用于放射治疗系统的医用加速器技术方案

本文中讨论的是一种用于诸如MR‑直线加速器(MR‑Linac)系统之类的放射治疗系统的医用加速器。示例性的加速器包括热离子电子枪和波导管，该热离子电子枪配置成对阴极施加特定的灯丝功率以产生电子束，该波导管对该电子束进行加速以产生在放射治疗中使用的光子束。加速器包括控制电路，该控制电路可以根据由机器剂量测定系统测量的发射至靶材的剂量率对施加至阴极的灯丝功率进行实时调节。阴极功率调节可以降低反轰击效应。

Medical accelerator for radiotherapy system

In this paper, we discuss a medical accelerator for radiotherapy system such as Mr linac system. An exemplary accelerator includes a thermionic electron gun and a waveguide configured to apply specific filament power to a cathode to generate an electron beam, which is accelerated by the waveguide to generate a photon beam for use in radiotherapy. The accelerator includes a control circuit which can adjust the filament power applied to the cathode in real time according to the dose rate of the emission to the target measured by the machine dosimetry system. The anti bombardment effect can be reduced by adjusting the cathode power.

【技术实现步骤摘要】
用于放射治疗系统的医用加速器
本文总体上但非限制性地涉及一种用于向人类或动物受试者提供放射治疗的医用直线加速器。
技术介绍
放射治疗用于对哺乳动物(例如，人类和动物)组织中的癌症和其他疾病进行治疗。使用直线加速器(Linac)提供示例性的放射治疗，因此靶(例如，肿瘤)被高能粒子(例如，电子、光子、离子等)辐射。在典型的基于直线加速器的放射治疗中，多个放射束从不同角度被引导朝向靶。医用直线加速器通常包括能够产生电子束的热离子静电电子枪和将电子束加速至兆电子伏(MeV)能量的多个耦合共振射频腔。加速的电子束与重金属靶材(例如，钨)碰撞。在靶材中，电子束的大部分动能被转化成热，而小部分能量以也称为韧致辐射光子束的高能X射线的形式被发射。高能X射线在其离开直线加速器时成形为与患者的靶组织(例如，肿瘤)的形状一致，并且定制的射束被引导至靶组织。射束通常由结合到直线加速器的头部的多叶准直器成形。也称为电离室的剂量监测器室可以对射束的剂量率、积分剂量、以及场对称性进行监测。这是为了防止使用过多不满足预期治疗方案的辐射。MR-直线加速器是将直线加速器放射治疗与诊断级磁共振成像(MRI)结合的放射治疗系统。MR-直线加速器使用于解剖和生理治疗适应以及响应监测的室内MRI能够实现，并且MR-直线加速器具有通过实时可视化和靶追踪使治疗边界缩小的可能性。MRI与直线加速器放射治疗的结合可以使放射治疗光子束经受由MRI扫描仪产生的强磁场(例如，在0.35T与1.5T之间)。磁场可以通过凭借洛伦兹力使磁场中的运动电子的路径偏转来中断(患者或人体模型中的)剂量沉积。根据外部磁场的大小和取向，外部磁场可以致使在直线加速器的性能方面的严重畸变，相当于并且包括完全的射束损失。
技术实现思路
一些直线加速器系统使用微波加速器对从热离子阴极发射出的电子进行加速。热离子阴极的一个问题是反轰击，其中，行进通过电子枪的电子朝向阴极向回加速，那样电子沉积了不需要的能量。这会破坏阴极并且缩短阴极的寿命。此外，反轰击可能对阴极稳定地进行加热，从而降低阴极的电子发射的功效。反轰击是对治疗系统中使用的热离子枪中的可获得的脉冲长度进行限制的主要影响之一。此外，本专利技术人已经认识到，对系统和方法而言存在如下未满足的需要：所述系统和方法可以控制磁场中的电子束轨迹以减小阴极上的反轰击效应，从而提高放射治疗剂量效率和直线加速器的寿命。对施加至阴极电子枪的阴极的电功率的适当控制可以有助于降低反轰击效应。然而，阴极功率控制的常规技术已经面临若干技术挑战。例如，一种方法涉及对反轰击电流进行实时直接测量。然后根据测量的反轰击电流减小阴极加热功率。然而，反轰击效应的直接测量可能在技术上是困难的，在操作上是复杂的，并且在经济上是不可行的。另一种方法涉及通过测量参数比如靶材上的射束电流来对反轰击效应进行间接测量，靶材上的射束电流是反轰击程度的指示或与反轰击程度相关。这基于如下发现：当靶材上的射束电流最大化时最大的反轰击效应出现。然而，在MRI-直线加速器系统中，靶材通常是接地的使得靶材上的射束电流通常不能被可行地检测。本公开的某些实施方式涉及放射治疗系统，比如MRI-直线加速器系统。示例性的放射治疗系统包括加速器和加速管，该加速器可以包括配置成对阴极施加特定的灯丝功率以产生电子束的热离子电子枪，该加速管也称为波导管以对该电子束进行加速。电子束可以与离子室上的靶材碰撞以产生在放射治疗中使用的光子束。加速器包括控制电路，该控制电路可以使用比如由机器剂量测定系统测量的发射至靶材的剂量率通过反馈控制机构来对灯丝功率进行调节。与阴极功率控制的常规方法相比，本文中讨论的系统和方法可以更容易且更精确地控制阴极功率，并且可以实时地并且以更经济的方式降低反轰击效应。示例1是用于放射治疗系统的医用加速器，该放射治疗系统提供MRI导引的放射治疗。医用加速器包括热离子电子枪、加速管以及控制电路，该热离子电子枪配置成对阴极施加特定的灯丝功率以产生电子束，该加速管包括多个共振射频腔，所述多个共振射频腔配置成将该电子束加速和导引至与离子室上的靶材碰撞以产生光子束，该控制电路配置成根据该光子束的剂量率对灯丝功率进行调节。在示例2中，示例1的主题可选地包括可以由浸渍有钡的钨制成的阴极。在示例3中，示例1至示例2中的任何一个或更多个示例的主题可选地包括控制电路，该控制电路配置成对灯丝功率进行实时调节。在示例4中，示例1至示例3中的任何一个或更多个示例的主题可选地包括控制电路，该控制电路还可以配置成确定与空间电荷限制发射对应的初始阴极功率，并且将灯丝功率调节成不高于初始阴极功率。在示例5中，示例1至示例4中的任何一个或更多个示例的主题可选地包括控制电路，该控制电路可以配置成响应于剂量率的增加使灯丝功率减小。在示例6中，示例5的主题可选地包括控制电路，该控制电路可以配置成当从靶材未收集到辐射时将灯丝功率设定成基本上等于初始阴极功率。在示例7中，示例5至示例6中的任何一个或更多个示例的主题可选地包括控制电路，该控制电路可以配置成根据初始阴极功率减去用加权因子按比例增减的剂量率来确定灯丝功率。在示例8中，示例7的主题可选地包括取1与2之间的值的加权因子。在示例9中，示例1至示例8中的任何一个或更多个示例的主题可选地包括控制电路，该控制电路可以耦接至配置成测量剂量率的辐射剂量计。以上内容旨在提供本专利申请的主题的概述。以上内容不旨在提供本技术的排他的或穷举的解释。包括详细描述以提供关于本专利申请的更多的信息。附图说明在不需要按比例绘制的附图中，相同的附图标记可以在不同视图中描述类似的部件。具有不同字母后缀的相同的附图标记可以表示类似部件的不同实例。附图总体上通过示例而非限制的方式对本文中讨论的各种实施方式进行说明。图1示出了放射治疗系统的示例；图2示出了放射治疗系统的示例，其中，该放射治疗系统可以包括配置成提供治疗射束的放射治疗输出件；图3示出了配置成产生电子束的热离子电子枪的示例；图4示出了用于对从电子枪发射的电子束进行加速的加速管的示例；图5示出了在其上可以实施如本文中讨论的一种或更多种方法的设备或机器的实施方式的框图，本文中讨论的一种或更多种方法比如是用于使用统计或机器学习技术来对比如用于提供与重构图像相关联的不确定信息的后验分布进行采样。具体实施方式在以下详细描述中，参照形成详细描述的一部分的附图，并且以下详细描述借助于可以实践本技术的图示特定实施方式来呈现。本文中也被称为“示例”的这些实施方式被足够详细地描述以使本领域技术人员能够实践本技术，并且将被理解的是，各实施方式可以组合，或者可以使用其它实施方式，以及在不背离本技术的范围的情况下可以进行结构变化、逻辑变化和电气变化。因此，以下详细描述不应被理解成限制意义，并且本技术的范围由所附权利要求及其等同物限定。图1示出了示例性的放射治疗系统100，该放射治疗系统100用于向患者、患者的一部分、或可以包括表示患者或患者的一部分的靶对象的“人体模型”提供放射治疗。放射治疗系统100包括图像处理装置112。图像处理装置112可以连接至网络120。网络120可以连接至因特网122。网络120可以将图像处理装置112与数据库124、医院数据库12本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于放射治疗系统的医用加速器，所述放射治疗系统提供MRI导引的放射治疗，其特征在于，所述医用加速器包括：热离子电子枪，所述热离子电子枪配置成对阴极施加特定的灯丝功率以产生电子束；加速管，所述加速管包括多个共振射频腔，所述多个共振射频腔配置成将所述电子束加速和导引至与离子室上的靶材碰撞以产生光子束；以及控制电路，所述控制电路配置成根据所述光子束的剂量率对所述灯丝功率进行调节。

【技术特征摘要】
1.一种用于放射治疗系统的医用加速器，所述放射治疗系统提供MRI导引的放射治疗，其特征在于，所述医用加速器包括：热离子电子枪，所述热离子电子枪配置成对阴极施加特定的灯丝功率以产生电子束；加速管，所述加速管包括多个共振射频腔，所述多个共振射频腔配置成将所述电子束加速和导引至与离子室上的靶材碰撞以产生光子束；以及控制电路，所述控制电路配置成根据所述光子束的剂量率对所述灯丝功率进行调节。2.根据权利要求1所述的医用加速器，其中，所述阴极由浸渍有钡的钨制成。3.根据权利要求1或2所述的医用加速器，其中，所述控制电路配置成对所述灯丝功率进行实时调节。4.根据权利要求1或2所述的医用加速器，其中，所述控制电路还配置成确定与空间...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文明，
申请(专利权)人：医科达北京医疗器械有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11