用于质子治疗的可旋转磁体制造技术

下文总体涉及使用磁共振(MR)成像作为辐射治疗中的引导，并且更具体涉及使用MR成像作为质子治疗中的引导。在一些实施例中，低温杜瓦瓶被提供有允许来自质子射束源的质子射束穿过的多个通道。所述质子射束可以首先与第一通道对齐，并且所述杜瓦瓶然后可以连同所述质子射束被旋转。所述杜瓦瓶然后可以被旋转以将第二通道与所述质子射束对齐。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于质子治疗的可旋转磁体
技术介绍
下文总体涉及使用磁共振(MR)成像作为辐射治疗中的引导、使用MR成像作为质子治疗中的引导，等等。在断层摄影X射线辐射治疗中，磁共振(MR)成像有时被用于提供针对治疗流程的图像引导。插入MR成像设备产生了X射线束强度的大(例如，～40％)的损耗以及一些X射线散射的可能。当前，质子治疗通常是在没有通过任何模态的成像进行监测的情况下执行的。质子治疗的实时图像监测可以用于各种目的，诸如辅助将肿瘤定位在治疗系统中、检测并且可能地校正归因于呼吸的患者运动、执行会话特异性治疗计划调节、对治疗会话归档等。MR成像特别适用于这一点，因为其能够提供实现对肿瘤和相邻临界结构进行成像的软组织对比度。然而，质子射束甚至比X射线束更受插入的MR设备强的影响，因为质子射束不能够穿透超导MR磁体的冷护罩并且还被磁场偏转。下文提供了克服上文所提到的问题和其他问题的新的并且经改进的系统和方法。
技术实现思路
在一个方面中，一种具有圆柱轴的水平孔膛磁体，包括：低温杜瓦瓶，其具有外圆柱壁和内圆柱壁以及低温流体室(plenum)，所述外圆柱壁和所述内圆柱壁被相对于所述圆柱轴同轴地布置，所述低温流体室被定义在所述外圆柱壁与所述内圆柱壁之间，所述内圆柱壁围绕磁体孔膛；环形磁体绕组，其被设置在所述低温流体室中；以及至少一个径向通道，其具有利用所述低温杜瓦瓶的所述外圆柱壁密封的外端以及利用所述低温杜瓦瓶的所述内圆柱壁密封的内端，所述至少一个通道径向地穿过所述杜瓦瓶。所述至少一个径向通道可以包括径向地穿过所述杜瓦瓶的多个径向通道。所述径向通道可以是弯曲的以考虑力使穿过所述通道的质子射束偏转。所述低温杜瓦瓶可以是液氦杜瓦瓶，所述低温流体室可以是液氦室，并且所述环形磁体绕组可以是超导磁体绕组。所述通道可以被填充空气。所述通道可以被排空空气。所述通道可以被填充有具有小于空气的密度的气体，并且所述通道可以被密封。所述水平孔膛磁体还可以包括机械旋转系统，所述机械旋转系统包括电机，所述电机被布置成使所述杜瓦瓶在至少360°/N的角度上关于所述圆柱轴旋转，其中，N是通道的数量。所述环形磁体绕组可以与所述低温杜瓦瓶被固定作为一单元，并且所述机械旋转系统使所述环形磁体绕组和所述低温杜瓦瓶作为一单元来旋转；备选地，所述环形磁体绕组可以与所述低温杜瓦瓶被分离地支撑，并且所述机械旋转系统使所述低温杜瓦瓶旋转，同时所述环形磁体绕组保持静止。余弦函数可以被用于使所述杜瓦瓶的旋转的停止平稳。在另一方面中，一种磁共振(MR)成像系统，包括：水平孔膛磁体，其包括低温杜瓦瓶，所述低温杜瓦瓶具有朝向所述低温杜瓦瓶的圆柱轴穿过所述杜瓦瓶的多个通道。所述MR成像系统还可以包括机械旋转系统，所述机械旋转系统被配置为使所述杜瓦瓶旋转。所述机械旋转系统可以被编程为控制所述杜瓦瓶的旋转，使得所述杜瓦瓶与围绕所述圆柱轴以断层摄影的方式转动的质子射束同步地旋转。所述通道可以根据质子上的力而弯曲。所述通道可以是填充空气的通道。所述通道可以填充有具有小于空气的密度的气体，并且所述通道可以被密封。在另一方面中，一种磁共振(MR)成像的方法可以结合MR设备来执行，所述MR设备包括：磁体绕组，其生成用于MR成像的磁场；以及低温杜瓦瓶，其包含所述磁体绕组，所述低温杜瓦瓶包括径向地穿过所述低温杜瓦瓶的至少一个通道；所述方法包括：在第一旋转期间，在第一方向上使所述低温杜瓦瓶旋转，同时质子射束朝向所述杜瓦瓶的中心轴穿过所述低温杜瓦瓶的第一通道。所述方法还可以包括在完成所述第一旋转之后执行的第二旋转期间，在与所述第一方向相反的第二方向上使所述低温杜瓦瓶旋转以将所述杜瓦瓶的第二通道与所述质子射束对齐。所述方法还可以包括所述磁性绕组与所述低温杜瓦瓶被固定，使得所述旋转使所述低温杜瓦瓶和所述磁性绕组一起作为一单元来旋转。所述方法还可以包括所述第一旋转在静态调强(step-and-shoot)操作中被执行，在所述静态调强操作中，所述质子射束随着在每个增量角位置处执行的辐照扫描而以增量来步进。一个优点在于辐射治疗的更好的靶向。另一优点在于具有更好均匀性的磁场的MRI系统。在阅读和理解了本公开之后，其他优点对于本领域普通技术人员而言将变得明显。将理解，特定实施例可以不实现这些优点中的任意优点，可以实现这些优点中的一个、两个、两个以上或全部优点。附图说明本专利技术可以采取各种部件和部件布置以及各种步骤和步骤安排的形式。附图仅仅是出于图示优选实施例的目的，而不应当被解释为对本专利技术的限制。图1图示了具有八个通道的实施例；图2图示了机架的截面的实施例；并且图3图示了在本文中所描述的方法的实施例。具体实施方式为了解决被用于监测辐射治疗的MR成像设备中的辐射吸收的问题，所公开的方法通过提供对磁体进行冷却的低温(例如，液氦，LHe)杜瓦瓶来提供若干通道。在本文中该方法利用以下认识：磁体绕组要么在磁体的中心平面处不包括中心绕组分段，要么在存在中心绕组分段的情况下利用相对大的间隙围绕孔膛将其间隔开，例如，通常在相邻分段之间为至少10cm。在本文中所公开的实施例中，添加穿过低温杜瓦瓶的通道。在未修改磁性线圈布局设计的情况下、或者在仅最小修改(诸如添加匀场以补偿由穿过低温冷却介质的填充空气的通道所引入的任何磁场失真)的情况下，能够添加这些通道。在本文中所公开的说明性实施例中，质子治疗被认为是辐射治疗模态。然而，将意识到，所公开的方法能够与其他类型的辐射治疗一起使用，诸如X射线辐射治疗或重离子治疗，其中，所公开的通道能够减少或消除介入MR成像设备中的辐射损耗和/或散射。在说明性实施例中，所述磁体是由液氦(LHe)杜瓦瓶冷却的水平孔膛超导磁体，但是在其他实施例中，低温流体可以是另一种类型的冷却剂。在一个实施例中，所述通道具有小截面，其对于消除或最小化对磁体性能的影响是有利的。在这样的实施例中，为了获得针对质子射束的360°角覆盖，LHe杜瓦瓶关于其水平轴被旋转。例如，如果存在以围绕孔膛的360°/8＝45°间隔被间隔开的八个通道，那么质子治疗可以被如下地执行：将质子射束与第一通道对齐，执行45°弧的辐射治疗角幅，同时在每个角幅之间使LHe杜瓦瓶与角射束移动同步的旋转，然后遮蔽质子射束并且使杜瓦瓶旋转回到其开始位置，由此将射束与第二通道对齐，并且重复以便连续地覆盖45°×8＝360°。图1和图2图示了根据该说明性八通道方法的水平孔膛磁体设计的中心部分。参考其，所述磁体的水平孔膛连同所述磁体的中心面101(仅在图2中指示)被指示为圆柱轴100。所述水平孔膛磁体通常关于圆柱轴100旋转对称并且关于中心面101两侧对称。在图1中，示出了环形磁性绕组分段102、103，通道104，以及LHe杜瓦瓶106。在图1中仅示出了两个最中心的磁体绕组分段102，但是如在图2中所示的，所述磁体可以包括更远离所述磁体的中心面101定位的额外的绕组分段103。低温杜瓦瓶106包括通过端壁113在其末端处被密封的外圆柱壁110和内圆柱壁112(在图2中看到的一个)。在这些壁110、112、113之间定义圆柱形LHe室114。超导磁体绕组102、103被设置在LHe室114中，LHe室114(几乎)被充满液氦，使得超导磁体绕组102、103被浸在液氦中以在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有圆柱轴(100)的水平孔膛磁体，所述水平孔膛磁体包括：低温杜瓦瓶(106)，其具有外圆柱壁(110)和内圆柱壁(112)以及低温流体室(114)，所述外圆柱壁和所述内圆柱壁被相对于所述圆柱轴(100)同轴地布置，所述低温流体室被定义在所述外圆柱壁(110)与所述内圆柱壁(112)之间，所述内圆柱壁围绕磁体孔膛(116)；环形磁体绕组(102、103)，其被设置在所述低温流体室中；以及至少一个径向通道(104)，其具有利用所述低温杜瓦瓶的所述外圆柱壁密封的外端以及利用所述低温杜瓦瓶的所述内圆柱壁密封的内端，所述至少一个通道径向地穿过所述杜瓦瓶(106)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.02 US 62/2618931.一种具有圆柱轴(100)的水平孔膛磁体，所述水平孔膛磁体包括：低温杜瓦瓶(106)，其具有外圆柱壁(110)和内圆柱壁(112)以及低温流体室(114)，所述外圆柱壁和所述内圆柱壁被相对于所述圆柱轴(100)同轴地布置，所述低温流体室被定义在所述外圆柱壁(110)与所述内圆柱壁(112)之间，所述内圆柱壁围绕磁体孔膛(116)；环形磁体绕组(102、103)，其被设置在所述低温流体室中；以及至少一个径向通道(104)，其具有利用所述低温杜瓦瓶的所述外圆柱壁密封的外端以及利用所述低温杜瓦瓶的所述内圆柱壁密封的内端，所述至少一个通道径向地穿过所述杜瓦瓶(106)。2.根据权利要求1所述的水平孔膛磁体，其中，所述至少一个径向通道(104)包括径向地穿过所述杜瓦瓶(106)的多个径向通道(104)。3.根据权利要求1-2中的任一项所述的水平孔膛磁体，其中，所述径向通道(104)是弯曲的以考虑力使穿过所述通道的质子射束偏转。4.根据权利要求1-3中的任一项所述的水平孔膛磁体，其中，所述低温杜瓦瓶(106)是液氦杜瓦瓶，所述低温流体室(114)是液氦室，并且所述环形磁体绕组(102、103)是超导磁体绕组。5.根据权利要求1-4中的任一项所述的水平孔膛磁体，其中，所述通道(104)被填充空气。6.根据权利要求1-4中的任一项所述的水平孔膛磁体，其中，所述通道(104)被排空空气。7.根据权利要求1-4中的任一项所述的水平孔膛磁体，其中，所述通道(104)被填充有具有小于空气的密度的气体，并且所述通道(104)被密封。8.根据权利要求1-7中的任一项所述的水平孔膛磁体，还包括机械旋转系统(118、119)，所述机械旋转系统包括电机(118)，所述电机被布置为使所述杜瓦瓶(106)在至少360°/N的角上关于所述圆柱轴(100)旋转，其中，N是通道(104)的数量。9.根据权利要求8所述的水平孔膛磁体，其中，以下中的一项：所述环形磁体绕组(102、103)与所述低温杜瓦瓶(106)被固定作为一单元，并且所述机械旋转系统(118、119)使所述环形磁体绕组和所述低温杜瓦瓶(106)作为一单元旋转；并且所述环形磁体绕组(102、103)与所述低温杜瓦瓶(106)被分离地支撑，并且所述机械旋转系统(118、119)使...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·福斯曼，P·A·约纳斯，J·A·奥弗韦格，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL