EP3035776A1 (en) 2016-06-22
ES2619342T3 (es) 2017-06-26
US20160172066A1 (en) 2016-06-16
EP3035777B1 (en) 2017-02-08
JP2016122000A (ja) 2016-07-07
US20160172067A1 (en) 2016-06-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2620670T3 (es) Degradador de energía
ES2346355T3 (es) Sistema de aceleracion ionica para aplicaciones medicas y/u otras aplicaciones.
ES2673398T3 (es) Soporte de accesorios para aparato de haz de partículas
TWI450279B (zh) A calorimeter and a charged particle irradiation system provided with the derrick
US5440133A (en) Charged particle beam scattering system
JP5726644B2 (ja) エネルギーデグレーダ、及びそれを備えた荷電粒子線照射システム
TWI480891B (zh) A calorimeter and a charged particle irradiation system provided with the derrick
JP2004313314A (ja) 粒子線照射装置及び荷電粒子ビームの照射方法
DE502006005309D1 (de) Bestrahlungsvorrichtung und kollimator
CN106902476A (zh) 一种具有高传输效率可快速连续调节能量的降能器
JP2012002772A (ja) 深さ方向線量分布測定装置、粒子線治療装置及び粒子線照射装置
CA2742275C (en) Inclined beamline motion mechanism
JP4243973B2 (ja) 荷電粒子ビーム照射装置
CN107149727B (zh) 多叶光栅
CN105191510A (zh) 电磁铁支承台
JP2000202047A (ja) 荷電粒子ビ―ム照射方法及び装置
US20170229205A1 (en) Rotating energy degrader
JP6491867B2 (ja) 粒子線照射装置
JP6080600B2 (ja) 粒子線治療用患者位置決めシステム
JP3681382B2 (ja) 粒子線照射装置及び荷電粒子ビーム照射装置の調整方法
JP6488086B2 (ja) ビーム輸送装置の調整方法および粒子線治療システム
US9248315B2 (en) Targeting method for microbeam radiosurgery
JP2006212081A (ja) 粒子線照射装置
JP6686068B2 (ja) 円形加速器及び重粒子線治療装置
JP2006289001A (ja) 超軽量２軸回転ガントリー