所提出的系统和方法有助于对粒子束进行有效率和有效的监测。在一些实施方案中，一种系统，包括：初级粒子束发生器，所述初级粒子束发生器产生初级粒子束；以及监测部件，所述监测部件监测所述初级粒子束。所述监测部件包括：反应部件，所述反应部件受到所述初级粒子束的撞击，其中撞击的结果包括产生次级光子；检测部件，所述检测部件检测所述次级光子的特性；以及初级粒子束特性确定部件，所述初级粒子束特性确定部件基于所述次级光子的所述特性而确定所述初级粒子束的特性。所述初级粒子束的所述特性能够包括放射剂量测量值和剂量率。所述反应部件能够包括箔片部件。小于一纳秒的分辨时间能够与检测所述次级光子特性相关联。
Particle beam monitoring system and method
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】粒子束监测系统和方法专利
本专利技术涉及粒子束辐射领域。在一些实施方案中，放射系统和方法包括有助于快速而有效地监测粒子束的监测部件。
技术介绍
粒子束辐射可以被用于许多不同的应用中，并且准确地施加适当量的辐射可能是非常重要的。在医学治疗应用中施加准确剂量的粒子束辐射往往是至关重要的。粒子束放射治疗通常包括将粒子(例如，电离粒子、质子等)束引导在组织区域处。粒子通常与电荷相关联或包括所述电荷。粒子通常用于通过杀死靶组织细胞或降低其细胞分裂能力来停止所述靶组织细胞的生长或扩散。虽然粒子束辐射通常被视为是有益的，但是会存在许多潜在的副作用。副作用可以包括对健康组织细胞的DNA造成的意想不到的损伤。粒子束辐射的效果主要随着施加到癌细胞，同时避免对健康组织的影响的带电粒子的剂量或量的变化而变化。施加到组织的带电粒子的量通常随着带电粒子的剂量率或“电流”和靶组织暴露于辐射的时间的变化而变化。较快速的剂量率通常实现较短的暴露时间并且可以具有许多益处，包括发生影响治疗的无关事件的机会变小，生产率提高和给患者带来更大的便利。许多常规的射束放射治疗系统利用电离室(例如，填充有空气、特殊气体等)来监测粒子束(例如，质子束、γ电子束等)的剂量和剂量率。电离室内部的气体通过外部产生的粒子束来电离，同时离子和电子由电极收集(例如，借助于施加到电离室的外部电压等)。电子和离子的典型漂移时间相应地约为数微妙到数毫秒，并且气体放大取决于气体层的厚度。这些漂移时间通常会限制反应时间和检测公差，进而随着剂量率的增加，这会产生问题。在高剂量率下，气体体积的重组效应会显著抑制信号，并且腔室输出不与射束电流成比例或不与所述射束电流成线性关系。因此，电离室通常无法提供对于监测高剂量率而言准确且有用的信号。常规的电离室还可能具有在监测装置中存在电子噪声的问题。电子电荷收集会受到杂散磁场和减小的气隙或射束监测部件相对于磁体的短的距离的影响。杂散磁场会成为利用高磁场(诸如使用超导磁体的那些等)的放射治疗系统中的限制因素。粒子束(例如，质子、电子等)还可以通过常规的监测部件来散射。在常规的电离室中，带电粒子束在经过电离室的电极和气体体积时通常会因为多次库仑散射而展宽。因此，尤其是在剂量率增加的情况下，传统的粒子束监测方法会具有许多问题。
技术实现思路
所提出的系统和方法有助于对粒子束进行有效率和有效的监测。在一些实施方案中，一种系统包括：初级粒子束发生器，所述初级粒子束发生器产生初级粒子束；以及监测部件，所述监测部件监测初级粒子束。监测部件包括：反应部件，所述反应部件受到初级粒子束的撞击，其中撞击的结果包括产生次级光子；检测部件，所述检测部件检测次级光子特性；以及初级粒子束特性确定部件，所述初级粒子束特性确定部件基于检测到的次级光子特性而确定初级粒子束特性。初级粒子束特性可以包括放射剂量测量值和剂量率。反应部件可以包括箔片部件。反应部件可以被配置为外部窗口，粒子束通过所述外部窗口离开放射系统。反应部件可以被配置成平衡(考虑、权衡等)能量损失特性的最小化与结构特性的维持。能量损失特性的最小化是基于初级粒子束在穿透反应部件之前与在穿透反应部件之后的能量的比较。在一些实施方案中，小于一纳秒的分辨时间与检测次级光子特性相关联。次级光子可以是多种不同的射线(例如，γ射线、x-射线等)。检测部件可以包括空间分辨率部件，所述空间分辨率部件确定初级粒子束在反应部件上的相互作用点。初级粒子束可以包括在FLASH治疗放射处理中。在一些实施方案中，一种粒子束监测方法包括：接收初级粒子束；使初级粒子束冲击在反应部件上；产生对应于初级粒子束的电流的多个次级光子；感测多个次级光子的一部分的特性；以及基于多个次级光子的所述部分的特性而分析初级粒子束的特性。次级光子的特性可以根据关系(例如，成比例的关系等)而变化。次级光子可以是从箔片部件发射的。在一些示例性实现方式中，箔片部件被配置为外部窗口，粒子束通过所述外部窗口离开放射系统，并且箔片部件被配置成平衡能量损失特性的最小化与结构特性的维持。次级光子特性的检测是在一纳秒或更少的时间内分辨的。附图说明附图连同描述一起并入本说明书中并且形成其一部分。它们示出了示例性实施方案并且解释了本公开的示例性原理。并不意图将本专利技术限于本文示出的具体实现方式。除非另外明确指明，否则各图未按比例绘制。图1是根据一些实施方案的示例性放射系统的框图。图2是根据一些实施方案的另一个示例性系统的框图。图3是根据一些实施方案的示例性监测系统的框图。图4是根据一些实施方案的带有空间确定的示例性监测系统的框图。图5是根据一些实施方案的另一个示例性监测系统的框图。图6是根据一些实施方案的示例性粒子束监测方法的框图。图7是根据一些实施方案的感测到的输出信号值随时间变化的示例性曲线图的框图。具体实施方式现将对在附图中示出其实例的本专利技术的优选实施方案进行详细参考。虽然将结合不同实施方案描述本专利技术，但是将理解，并不意图将本专利技术限于所述不同实施方案。相反，本专利技术意图覆盖可以包括在如由随附权利要求限定的本专利技术的精神和范围内的替代方案、修改和等效物。另外，在以下对本专利技术的详细描述中，阐述了众多特定细节以便于提供对本专利技术的透彻理解。然而，对于本领域的普通技术人员而言将显而易见的是，可以在没有这些特定细节的情况下实践本专利技术。在其他情况下，并未详细描述众所周知的方法、程序、部件和电路，以免不必要地模糊本专利技术的各方面。所提出的系统和方法有助于对粒子束进行有效率和有效的监测。在一些实施方案中，基于初级粒子束的特性而产生次级光子。可以快速地检测和分析次级光子的特性，包括使次级光子的特性与初级粒子束的特性相关联。所述关联使得能够快速确定初级粒子束特性，所述初级粒子束特性进而可以被利用来促进超高剂量率的施加。在一些示例性实现方式中，所提出的系统和方法可以被用来在FLASH放射治疗应用中监测粒子束特性(例如，电荷、剂量、电流、剂量率、位置等)。图1是根据一些实施方案的示例性放射治疗系统100的框图。放射治疗系统100包括射束产生系统104、射束输送系统105、喷嘴107、监测器部件120和控制系统110。射束产生系统104产生具有限定能量的多个粒子(例如，电子、质子、中子、光子、离子等)。在一些实施方案中，多个粒子在基本上相同的方向上行进。在一些示例性实现方式中，在基本上相同的方向上行进的粒子包括在射束中。多个粒子之后通过射束输送系统输送到喷嘴。射束可以是原子核射束(例如，来自碳、氦、锂等)。在一些实施方案中，射束产生系统104包括粒子加速器。粒子加速器可以包括直线加速器。所述系统与各种加速器(例如，连续波束质子加速器、等时性回旋加速器、脉冲质子加速器、同步回旋加速器、同步加速器等)相容。在一些实施方案中，加速器能够进行相对连续的波输出并且提取具有指定能量的粒子。这为每次注射或治疗应用提供高的连续波束电流以实现高剂量率。一次注射是在一段相对较短的时间内沿着线段穿过靶组织递送的剂量。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种放射系统，所述放射系统包括：/n初级粒子束发生器，所述初级粒子束发生器生成初级粒子束；以及/n监测部件，所述监测部件监测所述初级粒子束，其中所述监测部件包括：/n反应部件，所述反应部件受到所述初级粒子束的撞击，其中撞击的结果包括次级光子的产生；/n检测部件，所述检测部件检测次级光子特性；以及/n初级粒子束特性确定部件，所述初级粒子束特性确定部件基于所述次级光子特性而确定初级粒子束特性。/n
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170721 US 15/657,0101.一种放射系统，所述放射系统包括：
初级粒子束发生器，所述初级粒子束发生器生成初级粒子束；以及
监测部件，所述监测部件监测所述初级粒子束，其中所述监测部件包括：
反应部件，所述反应部件受到所述初级粒子束的撞击，其中撞击的结果包括次级光子的产生；
检测部件，所述检测部件检测次级光子特性；以及
初级粒子束特性确定部件，所述初级粒子束特性确定部件基于所述次级光子特性而确定初级粒子束特性。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述反应部件被配置为外部窗口，所述初级粒子束通过所述外部窗口离开所述放射系统。
3.如权利要求1或2所述的系统，其中所述初级粒子束特性包括放射剂量测量值。
4.如权利要求1或2所述的系统，其中所述初级粒子束特性包括剂量率。
5.如权利要求1或2所述的系统，其中所述反应部件包括箔片部件。
6.如权利要求1或2所述的系统，其中所述检测部件被配置为外部窗口，所述初级粒子束通过所述外部窗口离开放射系统。
7.如权利要求1或2所述的系统，其中所述初级粒子束通过所述反应部件离开所述放射系统并且被朝向靶组织传送。
8.如权利要求1或2所述的系统，其中所述反应部件被配置成平衡能量损失特性的最小化与结构特性的维持。
9.如权利要求8所述的系统，其中所述能量损失特性的最小化是基于所述初级粒子束在穿透所述反应部件之前与在穿透所述反应部件之后的能量的比较。
10.如权利要求1或2所述的系统，其中小于一纳秒的分辨时间与检测所述次级光子特性相关联。
11.如权利要求1或2所述的系统，其中所述检测部件包括空间分辨率部件，所述空间分辨率部件确定所述初级粒子束在所述反应部件上的相互作用点。
12.如权利要求1或2所述的系统，其中所述初级粒子束是FLASH治疗放射处理。
13.一种粒子束监测方法，所述粒子束监测方法包括：
接收初级粒子束；
产生对...
【专利技术属性】
技术研发人员：J·黑泽，
申请(专利权)人：瓦里安医疗系统粒子疗法有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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