JP2016526411A - 組み合わされた磁気共鳴イメージング及び放射線治療のためのクライオスタット及びシステム - Google Patents

Abstract

クライオスタット用のチャンバは、第１の方向に沿って互いに隔てられ及び間隔を置かれた第１及び第２の環状セクションと、第１及び第２の環状セクションの間に第１の方向に延在し、第１及び第２の環状セクションを互いに接続する第３の環状セクションと、を有する。第１及び第２の環状セクションは、対応する第１及び第２の内部ボリュームを規定し、第３の環状セクションは、第３の内部ボリュームを規定し、第３の内部ボリュームは、第１の内部ボリュームより実質的に小さく、第２の内部ボリュームより実質的に小さい。

Description

本願は、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．１１９の下、２０１３年６月２１日出願の米国特許仮出願第６１／８３７，７３９号及び２０１３年９月２６日出願の米国特許仮出願第６１，８８２，９２４号の優先権を主張する。これらの出願は、参照によってここに盛り込まれるものとする。

本発明は、概して、磁気共鳴イメージング及び放射線治療ができるシステム及びこのようなシステムのためのクライオスタットに関する。

疾患を診断するための画像及び異常組織を健康組織と区別するための画像を生成する磁気共鳴（ＭＲ）イメージャ又はスキャナが開発されてきた。ＭＲイメージャ又はスキャナは、一般に、それが動作のために必要とする大きい磁界を生成するために超電導磁石を用いる。超電導特性を実現するために、磁石は、絶対零度に近い温度で極低温環境に維持される。一般に、磁石は、クライオスタットに配置される１又は複数の導電性コイルを有し、コイルには、磁界を生成するために電流が流される。

一方、放射線ビーム（放射線治療ビーム）を患者のターゲット関心領域にフォーカスすることができ及び好適には健康組織を避けて病変組織を破壊することができる放射線治療が開発された。

健康組織の損傷を低減しつつ病変組織のより正確な処置を提供するために、ＭＲイメージングの診断空間特定性を放射線治療ビームフォーカス技術と組み合わせることが望まれる。リアルタイムのイメージング及び放射線治療を組み合わせることによって、解剖学的構造の日々の変化だけでなく処置プロシージャ中に生じる呼吸のような身体運動をも補償する放射線治療ビーム成形が、リアルタイムに実施されることができる。

動作中、放射線治療ビームは、健康組織を避けながら、ターゲット領域（すなわち病変組織）にフォーカスされた放射線線量を堆積させるために、患者の回りを回転されることができる。放射線治療をＭＲイメージングと組み合わせることは、放射線治療ビームが、ＭＲイメージャ及びスキャナで囲まれる患者に到達することを要求する。更に、放射線ビームは、放射線治療ビームによって供給されるエネルギーの大きさ及びロケーションが正確に制御されることができるように制御される知られたやり方で、ＭＲイメージャ又はスキャナを通り抜けるべきである。

概して、最も正確なＭＲイメージャ又はスキャナは、超電導磁石によって生成される高磁界を使用し、超電導磁石は、通常、クライオスタット内に配置される太い超電導ワイヤ巻線、薄い金属シェル及び大きい極低温槽（例えば液体ヘリウム）で構成される。

放射線治療ビームは、それが例えばＭＲイメージャ又はスキャナのクライオスタット内の金属又は液体ヘリウムのような物質を通過する際に、減衰する。一定の減衰又は損失が、ある時間及び角度位置わたって保たれる場合、放射線治療ビームによって供給されるエネルギーの大きさ及びロケーションを正確に制御するために損失を補償し又は調整することが可能である。

しかしながら、ＭＲイメージャ又はスキャナの超電導磁石システムの維持及び動作の間、ある量の極低温流体（例えば液体ヘリウム）がボイルオフし、レベルが変化し、それによって、放射線治療ビームの減衰を変えることが頻繁にある。更に、クライオスタットは、液体ヘリウムで完全には満たされないので、液体ヘリウムの量は、クライオスタット内の位置の関数として変化し、放射線治療ビームが通過しなければならない液体ヘリウムの量又はボリュームは、角度位置の関数でもありうる。その結果、放射線治療ビームの減衰は、角度位置の関数になりうる。従って、放射線治療ビームによってターゲット関心領域に供給される放射線エネルギーの量を、一定であるように、特にさまざまな角度位置で一定であるように正確に制御することは困難でありうる。

本発明の１つの見地は、放射線治療ビーム及び磁気共鳴イメージャを生成するように構成される放射線源を有する装置を供給することができ、磁気共鳴イメージャは、クライオスタットを有することができる。クライオスタットは、内側チャンバ、及び内側チャンバを実質的に囲む真空領域を有することができる。内側チャンバは、第１の方向に沿って互いに隔てられ及び間隔を置かれた第１及び第２の環状セクション、並びに第１及び第２の環状セクションの間で第１の方向に延在し、第１及び第２の環状セクションを互いに接続する第３の環状のセクションを有する。第１の方向に垂直な平面における第３の環状セクションの内部幅は、第１の環状セクションの内部幅及び第２の環状セクションの内部幅より小さいものでありうる。放射線治療ビームは、クライオスタットの第３の環状セクションを通過するように構成されることができる。

ある実施形態において、放射線源は、線形加速器を有することができる。

ある実施形態において、放射線源は、マルチリーフコリメータを有することができる。

ある実施形態において、装置は、第１及び第２の環状セクションに配置される超電導コイルを更に有することができる。超電導コイルは、第１の半導体コイルの対及び第２の半導体コイルの対を少なくとも有することができ、第１の超電導コイルは、第２の超電導コイルと比べて、第３の環状セクションのより近くに配置されることができ、各々の第１の超電導コイルの直径は、各々の第２の超電導のコイルの直径より大きいものでありうる。

ある実施形態において、放射線治療ビームは、第１の半導体コイルの対の間を通るように構成されることができる。

ある実施形態において、第１及び第２の環状セクションは、それらの中に配置される極低温流体の対応する第１及び第２の環状ボリュームを有することができ、第３の環状セクションは、その中に配置される極低温流体の第３の環状ボリュームを有することができ、第１の方向に対し垂直な平面における第３の環状ボリュームの環状深さは、第１の環状ボリュームの環状深さ及び第２の環状ボリュームの環状深さより小さいものでありうる。

ある実施形態において、装置は、第１及び第２の環状セクションの間に第１の方向に延在する管状構造を有することができる。

本発明の別の見地は、クライオスタット用チャンバを提供することができる。チャンバは、第１の方向に沿って互いに隔てられ及び間隔を置かれた第１及び第２の環状セクション、並びに第１及び第２の環状セクションの間に第１の方向に延在し、第１及び第２の環状セクションを互いに接続する第３の環状セクションを有する。第１及び第２の環状セクションは、対応する第１及び第２の内部ボリュームを規定することができ、第３の環状セクションは、第３の内部ボリュームを規定することができ、第３の内部ボリュームは、第１の内部ボリュームより実質的に小さく、第２の内部ボリュームより実質的に小さいものでありうる。

ある実施形態において、第１及び第２の環状セクションは、それらの中に配置される極低温流体の対応する第１及び第２の環状ボリュームを有することができ、第３の環状セクションは、その中に配置される極低温流体の第３の環状ボリュームを有することができ、第１の方向に対し垂直な平面における第３のボリュームの平均環状深さは、第１のボリュームの平均環状の深さ及び第２のボリュームの平均環状深さより小さいものでありうる。

ある実施形態において、極低温流体は、液体ヘリウムを含むことができる。

ある実施形態において、極低温流体は、気体ヘリウムを含むことができる。

ある実施形態において、第１の内部ボリューム及び第２の内部ボリュームの各々は、第３の内部ボリュームの１０倍でありうる。

ある実施形態において、第１の内部ボリューム及び第２の内部ボリュームの各々は、第３の内部ボリュームの１００倍でありうる。

ある実施形態において、チャンバは、第１及び第２の環状セクションに配置される複数の超電導コイルを有することができる。超電導コイルは、第１の半導体コイル及び第２の半導体コイルを少なくとも有することができ、第１の超電導コイルは、第２の超電導コイルと比べて、第３の環状セクションのより近くに配置されることができ、第１の超電導コイルの直径は、第２の超電導コイルの直径より大きいものでありうる。

ある実施形態において、第１の環状セクションの内部幅及び第３の環状セクションの内部幅の各々は、第２の環状セクションの内部幅の１０倍より大きいものでありうる。

ある実施形態において、第１の環状セクションの内部幅及び第３の環状セクションの内部幅の各々は、第２の環状セクションの内部幅の３０倍よりも大きいものでありうる。

本発明の更に別の見地は、クライオスタット用チャンバを提供することができる。チャンバは、第１の方向に沿って互いに隔てられ及び間隔を置かれた第１及び第２の環状セクション、並びに第１及び第２の環状セクション間に第１の方向に延在し、第１及び第２のセクションを互いに接続する第３の環状セクションを有することができる。第１及び第２の環状セクションは、それらの中に配置される極低温流体の対応する第１及び第２の環状ボリュームを有することができる。第３の環状セクションは、その中に配置される極低温流体の第３の環状ボリュームを有することができる。第１の方向に対し垂直な平面における第３の環状ボリュームの平均環状深さは、第１の環状ボリュームの平均環状深さ及び第２の環状ボリュームの平均環状深さより小さくてもよい。

ある実施形態において、チャンバは、第１及び第２の環状セクションに配置される複数の超電導コイルを有することができる。超電導コイルは、第１の半導体コイル及び第２の半導体コイルを少なくとも有することができ、第１の超電導コイルは、第２の超電導コイルと比べて、第３の環状セクションのより近くに配置され、第１の超電導コイルの直径は、第２の超電導コイルの直径より大きい。

ある実施形態において、第１の方向に対し垂直な平面における第１の環状セクションの内部幅及び第１の方向に対し垂直な平面における第２の環状セクションの内部幅の各々は、第１の方向に対し垂直な平面における第３の環状セクションの内部幅の１０倍以上でありうる。

ある実施形態において、第１の方向に対し垂直な平面における第１の環状セクションの内部幅及び第１の方向に対し垂直な平面における第２の環状セクションの内部幅の各々は、第１の方向に対し垂直な平面における第３の環状セクションの内部幅の３０倍以上でありうる。

本発明は、添付の図面に関連して考えられる以下の例示的な実施形態の詳細な説明からより容易に理解される。

磁気共鳴（ＭＲ）イメージャの例示的な実施形態を示す図。 組み合わされた磁気共鳴イメージャ及び放射線治療装置の断面図を示す図。 磁気共鳴イメージャ及び放射線治療装置を組み合わせる際に生じうる１又は複数の問題を示す図。 図３に示される１又は複数の問題を解決することができる組み合わされた磁気共鳴イメージング及び放射線治療のための装置の実施形態の断面図。 組み合わされた磁気共鳴イメージング及び放射線治療のための装置の実施形態の他の断面図。 組み合わされた磁気共鳴イメージング及び放射線治療のための装置の実施形態の他の断面図。

本発明は、本発明の実施形態が図示される添付の図面を参照してここにより詳しく記述される。しかしながら、本発明は、さまざまな異なる形式で具体化されることができ、ここに示される実施形態に制限されるものとして解釈されるべきでない。むしろ、これらの実施形態は、本発明の例を教示するものとして提供される。本開示及び請求項において、あるものが或る特定の値をおおよそ有するものとして示されるとき、それは、その値の１０％以内であることを意味し、あるものが略特定の値を有するものとして示されるとき、それはその値の２５％以内であることを意味する。あるものが実質的により大きいと示される場合、それは、少なくとも１０％より大きいことを意味し、あるものが実質的により少ないと示される場合、それは、少なくとも１０％より少ないことを意味する。

図１は、磁気共鳴（ＭＲ）イメージャ１００の例示的な実施形態を示す。ＭＲイメージャ１００は、磁石１０２と、患者１０を保持するように構成される患者テーブル１０４と、ＭＲイメージャ１００が画像を生成する患者１０の少なくとも一部を囲むように構成される勾配コイル１０６と、イメージングされている患者１０の少なくとも一部に無線周波数信号を印加し、磁界のアライメントを変更するように構成される無線周波数コイル１０８と、無線周波数信号によってもたらされる磁界の変化を検出するように構成されるスキャナ１１０と、を有する。

ＭＲイメージャの一般的な動作は、良く知られており、従ってここでは繰り返されない。

図２は、組み合わされた磁気共鳴（ＭＲ）イメージャ及び放射線治療装置２００の断面図を示す。装置２００は、銃セクション２１０を有する放射線源と、放射線治療ビーム２１５を生成する線形加速器２１２とを有する。ある実施形態において、放射線源は、マルチリーフコリメータを有することもできる。装置２００は更に、クライオスタット２２０を具備するＭＲイメージャを有し、クライオスタット２２０は、超電導磁石（図示せず）と超電導磁石を冷却する極低温流体とを有する。説明を簡単にするために、ＭＲイメージャの、例えば勾配コイル、ＲＦコイル等のいくつかのコンポーネントは、図２から省かれている。クライオスタット２２０は、外壁２２１及び内側ボア２２７を有する。ＭＲイメージャは、患者１０を保持するように構成される患者テーブル１０４でその中に配置される内側ボア２２９を有する。装置２００は、フロア２０内に又はフロア上に載置されることができる。

動作中、ＭＲイメージャは、患者１０の又は患者１０の少なくとも関心領域１２のＭＲ画像を生成することができる。例えば、関心領域１２は、放射線治療ビーム２１５で処置されるべき病変組織を有することができる。一方、放射線治療ビーム２１５は、フォーカスされる放射線線量を関心領域１２に供給するために、図２に示されるようにＹ−Ｚ平面内において患者１０の周りを回転されることができる。装置２００は、健康組織に対する損傷を低減しつつ病変組織のより正確な処置を提供するために、ＭＲイメージングの診断空間特定性を放射線治療ビームフォーカス技術と組み合わせることができる。リアルタイムイメージング及び放射線治療を組み合わせることによって、解剖学的構造の日々の変化だけでなく呼吸のような身体運動をもリアルタイムに補償するビーム成形が、実施されることができ、それにより放射線治療ビームのより正確な供給を生成する。

図３は、磁気共鳴（ＭＲ）イメージャ及び放射線治療装置を組み合わせる際に生じる１又は複数の問題を概略的に示す。図３は、放射線治療ビーム３１５を生成する放射線源３１０、及びＭＲイメージャのクライオスタット３２０を示し、放射線治療ビーム３１５は、例えば放射線治療ビーム３１５で処置されるべき患者の病変組織のような関心領域１２に到達するために、クライオスタットを通り抜けなければならない。説明を簡単にするために、例えば勾配コイル、ＲＦコイル等のＭＲイメージャのコンポーネントは、図３から省かれている。

クライオスタット３２０は、真空領域３２１によって囲まれる又は実質的に（すなわち少なくとも９０％は）囲まれる内側チャンバ３２２を有する。内側チャンバ３２２の内部には、超電導コイル３２８と極低温流体３２３とを有する超電導磁石が配置される。ある実施形態において、極低温流体３２３は、液体ヘリウムを含みうる。ある実施形態において、ヘリウムガスの極低温流体が、クライオスタット３２０の内側チャンバ３２２内に配置されることもできる。更に、内側チャンバ３２２内には、シールドコイル３１８が配置される。ある実施形態において、シールドコイル３１８は、クライオスタット３２０内に配置されなくてもよい。

動作中で、ＭＲイメージャは、患者又は患者の少なくとも関心領域１２のＭＲ画像を生成することができる。例えば、関心領域１２は、放射線治療ビーム３１５で処置されるべき病変組織を有しうる。一方、放射線源３１０は、放射線治療ビーム３１５を関心領域１２の周りで回転させて、関心領域１２に対しフォーカスされた放射線線量を提供するように、図３に示されるように関心領域１２の周りをＹ−Ｚ平面内で回転することができる。

図３に示されるように、放射線治療ビーム３１５は、関心領域１２に到達するために極低温流体３２３の一部を通過しなければならない。放射線治療ビーム３１５は、それが極低温流体３２３（例えば液体ヘリウム）を通過する際に減衰し、減衰の量は、放射線治療ビーム３１５が通過する極低温流体３２３のボリューム又は深さの関数である。

前述したように、放射線治療ビーム３１５は、放射線治療ビーム３１５によって供給されるエネルギーの大きさ及びロケーションが正確に制御されることができるように、制御された及び知られた態様でＭＲイメージャ又はスキャナを通過するべきである。更に、放射線治療ビームの減衰係数は、さまざまな角度位置で一定であるべきであり、最小であるように維持されるべきである。

しかしながら、超電導磁石システムの維持及び動作中、ある量の極低温流体３２３（例えば液体ヘリウム）はボイルオフし、従ってボリューム又は深さが変化し、それによって放射線治療ビーム３１５の減衰を変えることが通常である。更に、クライオスタット３２０の内側チャンバ３２２が極低温流体３２３（例えば液体ヘリウム）で完全には満たされない場合、放射線治療ビーム３１５が通過しなければならない極低温流体３２３（例えば液体ヘリウム）の量は、Ｙ−Ｚ平面における角度位置の関数でもありえ、放射線治療ビーム３１５の減衰もまた、Ｙ−Ｚ平面における角度位置の関数でありうる。従って、一定のレベルを有するように及び特にさまざまな角度位置で一定であるように放射線治療ビーム３１５を正確に制御することは困難でありうる。

更に、図３に示されるように、超電導コイル３２８のいくつかは、関心領域１２に到達する放射線治療ビーム３１５の経路に配置される。更に、これらの超電導コイル３２８は、正確なＭＲ画像を生成するために重要である磁界の一様性を破壊することなく単純に除去されることができない。

図４は、図３に示される１又は複数の問題を解決することができる組み合わされた磁気共鳴イメージング及び放射線治療の装置４００の実施形態の断面図を示す。装置４００は更に、放射線源４１０と、クライオスタット４２０を具備するＭＲイメージャと、を有する。説明を簡単にするために、例えば勾配コイル、ＲＦコイル等のＭＲイメージャのコンポーネントは、図４から省かれている。

放射線源４１０は、図４に示されるように線形加速器及びマルチリーフコリメータを有し、放射線治療ビーム４１５を生成することができる。

クライオスタット４２０は、真空領域４２１によって囲まれる又は実質的に（すなわち少なくとも９０％を）囲まれる内側チャンバ４２２を有する。内側チャンバ４２２は、Ｘ方向（「第１の方向」）に沿って互いに隔てられ及び間隔を置かれた第１の環状セクション４２２１及び第２の環状セクション４２２２と、第１及び第２の環状セクション４２２１、４２２２の間にＸ方向に延在し、第１及び第２の環状セクション４２２１、４２２２を互いに接続する第３の又は中央の環状セクション４２２３と、有する。

内側チャンバ４２２は、装置４００が動作しているとき、極低温流体４２３のボリュームをその中に保持するように構成される。ある実施形態において、極低温流体４２３は、液体ヘリウムを含むことができる。ある実施形態において、ヘリウムガスの極低温流体が、クライオスタット４２０の内側チャンバ４２２内に配置されることもできる。

有利には、第３の環状のセクション４２２３は、第１及び第２の環状のセクション４２２１、４２２２の各々がそれらの中に保持するよりも実質的に小さいボリュームの極低温流体４２３をその中に保持するように構成されることができる。ある実施形態において、第１及び第２の環状セクション４２２１、４２２２の一方又は両方は、第３の環状セクション４２２３がその中に保持する極低温流体４２３のボリュームより少なくとも１００倍大きい極低温流体４２３のボリュームをその中に保持することができる。ある実施形態において、第１及び第２の環状のセクション４２２１、４２２２の一方又は両方は、第３の環状セクション４２２３がその中に保持する極低温流体４２３のボリュームより１０００倍大きい極低温流体４２３のボリュームをその中に保持することができる。

特に、ある実施形態において、Ｙ−Ｚ平面（すなわちＸ方向に対し垂直な平面）における第３の環状セクション４２２３内の極低温流体４２３の平均の環状深さは、第１及び第２の環状セクション４２２１、４２２２の一方又は両方の極低温流体４２３の平均環状深さより実質的に小さいものでありうる。ある実施形態において、第３の環状セクション４２２３の極低温流体４２３の平均環状深さは、第１及び第２の環状セクション４２２１、４２２２の一方又は両方の極低温流体４２３の平均環状深さの約１０％より小さいものでありうる。ある実施形態において、第３の環状セクション４２２３の極低温流体４２３の平均環状深さは、第１及び第２の環状のセクション４２２１、４２２２の一方又は両方の極低温流体４２３の平均環状深さの約３％でありうる。

この点に関して、図４に示すように、第１の環状セクション４２２１は第１の内部ボリュームを規定し、第２の環状セクション４２２２は第２の内部ボリュームを規定し、第３の環状セクション４２２３は第３の内部ボリュームを規定する。ある実施形態において、第１の環状セクション４２２１によって規定される第１の内部ボリューム及び第２の環状セクション４２２２によって規定される第２の内部ボリュームの一方又は両方は、第３の環状セクション４２２３によって規定される第３の内部ボリュームより少なくとも１００倍大きいものでありうる。ある実施形態において、第１の環状セクション４２２１によって規定される第１の内部ボリューム及び第２の環状セクション４２２２によって規定される第２の内部ボリュームの一方又は両方は、第３の環状セクション４２２３によって規定される第３の内部ボリュームより少なくとも１０００倍大きくてもよい。

これを達成するために、第１、第２及び第３の環状セクション４２２１、４２２２及び４２２３の内側チャンバ４２２の内部寸法の相対サイズは、例えば図４に示されるように比率が調整されることができる。特に、図４に示されるような一実施形態において、Ｘ方向に対して垂直なＹ−Ｚ平面における第３の環状セクション４２２３の内部幅Ｗ３は、Ｙ−Ｚ平面における第１の環状セクション４２２１の内部幅Ｗ１及びの第２の環状セクション４２２２の内部幅Ｗ２より小さい。ここで、内部幅は、内側チャンバ４２２の内部断面寸法を意味するものとして理解され、従って内側チャンバ４２２の壁の厚さを除外する。

図５Ａは、図４のラインＩ−Ｉ'に沿った断面図であり、第２の環状セクション４２２２のＹ−Ｚ平面における断面の例を示す。図５Ｂは、図４のラインＩＩ−ＩＩ'に沿った断面図であり、装置４００の一実施形態に関する第３の環状セクション４２２３のＹ−Ｚ平面における断面の例を示す。ある実施形態において、第１の環状セクション４２２１のＹ−Ｚ平面における断面は、第２の環状セクション４２２２のＹ−Ｚ平面における断面と同様でありえ、説明の簡潔さのために、以下の議論においてこれが当てはまるものとみなされる。しかしながら、概してこれは必要とされないことが理解されるべきである。

図４及び図５Ａに示すように、第１及び第２の環状のセクション４２２１、４２２２は、実質的に円形の外側表面４２２１ａ及び実質的に円形の内側表面４２２１ｂによって部分的に規定される。図４及び図５Ａは、内側表面４２２１ｂ及び外側表面４２２１ａが実質的に円形である一実施形態を示しているが、他の実施形態において、それらは、卵形又は矩形の例のように他の形状をとることもでき、それらは、互いに異なる形状を有してもよい。図５Ｂに示すように、第３の環状セクション４２２３は、実質的に円形の外側表面４２２３ａ及び実質的に円形の内側表面４２２３ｂによって部分的に規定される。図５Ｂは、内側表面４２２３ｂ及び外側表面４２２２ａが実質的に円形である実施形態を示しているが、他の実施形態において、それらは、卵形又は矩形の例のような他の形状をとることができ、それらは、互いに異なる形状を有することができる。すなわち、第１及び第２の環状セクション４２２１、４２２２及び４２２３は、円形リング、卵形リング、矩形リングの形状又は他のリング形状をとることができる。

図４及び図５Ａ−図５Ｂの実施形態は、第３の環状セクション４２２３を、第１及び第２の環状セクション４２２１、４２２２を互いに接続する単一通路として示しているが、放射線治療ビーム４１５が通過する極低温流体のレベルが維持される限り、第１及び第２の環状セクション４２２１、４２２２を接続する多重通路を含む他の実施形態も企図される。

図４に示されるように、クライオスタットの内側チャンバ４２２は、中央の環状セクション４２２３のところでその外側表面に深さＤ１の第１のノッチを有し、中央の環状セクション４２２３のところでその内側表面に深さＤ２の第２のノッチを有することが理解される。図４、図５Ａ及び図５Ｂに示されるように、深さＤ１及びＤ２は互いに等しいが、ある実施形態において、深さＤ１及びＤ２は互いに異なっていてもよい。ある実施形態において、深さＤ１又は深さＤ２はゼロ又は実質的にゼロでありうる。

有利には、第３又は中央の環状セクション４２２３の内部幅Ｗ３は、構造的整合性を提供するとともに、例えば熱平衡を維持することができるように第１及び第２の環状セクション４２２１、４２２２の間の極低温流体４２３の交換によって内側チャンバ４２２の第１及び第２の環状セクション４２２１、４２２２の間の熱伝達を可能にしつつ、可能な限り薄く作られることができる。ある実施形態において、内部幅Ｗ３は５ｍｍより大きい。

ある実施形態において、第１の環状セクション４２２１の内部幅Ｗ１及び第２の環状セクション４２２２の内部幅Ｗ２の一方又は両方は、第３の環状セクション４２２３の内部幅の１０倍より大きいものでありうる。例えば、ある実施形態において、内部幅Ｗ１及びＷ２は各々５００ｍｍでありえ、内部幅Ｗ３は５０ｍｍより小さいものでありうる。

ある実施形態において、第１の環状セクション４２２１の内部幅Ｗ１及び第２の環状セクション４２２２の内部幅Ｗ２の一方又は両方は、第３の環状セクション４２２３の内部幅の３０倍より大きいものでありうる。例えば、ある実施形態において、内部幅Ｗ１及びＷ２の各々は、約５００ｍｍ又はおよそ５００ｍｍでありえ、内部幅Ｗ３は、約１５ｍｍ又はおよそ１５ｍｍでありうる。

第１及び第２の環状セクション４２２１、４２２２は、第１又は中央の超電導コイル４２８ａ及び第２の超電導コイル４２８ｂを含むその中に配置される複数の超電導コイルを有する。ある実施形態において、超電導コイルは、第３又は中央の環状セクション４２２３内に配置されない。更に、内側チャンバ４２２の第１及び第２の環状のセクション４２２１、４２２２内には、シールドコイル４１８が配置される。ある実施形態において、シールドコイル４１８は、クライオスタット４２０内に配置されなくてもよい。

有利な装置において、図４に示すように、第１又は中央の超電導コイル４２８ａは、第２の超電導コイル４２８ｂと比べて、第３の環状セクション４２２３のより近くに配置されることができ、第１又は中央の超電導コイル４２８ａの直径は、第１及び第２の環状セクション４２２１、４２２２の対向する端部に位置する第２の超電導コイル４２８ｂの直径より大きくてもよい。第１又は中央の超電導コイル４２８ａは、装置４００において、放射線治療ビーム４１５の経路外にあるべきであるので、それらは、図３に図示される装置と比較してずっと離されて分かれており、その間を放射線治療ビーム４１５が通ることを可能にする。しかしながら、例えば第１及び第２の環状のセクション４２２１、４２２２の対向する端部に位置する第２の超電導コイル４２８ｂに対して、第１又は中央の超電導コイル４２８ａの半径／直径を増大することによって、適切なＭＲイメージングのために一様な磁界を維持することが可能になりうる。

更に、第１及び第２の環状セクション４２２１及び４２２２の間にＸ方向に延在する管状構造４２５が、図４に示されている。管状構造４２５は、第１及び第２の環状セクション４２２１及び４２２２間で、ガス（例えばヘリウムガス）及び／又は１又は複数の電気ワイヤ及び／又は他の構造コンポーネントを通すことができる。ある実施形態において、管状構造４２５は、約５ｍｍの幅又は断面を有することができる。

動作中、ＭＲイメージャは、患者又は患者の少なくとも関心領域１２のＭＲ画像を生成することができる。例えば、関心領域１２は、放射線治療ビーム４１５で処置されるべき病変組織を含むことができる。一方、放射線源４１０は、放射線治療ビーム４１５が関心領域１２の周りを回転されることによりフォーカスされた放射線量を関心領域１２に提供するように、関心領域１２の周りを図４に示されるＹ−Ｚ平面において（図５Ａに示されるＲ方向において）回転することができる。

図４に示されるように、放射線治療ビーム４１５は、クライオスタット４２０の内側チャンバ４２２の第３又は中央の環状領域４２２３を通過して、関心領域１２に到達する。従って、放射線治療ビーム４１５は、第３又は中央の環状領域４２２３の極低温流体４２３（例えば液体ヘリウム）の相対的に薄いボリューム又は環状深さを通過し、その一方、極低温流体４２３（例えば液体ヘリウム）の相対的に大きいボリューム又は環状深さが、超電導コイル４２８ａ、４２８ｂを含み冷却する相互接続された第１及び第２の環状領域４２２１及び４２２２にある。有利には、内側チャンバ４２２の第３又は中央の環状領域４２２３は、放射線治療ビーム４１５の経路に、極低温流体４２３（例えば液体ヘリウム）の十分に薄い環状ボリュームを有し、従って、極低温流体４２３（例えば液体ヘリウム）のレベル変化が、患者１０の関心領域１２に印加される放射線線量に大きな影響を及ぼさない。一方、放射線治療ビーム４１５が通過しない第１及び第２の環状領域４２２１及び４２２２の極低温流体４２３（例えば液体ヘリウム）の相対的に大きいボリュームは、クライオスタット４２０の維持及び動作のための熱リザーバを提供する。有利には、第３又は中央の環状領域４２２３（すなわち第３又は中央の環状領域４２２３の内部幅Ｗ３）は、第１及び第２の環状領域４２２１と４２２２の間の熱伝達を可能にし、製造許容差を与え、及び放射線治療ビーム４１５がＹ−Ｚ平面内で回転されるとき放射線治療ビーム４１５の吸収及び角度変化を低減するように、サイズ設計される。更に、真空領域４２１内に内側壁４２２１ｂ及び外側壁４２２１ａからの真空凹部（すなわち図４に示される深さＤ１及びＤ２）を提供することは、第１又は中央の超電導コイル４２８ａが第１及び第２の環状領域４２２１及び４２２２の対向する端部に位置する超電導コイル４２８ｂより大きい直径／半径を有することを可能にする機械的構造を、自然に生成することができる。接続される第３又は中央の環状領域４２２３によって、内側チャンバ４２２の第１及び第２の環状領域４２２１の４２２２の間の熱伝達を提供することによって、例えば２つの別個の及び熱的に分離された内側チャンバを含むクライオスタットと比べて、クライオスタット４２０の設計及び構造が簡略化されることができる。

好適な実施形態がここに開示されているが、本発明の概念及び範囲内に入る多くの変更例が可能である。このような変更例は、明細書、図面及び特許請求の範囲を吟味した後、当業者には明らかになる。従って、本発明は、添付の請求項の範囲内にあることを除いて制限されるべきでない。

Claims (20)

1. 放射線治療ビームを生成する放射線源と、
   磁気共鳴イメージャと、を有する装置であって、
   前記磁気共鳴イメージャは、クライオスタットを有し、
   前記クライオスタットは、内側チャンバと、前記内側チャンバを実質的に囲む真空領域と、を有し、
   前記内側チャンバは、
   第１の方向に沿って互いに隔てられ及び間隔を置かれた第１及び第２の環状セクションと、
   前記第１及び前記第２の環状セクションの間に前記第１の方向に延在し、前記第１及び前記第２の環状セクションを互いに接続する第３の環状セクションと、を有し、
   前記第１の方向に対し垂直な平面における前記第３の環状セクションの内部幅が、前記第１の環状セクションの内部幅及び前記第２の環状セクションの内部幅より小さく、
   前記放射線治療ビームが、前記クライオスタットの前記第３の環状セクションを通過するように構成される、装置。
2. 前記放射線源が線形加速器を有する、請求項１に記載の装置。
3. 前記放射線源がマルチリーフコリメータを有する、請求項１に記載の装置。
4. 前記第１及び前記第２の環状セクションに配される複数の超電導コイルを更に有し、
   前記超電導コイルは、第１の超電導コイルの対及び第２の超電導コイルの対を少なくとも有し、
   前記第１の超電導コイルは、前記第２の超電導のコイルと比べて、前記第３の環状セクションのより近くに配され、
   前記第１の超電導コイルの各々の直径は、前記第２の超電導のコイルの各々の直径より大きい、請求項１に記載の装置。
5. 前記放射線治療ビームは、前記第１の超電導コイルの対の間を通るように構成される、請求項４に記載の装置。
6. 前記第１及び前記第２の環状セクションは、それらの中に配置される極低温流体の対応する第１及び第２の環状ボリュームを有し、
   前記第３の環状セクションは、その中に配置される極低温流体の第３の環状ボリュームを有し、
   前記第１の方向に対し垂直な平面における前記第３の環状ボリュームの環状深さは、前記第１の環状ボリュームの環状深さ及び前記第２の環状ボリュームの環状深さより小さい、請求項１に記載の装置。
7. 前記第１及び前記第２の環状セクションの間に前記第１の方向に延在する管状構造を更に有する、請求項１に記載の装置。
8. クライオスタット用のチャンバであって、
   第１の方向に沿って互いに隔てられ及び間隔を置かれた第１及び第２の環状セクションと、
   前記第１及び前記第２の環状セクションの間に前記第１の方向に延在し、前記第１及び前記第２の環状セクションを互いに接続する第３の環状セクションと、を有し、
   前記第１及び前記第２の環状セクションは、対応する第１及び第２の内部ボリュームを規定し、
   前記第３の環状セクションは、第３の内部ボリュームを規定し、
   前記第３の内部ボリュームは、前記第１の内部ボリュームより実質的に小さく、第２の内部ボリュームより実質的に小さい、チャンバ。
9. 前記第１及び第２の環状セクションは、それらの中に配置される極低温流体の対応する第１及び第２の環状ボリュームを有し、
   前記第３の環状セクションは、その中に配置される極低温流体の第３の環状ボリュームを有し、
   前記第１の方向に対し垂直な平面における前記第３のボリュームの平均環状深さは、前記第１の環状ボリュームの平均環状深さ及び前記第２の環状ボリュームの平均環状深さより小さい、請求項８に記載のチャンバ。
10. 前記極低温流体が液体ヘリウムを有する、請求項９に記載のチャンバ。
11. 前記極低温流体が気体ヘリウムを有する、請求項９に記載のチャンバ。
12. 前記第１の内部ボリューム及び前記第２の内部ボリュームの各々は、前記第３の内部ボリュームの１０倍である、請求項８に記載のチャンバ。
13. 前記第１の内部ボリューム及び前記第２の内部ボリュームの各々は、前記第３の内部ボリュームの１００倍である、請求項８に記載のチャンバ。
14. 前記第１及び前記第２の環状セクションに配される複数の超電導コイルを更に有し、
    前記超電導コイルは、第１の超電導コイル及び第２の超電導コイルを少なくとも有し、
    前記第１の超電導コイルは、前記第２の超電導コイルと比べて、前記第３の環状セクションのより近くに配され、
    前記第１の超電導コイルの直径は、前記第２の超電導コイルの直径より大きい、請求項８に記載のチャンバ。
15. 前記第１の環状セクションの内部幅及び前記第２の環状セクションの内部幅の各々は、前記第３の環状セクションの内部幅の１０倍より大きい、請求項８に記載のチャンバ。
16. 前記第１の環状セクションの内部幅及び前記第２の環状セクションの内部幅の各々は、前記第３の環状セクションの内部幅の３０倍より大きい、請求項８に記載のチャンバ。
17. クライオスタット用のチャンバであって、
    第１の方向に沿って互いに隔てられ及び間隔を置かれた第１及び第２の環状セクションであって、それらの中に配置される極低温流体の対応する第１及び第２の環状ボリュームを有する第１及び第２の環状セクションと、
    前記第１及び前記第２の環状セクションの間に前記第１の方向に延在し、前記第１及び前記第２のセクションを互いに接続する第３の環状セクションであって、その中に配置される極低温流体の第３の環状ボリュームを有する第３の環状セクションと、を有し、
    前記第１の方向に対し垂直な平面における前記第３の環状ボリュームの平均環状深さが、前記第１の環状ボリュームの平均環状深さ及び前記第２の環状ボリュームの平均環状深さより小さい、チャンバ。
18. 前記第１及び第２の環状セクションに配される複数の超電導コイルを更に有し、
    前記超電導コイルは、第１の超電導コイル及び第２の超電導コイルを少なくとも有し、
    前記第１の超電導コイルは、前記第２の超電導コイルと比べて、前記第３の環状セクションのより近くに配され、
    前記第１の超電導コイルの直径は、前記第２の超電導コイルの直径より大きい、請求項１７に記載のチャンバ。
19. 前記第１の方向に対し垂直な平面における前記第１の環状セクションの内部幅及び前記第１の方向に対し垂直な平面における前記第２の環状セクションの内部幅の各々は、前記第１の方向に対し垂直な平面における前記第３の環状セクションの内部幅の１０倍より大きい、請求項１７に記載のチャンバ。
20. 前記第１の方向に対し垂直な平面における前記第１の環状セクションの内部幅及び前記第１の方向に対し垂直な平面における前記第２の環状セクションの内部幅の各々は、前記第１の方向に対し垂直な平面における前記第３の環状セクションの内部幅の３０倍より大きい、請求項１７に記載のチャンバ。

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