KR101768028B1 - 입자 치료에 사용되는 빔 분석기를 포함하는 갠트리 - Google Patents

입자 치료에 사용되는 빔 분석기를 포함하는 갠트리 Download PDF

Info

Publication number
KR101768028B1
KR101768028B1 KR1020127011747A KR20127011747A KR101768028B1 KR 101768028 B1 KR101768028 B1 KR 101768028B1 KR 1020127011747 A KR1020127011747 A KR 1020127011747A KR 20127011747 A KR20127011747 A KR 20127011747A KR 101768028 B1 KR101768028 B1 KR 101768028B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gantry
momentum
limiting
particle
particles
Prior art date
Application number
KR1020127011747A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20120107942A (ko
Inventor
이브 용건
Original Assignee
이온빔 어플리케이션스 에스.에이.
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
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=42035857&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=KR101768028(B1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by 이온빔 어플리케이션스 에스.에이. filed Critical 이온빔 어플리케이션스 에스.에이.
Publication of KR20120107942A publication Critical patent/KR20120107942A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101768028B1 publication Critical patent/KR101768028B1/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/01—Devices for producing movement of radiation source during therapy
    • 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
    • A61N5/103—Treatment planning systems
    • 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
    • A61N5/1081—Rotating beam systems with a specific mechanical construction, e.g. gantries
    • 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
    • G21K1/02—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating using diaphragms, collimators
    • 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
    • G21K1/08—Deviation, concentration or focusing of the beam by electric or magnetic means
    • G21K1/093—Deviation, concentration or focusing of the beam by electric or magnetic means by magnetic means
    • 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
    • G21K5/00—Irradiation devices
    • G21K5/04—Irradiation devices with beam-forming means
    • 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

Abstract

본 발명은 방사선 치료에 사용되는 입자 치료 장치, 더욱 상세하게는 들어오는 빔을 분석하는 수단을 포함하는 입자빔을 전달하는 갠트리에 관한 것이다. 수단은 갠트리와 일체가 되어 빔의 운동량 분산 및/또는 빔의 방사력을 제한한다.

Description

입자 치료에 사용되는 빔 분석기를 포함하는 갠트리{GANTRY COMPRISING BEAM ANALYSER FOR USE IN PARTICLE THERAPY}
본 발명은 방사선 치료에 사용되는 하전 입자 치료장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실질적으로 갠트리의 회전축을 따르는 방향으로 하전 입자 빔을 수신하고 수신된 빔을 치료될 표적으로 이송 및 전달하도록 설계되는 회전 가능한 갠트리에 관한 것이다.
하전 입자(예를 들어, 양성자, 탄소 이온, 등)를 사용하는 방사선 치료는 주변의 건강한 조직으로 조사되는 방사선량을 최소화하면서 표적 용적까지 다량의 방사선량을 전달할 수 있는 정밀한 입체조영방사선 치료기법임이 증명되었다. 일반적으로, 입자치료장치는 강력한 하전입자들을 생성하는 가속기, 입자빔을 하나 이상의 치료실로 안내하는 빔전송 시스템, 그리고 각 치료실에 대한 입자빔 전달 시스템을 포함한다. 두 가지 형태의 빔전달 시스템, 즉 고정된 방사방향으로 목표물까지 빔을 전달하는 고정 빔전달 시스템과 여러 방향으로 목표물까지 빔을 전달할 수 있는 회전형 빔전달 시스템을 구별할 수 있다. 이러한 회전형 빔전달 시스템은 갠트리라고 한다. 목표물은 일반적으로 갠트리의 회전축과 중심 치료빔의 축을 교차함으로써 정의되는 고정된 위치에 위치된다. 이러한 교차점을 등선량 중심점(isocenter)이라 하며, 여러 방향으로 빔을 전달할 수 있는 이러한 형태의 갠트리들을 등선량 중심점 갠트리라 부른다.
갠트리 빔전달 시스템은 빔을 목표물과 일치시키도록 형상화하는 장치들을 포함한다. 입자빔 치료에 사용되는 빔을 형상화하는 두 가지 주된 기술이 있는데, 더 일반적인 수동 분산 기법과 더 진보된 동적 방사선 기법이 그것이다. 동적 방사선 기법의 일 예가 소위 펜슬 빔 스캐닝(Pencil Beam Scanning: PBS)이다. PBS에서. 가는 펜슬 빔이 중심 빔 축에 직각인 평면을 가로질러 자기적으로 스캔된다. 표적 용적 내의 깊이 조영(conformity)은 빔 에너지를 적절히 제어하여 얻는다. 이러한 방식으로, 입자 방사량은 전체 3차원 표적 용적으로 전달될 수 있다.
환자 신체 내부로 충분한 투과 깊이를 가지기 위해 필요한 입자빔의 에너지는 사용되는 입자의 종류에 따라 좌우된다. 예를 들면, 양성자 치료에 있어서, 양성자 빔의 에너지는 일반적으로 70MeV와 250MeV 사이의 범위에 있다. 각 필요한 투과 깊이에 대하여, 빔 에너지가 변화될 필요가 있다. 빔의 에너지 분포(energy spread)는 소위 선량 끝점에 직접적으로 영향을 미치는 것처럼 한정되어야 한다.
그러나, 모든 가속기 형태가 에너지를 변화시키는 것은 아니다. 일반적으로 고정된 에너지 가속기들(예를 들면, 고정된 등시성 사이클로트론)에서, 일반적으로 에너지 선택 시스템(ESS)은 도 1, 2, 및 3에 도시된 바와 같이 가속기의 출구와 치료실 사이에 설치된다. 이러한 에너지 선택 시스템은 "NTPC용 양성자 치료 시스템: 장치 설명 및 진행 보고(Nuc. Instr. Meth. In Phys. Res. B 113 (1996) 522-525)"에서 용엔 등(Jongen et. al.)에 의해 설명되었다. 에너지 선택 시스템(ESS)의 기능은 사이클로트론에서 추출되는 고정된 에너지 빔(예를 들면, 양성자에 대하여 230MeV 또는 250MeV)을 사이클로트론의 고정된 에너지에서 필요한 최소 에너지로 내려가는 사이에서 변하는 에너지를 가지는(예를 들면, 양성자에 대하여 70MeV) 빔으로 변환한다. 그 결과로 생성되는 빔은 확인되고 제어되는 절대적인 에너지, 에너지 분산 및 방사력을 가져야 한다.
ESS의 제1요소는 주어진 두께의 탄소 요소를 빔선을 가로질러 놓음으로써 에너지를 떨어뜨리는 탄소 에너지 감소장치이다. 이러한 에너지 감소장치는 특허 EP1145605에 설명되어 있다. 이러한 에너지 감소에 결과, 빔의 방사력과 에너지 분산에서의 증가가 있다. 에너지 감소장치에는 빔 방사를 제한하는 방사 슬릿과 빔 속에 퍼져 있는 에너지를 복구(즉, 한정하는)하는 운동량 또는 에너지 분석 및 선택 장치가 뒤따른다.
이러한 기지의 에너지 선택 시스템(10)의 배치는 (본 예의 사이클로트론에서) 입자빔 발생기(40)와 함께 도 1에 도시되어 있다. 감속장치와 방사 제한 슬릿 뒤에서, 빔은 2개의 30°만곡부의 그룹으로 이루어진 120°무채색 만곡부를 통과한다. 선량 끝점에 대한 사양을 만족시키기 위하여, 빔 안의 운동량 분산 또는 에너지 분산은 만곡부의 중심에 위치된 슬릿에 의해 제한된다. 빔은 만곡부 앞에서 그리고 2개의 30도 만곡 자석의 2개의 그룹 사이에서 사중극 자석에 의해 집중되어, 빔의 방사폭은 작고 분산(dipersion)은 슬릿의 위치에서 커진다.
에너지 감속장치(41)에서 시작되어 치료실 등선량 중심점(50)까지 이어지는 전체 빔선은 무채색인 광학계, 즉 운동량에 무관하고(분산 없음) 횡방향 위치와 무관한 촬상 특성을 가지는 빔-광학계를 구성한다. 빔선은 다중 지역으로 분할될 수 있고 각 지역은 그 자체로 무채색을 구성하고 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 제1지역은 치료실의 입구지점까지 빔을 이동시키는 무채색 빔선 지역이 이어지는 ESS(10)이다. 갠트리 치료실의 경우, 이러한 입구지점은 회전 갠트리(15)의 입구지점 또는 결합지점이다. 갠트리 빔선은 제3빔선 지역을 구성한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 단일 치료실 입자치료 구성의 경우, 빔선은 빔을 갠트리 입구지점까지 이동시키는 ESS(10)가 되는 제1지역과 회전갠트리(15) 빔선에 해당하는 제2무채색 지역의 2개의 무채색 빔선 지역을 포함한다. 갠트리 입구지점에서, 빔은 갠트리 회전 각도에 무관한 갠트리 빔 광학 해결책을 가지기 위하여 X와 Y에서 동일한 방사력을 가져야 한다. X와 Y는 서로 그리고 중심 빔궤적에 수직하다. X축은 이중극 자석의 굽은 평면에 있다.
이러한 감속장치 및 에너지 분석기를 사용하는 단점은 이러한 장치가 도 1에 도시된 상대적으로 큰 공간을 필요로 하고 그래서 큰 건물의 점유공간이 필요하다는 것이다. ESS를 설치하면 과도한 장비 비용도 야기한다.
본 발명은 종래 기술의 문제점을 적어도 부분적으로라도 해결하는 해결책을 제공하고자 하는 것으로 그 목적은 규모를 줄이고 종래 기술의 하전 입자치료 장치에 비교할 때 적은 비용으로 구축할 수 있는 하전 입자 치료장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 첨부된 특허청구의 범위에 의해 정해지고 특징지어진다.
도 1 내지 3에 예로서 도시된 종래 기술의 입자 치료 구성에서, 운동량 분산(또는 균등한 에너지 분산)과 빔의 방사력을 제한하는 기능들은 별도의 장치에 의해, 즉 입자빔 발생기(40)와 회전 갠트리(15) 사이에 설치되는 에너지 선택 시스템(ESS)으로 수행된다. 도 1에 도시된 바와 같이, ESS의 제1요소는 입자빔 발생기(40)의 입자빔의 에너지를 감소시키는데 사용되는 에너지 감속장치(41)이다.
본 발명에서, 회전 갠트리 빔 전달 시스템은 다중 기능을 수행하는 갠트리 빔선 구성을 가지도록 제공된다.
· 입자치료 빔이 입자 치료에서 사용하기 위한 갠트리 치료 등선량 중심점에서 전달될 수 있도록 하는 들어가는 입자빔을 이송, 굽힘, 및 형성하는 기지의 기능.
·들어가는 입자빔의 에너지 분산을 선택된 최대값으로 제한하는 추가적인 기능.
본 발명에서, 빔의 에너지 분산 또는 운동량 분산을 선택된 값으로 제한하는 ESS 기능성은 갠트리 시스템 자체에 의해 수행된다. 따라서, 입자 치료 설비의 크기와 비용은 감소될 수 있다.
본 발명의 문맥에서, 운동량 분산(spread)은 주어진 위치에서 입자들의 운동량의 표준편차로 정의되고 이 위치에서의 모든 입자들의 평균 운동량의 백분율로 나타낸다.
갠트리 내의 운동량 분산을 제한하는 수단의 위치가 어떻든 이러한 수단들은 바람직하게는 운동량 분산을 모든 입자의 평균 운동량의 10%까지 제한하도록, 더욱 바람직하게는 5%, 그보다 더 바람직하게는 1%로 제한하도록 설계된다.
바람직하게, 갠트리는 들어가는 입자빔의 횡단빔 방사력을 선택된 최대값으로 제한하여 추가적으로 입자 치료 설비의 비용과 크기를 감소시키는 제2기능도 수행한다.
더욱 바람직하게, 본 발명에 따른 갠트리는 갠트리 입구지점과 갠트리 내의 제1사중극 자석 사이에 설치되는 시준기도 포함한다. 이러한 시준기는 빔이 갠트리 빔선 내의 제1자석에 도달하기 전에 빔의 방사력을 감소시키는데 사용된다.
다른 바람직한 실시예에서, 상기한 시준기는 갠트리의 외부, 즉 에너지 감소장치와 갠트리의 입구지점 사이에 설치된다.
본 발명에 따르면, 입자치료 장치는 정지 입자가속기, 에너지 감소장치, 그리고 빔의 운동량 분산을 제한하는 수단을 가지는 회전 갠트리를 포함하도록 제공되기도 한다. 바람직하게, 이 갠트리는 빔의 방사력을 제한하는 수단도 포함한다.
이와 달리, 입자 치료 장치는 정지 입자 가속기, 에너지 감소장치, 빔의 운동량 분산을 제한하는 수단을 포함하는 회전 갠트리, 그리고 에너지 감소장치와 빔의 방사력을 제한하는 갠트리 사이에 설치되는 시준기를 포함하도록 제공된다. 더욱 바람직하게는, 이러한 갠트리는 빔의 방사력을 제한하는 추가적인 수단을 포함한다.
본 발명에 따르면, 규모를 줄이고 종래 기술의 하전 입자치료 장치에 비교할 때 적은 비용으로 구축할 수 있는 하전 입자 치료장치가 제공된다.
도 1은 고정형 에너지 사이클로트론과 함께 사용되는 기존의 에너지 선택 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 기존의 입자 치료 빔선 구성의 일반적인 배치를 보여주는 도면이다.
도 3는 단일 치료실 입자 치료 구성의 기존의 배치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 장치의 예시적인 실시예를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 예시적인 갠트리용 빔 광학 계산의 결과를 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 다른 예시적인 갠트리 구성을 위한 빔 광학 계산의 결과를 나타내는 도면이다.
본 발명을 첨부 도면을 이용하여 상세히 설명한다. 하지만, 이는 당업자가 본 발명을 실시하는 여러 균등한 실시예들과 다른 방법을 이해하는 증거가 된다. 도면은 단지 개략적으로 도시한 것일 뿐 본 발명을 한정하지 않는다. 도면에서, 일부 요소들의 크기는 과장되거나 설명의 편의를 위하여 축척에 따라 그려지지 않을 수 있다.
본 발명에 다른 예시적인 입자치료 구성은 도 4에 도시되어 있다. 본 실시예에서, 본 발명에 따른 회전 갠트리는 단일 치료실 입자 치료 장치(100)을 구성하는 입자빔 발생기(40)(예를 들어, 정지된 고정 에너지 입자 가속기)와 결합된다. 양성자용 입자 가속기의 예는 조밀한 기하학(예를 들어, 1.2m의 추출 반경을 가지는)을 가지는 초전도 싱크로사이클로트론이다. 본 발명의 갠트리는 갠트리 실에 설치되고 차폐벽(예를 들면, 1.7m 두께의 콘크리트 벽)은 갠트리 실을 가속기 실과 분리한다. 에너지 감소장치(41)는 입자빔 발생기(40)와 갠트리 입구지점(45) 사이(결합지점)에 설치된다. 이러한 에너지 감소장치(41)는 가속기 실을 갠트리 실과 분리하는 차폐벽(52)의 바로 앞 가속기 실 내에 위치된다. 갠트리 입구지점(45)은 감소장치(41) 뒤에 위치되는 갠트리의 빔선용 입구창이다. 이러한 입구창(45)은 빔이 실질적으로 갠트리의 회전축을 따르는 방향으로 갠트리 안으로 들어가는 갠트리 빔선 지역의 제1부분이다. 갠트리의 회전축은 등선량 중심점(50)과 입구지점(45)을 통과하는 수평한 점선으로 표시하였다. 도 4에 도시된 바와 같이, 종래기술의 경우(도 1 내지 3)처럼 감소장치와 갠트리 입구지점 사이에 설치되는 운동량 또는 에너지 분석 장치는 없다.
도 1 내지 3에 도시된 종래기술의 구성과 마찬가지로, 예를 들어 2개의 사중극 자석들(44)이 에너지 감소장치서 작은 지점(예를 들면 0.5mm와 2mm의 1 시그마 사이의)으로 빔을 이송하고 집속하는 가속기의 출구와 감소장치(41) 사이의 짧은 빔선 지역이 있다. 에너지 감소장치(41)는 예를 들면 (EP1145605에 개시된 바와 같은) 신속하게 조절되고, 서보 제어되며, 회전하고, 두께가 변하는 원통형 감소물질이다. 가속기의 출구와 감소장치 사이의 거리는 약 2m가 될 수 있다. 다른 형태의 에너지 감소 시스템들, 예를 들면 측면 이동 쐐기형 감소장치도 사용될 수 있다.
본 출원의 출원인에 의해 현재 사용되는 에너지 감소장치는 그 입구에 광점과, 제어 시스템 알고리즘을 통하여, 상류 측의 빔 광학계의 자동 동조수단의 크기와 위치를 측정하는 통합 수평-수직 빔 프로파일 모니터를 가진다. 따라서, 감소장치(41)에서의 빔은 잘 정의될 수 있고, 예를 들면, 빔은 양 평면에서 2mm를 넘지 않는 1/2폭을 가지는 작은 허리로 집속된다. 이러한 입력 빔 조건에서, 에너지가 감소된 빔의 출력 방사력은 감소장치에서 다중으로 분산시킴으로써 제한되고 입력 조건에 상대적으로 무관하다. 에너지 감소 이후의 결과적인 빔은 주어진 크기와 발산을 가지는 감소장치에서 X와 Y에서의 가상 허리에서 발산하는 빔으로 볼 수 있다. 2개의 수직한 좌표축 X와 Y는 중심빔 궤적에 수직하다(궤적을 가로지른다). X와 Y에서의 방사력("횡단 방사력"으로도 불린다)은 이 지점에서 실질적으로 동일한 것으로 볼 수 있다. 감소장치에 의해 도입된 에너지 감소가 클수록 X와 Y에서의 횡단 방사력은 더 커지고 감소된 빔의 운동량 분산도 더 커질 것이다.
본 발명의 실시예는 들어오는 빔의 운동량 분산을 제한하는 수단(43)을 포함하는 갠트리 구성이다. 빔은 평균 운동량값과 운동량 분산을 가지는 입자들을 포함하는 갠트리로 들어온다.
들어오는 빔의 운동량 분산을 제한하기 위하여, 한 쌍의 운동량 분석 슬릿들(43)이 갠트리에 설치된다.
이러한 운동량 분석 슬릿들(43)은 빔 입자들이 그 운동량에 따라 분산되는 빔 경로를 따르는 위치에 바람직하게 위치된다.
더욱 바람직하게, 이러한 슬릿들은 공칭 분산이 공칭 빔 치수보다 큰 위치에 설치된다. 공칭 분산은 그 운동량이 빔의 모든 입자들의 평균 운동량(P)의 1%(1 퍼센트)만큼 다른 입자의 횡단 변위로 정의된다. 공칭 빔치수는 평균 운동량(P)을 가지는 단일 에너지 입자빔의 X에서의 하나의 시그마 빔치수 값으로 정의된다. 공칭 분산이 2.5cm라고 가정하면, 이는 P' =1.01P의 운동량을 가지는 입자가 운동량 P를 가지는 입자로부터 X에서 2.5cm만큼 떨어져 있는 것을 의미한다. 이 예에서, P' =0.99P의 운동량을 가지는 입자도 2.5cm만큼 X에서 떨어져 있지만 부호가 반대인 X 좌표를 가진다.
운동량 제한 슬릿들은 예를 들어 X에서의 공칭 빔치수가 0.2cm와 1cm 사이에 있고 X에서의 공칭 분산이 1cm와 3cm 사이에 있는 위치에 설치될 수 있다. 슬릿을 개방하거나 폐쇄함으로써, 필요한(선택된) 최대 운동량 분산을 얻을 수 있다. 예를 들면, 슬릿을 그에 대응하여 조절하여 최대 운동량 분산을 평균 온동량의 0.5%까지 제한할 수 있다. 최대 운동량 분산을 평균 운동량의 0.4%까지 제한하고자 한다면, 한 쌍의 운동량 슬릿들을 더 닫아야 한다. 이를 위하여, 필요한 운동량 분산의 함수로서 슬릿 개도를 정의하는 조정 곡선이 성립될 수 있다.
도 4의 구성에서, 공칭 분산은 7개의 갠트리 사중극 자석의 수와 제2이중극 자석(48) 사이의 위치에서의 빔치수와 비교할 때 크기 때문에 이는 운동량 분산 제한 슬릿들을 설치하기에 바람직한 위치가 된다. 이러한 슬릿들은 예를 들면 제2이중극 자석(48) 바로 앞에 설치될 수 있다. 그 정확한 위치는 상세한 갠트리 구성에 따라 변할 수 있다.
빔의 운동량 분산을 감소시키는 수단으로서 한 쌍의 슬릿을 사용하는 대신에, 다른 수단이 사용될 수 있다. 예를 들면, 빔선 내에, 바람직하게는 상술한 위치에 놓일 수 있는 다양한 직경을 가지는 구멍이나 시준기를 사용할 수 있다.
도 4의 도시된 예에서, 치료 등선량 중심점(50)에서 스캐닝 빔을 전달하는 갠트리가 도시되고 이러한 갠트리의 빔선은 3개의 이중극 자석들(47, 48, 49)과 7개의 사중극 자석들(44)을 포함한다. 이러한 갠트리 구성에서, 스캐닝 자석들(46)은 마지막 이중극 자석(49)의 상류에 설치된다. 갠트리 입구지점(45)과 제1이중극 자석 사이, 그리고 제1 및 제2이중국 자석 사이에는 각각 2개와 5개의 사중극 자석들이 있다.
바람직하게, 빔의 운동량 분산을 제한하는 수단(43) 이외에, 횡단 빔 방사력을 제한하는 수단(42)도 갠트리(15) 내에 설치될 수 있다. 이를 위하여, 빔의 발산을 제한하는 (X와 Y의) 2 쌍의 슬릿들이 예를 들어 7개의 사중극 자석과 제1이중극 자석(47) 사이에 설치될 수 있다. 따라서, 빔의 발산을 제한함으로써, 빔 발산에 비례하는 횡단 빔 방사력이 제한된다. 갠트리 내에서 입구지점(45)과 제1이중극 자석(47) 사이에 설치된 2개의 제1사중극 자석들은 빔이 발산 제한 슬릿에 도달하기 전에 감소장치에서 시작된 발산하는 빔을 집속한다. 감소될 필요가 있는 빔 방사력은 갠트리가 빔을 효율적으로 이송하는데 수용할 수 있는 최대 방사력에 좌우되며 또한, 치료실 등선량 중심점에서의 빔 여건들(예를 들면 치료실 등선량 중심점에서 필요한 빔치수)에도 좌우된다. 수용가능한 빔 방사력과 빔치수들은 빔을 형성하는데 사용되는 기법(예를 들면, 펜슬 빔 스캐닝이나 수동 산란)에 좌우될 수 있다. 도 4에 주어진 예는 스캐닝 빔 전달 시스템이다. 펜슬 빔 양성자 스캐닝 시스템에서, 빔 방사력은 예를 들어 X와 Y 모두에서 7.5Pimm mrad까지 제한될 수 있다. 실제 빔 동조를 위해서, 발산 제한 또는 방사력 제한 슬릿들의 바로 앞, 아래에서, 빔 프로파일 모니터가 설치될 수 있다(도 4에 도시하지 않음). 빔의 발산을 감소시키는 수단으로서의 X와 Y에서의 한 쌍의 슬릿들을 사용하는 대신에, 다른 수단이 사용될 수 있다. 예를 들면, 빔선에 놓일 수 있는 다양한 직경을 가지는 구멍이나 시준기들을 사용할 수 있다.
감소되는 빔의 에너지가 매우 많으면(예를 들어 250MeV 양성자가 70MeV로 감소되면), 빔의 방사력과 발산은 매우 커지고 갠트리 내의 제1사중극 자석 바로 앞의 빔의 직경은 빔선 파이프의 직경보다 커질 수 있다. 이를 위해, 시준기(도 4에 도시하지 않음)가 빔의 일부를 이미 절단하는 갠트리(15) 내의 제1사중극 자석의 상류에 설치될 수 있다. 이러한 시준기는 갠트리의 입구지점(45)와 제1사중극 자석 사이에서 갠트리(15) 내에 설치될 수 있다. 이와 달리, 이러한 시준기는 갠트리의 외측, 즉 갠트리(15)의 감소장치와 입구지점(45) 사이에 설치될 수 있다. 빔의 방사력을 제한하는 이러한 시준기가 상술한 두 지점 중 어디에 설치되는 경우, 다른 갠트리 실시예에서 방사력을 제한하는 수단(42)은 생략될 수 있다.
입자 빔이 발산 및/또는 운동량 제한 슬릿들을 강타하면, 중성자들이 생성된다. 환자가 위치되는 치료실 등선량 중심점(50)의 수준에서 중성자 방사를 제한하기 위하여, 적절한 차폐가 제공되어야 할 필요가 있다. 중성자들이 빔의 방향으로 주로 방출됨에 따라, 갠트리의 회전축을 가로질러 제1이중극 자석 바로 뒤에 제1이중극 자석(47)의 상류에 설치되는 빔의 방사력을 제한하는 수단에서 생성되는 중성자들을 차폐하는 중성자 차폐 플러그(51)를 설치할 수 있다. 중성자들이 빔의 방향으로 주로 방출됨에 따라, 운동량 제한 슬릿들(43)에서 생성되는 중성자들은 환자에게 향하지 않는다. 그러함에도 불구하고, 국부적인 중성자 차폐장치(도 4에 도시하지 않음)는 전체적인 중성자의 배경복사를 감소시키기 위하여 운동량 제한 슬릿들(43) 주변에 설치될 수 있다.
도 4의 복잡함을 피하기 위하여, 갠트리의 상세한 기계적인 구성은 일부러 생략되었다. 도 4에 도시되지 않은 이러한 기계적인 요소들의 예는 환자 주변에서 적어도 180° 만큼 갠트리를 회전시키는 2개의 구형 롤러 베어링들, 갠트리 구동 및 제동 시스템, 케이블 스풀을 지지하는 드럼 구조, 회전시에 갠트리의 균형을 위해 필요한 균형추 등이다.
입자 치료용 갠트리를 설계할 때, 몇 개의 빔 광학 조건이 수행될 필요가 있다. 갠트리 입구지점(45)에서, 빔은 갠트리 회전 각도와 무관한 갠트리 빔 광학계 해결책을 가지기 위하여 X와 Y에서의 동일한 방사력 매개변수를 가져야 한다. 상술한 바와 같이, 이러한 조건들은 에너지 감소장치를 갠트리 입구지점 바로 앞에 위치시킬 때 자연스럽게 수행된다. 더욱이, 다음의 빔 광학 조건이 만족되어야 할 필요가 있다.
1. 갠트리 빔-광학계는 이중 무채색, 즉 빔 촬상 특성은 운동량(분산 없음)과 위치에 무관하여야 한다.
2. 사중극 자석 내의 빔(1 시그마)의 최대 크기는 갠트리 내의 타당한 전송 효율을 유지하기 위하여 바람직하게는 2cmm를 넘지 말아야 한다.
그러나, 이는 또한 상술한 바와 같은 빔을 형성하는데 사용되는 기법에 매우 의존적일 수 있는 제3의 조건이기도 한다. 스캐닝 시스템에서, 이러한 제3조건은 다음과 같이 설명될 수 있다.
1. 등선량 중심점(50)에서, 빔은 X와 Y에서 실질적으로 동일한 크기의 작은 허리를 가져야 한다.
스캐닝 시스템에서, 필요한 빔 크기는 등선량 중심점의 상류에서(예를 들면 마지막 굽힘 자석의 출구에서) 더욱 구체화될 수 있고 산란을 위한 수용가능한 빔의 크기는 일반적으로 스캔용(예를 들면 마지막 굽힘 자석의 축구에서 1cm)보다 크다.
이러한 세가지 조건들(1 내지 3) 이외에, 새로운 요건들이 본 발명에서 도입된다.
1. 에너지 분산을 제한하는 슬릿들(43)의 위치에서, X에서의 공칭 분산은 바람직하게 X에서의 공칭 빔 크기와 비교할 때 크다.
바람직하게, 본 발명에 따른 갠트리는 빔의 방사력을 제한하는 수단을 포함한다. 이는 추가적인 요건을 야기한다.
1. 방사력 제한 슬릿들(42)의 위치에서, 빔은 발산을 차단하는 X와 Y에서의 빔 광학 매개변수들(크기와 발산)을 가져야 한다. 이는 예를 들어 빔은 타당한 크기(예를 들면 0.5cm 내지 2cm, 1 시그마)를 가져야 한다는 것을 의미한다.
도 4에 도시된 갠트리의 구성은 빔 광학 "이송(TRANSPORT)" 코드(K. L. 브라운 외의 CERN-SLAC-FERMILAB 판에 기초한 PSI 그래픽 이송 프레임워크)로 수행한 빔 광학 연구에 기초하고 있다. 170MeV의 들어가는 양성자 빔에 대한 갠트리 빔선 내의 X와 Y에서의 빔 포락선은 도 5에 예시되어 있다. 빔 포락선들은 각각 상면과 하면에서 X 방향과 Y 방향에 대하여 도시되어 있다. 이 예에서, 최종적인 빔의 방사력은 12.5Pi mm mrad이다. 이는 들어오는 빔의 발산이 X와 Y에서 6mrad로 제한되었을 대의 상황에 해당한다. 시스템을 통하여 이송된 빔은 1.25mm의 작은 광점과 6mrad의 발산을 가지는 감속장치에서 시작되는 빔으로 볼 수 있다. 이러한 빔 광학계에서, 3.2mm(1 시그마 값)의 치료 등선량 중심점에서의 빔의 크기는 펜슬 빔 스캐닝을 수행하는 적절한 값이 얻어진다. 사중극 자석과 이중극 자석의 위치는 도 5에 도시되어 있다. 이중극 자석(수직 간극)의 횡단 위치는 본 도면에서 축척에 따라 도시되지 않았고 중심 궤적을 따라 그 위치를 나타내는 것이 목적이기 때문이다. 특히 마지막 굽힘 자석(49)의 X와 Y에서의 간극은 스캐닝 자석이 이러한 이중극 자석의 상류에 위치되고 큰 스캐닝 지역은 등선량 중심점에서 포함되어야 할 필요가 있기 때문에 큰 개도가 필요함에 따라 도 5에서 축척보다 훨씬 크게 도시되었다. 빔경로를 따른 스캐닝 자석들의 위치는 수직선으로 나타내었다. 점선은 빔의 X에서의 공칭 분산을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 제2이중극 자석(48)의 바로 앞에서 큰 공칭 분산값이 얻어지고 이는 운동량 제한 슬릿들(43)이 바람직하게 설치되는 위치이다. 운동량 제한 슬릿들(43)의 중심 빔 궤적을 따르는 위치는 도 5에서 수직선으로 나타난다. 운동량 제한 슬릿들에서 X에서의 공칭 빔치수(크기)는 약 0.23cm이고 반면 이 위치에서의 X에서의 공칭 분산은 약 2.56cm이기 때문에 들어오는 빔의 양호한 운동량 분리를 얻을 수 있다. 바람직하게, 발산 제한 슬릿들(42)도 사용된다. 이러한 슬릿들(42)에게 좋은 위치는 도 5에 수직선으로 도시되었다. 이 위치에서, X와 Y에서의 빔 크기는 각각 1.8cm와 0.6cm이다. 이러한 제시된 빔 광학 해결책은 이중 무채색 조건을 만족한다.
도 4와 도 5에 도시된 예에서, 3개의 이중극 갠트리 구성은 각각 36°, 66°, 그리고 60°의 이중극 굽힘 각도와 함께 사용되었다. 그러나, 본 발명은 이중극 자석의 수나 이중극 자석의 굽힘각도에 관계된 특정 갠트리 구성에 한정되지 않는다. 본 발명은 사중극 자석들의 수와 이중극 자석들에 대한 사중극 자석들의 상대적인 위치에도 한정되지 않는다.
제2예로서, 본 발명은 2개의 원뿔형 이중극 대형 투사형 갠트리(large throw gantry)에 적용되었다. 이는 도 2와 도 3에 도시된 갠트리 구성에 해당한다. 이러한 대형 투사형 갠트리들은 본 출원의 출원인에 의해 구축되었으며 "광이온 암 치료용 갠트리 빔 전달 시스템의 빔 광학 연구" (Nucl. Instr. Meth. In Phys. Res. A 399(1997), p440)에서 파블로비치에 의해 논의된 바 있다. 이러한 갠트리에서, 제1 45° 이중극 자석은 갠트리의 회전축에서 떨어진 빔을 구부리고 빔은 빔을 회전축에 수직하게 빔을 구부리고 향하게 하는 제2 135°이중극 자석으로 들어가기 전에 제2직선 빔선 지역을 더 따라간다. 갠트리 입구지점과 제1 45°이중극 자석 사이의 직선 빔선 지역은 원래의 갠트리 설계에서 4개의 사중극 자석들(도 2는 이러한 빔선 지역에 설치되는 2개의 사중극 자석만을 가지는 구성이다)을 포함하고, 그리고 제1 및 제2 이중극 자석 사이의 제2직선 지역은 5개의 사중극 자석들을 포함한다. 이러한 갠트리에서, 마지막 굽힘 자석과 치료 등선량 중심점 사이의 거리는 3m이고 소위 노즐에 구성된 빔 형성 요소들은 마지막 굽힘 자석의 상류에 설치된다. 이러한 노즐은 수동 산란 기법이나 치료 표적에 일치되는 빔을 형성하는 스캐닝 기법을 사용한다. 스캐닝 자석들은 노즐의 일부이며 따라서 마지막 갠트리 이중극 자석의 하류에 설치된다.
빔광학 분석은 이러한 2개의 이중극 갠트리 구성에서 수행되었다. 상술한 동일한 조건과 요건들이 고려되었다. 그 결과 이러한 갠트리 내의 빔 포락선들은 160MeV의 양성자 빔 용으로 도 6에 도시되었다. 빔 포락선들은 각각 상면과 하면에 X 방향과 Y 방향에 대하여 도시되었다. 45°이중극 자석(67), 135°이중극 자석(68), 그리고 다양한 사중극 자석들(44)의 중심 빔 경로를 따르는 위치들은 도 6에 도시되었다. 또한, 여기에서 에너지 감소장치는 갠트리의 입구창 바로 앞에 설치되고, 그리고, 예를 들어 이 계산에서 발산은 8mrad에서 잘리고 마지막 빔의 방사력은 X와 Y에서 모두 10Pi mm mrad이다. 도 6에 도시된 빔 포락선은 갠트리 입구창에서 시작되고 빔은 1.25mm(1 시그마 값)의 크기를 가진다. 이러한 갠트리 구성에서, 입구창과 제1 45°갠트리 굽힘 자석(67) 사이의 제1직선 지역은 4개의 사중극 자석들(44)을 포함한다. 발산 제한 장치들(42)은 제2 및 제3사중극 자석 사이에 설치되고 도 6에 수직선으로 나타내었다. 운동량 분산 제한 슬릿들(43)은 X에서의 공칭 산란이 공칭 빔 치수에 비하여 큰 위치에 설치된다. 도 6의 점선은 빔의 X에서의 공칭 산란을 나타낸다. 운동량 분산 제한 슬릿들(43)의 위치는 도 6에 수직선으로 표시하였다. 이 지점에서, 공칭 산란은 X에서 약 2.6cm이고 X에서의 공칭 빔 치수(1 시그마 값)은 운동량에 따라 들어오는 빔을 분석하고 운동량 분산을 해당 위치에서 슬릿을 설정함으로써 주어진 값으로 한정하기에 적절한 약 0.6cm이다. 도 6에 도시된 빔 포락선은 스캐닝 기법(스캐닝 자석들은 135°이중극 자석의 하류에 설치되지만 도 6에 도시되지 않음)을 사용하는 노즐용 동조 해결책이다. 이러한 빔 광학 연구에서 사용된 이러한 갠트리 구성도 도 6에 도시된 바와 같은 135°이중극 자석(68)의 상류에 설치되는 2개의 사중극 자석들을 포함한다. 이러한 동조 해결책에서, X와 Y에서의 이중 허리는 펜슬 빔 스캐닝를 수행하게 적합한 4mm의 빔 치수(크기)(1 시그마 값)을 가지는 등선량 중심점에서 얻는다. 이러한 빔 광학 해결책은 이중 무채색 조건을 만족한다.
입자 치료 장치(100)는 정지, 고정 에너지 입자 가속기, 에너지 감소장치, 그리고 본 발명에 따른 회전 갠트리, 즉 에너지 분산이나 빔의 운동량 분산을 제한하는 포함하고 바람직하게는 빔의 방사력을 제한하는 수단도 포함하는 회전 갠트리를 조합함으로써 구성될 수 있다. 양성자 치료 장치의 예로서 도 4에 도시된 바와 같이, 조밀한 기하학을 얻을 수 있고 이러한 장치를 설치하는데 필요한 건물의 점유공간은 개별적인 에너지 선택 시스템을 가지는 것보다 작다.
설명된 본 발명의 실시예들이 양성자 갠트리에 집중되었지만 본 발명은 양성자 갠트리에 한정되지 않는다. 당업자는 본 발명의 요소들, 즉 빔을 분석하는 수단(방사력을 제한하고 에너지 분산을 제한하는)을 예를 들어 탄소 이온이나 다른 광 이온들과 같은 하전 입자의 어떠한 형태와 함께 사용되는 갠트리에 용이하게 적용할 수 있다.
입자 치료용 갠트리들은 오랫동안 정지, 고정 에너지 입자 가속기들을 조합하여 설계되었고 개별적인 에너지 선택 시스템은 항상 가속기와 갠트리 사이의 빔선 내에 설치되었다. 본 발명에 따르면, 빔의 에너지 분산이나 운동량 분산을 제한하는 수단, 그리고 바람직하게는 빔의 방사력을 제한하는 수단을 포함하는 새로운 갠트리 구성이 제공된다. 따라서 갠트리 자체는 표준적인 종래기술의 에너지 선택 시스템의 기능성들을 포함한다. 설명한 바와 같이 빔을 분석하는 이러한 수단을 가지는 갠트리를 설계함으로써 더욱 조밀한 입자 치료 장치가 구축될 수 있다.

Claims (9)

  1. 빔경로를 따라 입자빔을 수신하고, 표적으로 이송하며, 전달하는 입자 치료기에서 사용되며 실질적으로 회전축을 따르는 방향으로 상기 입자빔이 들어가는 입구지점(45)을 포함하는 회전형 등선량 중심점 갠트리(15)에 있어서,
    상기 갠트리(15)는 상기 입자빔을 구부려서 상기 입자빔이 상기 갠트리(15)의 등선량 중심점(50)으로 향하게 하는 복수의 이중극 자석(47,48,49)을 포함하고,
    상기 갠트리(15)는 상기 빔의 입자들의 운동량 분산을 선택된 최대 값으로 제한하는 수단(43)을 포함하며,
    상기 빔의 입자들의 운동량 분산을 선택된 최대 값으로 제한하는 수단(43)은 상기 갠트리(15)의 제1 이중극 자석(47)과 마지막 이중극 자석(49) 사이에 배열되는 것을 특징으로 하는 회전형 등선량 중심점 갠트리(15).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 빔의 입자들의 운동량 분산을 제한하는 상기 수단(43)은 상기 빔의 입자들이 그 운동량에 따라 산란되는 상기 빔경로를 따르는 위치에 위치되는 것을 특징으로 하는 회전형 등선량 중심점 갠트리(15).
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 빔의 입자들의 운동량 분산을 제한하는 상기 수단(43)은, 입자의 운동량에 따른 공칭 산란이 상기 빔 경로를 따르는 위치에서의 공칭 빔 치수보다 큰 상기 빔 경로를 따르는 상기 위치에 위치되고 상기 공칭 산란은 상기 빔의 모든 입자들의 평균 운동량(P)의 1%(1퍼센트) 만큼 다른 운동량을 가지는 입자의 횡단 변위로 정의되며, 상기 공칭 빔 치수는 상기 평균 운동량(P)을 가지는 단일 에너지 입자빔의 1 시그마 빔 치수로 정의되는 것을 특징으로 하는 회전형 등선량 중심점 갠트리(15).
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 입자 빔의 횡단 방사력을 선택된 최대 값으로 한정하는 수단(42)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회전형 등선량 중심점 갠트리(15).
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 입자 빔의 횡단 방사력을 한정하는 수단(42)은 상기 빔의 입자들의 운동량 분산을 제한하는 상기 수단(43)의 상류에 위치되는 것을 특징으로 하는 회전형 등선량 중심점 갠트리(15).
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 입자 빔의 횡단 방사력을 한정하는 수단(42)은 방사 슬릿들 또는 구멍들 또는 시준기들인 것을 특징으로 하는 회전형 등선량 중심점 갠트리(15).
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 빔의 입자들의 운동량 분산을 제한하는 상기 수단(43)은 운동량 분석 슬릿들 또는 구멍들, 또는 시준기들인 것을 특징으로 하는 회전형 등선량 중심점 갠트리(15).
  8. 입자빔 발생기(40);
    상기 입자빔의 운동량을 감소시키는 에너지 감소장치(41); 및
    제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 갠트리(15);를 포함하는 입자 치료장치(100).
  9. 입자빔 발생기(40);
    상기 입자빔의 운동량을 감소시키는 에너지 감소장치(41);
    상기 입자빔의 방사력을 제한하는 시준기; 및
    제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 갠트리(15);를 포함하고
    상기 시준기는 상기 에너지 감소장치(41)와 상기 갠트리(15) 사이에 위치되는 입자 치료장치(100).
KR1020127011747A 2009-10-23 2010-10-19 입자 치료에 사용되는 빔 분석기를 포함하는 갠트리 KR101768028B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP09173989 2009-10-23
EP09173989.6 2009-10-23
PCT/EP2010/065707 WO2011048088A1 (en) 2009-10-23 2010-10-19 Gantry comprising beam analyser for use in particle therapy

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120107942A KR20120107942A (ko) 2012-10-04
KR101768028B1 true KR101768028B1 (ko) 2017-08-14

Family

ID=42035857

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020127011747A KR101768028B1 (ko) 2009-10-23 2010-10-19 입자 치료에 사용되는 빔 분석기를 포함하는 갠트리

Country Status (8)

Country Link
US (3) US9289624B2 (ko)
EP (1) EP2490765B1 (ko)
JP (2) JP5748153B2 (ko)
KR (1) KR101768028B1 (ko)
CN (1) CN102695544B (ko)
BR (1) BR112012009315B1 (ko)
ES (1) ES2605031T3 (ko)
WO (1) WO2011048088A1 (ko)

Families Citing this family (55)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2360716C2 (ru) 2003-08-12 2009-07-10 Лома Линда Юниверсити Медикал Сентер Модульная система поддержки пациента
EP2490765B1 (en) 2009-10-23 2016-09-21 Ion Beam Applications Gantry comprising beam analyser for use in particle therapy
JP5952844B2 (ja) 2011-03-07 2016-07-13 ローマ リンダ ユニヴァーシティ メディカル センター 陽子コンピューター断層撮影スキャナーの較正に関するシステム、装置、及び方法
WO2012147414A1 (ja) * 2011-04-25 2012-11-01 住友重機械工業株式会社 荷電粒子線照射装置
KR101403662B1 (ko) 2011-12-29 2014-06-09 한국원자력연구원 양성자 가속기와 치료실이 서로 다른 층에 배치된 양성자 치료기
CN104039391A (zh) * 2012-02-03 2014-09-10 住友重机械工业株式会社 带电粒子束照射装置
US20140264065A1 (en) 2013-03-15 2014-09-18 Varian Medical Systems, Inc. Energy degrader for radiation therapy system
US9012866B2 (en) 2013-03-15 2015-04-21 Varian Medical Systems, Inc. Compact proton therapy system with energy selection onboard a rotatable gantry
EP3020451B1 (en) * 2013-07-11 2020-04-22 Hitachi, Ltd. Beam transport system and particle therapy device
CN105993060B (zh) * 2013-09-19 2018-03-30 普罗诺瓦解决方案有限责任公司 控制质子治疗系统的质子束的系统及方法
WO2015048468A1 (en) 2013-09-27 2015-04-02 Mevion Medical Systems, Inc. Particle beam scanning
US9962560B2 (en) 2013-12-20 2018-05-08 Mevion Medical Systems, Inc. Collimator and energy degrader
US10675487B2 (en) 2013-12-20 2020-06-09 Mevion Medical Systems, Inc. Energy degrader enabling high-speed energy switching
US9661736B2 (en) 2014-02-20 2017-05-23 Mevion Medical Systems, Inc. Scanning system for a particle therapy system
JP6017486B2 (ja) * 2014-03-20 2016-11-02 住友重機械工業株式会社 荷電粒子線治療装置、及び荷電粒子線の飛程調整方法
CN105992449A (zh) * 2015-02-26 2016-10-05 李晓粉 一种加速器束流引出装置
DE102015106246A1 (de) * 2015-04-23 2016-10-27 Cryoelectra Gmbh Strahlführungssystem, Teilchenstrahl-Therapieanlage und Verfahren
US10786689B2 (en) 2015-11-10 2020-09-29 Mevion Medical Systems, Inc. Adaptive aperture
EP3167933A1 (en) * 2015-11-16 2017-05-17 Paul Scherrer Institut Particle therapy gantry with an energy degrader and an achromatic final bending system
US10912953B2 (en) * 2016-03-31 2021-02-09 Varian Medical Systems Particle Therapy Gmbh Adaptive pencil beam scanning
US9855445B2 (en) * 2016-04-01 2018-01-02 Varian Medical Systems, Inc. Radiation therapy systems and methods for delivering doses to a target volume
US20180028835A1 (en) * 2016-05-27 2018-02-01 James P. Bennett Counter balanced / cantilevered charged particle cancer therapy gantry system and method of use thereof
US20180104510A1 (en) * 2016-05-27 2018-04-19 Faye Hendley Elgart Orthogonal double dipole cancer therapy treatment beam scanning apparatus and method of use thereof
US10118052B2 (en) * 2016-05-27 2018-11-06 Stephen L. Spotts Charged particle cancer therapy installation system
WO2018009779A1 (en) 2016-07-08 2018-01-11 Mevion Medical Systems, Inc. Treatment planning
CN107648746A (zh) * 2016-07-25 2018-02-02 克洛依莱克特拉有限公司 束流引导系统、粒子束流治疗系统及其相关方法
CN106139422B (zh) * 2016-07-29 2018-11-30 中国原子能科学研究院 质子放射治疗回旋加速器的束流调制方法
JP7271425B2 (ja) 2016-09-09 2023-05-11 ボード オブ リージェンツ，ザ ユニバーシティ オブ テキサス システム 照射電子ビームの磁気制御用の装置および方法
EP3332755B1 (en) * 2016-12-08 2019-07-03 Ion Beam Applications Particle therapy apparatus for eye treatment
US10974076B2 (en) 2016-12-14 2021-04-13 Varian Medical Systems, Inc Dynamic three-dimensional beam modification for radiation therapy
US10485995B2 (en) * 2016-12-28 2019-11-26 Varian Medical Systems, Inc. Compact lightweight high-performance proton therapy beamline
US11103730B2 (en) 2017-02-23 2021-08-31 Mevion Medical Systems, Inc. Automated treatment in particle therapy
US10603518B2 (en) * 2017-03-14 2020-03-31 Varian Medical Systems, Inc. Rotatable cantilever gantry in radiotherapy system
CN107018619B (zh) * 2017-05-12 2018-05-11 合肥中科离子医学技术装备有限公司 一种紧凑型质子束流能量和能散度控制结构
US10653892B2 (en) 2017-06-30 2020-05-19 Mevion Medical Systems, Inc. Configurable collimator controlled using linear motors
CN107596579B (zh) * 2017-10-12 2018-06-05 合肥中科离子医学技术装备有限公司 基于紧凑型超导回旋加速器的质子治疗系统
CN107846771A (zh) * 2017-10-31 2018-03-27 华中科技大学 一种调节旋转机架等中心点束斑大小的方法及系统
CN108449859B (zh) * 2018-03-08 2019-12-06 西北核技术研究所 用于真空中的轮轴式粒子加速器降能装置及其降能方法
CN108785874A (zh) * 2018-04-18 2018-11-13 合肥中科离子医学技术装备有限公司 一种紧凑型单室质子治疗系统
JP7118720B2 (ja) * 2018-04-23 2022-08-16 株式会社東芝 粒子線治療システム
CN109224319B (zh) * 2018-08-07 2020-06-23 中国原子能科学研究院 全超导质子治疗系统
WO2020042681A1 (zh) * 2018-08-31 2020-03-05 中硼(厦门)医疗器械有限公司 中子捕获治疗系统
JP2022524103A (ja) 2019-03-08 2022-04-27 メビオン・メディカル・システムズ・インコーポレーテッド カラム別の放射線の照射およびそのための治療計画の生成
CN111714786A (zh) * 2019-03-18 2020-09-29 中硼(厦门)医疗器械有限公司 中子捕获治疗系统
US20200306562A1 (en) * 2019-03-29 2020-10-01 Varian Medical Systems Particle Therapy Gmbh Compact rotational gantry for proton radiation systems
US10864384B2 (en) * 2019-03-29 2020-12-15 Varian Medical Systems Particle Therapy Gmbh Non-achromatic compact gantry
JP2022113920A (ja) * 2019-06-06 2022-08-05 住友重機械工業株式会社 荷電粒子線照射設備
CN111249633A (zh) * 2020-03-21 2020-06-09 华中科技大学 用于质子治疗的大动量接受度超导旋转机架
JP2021159110A (ja) * 2020-03-30 2021-10-11 住友重機械工業株式会社 荷電粒子線照射装置
CN112121310A (zh) * 2020-09-23 2020-12-25 中国科学院合肥物质科学研究院 一种用于超导加速器旋转机架二极铁的精密微调支撑装置
JP2022129804A (ja) * 2021-02-25 2022-09-06 住友重機械工業株式会社 粒子線治療装置
US20220401759A1 (en) * 2021-06-21 2022-12-22 ProNova Solutions, LLC Energy selection system for compact proton therapy
WO2023284780A1 (zh) * 2021-07-16 2023-01-19 中硼(厦门)医疗器械有限公司 中子捕获治疗系统
JP2023063024A (ja) * 2021-10-22 2023-05-09 住友重機械工業株式会社 粒子線治療装置
EP4245363A1 (en) * 2022-03-18 2023-09-20 Paul Scherrer Institut A particle beam transport system for the delivery of particle beam therapy

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080023644A1 (en) 2004-04-27 2008-01-31 Paul Scherrer Institut System for the Delivery of Proton Therapy
US20090020711A1 (en) * 2007-07-20 2009-01-22 Siemens Aktiengesellschaft A particle beam application device and an irradiation device as well as a method for guiding a particle beam

Family Cites Families (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3242796A (en) * 1962-04-09 1966-03-29 Beckman Instruments Inc Slit control apparatus
US4870287A (en) * 1988-03-03 1989-09-26 Loma Linda University Medical Center Multi-station proton beam therapy system
US5198674A (en) 1991-11-27 1993-03-30 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Particle beam generator using a radioactive source
JP3472657B2 (ja) 1996-01-18 2003-12-02 三菱電機株式会社 粒子線照射装置
JPH11142596A (ja) * 1997-08-28 1999-05-28 Hitachi Ltd 荷電粒子ビーム出射装置
JPH11169470A (ja) * 1997-12-12 1999-06-29 Mitsubishi Electric Corp 中性子発生装置
EP0986070B1 (en) * 1998-09-11 2010-06-30 GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH Ion beam therapy system and a method for operating the system
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.
EP1041579A1 (en) * 1999-04-01 2000-10-04 GSI Gesellschaft für Schwerionenforschung mbH Gantry with an ion-optical system
JP2004524527A (ja) 2001-02-06 2004-08-12 ジー エス アイ ゲゼルシャフト フュア シュベールイオーネンフォルシュンク エム ベー ハー 重イオン癌治療施設における高エネルギーイオンビームの輸送および送出のためガントリシステム
US6810103B1 (en) * 2001-07-16 2004-10-26 Analogic Corporation Gantry for combined tomography scanner
JP2003057397A (ja) 2001-08-17 2003-02-26 Mitsubishi Electric Corp ビーム電流減衰器
WO2003020196A2 (en) 2001-08-30 2003-03-13 Tolemac, Llc Antiprotons for imaging and termination of undesirable cells
EP2030650B1 (en) * 2003-05-13 2011-11-30 Hitachi, Ltd. Particle beam irradiation treatment planning unit
DE10323654A1 (de) 2003-05-26 2004-12-30 GSI Gesellschaft für Schwerionenforschung mbH Energiefiltereinrichtung
CN101006541B (zh) 2003-06-02 2010-07-07 福克斯·彻斯癌症中心 高能多能离子选择系统、离子束治疗系统及离子束治疗中心
JP4114590B2 (ja) * 2003-10-24 2008-07-09 株式会社日立製作所 粒子線治療装置
JP4452848B2 (ja) 2004-12-13 2010-04-21 独立行政法人放射線医学総合研究所 荷電粒子線照射装置および回転ガントリ
JP2008525968A (ja) 2004-12-22 2008-07-17 フォックス・チェイス・キャンサー・センター レーザ加速された陽子線治療器およびその超電導電磁石システム
JP2006280457A (ja) * 2005-03-31 2006-10-19 Hitachi Ltd 荷電粒子ビーム出射装置及び荷電粒子ビーム出射方法
JP4474549B2 (ja) 2005-06-15 2010-06-09 独立行政法人放射線医学総合研究所 照射野形成装置
JP4591356B2 (ja) 2006-01-16 2010-12-01 三菱電機株式会社 粒子線照射装置及び粒子線治療装置
DE102006012680B3 (de) * 2006-03-20 2007-08-02 Siemens Ag Partikeltherapie-Anlage und Verfahren zum Ausgleichen einer axialen Abweichung in der Position eines Partikelstrahls einer Partikeltherapie-Anlage
JP4206414B2 (ja) * 2006-07-07 2009-01-14 株式会社日立製作所 荷電粒子ビーム出射装置及び荷電粒子ビーム出射方法
DE202006019307U1 (de) * 2006-12-21 2008-04-24 Accel Instruments Gmbh Bestrahlungsvorrichtung
JP4797140B2 (ja) * 2007-01-18 2011-10-19 独立行政法人国立がん研究センター 荷電粒子線照射装置
DE102007032025A1 (de) * 2007-07-10 2008-12-18 Siemens Ag Partikeltherapie-Anlage
WO2009039884A1 (en) 2007-09-26 2009-04-02 Ion Beam Applications S.A. Particle beam transport apparatus and method of transporting a particle beam with small beam spot size
JP4691576B2 (ja) * 2008-05-20 2011-06-01 株式会社日立製作所 粒子線治療システム
US8178859B2 (en) 2008-05-22 2012-05-15 Vladimir Balakin Proton beam positioning verification method and apparatus used in conjunction with a charged particle cancer therapy system
US7834336B2 (en) 2008-05-28 2010-11-16 Varian Medical Systems, Inc. Treatment of patient tumors by charged particle therapy
JP5374731B2 (ja) * 2008-11-26 2013-12-25 独立行政法人日本原子力研究開発機構 レーザー駆動粒子線照射装置およびレーザー駆動粒子線照射装置の動作方法
JP5225200B2 (ja) 2009-05-27 2013-07-03 三菱電機株式会社 粒子線治療装置
ES2368113T3 (es) 2009-09-28 2011-11-14 Ion Beam Applications Pórtico compacto para terapia de partículas.
EP2490765B1 (en) 2009-10-23 2016-09-21 Ion Beam Applications Gantry comprising beam analyser for use in particle therapy
WO2011053960A1 (en) 2009-11-02 2011-05-05 Procure Treatment Centers, Inc. Compact isocentric gantry
DE102009053901B3 (de) 2009-11-20 2011-04-28 Abb Technology Ag Ventilanordnung
EP2400506A1 (en) 2010-06-23 2011-12-28 GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH Particle beam generating device
JP5744578B2 (ja) 2011-03-10 2015-07-08 住友重機械工業株式会社 荷電粒子線照射システム、及び中性子線照射システム
CN104039391A (zh) * 2012-02-03 2014-09-10 住友重机械工业株式会社 带电粒子束照射装置
US9012866B2 (en) 2013-03-15 2015-04-21 Varian Medical Systems, Inc. Compact proton therapy system with energy selection onboard a rotatable gantry

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080023644A1 (en) 2004-04-27 2008-01-31 Paul Scherrer Institut System for the Delivery of Proton Therapy
US20090020711A1 (en) * 2007-07-20 2009-01-22 Siemens Aktiengesellschaft A particle beam application device and an irradiation device as well as a method for guiding a particle beam

Also Published As

Publication number Publication date
EP2490765A1 (en) 2012-08-29
CN102695544A (zh) 2012-09-26
JP6105671B2 (ja) 2017-03-29
US20190151677A1 (en) 2019-05-23
CN102695544B (zh) 2016-05-11
US20160199671A1 (en) 2016-07-14
US10052498B2 (en) 2018-08-21
ES2605031T3 (es) 2017-03-10
JP2013508046A (ja) 2013-03-07
US10799714B2 (en) 2020-10-13
EP2490765B1 (en) 2016-09-21
US9289624B2 (en) 2016-03-22
BR112012009315B1 (pt) 2018-02-06
BR112012009315A2 (pt) 2016-06-07
JP5748153B2 (ja) 2015-07-15
JP2015163229A (ja) 2015-09-10
KR20120107942A (ko) 2012-10-04
WO2011048088A1 (en) 2011-04-28
US20120280150A1 (en) 2012-11-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101768028B1 (ko) 입자 치료에 사용되는 빔 분석기를 포함하는 갠트리
JP5096644B1 (ja) 粒子線治療用小型ガントリ
US7816657B2 (en) Particle therapy system
CA2343525A1 (en) Ion beam therapy system and a method for operating the system
US10300302B2 (en) Particle beam transport system, and segment thereof
JP2018533437A (ja) エネルギデグレーダと、アクロマティックな最終のベンドシステムとを有する粒子治療用ガントリ
US20160314929A1 (en) Beam Guidance System, Particle Beam Therapy System and Method
Koschik et al. Gantry 3: further development of the PSI PROSCAN proton therapy facility
US20110098522A1 (en) Particle Beam Treatment System
EP3068489A1 (en) Particle therapy system
US9283408B2 (en) Rigid apparatus to replace beam steering
US20180277277A1 (en) Degrader including boron carbide
JP4639401B2 (ja) 荷電粒子線照射装置
KR20210005850A (ko) 입자 빔 안내 시스템 및 방법 및 관련된 방사선 치료 시스템
JP7169163B2 (ja) 粒子線照射システム
JP2013240691A (ja) 粒子線治療設備
JP6343357B2 (ja) 粒子線治療設備
JP5999850B2 (ja) 粒子線治療設備
Klein et al. PROTON THERAPY: ACCELERATOR ASPECTS AND PROCEDURES
JP2014023952A (ja) 粒子線治療設備
JP2012120861A (ja) 加速粒子照射設備

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant