适形粒子治疗系统技术方案

一种粒子治疗系统，该粒子治疗系统被适配成用符合期望的3

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】适形粒子治疗系统


[0001]本专利技术涉及一种带电粒子治疗系统。
[0002]更具体地，本专利技术涉及一种用于利用带电粒子射束照射患者体内的靶区的治疗系统，并且治疗系统包括带电粒子射束发生器、用于传送带电粒子射束的射束传送系统、用于将带电粒子射束递送至靶区的照射装置以及跨过带电粒子射束的路径放置的能量成形装置。
[0003]能量成形装置包括多个能量成形元件，多个能量成形元件分别被设计成用于修改单能量粒子射束的入射粒子的能量，使得不同粒子能量的混合物在其输出端处被递送，以在靶区的相应区域中形成展出布拉格峰(SOBP)，其目的是靶区的照射或多或少符合其3D形状。

技术介绍

[0004]带电粒子治疗系统在本领域中是熟知的。它们的功能是通过用带电粒子射束(诸如质子、离子等的射束等)照射靶标体积来破坏生物体(以下称为“患者”)的特定3D区域(以下称为“靶区”)中的不健康细胞。目前存在利用粒子射束照射靶标的几种照射技术。这些技术可以大致分类为散射技术和扫描技术。在第一类中，宽散射射束作为整体来照射靶区，而在第二类中，窄射束在其上扫描时照射靶区。
[0005]无论照射技术如何，目的始终是减少患者位于靶区之外(侧向(X、Y)和深度(Z)两者)的细胞的不期望的照射。这个目的通常被称为“改进适形照射”。
[0006]为了改进适形照射，特别是在深度方向上，已经提出了若干解决方案，诸如在粒子射束(例如脊形滤波器、范围补偿器、能量选择系统)的路径中放置能量成形装置(有时也称为能量调制器)。
[0007]在美国专利申请US2018068753A1中公开了包括这种能量调制器的治疗系统的示例。根据这种已知系统，能量调制器(在文件US2018068753A1中被称为“脊形过滤器”)跨过带电粒子射束发生器与患者之间的射束路径放置。位于能量调制器上游的射束扩散装置(有时称为“散射器”)在能量调制器的表面上扩散粒子射束。能量调制器由多个阻尼元件组成，每个阻尼元件具有沿着照射方向逐步改变的横截面面积。当带电粒子穿过这种阻尼元件时，在阻尼元件的输出端处产生粒子能量的特定分布，并且当靶区被粒子射束照射穿过阻尼元件时，这个特定能量分布将在靶区的交叉区域中产生对应的特定展出布拉格峰轮廓(SOBP)。众所周知，粒子能量在阻尼元件的输出端处的分布将取决于阻尼元件的材料和几何形状，更具体地取决于其阶梯台阶的不同宽度和高度。阶梯台阶的高度将确定其输出端处的平均粒子能量，而阶梯台阶的宽度将确定粒子比率。
[0008]这种已知的能量调制器是为给定患者和待照射的特定场定制的，并且因此不能再用于另一患者或另一射束取向。
[0009]韩国专利号KR101546656中公开了包括这种能量调制器的已知治疗系统的另一示例。根据这种已知系统，能量调制器(在文件KR101546656中称为“可变补偿器”)由多个阻尼
元件构成，每个阻尼元件包括沿照射方向延伸的一定高度的流体柱。当带电粒子穿过这种阻尼元件时，它们的能量减小，由此相对于柱中的流体的高度减小了靶区中布拉格峰的对应深度。此外，每个阻尼元件的流体柱的高度由控制单元单独地控制，从而允许将照射射束的带电粒子的穿透深度适配至靶区的远端边缘。然而，这种已知的粒子治疗系统不适配于在靶区中实现SOBP。
[0010]在美国专利公开号US2008/0260098中公开了包括这种能量调制器的已知治疗系统的另一示例。这种已知的能量调制器类似于KR101546656的调制器，并且因此还意在调制布拉格峰的深度，以便仅符合靶区的远侧边缘。当射束根据单一主光射束方向向靶标照射时，它不能够或至少不被配置成用于向靶区的每个3D区域递送患者特定和计划的SOBP。最终，可以通过根据各种主射束方向照射靶标同时以多个照射角度改变各种阻尼元件的阻尼功率，利用这种系统能够产生SOBP，尽管从该文献不清楚这具体是如何实现的。在任何情况下，在处理过程中必须改变主射束方向和必须改变不同阻尼元件的阻尼功率增加了处理时间，这是不期望的。此外，由于以各种照射角度递送的剂量的相互依赖性，这样的方法不允许以足够的自由度将3D适形剂量递送到靶标。

技术实现思路

[0011]因此，本专利技术的目的是提供一种治疗系统，该治疗系统被适配成更好地符合靶区中期望的3
‑
D剂量分布来照射靶区，并且其能量调制器可以针对不同的患者和/或针对不同的照射场来重新使用或重新配置。
[0012]为此，本专利技术提供了一种利用带电粒子射束照射患者体内的靶区的治疗系统，该治疗系统包括：
[0013]‑
带电粒子射束发生器，
[0014]‑
用于传送带电粒子射束的射束传送系统，
[0015]‑
照射装置，该照射装置用于将带电粒子射束递送到靶区，
[0016]‑
跨过带电粒子射束的路径放置的能量成形装置，所述能量成形装置包括第一预定组的相邻能量成形元件和至少第二预定组的相邻能量成形元件，第一预定组的相邻能量成形元件被适配成当被带电粒子射束的粒子穿过时在所述第一预定组的能量成形元件的输出端处递送第一期望粒子能量分布，至少第二预定组的相邻能量成形元件被适配成当被带电粒子射束的粒子穿过时在所述第二预定组的能量成形元件的输出端处递送第二期望粒子能量分布，所述第二期望粒子能量分布不同于所述第一期望粒子能量分布。
[0017]第一预定组和第二预定组中的每个预定组的能量成形元件的每个能量成形元件包括单独的流体层或固体材料层。
[0018]治疗系统进一步包括控制单元，该控制单元被配置为：
[0019]‑
当照射装置被定向成根据第一主射束方向将粒子射束递送到靶区时，调节第一预定组的相邻能量成形元件的能量成形元件的每个单独的流体层或固体材料层的每个流体或固体材料的厚度，以获得所述第一期望粒子能量分布，以及
[0020]‑
当照射装置被定向成根据第一主射束方向将粒子射束递送到靶区时，调节第二预定组的相邻能量成形元件的能量成形元件的每个单独的流体层或固体材料层的每个流体或固体材料的厚度，以获得所述第二期望粒子能量分布，
[0021]每个流体或固体材料的所述厚度是在带电粒子射束的带电粒子的传播方向上的厚度。
[0022]在本专利技术的上下文中，“一组能量成形元件的输出端处的粒子能量分布”通常被理解为粒子能量的概率密度函数，对于每个粒子能量值，该函数给出了在该组能量成形元件的输出端处具有所述粒子能量值的粒子的数量与在该组能量成形元件的输出端处的粒子的总数的比率。
[0023]在本专利技术的上下文中，预定组的相邻能量成形元件意味着这样的组不被认为是“能量成形元件的任何组”，而是控制单元预先良好定义和熟知的相邻能量成形元件的组。预定组的相邻能量成形元件总体上对应于靶区的特定的预定义区域，在带电粒子射束的粒子已经穿过所述预定组的能量成形元件之后，当靶标的特定的预定义区域被带电粒子射束照射时，实现期望的或计划的剂量分布以及因此期望的或计划的SOBP。
[0024]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于利用带电粒子射束(6)照射患者体内的靶区(1)的治疗系统(100)，所述治疗系统(100)包括：带电粒子射束发生器(3)，射束传送系统(4)，所述射束传送系统(4)用于传送所述带电粒子射束(6)，照射装置(5)，所述照射装置(5)用于将所述带电粒子射束(6)递送至所述靶区(1)，跨过所述带电粒子射束的路径放置的能量成形装置(10)，所述能量成形装置包括第一预定组(12)的相邻能量成形元件(11)和至少第二预定组(22)的相邻能量成形元件(21)，所述第一预定组(12)的相邻能量成形元件(11)被适配成当被所述带电粒子射束(6)的粒子穿过时在所述第一预定组(12)的能量成形元件(11)的输出端处递送第一期望粒子能量分布，所述至少第二预定组(22)的相邻能量成形元件(21)被适配成当被所述带电粒子射束的粒子穿过时在所述第二预定组(22)的能量成形元件(21)的输出端处递送第二期望粒子能量分布，所述第二期望粒子能量分布不同于所述第一期望粒子能量分布，其特征在于：所述第一预定组(12)的能量成形元件和所述第二预定组(22)的能量成形元件中的每个预定组的每个能量成形元件(11、21)包括单独的流体层(13)或固体材料层，并且其特征在于所述治疗系统进一步包括控制单元(14)，所述控制单元(14)被配置成：当所述照射装置被定向成根据第一主射束方向将所述粒子射束递送到所述靶区时，调节所述第一预定组(12)的相邻能量成形元件(11)中的所述能量成形元件(11)的每个单独的流体层或固体材料层(13)的每个流体或固体材料的厚度，以获得所述第一期望粒子能量分布，以及当所述照射装置被定向成根据所述第一主射束方向将所述粒子射束递送到所述靶区时，调节所述第二预定组(22)的相邻能量成形元件(21)中的所述能量成形元件(21)的每个单独的流体层或固体材料层(13)的每个流体或固体材料的厚度，以获得所述第二期望粒子能量分布，每个流体或固体材料的所述厚度是在所述带电粒子射束的带电粒子的传播方向上的厚度。2.根据权利要求1所述的治疗系统(100)，其中：所述第一期望粒子能量分布包括在第一最小能量(Emin1)下的第一粒子比率(PRmin1)和在第一最大能量(Emax1)下的第二粒子比率(PRmax1)，所述第二期望粒子能量分布包括在第二最小能量(Emin2)下的第三粒子比率(PRmin2)和在第二最大能量(Emax2)下的第四粒子比率(PRmax2)，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁迪，
申请(专利权)人：艾尔贝姆应用公司，
类型：发明
国别省市：