JP2022524101A - 粒子線治療システムのためのコリメータおよびエネルギーデグレーダ - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2019年3月8日に出願した米国仮特許出願第62/815,721号、名称「Delivery Of Radiation By Column」の優先権および利益を主張するものである。本出願は、2019年5月28日に出願した米国仮特許出願第62/853,387号、名称「Energy Degrader Including Boron Carbide」の優先権および利益を主張するものである。本出願は、2019年8月21日に出願した米国仮特許出願第62/889,825号、名称「Generating A Treatment Plan」の優先権および利益を主張するものである。本出願は、2019年8月21日に出願した米国仮特許出願第62/889,861号、名称「Collimator For A Particle Therapy System」の優先権および利益を主張するものである。米国仮特許出願第62/815,721号、同第62/853,387号、同第62/889,825号、および同第62/889,861号の内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
11 ターゲット
12 粒子ビーム
15 矢印
16 層
20 カラム
21 ターゲット
22 粒子ビーム
24 経路
25 カラム
28 矢印
29 矢印
101、102、103 エネルギー吸収プレート
106 長円
109 コイル搬送プレート
110a、110b 磁石
111 矢印
114 制御システム
114 コンピューティングシステム、制御システム
116 離れた部屋
310 コンポーネント、シンクロサイクロトロン
311 超電導磁石
312、313 超電導コイル
314、315 磁気ヨーク
316 空洞
317 粒子源
420 引き出しチャネル
421 シンクロサイクロトロン
422 走査コンポーネント
424 走査磁石
425 電離箱
426 エネルギーデグレーダ
427 電流センサ
428 コリメータ
430 モーター
441 コイル
442 コイル
460 レンジモジュレータ
461 プレート
464 モーター
500 プレート
501 カラム
502 最深部
503 ターゲット
504 粒子ビーム
510 最浅部
602 最浅部
604 粒子ビーム
708 キャリア
709 トラック
710 ベルト
711 結合部
712 ロータリーモーター、モーター
716 第1の穴
717 第2の穴
720 コリメータ
Claims (88)
- 患者を治療するための粒子ビームを生成するための粒子加速器と、
第1の開口部および第2の開口部を含む開口部を有するキャリアであって、前記キャリアは前記粒子ビームの透過を阻止する材料を含み、前記キャリアは前記粒子加速器と前記患者との間に配置されている、キャリアと、
前記粒子ビームの少なくとも一部が前記患者に到達することを可能にするように前記第1の開口部への前記粒子ビームの移動を制御し、前記粒子ビームが前記第1の開口部において静止したままでいる間に前記粒子ビームのエネルギーを変化させ、前記第1の開口部から前記第2の開口部への前記粒子ビームの移動を制御するように構成されている制御システムとを備えるシステム。 - 前記開口部は穴の配列を含み、前記第1の開口部は第1の穴を含み、前記第2の開口部は第2の穴を含む、請求項1に記載のシステム。
- 前記開口部はスロットの配列を含み、前記第1の開口部は第1のスロットを含み、前記第2の開口部は第2のスロットを含む、請求項1に記載のシステム。
- 前記粒子加速器と前記患者との間のエネルギーデグレーダであって、前記エネルギーデグレーダは、前記粒子ビームのエネルギーを変化させるために、前記粒子ビームの経路内に入れ、そこから出すように構成されている構造体を備える、エネルギーデグレーダをさらに備え、
前記制御システムは、前記粒子ビームの前記エネルギーを変化させるために、前記粒子ビームの経路内に出入りする前記構造体の動きを制御するように構成されている、請求項1に記載のシステム。 - 前記構造体は、前記粒子ビームがプレートのうちの1つまたは複数を通過するときに前記粒子ビームの前記エネルギーを変化させるための前記プレートを備え、前記プレートは炭化ホウ素を含む、請求項4に記載のシステム。
- 前記粒子加速器は、導電性コイルを備える超電導磁石を備えており、
前記制御システムは、前記粒子ビームの前記エネルギーを変化させるために、前記導電性コイルを通る電流を変化させるように構成されている、請求項1に記載のシステム。 - 前記制御システムは、前記粒子ビームが前記第1の開口部から前記第2の開口部に移動する前に、前記粒子ビームが前記第1の開口部を通って前記患者体内のターゲットの円柱状部分を治療するように、前記粒子ビームの前記エネルギーを変化させるように構成されており、
前記粒子ビームが前記第1の開口部にある間、前記粒子ビームは、5秒未満の持続時間において毎秒1グレイを超える線量の放射線を前記ターゲットに照射する、請求項1に記載のシステム。 - 前記制御システムは、前記粒子ビームが前記第1の開口部から前記第2の開口部に移動する前に、前記粒子ビームが前記第1の開口部を通って前記患者体内のターゲットの円柱状部分を治療するように、前記粒子ビームの前記エネルギーを変化させるように構成されており、
前記粒子ビームが前記第1の開口部にある間、前記粒子ビームは、10ミリ秒から5秒の持続時間において毎秒20グレイから毎秒100グレイの間の線量の放射線を前記ターゲットに照射する、請求項1に記載のシステム。 - 前記制御システムは、前記粒子ビームが前記第1の開口部から前記第2の開口部に移動する前に、前記粒子ビームが前記第1の開口部を通って前記患者体内のターゲットの円柱状部分を治療するように、前記粒子ビームの前記エネルギーを変化させるように構成されており、
前記粒子ビームが前記第1の開口部にある間、前記粒子ビームは、5秒未満の持続時間において毎秒40グレイから毎秒120グレイの間の線量の放射線を前記ターゲットに照射する、請求項1に記載のシステム。 - 前記制御システムは、前記粒子ビームが前記第1の開口部から前記第2の開口部に移動する前に、前記粒子ビームが前記第1の開口部を通って前記患者体内のターゲットの円柱状部分を治療するように、前記粒子ビームの前記エネルギーを変化させるように構成されており、
前記粒子ビームが前記第1の開口部にある間、前記粒子ビームは、超高線量率の線量の放射線を前記ターゲットに照射する、請求項1に記載のシステム。 - 前記開口部は穴を含み、前記第1の開口部は第1の穴を含み、前記第2の開口部は第2の穴を含み、前記第1の穴、次いで前記第2の穴への前記粒子ビームの動きを制御することは、前記第1の穴において前記粒子ビームを中心に置き、次いで第2の穴において前記粒子ビームを中心に置くことを含む、請求項1に記載のシステム。
- 前記第1の開口部から前記第2の開口部への前記粒子ビームの移動の後、前記粒子ビームは前記第1の開口部に移動することはない、請求項1に記載のシステム。
- 導電性コイルを備える走査磁石をさらに備え、前記走査磁石は、前記粒子ビームの動きに影響を与えるために磁場を発生するためのものであり、
前記制御システムは、前記磁場に影響を与えるために、前記走査磁石の前記導電性コイルを通る電流を変化させることによって、前記粒子ビームの動きを制御するように構成されている、請求項1に記載のシステム。 - 前記粒子ビームのビーム場内で移動するためにキャリアが取り付けられているトラックと、
前記トラックに沿って前記キャリアを移動させるように構成されているモーターとをさらに備える、請求項1に記載のシステム。 - 前記制御システムは、前記粒子ビームの動きに基づいて前記トラックに沿って前記キャリアを動かすように前記モーターを制御するように構成されている、請求項14に記載のシステム。
- 前記粒子ビームのブラッグピークを拡大するためのリッジフィルタをさらに備える、請求項1に記載のシステム。
- 移動のために前記キャリアが取り付けられているトラックと、
前記制御システムからの1つまたは複数のコマンドに応答して、前記トラックに沿って前記キャリアを動かすように構成されているモーターとをさらに備える、請求項1に記載のシステム。 - 前記制御システムは、前記粒子ビームが前記第2の開口部において静止している間、前記粒子ビームのエネルギーを変化させ、前記粒子ビームのエネルギーが変化している間、前記粒子ビームが複数の追加の開口部の各々において一定期間において静止したままの状態で、前記第2の開口部から前記複数の追加の開口部への前記粒子ビームの移動を制御するように構成されている、請求項1に記載のシステム。
- 1つまたは複数の開口部を備えるキャリアであって、前記キャリアは粒子ビームの透過を阻止する材料を含み、前記1つまたは複数の開口部の各々は変更可能ではないサイズおよび形状を有する、キャリアと、
前記粒子ビームのビーム場内で移動するためにキャリアが取り付けられているトラックと、
前記粒子ビームの動きに基づいて前記トラックに沿って前記キャリアを動かすように構成されているモーターとを備えるコリメータ。 - 前記1つまたは複数の開口部は穴の配列を含む、請求項19に記載のコリメータ。
- 前記1つまたは複数の開口部は穴の単一の線形配列を含む、請求項19に記載のコリメータ。
- 前記1つまたは複数の開口部は前記キャリアの長手方向の寸法にわたって延在する1つまたは複数のスロットを含む、請求項19に記載のコリメータ。
- 前記1つまたは複数の開口部はキャリアの長手方向の寸法にわたって延在する単一のスロットを含む、請求項19に記載のコリメータ。
- 前記キャリアはニッケル、真鍮、またはタングステンのうちの少なくとも1つを含む、請求項19に記載のコリメータ。
- 前記モーターは、前記トラックに沿って前記キャリアを動かすために、制御システムからのコマンドに応答する、請求項19に記載のコリメータ。
- 前記キャリアは第1のキャリアであり、前記コリメータは開口部の配列を有する第2のキャリアを備え、第2のキャリアは粒子ビームの透過を阻止する材料を含み、前記第2のキャリアは前記粒子ビームのビーム場内で移動するために取り付けられている、請求項19に記載のコリメータ。
- 前記モーターは、前記粒子ビームの動きに基づいて、前記トラックに沿って前記第2のキャリアを動かすようにも構成されている、請求項26に記載のコリメータ。
- 前記第1のキャリアおよび前記第2のキャリアは互いに物理的に接続されている、請求項26に記載のコリメータ。
- 前記第1のキャリアおよび前記第2のキャリアは、互いに対して独立して動くように構成されている、請求項26に記載のコリメータ。
- 前記モーターは第1のモーターであり、前記コリメータは、前記第2のキャリアを動かすように構成された第2のモーターをさらに備える、請求項26に記載のコリメータ。
- 前記第2のモーターは、前記粒子ビームの前記動きに基づいて前記第2のキャリアを動かすように構成されている、請求項30に記載のコリメータ。
- 患者を治療するための粒子ビームを生成するための粒子加速器と、
開口部を有するキャリアであって、前記キャリアは前記粒子ビームの透過を阻止する材料を含み、前記キャリアは前記粒子加速器と前記患者との間に配置される、キャリアと、
前記粒子ビームの少なくとも一部が前記患者に到達することを可能にするように前記開口部の第1の部分への前記粒子ビームの移動を制御し、前記粒子ビームが前記開口部の前記第1の部分において静止したままでいる間に前記粒子ビームのエネルギーを変化させ、前記開口部の前記第1の部分から前記開口部の第2の部分への前記粒子ビームの移動を制御するための制御システムとを備えるシステム。 - 前記開口部は前記キャリアに沿って延在するスロットである、請求項32に記載のシステム。
- 前記制御システムは、前記粒子ビームが前記開口部の前記第2の部分において静止している間、前記粒子ビームのエネルギーを変化させ、前記粒子ビームの前記エネルギーが変化している間、前記粒子ビームが前記開口部の複数の追加の部分の各々において一定期間において静止したままの状態で、前記開口部の前記第2の部分から前記開口部の前記複数の追加の部分への前記粒子ビームの移動を制御するように構成されている、請求項32に記載のシステム。
- 前記制御システムは、前記粒子ビームが前記開口部の前記第1の部分から前記開口部の前記第2の部分に移動する前に、前記粒子ビームが前記開口部の前記第1の部分を通って前記患者体内のターゲットの円柱状部分を治療するように、前記粒子ビームの前記エネルギーを変化させるように構成されており、
前記粒子ビームが前記開口部の前記第1の部分にある間、前記粒子ビームは、5秒未満の持続時間において毎秒1グレイを超える線量の放射線を前記ターゲットに照射する、請求項32に記載のシステム。 - 前記制御システムは、前記粒子ビームが前記開口部の前記第1の部分から前記開口部の前記第2の部分に移動する前に、前記粒子ビームが前記開口部の前記第1の部分を通って前記患者体内のターゲットの円柱状部分を治療するように、前記粒子ビームの前記エネルギーを変化させるように構成されており、
前記粒子ビームが前記開口部の前記第1の部分にある間、前記粒子ビームは、10ミリ秒から5秒の持続時間において毎秒20グレイから毎秒100グレイの間の線量の放射線を前記ターゲットに照射する、請求項32に記載のシステム。 - 前記制御システムは、前記粒子ビームが前記開口部の前記第1の部分から前記開口部の前記第2の部分に移動する前に、前記粒子ビームが前記開口部の前記第1の部分を通って前記患者体内のターゲットの円柱状部分を治療するように、前記粒子ビームの前記エネルギーを変化させるように構成されており、
前記粒子ビームが前記開口部の前記第1の部分にある間、前記粒子ビームは、5秒未満の持続時間において毎秒40グレイから毎秒120グレイの間の線量の放射線を前記ターゲットに照射する、請求項32に記載のシステム。 - 前記制御システムは、前記粒子ビームが前記開口部の前記第1の部分から前記開口部の前記第2の部分に移動する前に、前記粒子ビームが前記開口部の前記第1の部分を通って前記患者体内のターゲットの円柱状部分を治療するように、前記粒子ビームの前記エネルギーを変化させるように構成されており、
前記粒子ビームが前記開口部の前記第1の部分にある間、前記粒子ビームは、超高線量率の線量の放射線を前記ターゲットに照射する、請求項32に記載のシステム。 - 前記粒子加速器と前記患者との間のエネルギーデグレーダであって、前記エネルギーデグレーダは、前記粒子ビームのエネルギーを変化させるために、前記粒子ビームの経路内に入れ、そこから出すように構成されている構造体を備える、エネルギーデグレーダをさらに備え、
前記制御システムは、前記粒子ビームの前記エネルギーを変化させるために、前記粒子ビームの経路内に出入りする前記構造体の動きを制御するように構成されている、請求項32に記載のシステム。 - 前記構造体は、前記粒子ビームがプレートのうちの1つまたは複数を通過するときに前記粒子ビームの前記エネルギーを変化させるための前記プレートを備え、前記プレートは炭化ホウ素を含む、請求項39に記載のシステム。
- 前記粒子加速器は、導電性コイルを備える超電導磁石を備えており、
前記制御システムは、前記粒子ビームの前記エネルギーを変化させるために、前記導電性コイルを通る電流を変化させるように構成されている、請求項32に記載のシステム。 - 前記粒子ビームのビーム場内で移動するためにキャリアが取り付けられているトラックと、
前記トラックに沿って前記キャリアを移動させるように構成されているモーターとをさらに備える、請求項32に記載のシステム。 - 治療室内にいる患者を治療するための粒子ビームを提供するための粒子加速器と、
エネルギーデグレーダであって、
複数の構造体であって、前記複数の構造体の各構造体は、前記粒子ビームが前記構造体を通過するときに前記粒子ビームのエネルギーを変化させるためのものであり、前記複数の構造体の各構造体は炭化ホウ素を含む、複数の構造体と、
アクチュエータであって、各アクチュエータは、前記粒子ビームの経路に出入りする前記複数の構造体のうちの対応する1つの動きを制御するためのものである、アクチュエータとを備え、
前記エネルギーデグレーダは、前記治療室内に配置されている、
エネルギーデグレーダとを備えるシステム。 - 各構造体はプレートを含む、請求項42に記載のシステム。
- 各構造体は多面体を含む、請求項42に記載のシステム。
- 各構造体は純粋な炭化ホウ素である、請求項42に記載のシステム。
- 前記複数の構造体のうちの1つまたは複数は、炭化ホウ素とグラファイトからなる複合材料を含む、請求項42に記載のシステム。
- 前記エネルギーデグレーダは、前記粒子ビームのビームラインに沿って前記患者から3メートル以下の距離のところに配置されている、請求項42に記載のシステム。
- 前記エネルギーデグレーダは、前記粒子ビームのビームラインに沿って前記患者から2メートル以下の距離のところに配置されている、請求項42に記載のシステム。
- 前記エネルギーデグレーダは、前記粒子ビームのビームラインに沿って前記患者から1メートル以下の距離のところに配置されている、請求項42に記載のシステム。
- 前記患者に対して前記粒子ビームを移動させるための走査磁石をさらに備え、
エネルギーデグレーダは、前記走査磁石と前記患者との間に配置されている、請求項42に記載のシステム。 - 前記粒子ビームは、超高線量率で前記患者に印加される、請求項42に記載のシステム。
- 前記粒子ビームは、5秒未満の持続時間において毎秒1グレイを超える線量で前記患者に印加される、請求項42に記載のシステム。
- 前記粒子ビームは、10ミリ秒から5秒の持続時間において毎秒20グレイから毎秒100グレイの間の線量で前記患者に印加される、請求項42に記載のシステム。
- 前記粒子ビームは、5秒未満の持続時間において毎秒40グレイから毎秒120グレイの間の線量で前記患者に印加される、請求項42に記載のシステム。
- 前記構造体は、超高線量率を使用して前記患者体内の組織のカラムを治療するために、前記粒子ビームが静止したままでいる間、前記粒子ビームに出入りするように制御可能である、請求項42に記載のシステム。
- 前記アクチュエータはリニアモーターを備える、請求項42に記載のシステム。
- 治療室内にいる患者を治療するための粒子ビームを提供するための粒子加速器と、
エネルギーデグレーダであって、
複数の構造体であって、前記複数の構造体の各構造体は、前記粒子ビームが前記構造体を通過するときに前記粒子ビームのエネルギーを変化させるためのものであり、前記複数の構造体の各構造体は炭化ホウ素を含む、複数の構造体と、
前記粒子ビームの経路に出入りする前記複数の構造体の動きを制御するためのアクチュエータとを備え、
前記エネルギーデグレーダは、前記粒子ビームのビームラインに沿って前記患者から4メートル以下の距離のところに配置されている、
エネルギーデグレーダとを備えるシステム。 - 前記構造体は、超高線量率を使用して前記患者体内の組織のカラムを治療するために、前記粒子ビームが静止したままでいる間、前記粒子ビームに出入りするように制御可能である、請求項58に記載のシステム。
- 前記エネルギーデグレーダは、前記粒子ビームのビームラインに沿って前記患者から3メートル以下の距離のところに配置されている、請求項58に記載のシステム。
- 前記エネルギーデグレーダは、前記粒子ビームのビームラインに沿って前記患者から2メートル以下の距離のところに配置されている、請求項58に記載のシステム。
- 前記エネルギーデグレーダは、前記粒子ビームのビームラインに沿って前記患者から1メートル以下の距離のところに配置されている、請求項58に記載のシステム。
- 前記粒子ビームは、超高線量率で前記患者に印加される、請求項58に記載のシステム。
- 前記粒子ビームは、5秒未満の持続時間において毎秒1グレイを超える線量で前記患者に印加される、請求項58に記載のシステム。
- 前記粒子ビームは、10ミリ秒から5秒の持続時間において毎秒20グレイから毎秒100グレイの間の線量で前記患者に印加される、請求項58に記載のシステム。
- 前記粒子ビームは、5秒未満の持続時間において毎秒40グレイから毎秒120グレイの間の線量で前記患者に印加される、請求項58に記載のシステム。
- 前記構造体は、超高線量率を使用して前記患者体内の組織のカラムを治療するために、前記粒子ビームが静止したままでいる間、前記粒子ビームに出入りするように制御可能である、請求項58に記載のシステム。
- 前記アクチュエータはリニアモーターを備える、請求項58に記載のシステム。
- 前記複数の構造体のうちの1つまたは複数は、炭化ホウ素とグラファイトからなる複合材料を含む、請求項58に記載のシステム。
- 治療室内にいる患者を治療するための粒子ビームを提供するための粒子加速器と、
前記患者に対して前記粒子ビームを移動させるための走査磁石と、
エネルギーデグレーダであって、
複数の構造体であって、前記複数の構造体の各構造体は、前記粒子ビームが前記構造体を通過するときに前記粒子ビームのエネルギーを変化させるためのものであり、前記複数の構造体の各構造体は、炭化ホウ素を含む、複数の構造体と、
アクチュエータであって、各アクチュエータは、粒子ビームの経路に出入りする前記複数の構造体のうちの対応する1つの動きを制御するためのものである、アクチュエータとを備え、
前記エネルギーデグレーダは、前記走査磁石と前記患者との間に配置されている、
エネルギーデグレーダとを備えるシステム。 - 前記エネルギーデグレーダは、前記粒子ビームのビームラインに沿って前記患者から1メートル以下の距離のところに配置されている、請求項70に記載のシステム。
- 前記粒子ビームは、超高線量率で前記患者に印加される、請求項70に記載のシステム。
- 前記粒子ビームは、5秒未満の持続時間において毎秒1グレイを超える線量で前記患者に印加される、請求項70に記載のシステム。
- 前記粒子ビームは、10ミリ秒から5秒の持続時間において毎秒20グレイから毎秒100グレイの間の線量で前記患者に印加される、請求項70に記載のシステム。
- 前記粒子ビームは、5秒未満の持続時間において毎秒40グレイから毎秒120グレイの間の線量で前記患者に印加される、請求項70に記載のシステム。
- 前記構造体は、超高線量率で前記患者体内の組織のカラムを治療するために、前記粒子ビームが静止したままでいる間、前記粒子ビームに出入りするように制御可能である、請求項70に記載のシステム。
- 前記粒子加速器が取り付けられている外部ガントリーをさらに備え、前記外部ガントリーは、前記粒子加速器を少なくとも前記患者の周りの少なくとも途中まで移動させるように制御可能である、請求項70に記載のシステム。
- 前記外部ガントリーと協調して動くように制御可能な内部ガントリーをさらに備え、前記内部ガントリーは、前記患者の方へ伸長可能であり、前記患者から遠ざかって後退可能であるノズルを備え、前記エネルギーデグレーダは、前記ノズル内に配置されている、請求項77に記載のシステム。
- 前記エネルギーデグレーダは、前記粒子ビームが前記患者に印加される治療室内に配置されており、
前記ノズルは、前記内部ガントリーに完全に後退可能である、請求項78に記載のシステム。 - 前記粒子ビームは、70MeV以上のエネルギーを有する粒子ビームでは、1.2センチメートル(cm)シグマ未満のスポットサイズを有する、請求項70に記載のシステム。
- 前記粒子ビームは、1.2センチメートル(cm)シグマ未満のスポットサイズを有する、請求項70に記載のシステム。
- 前記粒子ビームは、0.5センチメートル(cm)シグマ未満のスポットサイズを有する、請求項70に記載のシステム。
- 前記エネルギーデグレーダと前記患者との間の前記粒子ビームに影響を与えるために使用される構造体が存在しない、請求項70に記載のシステム。
- 前記エネルギーデグレーダと前記患者との間に構成可能コリメータをさらに備え、前記構成可能コリメータは、単一のスポットと同じくらい小さい分解能で前記粒子ビームをトリミングするように制御可能である、請求項70に記載のシステム。
- 前記アクチュエータは、リニアモーターを備える、請求項70に記載のシステム。
- 前記アクチュエータは、各々が対応する構造体の動きを制御するための対応するリニアアクチュエータを駆動するロータリーモーターを備える、請求項70に記載のシステム。
- 前記複数の構造体のうちの1つまたは複数は、炭化ホウ素とグラファイトからなる複合材料を含む、請求項70に記載のシステム。
- 前記複数の構造体の各々は、純粋な炭化ホウ素である、請求項70に記載のシステム。
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