【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及辐射束生成和控制领域。在一个实施例中，系统和方法有助于快速且有效地施加放射疗法。
技术介绍
1、辐射束可以在许多不同的应用中使用并且准确地施加适量的辐射非常重要。辐射束疗法通常包括将辐射束指向组织区域。可以存在各种不同类型的辐射束(例如，光子、电离粒子等)。辐射束通常被用于通过杀死靶标组织细胞或降低其细胞分裂能力来阻止靶标组织细胞的生长或扩散。虽然放射疗法通常被认为是有益的，但可能存在许多潜在的副作用。副作用可以包括对健康组织细胞dna的意外损伤。放射疗法的有效性主要取决于被施加到癌细胞、同时避免对健康细胞的影响的电离辐射的剂量或量。
2、被施加到组织的辐射量通常是剂量率和靶标组织被暴露于辐射的时间的函数。在一些实现方式中，剂量率对应于用于生成辐射的带电粒子的“电流”。带电粒子(例如，质子、电子等)可以指向组织，或者可以指向中间靶标(例如，x射线靶标等)，中间靶标产生指向组织的另一基础或基本粒子(例如，光子、中子等)。基本粒子可以具有辐射特性(例如，x射线波长、电离能力等)。较高的剂量率通常可以缩短暴露时间并且可以带来许多益处，包括减少无关事件影响疗法的机会、提高生产力并为患者提供更大的便利。
3、各种治疗方法具有可以提供显著益处的特性。最近发现，以超高剂量率(>40gy/s)传递治疗剂量(被称为flash剂量率传递)可以降低健康组织的辐射敏感性，但不会降低肿瘤的辐射敏感性。与常规治疗传递相比，以相同的剂量但以超高剂量率传递可以提高治疗率。质子和电子辐射方法可以提供更高的剂量率。一些常
4、在光子辐射方法中，更高剂量率的一个相当大的常规障碍是避免有问题的条件(例如，过热、热循环应力、循环疲劳等)。传统x射线靶标的热载荷能力(例如，在入射电子束减速中使用、在产生轫致辐射中使用等)通常不能在高功率密度下提供足够的散热(例如，功率进入靶标等)，并且靶标开始失去性能特性。在基于脉冲和循环的辐射系统应用中，加热影响可能特别有害。当脉冲/循环处于导通/高电平阶段时，x射线靶标通常经历与热量增加相关联的膨胀应力，而当脉冲/循环处于关断/低电平阶段时，x射线靶标经历与热量降低相关联的收缩应力。反复的膨胀/收缩和内应力/应变可能导致结构疲劳和故障。对于长寿命固定靶标，靶标的可接受功率通常受到这种循环疲劳的限制，而不是受靶标材料的熔融温度或热冲击(例如，低循环故障、瞬时故障等)的限制。由于常规靶标通常无法处理获得flash剂量率所需的功率，因此传统的flash传递主要集中在使用质子或电子。
5、传统的flash传递也主要集中在使用质子或电子，因为flash疗法似乎需要在flash效应实现之前达到阈值剂量，并且还要求整体剂量在非常小的时间窗口内传递。在最先进的治疗计划的常规状态中，诸如在弧形疗法或经强度调制的放射疗法中，治疗剂量从许多不同的角度传递到肿瘤，并且因此大多数健康组织永远不会达到flash剂量率有益的阈值剂量。因此，为了使得flash治疗改进最先进的传递，还需要从多个角度传递剂量，并且必须几乎同时进行。常规的质子和电子系统通常过于昂贵，无法实现多个加速器同时提供来自多个角度的射束。常规的龙门式方法通常在传递角度之间移动太慢，而无法满足flash定时限制。
6、如果对靶标功率处理能力和从不同角度传递的传统限制可以被克服，则x射线flash与电子或离子flash相比具有若干优势。
技术实现思路
1、在一个方面，本专利技术提供了如权利要求1中所限定的加速器系统。可选特征在从属权利要求中指定。
2、在另一方面，本专利技术提供了如权利要求12中所限定的辐射方法。可选特征在从属权利要求中指定。
3、在进一步的方面，本专利技术提供了如权利要求22中所限定的加速器系统。可选特征在从属权利要求中指定。
4、所呈现的系统和方法有助于高效和有效地生成并传递辐射。在一个实施例中，加速器系统包括粒子源、加速部、高强度靶标和靶标位置控制组件。粒子源被配置为生成带电粒子。加速部被配置为将带电粒子加速。高强度靶标被配置为响应于带电粒子的冲击而生成轫致辐射。靶标位置控制组件被配置为改变带电粒子在高强度靶标上冲击的位置。在一个示例性实现方式中，带电粒子冲击位置的改变基于热扩散，并且所述带电粒子冲击位置以比对高强度靶标的有害热冲击的扩散速率更大的速率移动。
5、在一个实施例中，高强度靶标是可替换的高强度靶标，并且根据灾难性故障机制限制而不是疲劳故障机制限制进行替换。在距离辐射源一米处测量时，轫致辐射可以对应于大于或等于1.0格雷每秒(gy/s)的平均剂量率。轫致辐射生成的功率限制可以基于至少构成高强度靶标的一部分的材料的熔融温度。高强度靶标可以被配置为在加速器系统中加载和卸载。在一个实施例中，靶标位置控制组件可以移动高强度靶标来调整带电粒子在高强度靶标上冲击的位置。加速器可以使用小于或等于80cm的源轴距离(sad)来校准。加速器可以是多个加速器中的一者。加速器可以将等中心处大于或等于1.5格瑞/秒(gy/s)的平均剂量率所对应的轫致辐射贡献于来自所述多个加速器的轫致辐射的总剂量率，其中所述轫致辐射的总剂量率对应于等中心处大于或等于40.0格瑞每秒(gy/s)的平均剂量率。
6、在一个实施例中，辐射方法包括在辐射系统中加载可替换的高强度靶标；利用可替换的高强度靶标来产生轫致辐射；以及在辐射系统中卸载可替换的高强度靶标，其中卸载与基于灾难性故障机制而不是长期疲劳故障机制的周期性替换相关联。可移除高强度靶标的周期性替换可以对应于预定时间表。可替换的高强度靶标的加载和可替换的高强度靶标的卸载被自动执行。可替换的高强度靶标可以在拆卸之后放置。在一个实施例中，方法还包括向靶标监视系统提供与可替换的高强度靶标有关的信息。方法可以包括协调从多个加速器生成轫致辐射。方法可以包括对可替换的高强度靶标执行质量检查。在一个示例性实现方式中，产生轫致辐射和加载/卸载可替换的高强度靶标根据治疗计划来执行。
7、本专利技术的另一方面提供了辐射生成组件，包括：
8、高强度靶标，其：
9、响应于带电粒子的冲击而产生轫致辐射，其中高强度靶标利用操作限制来配置，操作限制主要基于灾难性故障机制而不是疲劳故障机制；
10、其中高强度靶标被配置为与辐射生成系统的加载系统兼容。
11、高强度靶标的灾难本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种加速器系统，包括：
2.根据权利要求1所述的加速器系统，其中所述高强度靶标是可替换的高强度靶标，并且根据灾难性故障机制限制而不是疲劳故障机制限制进行替换。
3.根据权利要求1或2所述的加速器系统，其中所述轫致辐射对应于在距离辐射源一米处测量时大于或等于1.0格雷每秒(Gy/s)的平均剂量率。
4.根据权利要求1、2或3所述的加速器系统，其中所述轫致辐射的生成的功率限制基于构成所述高强度靶标的至少一部分的材料的熔融温度。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的加速器系统，其中所述高强度靶标被配置为加载在所述加速器系统中以及从所述加速器系统卸载。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的加速器系统，其中所述靶标位置控制组件移动所述高强度靶标来调整所述高强度靶标上的带电粒子冲击的位置。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的加速器系统，其中所述轫致辐射对应于等中心处大于或等于1.5格雷/秒(Gy/s)的平均剂量率。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的加速器系统，其中所述加速器系统利用轴距离(SAD)小
9.根据权利要求1至8中任一项所述的加速器系统，其中所述轫致辐射对应于等中心处大于或等于2.0格雷每秒(Gy/s)的平均剂量率。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的加速器系统，其中所述加速器系统是多个加速器中的一个加速器。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的加速器系统，其中所述加速器系统将对应于等中心处大于或等于1.5格雷每秒(Gy/s)的平均剂量率的轫致辐射贡献给来自所述多个加速器的轫致辐射的总剂量率，其中所述轫致辐射的总剂量率对应于在等中心处大于或等于40.0格雷每秒(Gy/s)的平均剂量率。
12.一种辐射方法，包括：
13.根据权利要求12所述的辐射方法，其中所述可移除的高强度靶标的所述周期性替换对应于预定时间表。
14.根据权利要求12或13所述的辐射方法，其中所述可替换的高强度靶标的所述加载和所述可替换的高强度靶标的卸载被自动执行。
15.根据权利要求12、13或14所述的辐射方法，其中所述可替换的高强度靶标在移除之后进行处置。
16.根据权利要求12至15中任一项所述的辐射方法，还包括向靶标监测系统提供与所述可替换的高强度靶标有关的信息。
17.根据权利要求12至16中任一项所述的辐射方法，还包括改变带电粒子在所述可替换的高强度靶标上的冲击位置，其中所述冲击位置的改变部分地基于由所述带电粒子在所述可替换的高强度靶标上的冲击所产生的热生成。
18.根据权利要求12至17中任一项所述的辐射方法，还包括根据轴距离(SAD)小于或等于80厘米的源来校准辐射生成组件。
19.根据权利要求12至18中任一项所述的辐射方法，还包括协调从多个加速器生成的轫致辐射。
20.根据权利要求12至19中任一项所述的辐射方法，还包括对所述可替换的高强度靶标执行质量检查。
21.根据权利要求12至20中任一项所述的辐射方法，其中产生所述轫致辐射以及加载和卸载所述可替换的高强度靶标根据治疗计划来执行。
22.一种加速器系统，包括：
23.根据权利要求22所述的加速器系统，其中所述加载系统包括用于插入和/或弹出所述可替换的高强度靶标的一个或多个机制。
24.根据权利要求22或23所述的加速器系统，其中所述可替换的高强度靶标的所述加载和所述卸载的至少一部分被自动执行。
25.根据权利要求22、23或24所述的加速器系统，其中功率极限基于构成所述可替换的高强度靶标的至少一部分的材料的熔点温度。
26.根据权利要求22至25中任一项所述的加速器系统，其中所述可替换的高强度靶标的替换的发生基于热冲击。
27.根据权利要求22至26中任一项所述的加速器系统，其中所述加载机包括靶标位置控制组件，并且所述加载机移动所述可替换的高强度靶标来改变所述带电粒子在所述可替换的高强度靶标上的相应冲击位置。
28.根据权利要求27所述的加速器系统，其中在所述可替换的高强度靶标上的带电粒子冲击的位置的移动基于所述可替换的高强度靶标中的热扩散速率来确定。
29.根据权利要求27或28所述的加速器系统，其中所述可替换的高强度靶标上的所述带电粒子冲击的位置以大于或等于每秒0.3米的速度改变。
30.根据权利要求22至29中任一项所述的加速器系统，其中所述带电粒子根据射频脉冲以等于或大于每秒500脉冲...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种加速器系统，包括：
2.根据权利要求1所述的加速器系统，其中所述高强度靶标是可替换的高强度靶标，并且根据灾难性故障机制限制而不是疲劳故障机制限制进行替换。
3.根据权利要求1或2所述的加速器系统，其中所述轫致辐射对应于在距离辐射源一米处测量时大于或等于1.0格雷每秒(gy/s)的平均剂量率。
4.根据权利要求1、2或3所述的加速器系统，其中所述轫致辐射的生成的功率限制基于构成所述高强度靶标的至少一部分的材料的熔融温度。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的加速器系统，其中所述高强度靶标被配置为加载在所述加速器系统中以及从所述加速器系统卸载。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的加速器系统，其中所述靶标位置控制组件移动所述高强度靶标来调整所述高强度靶标上的带电粒子冲击的位置。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的加速器系统，其中所述轫致辐射对应于等中心处大于或等于1.5格雷/秒(gy/s)的平均剂量率。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的加速器系统，其中所述加速器系统利用轴距离(sad)小于或等于80厘米的源来校准。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的加速器系统，其中所述轫致辐射对应于等中心处大于或等于2.0格雷每秒(gy/s)的平均剂量率。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的加速器系统，其中所述加速器系统是多个加速器中的一个加速器。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的加速器系统，其中所述加速器系统将对应于等中心处大于或等于1.5格雷每秒(gy/s)的平均剂量率的轫致辐射贡献给来自所述多个加速器的轫致辐射的总剂量率，其中所述轫致辐射的总剂量率对应于在等中心处大于或等于40.0格雷每秒(gy/s)的平均剂量率。
12.一种辐射方法，包括：
13.根据权利要求12所述的辐射方法，其中所述可移除的高强度靶标的所述周期性替换对应于预定时间表。
14.根据权利要求12或13所述的辐射方法，其中所述可替换的高强度靶标的所述加载和所述可替换的高强度靶标的卸载被自动执行。
15.根据权利要求12、13或14所述的辐射方法，其中所述可替换的高强度靶标在移除之后进行处置。
16.根据权利要求12至15中任一项所述的辐射方法，还包括向靶标监测系统提供与所述可替换的高强度靶标有关的信息。
17.根据权利要求12至16中任一项所述的辐射方法，还包括改变带电粒子在所述可替换的高强度靶标上的冲击位置，其中所述冲击位置的改变部分地基于由所述带电粒子在所述可替换的高强度靶标...
【专利技术属性】
技术研发人员：F·波尔曼马丁斯，W·T·梅因，A·舒贾埃，
申请(专利权)人：瓦里安医疗系统公司，
类型：发明
国别省市：
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