CN118043107A - 用于紧凑型质子疗法的能量选择系统 - Google Patents

Abstract

一种质子治疗系统，包括被构造成生成质子束的质子加速器；被配置为将质子束从质子加速器指引到至少一个治疗室的束线通路；磁体组件，包括超导磁体，位于束线通路中并被配置为将质子束远离加速器运输到所述至少一个治疗室中；消色差透镜，被配置为消色差透镜超导磁体组件，其将质子束朝着所述至少一个治疗室弯曲远离质子加速器；以及准直器，在消色差透镜内部提供并被配置为选择具有期望能量水平的质子束。

Description

用于紧凑型质子疗法的能量选择系统

相关申请的交叉引用

本申请要求于2021年6月21日提交的美国临时专利申请序列No.63/212,940的权益，该临时专利申请通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明总体构思涉及一种质子疗法系统，并且更具体地涉及一种紧凑的束线质子疗法系统，该系统具有位于超导磁体的组件中的准直器，该超导磁体被设计为使质子远离加速器并朝着治疗室和能量选择系统弯曲以选择性地控制质子束的能量。

背景技术

质子疗法(PT)是一种使用高能量质子穿透患者身体并将能量沉积到诸如癌性肿瘤之类的治疗区域中的癌症治疗技术。常规的PT系统通常实现产生高能量束的质子加速器，该高能量束通过长而复杂的束线被递送到治疗区域。但是，当前质子疗法面临的挑战之一是此类系统的高成本和尺寸要求，这阻碍了这种有效类型的疗法被广泛使用和接受。因此，期望提供一种能够更紧凑地实现以降低项目和装备成本的质子疗法系统。

发明内容

根据本发明总体构思的各种示例实施例，提供了一种质子治疗系统，以沿着束线通路将生成的质子束从质子加速器指引到至少一个治疗室。在各种示例实施例中，双向超导磁体可以选择性地将质子束弯曲到第一或第二束路径，以便将质子束递送到不同的治疗室。

本发明总体构思的附加方面和优点将部分地在下面的描述中阐述，并且部分地将从描述中变得显而易见，或者可以通过本发明总体构思的实践来了解。

本发明总体构思的前述和/或其它方面和优点可以通过提供一种质子治疗系统来实现，该质子治疗系统包括被构造成生成质子束的质子加速器；被配置为将质子束从质子加速器指引到至少一个治疗室的束线通路；磁体组件，包括超导磁体，位于束线通路中并被配置为将质子束远离加速器运输到至少一个治疗室中；消色差透镜(achromat)，被配置为消色差透镜超导磁体组件，其将质子束朝着至少一个治疗室弯曲远离质子加速器；以及准直器，在消色差透镜内部提供并被配置为选择具有期望能量水平的质子束。

本发明总体构思的前述和/或其它方面和优点还可以通过提供一种用在质子疗法系统中的超导消色差透镜弯曲件来实现，该超导消色差透镜弯曲件包括外部真空室，该外部真空室包含偶极和四极磁体的组合；以及至少一个准直器，其位于外部真空室内部的偶极和四极磁体的组合的中心。偶极和四极磁体的组合可以包括配置在偶极和四极磁体的组合的质子束入口点处的超导偶极和四极磁体的第一组合，以及配置在偶极和四极磁体的组合的质子束出口点处的超导偶极和四极磁体的第二组合，其中准直器配置在超导偶极和四极磁体的第一和第二组合之间。

本发明总体构思的前述和/或其它方面和优点还可以通过提供消色差透镜超导磁体组件来实现，该消色差透镜超导磁体组件选择性地使质子束朝着第一和第二治疗室弯曲远离质子加速器，包括配置有质子束入口点、通向第一质子束出口点的第一束路径以及通向指向与第一质子束出口点不同的方向的第二质子束出口点的第二束路径的外部真空室；以及双向超导磁体单元，被配置为接近质子束入口点，以选择性地将质子束弯曲到第一或第二束路径，其中第一和第二束路径中的每一个包括被配置为从双向超导磁体单元接收质子束的超导偶极和四极磁体的第一组合、被配置为将质子束传输出消色差透镜超导磁体组件的超导偶极和四极磁体的第二组合；以及准直器，配置在超导偶极和四极磁体的第一和第二组合之间并被配置为选择具有期望能量水平的质子束。

从下面的详细描述、附图和权利要求中，其它特征和方面可以是显而易见的。

附图说明

以下示例实施例代表被设计为执行本发明总体构思的目的的示例技术和结构，但是本发明总体构思不限于这些示例实施例。在附图和图示中，为了清楚起见，线、实体和区域的尺寸和相对尺寸、形状和质量可以被夸大。通过下面参考附图对示例实施例的详细描述，将更容易理解和领会各种附加实施例，其中：

图1图示了根据本发明总体构思的示例实施例的紧凑质子疗法系统的一部分；

图2图示了根据本发明总体构思的另一个示例实施例的超导能量选择束线的一部分；以及

图3图示了根据本发明总体构思的又一个示例实施例的超导能量选择束线的一部分。

具体实施方式

现在将参考本发明总体构思的示例实施例，其示例在附图和图示中示出。本文描述示例实施例是为了通过参考附图解释本发明总体构思。

提供以下详细描述是为了帮助读者获得对本文描述的结构和制造技术的全面理解。因而，将向本领域普通技术人员建议本文描述的结构和制造技术的各种改变、修改和等同形式。但是，所描述的制造操作的进展仅仅是示例，并且，除了必须以特定次序发生的操作之外，操作的顺序类型不限于本文所阐述的并且可以如本领域已知的那样改变。而且，为了增加清楚性和简洁性，可以简化和/或省略众所周知功能和构造的描述。

注意的是，空间相对术语，诸如“上”、“下”、“右”、“左”、“之下”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等，在本文中可以是为了便于描述而使用的，以描述如图中所示的一个元件或特征与另一个(多个)元件或特征的关系。除了图中描绘的朝向之外，空间相对术语还旨在涵盖设备在使用或操作中的不同朝向。例如，如果图中的设备被翻转或旋转，那么被描述为在其它元件或特征“下方”或“之下”的元件将被定向为在其它元件或特征“上方”。因此，示例性术语“下方”可以涵盖上方和下方两种朝向。设备可以以其它方式定向(旋转90度或以其它朝向)并且本文使用的空间相对描述符被相应地解释。

本发明总体构思的各种示例实施例提供了一种具有紧凑束线的质子疗法系统，其中准直器位于形成消色差或部分消色差透镜弯曲件的超导磁体组件的中心。磁铁和准直器的这个组件共同位于外部真空室内。为了选择质子束的期望能量范围，可以选择性地调整准直器的孔径尺寸。在各种示例实施例中，这种能量选择可以通过改变固定孔径或者通过移动孔径的自动或手动调整来进行。此类移动孔可以包括例如移动下颌、虹膜机构、流体收缩等。因此，示例实施例可以提供超导消色差透镜弯曲件，其准直位于链的中心并且位于超导室内。在各种示例实施例中，质子束的初始准直可以在质子束到达超导室中的弯曲磁体之前发生。在各种示例性实施例中，一个或多个降能器和/或超导或常导四极或其它磁体可以放置在外部真空室的上游。

质子束在消色差透镜弯曲件内部的这种准直允许消色差透镜弯曲件非常紧凑，并且因此具有小得多的占地面积。如果没有本发明总体构思的准直器构造，超导磁体的组件将必须被拆分成多个外部真空室，从而要求更多或更强的聚焦磁体以及要求独立真空室的准直器，这占用更多空间。因此，在消色差透镜弯曲件内准直质子束有助于选择期望的束能量，并节省整个束线中的空间。质子束的准直通过修剪掉消色差透镜的中心处的任何不需要的较高或较低能量质子来改变质子束的能量范围，其中消色差透镜的中心处的能量色散是最大的，从而严格控制发送到治疗区域中的患者的质子束能量和能量范围。能量色散是描述质子束的能量的水平散布范围的参数，非常像散布光的光谱颜色的棱镜。质子的准直以选择正确的能量和能量范围被用于防止质子束在严格准直束的情况下击中患者的目标区域之外的深度，或者在松散准直束的情况下将质子均匀地散布在患者体内。当质子束在位于消色差透镜弯曲件处的准直器上被截取时，产生大的热负荷，因此本发明总体构思的各种示例实施例可以包括各种热交换设备/方法来驱散在准直器处生成的热量。

常规的超导消色差透镜布置通常包括以短-长-短布局配置的3个超导四极杆。本发明总体构思的消色差透镜弯曲件可以包括位于准直器上游的两个短超导四极杆和位于准直器下游的两个短超导四极杆。在包括消色差透镜弯曲件上游的降能器的示例实施例中，降能器使波束散射并且可以要求另外的散热设备/系统来处理在降能器处产生的热量。在各种示例实施例中，降能器可以被配置为两个块，其减少质子束的能量，但也产生从降能器下游侧出来的能量的驱散。一些示例系统可以包括放置在消色差透镜弯曲件的第一偶极子上游的另一个准直器，以修剪来自降能器的驱散的能量。这个上游准直器可以吸收不会穿过到消色差透镜弯曲件内的准直器的波束散射。此类特征有助于维持超导磁体内部的温度。

图1图示了根据本发明总体构思的示例实施例的紧凑质子疗法系统的一部分。如图1中所示，紧凑质子疗法系统10包括质子加速器12，其被配置为生成用于质子治疗的质子束14。为了清楚起见，在图1中仅部分地示出了质子束14，因为波束14离开质子加速器12并且传递到一对超导或常导四极杆16。降能器18在四极杆16的下游提供以便在波束进入容纳消色差透镜弯曲件20的外部真空室之前部分地降解该波束。在各种示例实施例中，一个或多个附加准直器可以位于降能器18的下游和消色差透镜弯曲件20的上游。如图1中所示，消色差透镜弯曲件20包括布置在消色差透镜弯曲件20的波束入口点附近的第一偶极子22和布置在消色差透镜弯曲件20的波束出口点附近的第二偶极子24。两对超导四极杆26分别在第一和第二偶极子22、24中的每一个附近提供，并且准直器28在两对超导四极子26之间提供。如图1中所示，第一和第二偶极子22、24、超导四极子26和准直器28全都位于消色差透镜弯曲件20的外部真空室中。在各种示例性实施例中，准直器28可以配置有固定孔径并且可以是可互换的，使得可以提供特定孔径尺寸以产生递送到治疗区域的质子束的期望能量范围。在其它各种示例实施例中，准直器28可以被配置为具有可移动孔径，其可以配备有上面提到的移动下颌或其它元件、虹膜类型的机构、流体收缩布置等等，使得准直器28可以被调整以提供质子束的期望能量水平。在各种示例实施例中，一个或多个传热或以其它方式耗散的元件可以在消色差透镜弯曲件20的壳体内部提供，以处理在准直器28处产生的热量。应当注意的是，可以在不脱离本发明总体构思的范围的情况下采用图1中所示的元件的不同配置和/或数量。此外，超导磁体的组件可以是消色差透镜或任何其它布置，只要准直器处的能量色散大即可。如图1中所示，消色差透镜弯曲件20可以被配置为大体上绕进入的质子束的轴线可旋转，使得质子束可以被递送到两个或更多个治疗室。例如，如图1中所示，消色差透镜弯曲件20被配置为选择性地旋转180度，以便将质子束的递送从第一治疗室切换到第二治疗室。本发明总体构思的各种示例实施例可以被配置为旋转不同角度量以选择性地将质子束递送到多个不同的治疗室。在不脱离本发明总体构思的范围的情况下，可以使用各种不同的旋转机构或组件来旋转消色差透镜弯曲件20。

根据本发明总体构思的各种示例实施例，紧凑束线可以以超导技术为中心，从而减少质子疗法系统的总体占用面积。虽然术语加速器或质子加速器可以在本文的各种描述中使用，但是应该理解的是，在不脱离本发明总体构思的范围的情况下可以使用各种不同的质子加速器。例如，质子疗法系统的各种示例实施例可以包括超导回旋加速器(SCIC)、同步加速器、超导或常导同步回旋加速器、超导或常导等时回旋加速器、任何类型的无铁回旋加速器、固定场交变加速器、梯度加速器(FFAG)、线性加速器或任何其它产生具有足够能量用于质子疗法的质子的加速器。

图2图示了根据本发明总体构思的另一个示例实施例的超导能量选择束线30的一部分。治疗系统的超导能量选择束线30可以包括三个区段：提取束线(EXTBL)32，其包括聚焦双合透镜38；SC消色差透镜波束线(SCABL)34，其包括被配置为旋转180度以便将质子束发送到多个治疗室的消色差透镜弯曲件42；以及常导束线(NCBL)36，其包括温束线元件以及可选的患者特定准直48。如图2中所示，虽然消色差透镜弯曲件42可以旋转180度以将质子束递送到不同的室，但是质子束还可以弯曲超过90度(诸如例如110度)以递送到具有比为从递送到消色差透镜弯曲件42的质子束旋转90度的治疗室配置的束路径更长的束路径的室。如图2中所示，消色差透镜弯曲件42包括在两对超导四极杆52之间提供的准直器50，以帮助选择质子束的期望能量。构成降能器40的一对降能器楔形件在聚焦双合透镜38与旋转消色差透镜弯曲件42之间提供，并且高密度屏蔽56在旋转消色差透镜弯曲件42附近提供。在一些实施例中，EXTBL 32可以以230MeV的固定能量将质子束从SCIC递送到降能器40上；SCABL 34可以是由SC偶极和四极磁体54、52组成的消色差透镜弯曲件42，并且NCBL可以包括4个常导四极44和紧凑多模式扫描磁体46。使用SCIC设计的示例实施例可以生成处于230MeV的固定能量的质子束，并且降能器40可以调制质子束能量以改变穿透深度，例如从水中的4cm到32cm范围。其它示例实施例可以采用例如固定的195MeV或固定的250MeV回旋加速器，或介于两者之间的任何东西，等等，或者前面提到的等时回旋加速器，或同步回旋加速器等。EXTBL 32可以将波束聚焦并居中到降能器40并向下游束线提供最大波束传输。消色差透镜弯曲件SCABL 34可以选择并向NCBL 36运输合适能量和发射率的质子束以用于最终的波束聚焦和宽视场扫描；对于精准治疗至关重要。因为降能器40中生成的中子通量与下游束线垂直，所以对患者的不想要的中子辐射将被最小化。为了减少屏蔽的量，系统可以包括部署在切换磁体下游的每个治疗室中的独立降级器，但是有可能使用部署在切换磁体上游的加速器的出口附近的单个降级器。质子疗法系统的形状和尺寸可以被配置为适合现有的两个LINAC保管库。

图3图示了根据本发明总体构思的又一个示例实施例的超导能量选择束线80的一部分。在这个示例性实施例中，消色差透镜弯曲件82被配置为提供两条质子束路径84、86，使得质子束可以选择性地被递送到两个单独的治疗室而不旋转消色差透镜弯曲件82。消色差透镜弯曲件82被配置为呈大体Y形，并且可以配备有许多与图2中所示的消色差透镜弯曲件42相同的部件。但是，消色差透镜弯曲件82配置有超导偶极子单元88，其本身可为大体Y形且超导偶极子88配置有附加的磁体以进行电子控制，以便选择性地将质子束递送到消色差透镜弯曲件82中的任一下游路径。因此，可以通过以电子方式控制超导偶极子88在两个治疗室之间改变质子束，而不是旋转消色差透镜弯曲件82。

考虑到准直器在消色差透镜内的紧凑设计和接近性，本发明总体构思的挑战之一是向准直器和磁体提供适当的冷却路径以维持它们各自的操作温度，该操作温度可以例如从用于准直器的近似50度开尔文变化到用于超导磁体的近似4度开尔文。这一挑战包括准确地维持部件的温度，因为在操作过程中从波束施加到磁体和准直器的传热负载可能会发生很大变化。本发明总体构思的示例实施例可以通过具体配置一个或多个制冷单元以提供去往和/或来自准直器和磁体的冷却路径以实现分离的冷却路径来解决这一挑战。在一些实施例中，单个制冷单元可以被配置为实施多个冷却级，以便为准直器和超导磁体提供分离的冷却路径，其中一条冷却路径与磁体热连通或附接到磁体，以便将磁体冷却至近似4度开尔文的工作温度，并且其中另一条冷却路径与准直器热连通或附接到准直器，以便将准直器冷却至近似50度开尔文的工作温度。在一些实施例中，多个制冷单元可以被配置为分别向准直器和磁体提供分离的冷却路径，以便将准直器和磁体维持在它们各自的且显著不同的操作温度，以便在部件在高热束线环境中操作时为部件实现准确的操作能力。到准直器和磁体的分离或独立的冷却路径可以被配置为维持用于部件的不同操作温度并帮助补偿部件上的不同热负载，以提高束线的准确性。例如，准直器和磁体的冷却/热传递负载的差异可以被配置为与束线功率和控制机构相互作用，以在束线沿着束路径行进时增加束线的准确性。

例如，如图3的示例实施例中所示，冷却或制冷单元90可以单独提供或在消色差透镜弯曲件内提供，以分别向磁体和准直器提供多个一条或多条冷却路径。制冷单元90可以配置有分离或独立的冷却级A和B，以便分别向磁体和准直器提供分离或独立的冷却路径。如图3中所示，从制冷单元的A冷却级到磁体54和52提供一条冷却路径，从制冷单元90的B冷却级到准直器50提供另一条冷却路径。还可以提供具有分离的或独立的冷却级的多个制冷单元。在图3中，为了便于说明，仅在消色差透镜的一侧提供了一个制冷单元90，但是应该理解的是，这种单元可以在消色差透镜的两侧提供，或者在到两侧的路径上提供，等等。

本发明总体构思的各种示例实施例可以提供一种质子治疗系统，包括被构造成生成质子束的质子加速器、被构造成将质子束从质子加速器引导到至少一个治疗室的束线路径、位于束线通路中并被配置为使质子束弯曲的弯曲磁体，以及在弯曲磁体内部提供并被配置为将质子束改变到期望的能量水平的准直器。弯曲磁体可以是共同位于外部真空室中的超导磁体的组件，包括但不限于配置在弯曲磁体的质子束入口点处的第一偶极子和配置在弯曲磁体的质子束出口点处的第二偶极子，其中准直器配置在第一偶极子与第二偶极子之间。超导磁体组件还可以包括位于准直器与第一偶极子之间的第一对超导四极子以及位于准直器与第二偶极子之间的第二对超导四极子。准直器可以配置有固定孔径，并且选择性地安装在弯曲磁体中以及从弯曲磁体移除。准直器可以配置有可调孔径。可调孔径可以是配置有虹膜机构、移动下颌或流体收缩构造的自动可移动孔径。准直器可以被配置为接纳多个可互换的孔径。该系统还可以包括位于弯曲磁体上游的降能器。该系统还可以包括位于弯曲磁体上游的一对超导四极子。该系统还可以包括位于弯曲磁体上游的初始准直器。

本发明总体构思的各种示例实施例可以提供一种用于质子疗法系统中的超导消色差透镜弯曲件，该超导消色差透镜弯曲件包括外部真空室和位于外部真空室内部的束线中央的至少一个准直器。超导消色差透镜弯曲件还可以包括配置在弯曲磁体的质子束入口点处的第一偶极子和配置在弯曲磁体的质子束出口点处的第二偶极子，其中准直器配置在第一偶极子与第二偶极子之间。超导消色差透镜弯曲件还可以包括配置在准直器与第一偶极子之间的一个或多个超导四极子，以及配置在准直器与第二偶极子之间的一个或多个超导四极子。

本发明总体构思的各种示例实施例可以提供一种质子治疗系统，包括被构造成生成质子束的质子加速器、被配置为将质子束从质子加速器引导至至少一个治疗室的束线通路、磁体组件，该磁体组件包括位于束线通路中并被配置为将质子束从加速器运输到至少一个治疗室中的超导磁体、被配置为消色差透镜超导磁体组件的将质子束朝着至少一个治疗室弯曲远离加速器的消色差透镜以及在消色差透镜内部提供并被配置为选择具有期望能量水平的质子束的准直器。消色差透镜超导磁体组件可以包括配置在消色差透镜超导磁体组件的质子束入口点处的超导偶极子和四极磁体的第一组合，以及配置在消色差透镜超导磁体组件的质子束出口点处的超导偶极和四极磁体的第二组合，其中准直器可以被配置在超导偶极磁体和四极磁体的第一组合与第二组合之间的消色差透镜中。准直器可以配置有固定孔径，并且选择性地安装在消色差透镜中以及从消色差透镜移除。准直器可以配置有可调孔径。可调孔径可以是配置有虹膜机构、移动下颌或流体收缩构造的自动可移动孔径。准直器可以被配置为接纳多个可互换的孔径。该系统还可以包括位于消色差透镜上游的降能器。该系统还可以包括位于消色差透镜上游的一对常导或超导四极杆。该系统还可以包括位于消色差透镜上游的初始准直器。消色差透镜可以被配置为绕旋转轴旋转以选择性地将质子束递送到第一治疗室或第二治疗室。该系统还可以包括旋转组件，该旋转组件被配置为旋转消色差透镜，以便选择性地递送到第一治疗室或第二治疗室。

本发明总体构思的各种示例实施例可以提供一种用于质子疗法系统中的超导消色差透镜弯曲件，该超导消色差透镜弯曲件包括外部真空室和至少一个准直器，该外部真空室包含偶极和四极磁体的组合，准直器位于外部真空室内偶极和四极磁体的组合的中心。偶极和四极磁体的组合可以包括配置在偶极和四极磁体的组合的质子束入口点处的超导偶极和四极磁体的第一组合，以及配置在偶极和四极磁体的组合的质子束出口点处的超导偶极和四极磁体的第二组合，其中准直器配置在超导偶极和四极磁体的第一与第二组合之间。

本发明总体构思的各种示例实施例可以提供一种消色差透镜超导磁体组件以选择性地朝着第一和第二治疗室将质子束弯曲远离质子加速器，包括配置有质子束入口点的外部真空室，通向第一质子束出口点的第一束路径，以及通向指向与第一质子束出口点不同的方向的第二质子束出口点的第二束路径，以及被配置为靠近质子束的双向超导磁体单元入口点，以选择性地将质子束弯曲到第一或第二束路径，其中第一和第二束路径中的每一个包括被配置为从双向超导磁体单元接收质子束的超导偶极和四极磁体的第一组合、被配置为将质子束传输出消色差透镜超导磁体组件的超导偶极和四极磁体的第二组合，以及被配置在超导偶极和四极磁体的第一与第二组合之间并被配置为选择具有期望能量水平的质子束的准直器。

本发明总体构思的各种示例实施例可以通过以任何组合或子组合彼此组合本文描述的特征、功能、结构、设备、模块和/或部件中的一个或多个来实现，并且发明人预期，这些特征、功能、结构、设备、模块和/或部件可以根据合理的工程判断使用已知的或以后开发的技术被构造为彼此集成或分离。

如所描述的，用于实现本发明总体构思的示例实施例的系统、装置、方法、过程、功能和/或操作可以全部或部分地以包括处理元件和可执行指令的集合的装置的形式来实现。可执行指令可以是一个或多个软件应用的一部分并且被布置到软件体系架构中。一般而言，本发明总体构思的实施例可以使用软件指令的集合来实现，这些软件指令被设计为由适当编程的处理元件(诸如CPU、GPU(图形处理单元)、微处理器、处理器、控制器、计算设备等)执行。在复杂的应用或系统中，此类指令通常被布置成“模块”，每个这样的模块通常执行特定的任务、过程、功能或操作。模块的整个集合的操作可以由操作系统(OS)或其它形式的组织平台来控制或协调。

应用模块可以包括任何合适的计算机可执行代码或指令集(例如，如将由适当编程的处理器、微处理器或CPU执行的)，诸如与编程语言对应的计算机可执行代码。例如，编程语言源代码可以被编译成计算机可执行代码。可替代地或附加地，编程语言可以是解释型编程语言，诸如脚本语言。计算机可执行代码或指令集可以存储在任何合适的非暂态计算机可读介质中(或之上)。一般而言，关于本文描述的实施例，非暂态计算机可读介质可以包括除暂态波形或类似介质之外的几乎任何结构、技术或方法。

如所描述的，用于实现本发明总体构思的示例实施例的系统、装置、方法、过程、功能和/或操作，诸如但不限于能量选择和/或旋转系统，可以完全或部分地使用由一个或多个编程的计算机处理器(诸如中央处理单元(CPU)或微处理器)执行的指令集或以指令集的形式来实现。此类处理器可以结合在由系统的其它部件操作或与系统的其它部件通信的装置、服务器、客户端或其它计算或数据处理设备的电路系统和部件中。

应当理解的是，如上所述的本发明可以以模块化或集成方式使用计算机软件的控制逻辑的形式来实现。基于本文提供的公开内容和教导，本领域普通技术人员将了解并认识到使用硬件以及硬件和软件的组合来实现本发明的其它方式和/或方法。

本申请中描述的任何软件部件、过程或功能可以被实现为由处理器使用例如常规的或面向对象的技术使用任何合适的计算机语言(诸如例如Java、JavaScript、C++或Perl)执行的软件代码。软件代码可以作为一系列指令或命令存储在非暂态计算机可读介质中(或之上)，诸如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、磁介质(诸如硬盘驱动器或软盘)，或者光学介质(诸如CD-ROM)。在本上下文中，非暂态计算机可读介质几乎是适合于存储除暂态波形之外的数据或指令的任何介质。任何这样的计算机可读介质可以驻留在单个计算装置上或之内，并且可以存在于系统或网络内的不同计算装置上或之内。

根据一些示例实施方式，如本文所使用的术语处理元件或处理器可以是中央处理单元(CPU)，或者概念化为CPU(诸如虚拟机)。在这样的示例实施方式中，CPU或其中结合了CPU的设备可以与一个或多个外围设备(诸如移动机构)以及一个或多个显示器耦合、连接和/或通信。在其它示例实施方式中，处理元件或处理器可以结合到移动计算设备(诸如智能电话或平板计算机)中。

这里部称为15的非暂态计算机可读存储介质可以包括多个物理驱动单元，诸如独立盘的冗余阵列(RAID)、软盘驱动器、闪存、USB闪存驱动器、外部硬盘驱动器、拇指驱动器、笔式驱动器、钥匙驱动器、高密度数字通用盘(HD-DVD)光盘驱动器、内部硬盘驱动器、蓝光光盘驱动器或全息数字数据存储(HDDS)光盘驱动器、同步动态随机存取存储器(SDRAM)或类似设备或基于类似技术的其它形式的存储器。这样的计算机可读存储介质允许处理元件或处理器访问存储在可移动和不可移动存储介质上的计算机可执行处理步骤、应用程序等，以从设备卸载数据或将数据上传到设备。如所提到的，关于本文描述的实施例，非暂态计算机可读介质可以包括除了暂态波形或类似介质之外的几乎任何结构、技术或方法。

本文参考系统的框图和/或配置、功能、过程或方法描述所公开的技术的某些实施方式。应该理解的是，配置、方法、过程和功能中的一个或多个可以通过计算机可执行程序指令来实现。注意的是，在一些实施例中，配置、方法、过程和功能中的一个或多个可能不一定需要以特定次序执行，或者可能不一定需要执行。

这些计算机可执行程序指令可以被加载到通用计算机、专用计算机、处理器或其它可编程数据处理装置上以产生机器的特定示例，使得由计算机、处理器或其它可编程数据处理装置执行的指令创建用于实现本文描述的功能、操作、过程或方法中的一个或多个的手段。这些计算机程序指令还可以存储在计算机可读存储器中，其可以指导计算机或其它可编程数据处理装置以特定方式运行，使得存储在计算机可读存储器中的指令产生包括实现本文描述的功能、操作、过程或方法中的一个或多个的指令手段的制品。

许多变化、修改和附加实施例是可能的，并且相应地，所有这样的变化、修改和实施例将被视为在本发明总体构思的精神和范围内。例如，无论本申请的任何部分的内容如何，除非明确相反地规定，否则不要求将任何特定描述或图示的活动或元素、此类活动的特定顺序或此类元素的任何特定相互关系包括在本文的任何权利要求中或要求其优先权的任何申请中。而且，任何活动都可以被重复，任何活动都可以由多个实体执行，和/或任何元素都可以重复。

要注意的是，本申请中包括的简化图和附图并未图示各个部件的所有各种连接和组装，但是，本领域技术人员将理解如何使用合理的工程判断基于本文提供的图示的部件、附图和描述来实现这样的连接和组装。多种变化、修改和附加实施例是可能的，并且相应地，所有这样的变化、修改和实施例将被视为在本发明总体构思的精神和范围内。

虽然已经通过几个示例实施例的描述说明了本发明总体构思，并且虽然已经详细地描述了说明性实施例，但是申请人无意限制或以任何方式将本发明总体构思的范围限制到这些描述和图示。代替地，本文的描述、附图和权利要求本质上被认为是说明性的，而不是限制性的，并且本领域技术人员在阅读以上描述和附图后将容易地想到附加的实施例。本领域技术人员将容易想到附加的修改。因而，在不脱离申请人的总体发明构思的精神或范围的情况下，可以偏离这些细节。

Claims (17)

1.一种质子治疗系统，包括：

质子加速器，被构造成生成质子束；

束线通路，被配置为将质子束从质子加速器指引到至少一个治疗室；

磁体组件，包括超导磁体，位于束线通路中并被配置为将质子束远离加速器运输到所述至少一个治疗室中；

消色差透镜，被配置为消色差透镜超导磁体组件，所述消色差透镜将质子束朝着所述至少一个治疗室并远离质子加速器弯曲；以及

准直器，在消色差透镜内部提供并被配置为选择具有期望能量水平的质子束。

2.如权利要求1所述的系统，其中消色差透镜超导磁体组件包括：

超导偶极和四极磁体的第一组合，被配置在消色差透镜超导磁体组件的质子束入口点处；以及

超导偶极和四极磁体的第二组合，被配置在消色差透镜超导磁体组件的质子束出口点处；

其中准直器被配置在消色差透镜中、在超导偶极子和四极磁体的第一组合与第二组合之间。

3.如权利要求1所述的系统，其中准直器配置有固定孔径，并且选择性地安装在消色差透镜中和从消色差透镜移除。

4.如权利要求1所述的系统，其中准直器配置有可调孔径。

5.如权利要求4所述的系统，其中可调孔径是配置有虹膜机构、移动下颌或流体收缩构造的自动可移动孔径。

6.如权利要求4所述的系统，其中准直器被配置为接纳多个可互换孔径。

7.如权利要求1所述的系统，还包括位于消色差透镜上游的降能器。

8.如权利要求1所述的系统，还包括位于消色差透镜上游的一对常导或超导四极杆。

9.如权利要求1所述的系统，还包括位于消色差透镜上游的初始准直器。

10.如权利要求1所述的系统，其中消色差透镜被配置为绕旋转轴线旋转，以选择性地将质子束递送到第一治疗室或第二治疗室。

11.如权利要求10所述的系统，还包括旋转组件，该旋转组件被配置为旋转消色差透镜，以便选择性地递送到第一治疗室或第二治疗室。

12.一种用于质子疗法系统中的超导消色差透镜弯曲件，该超导消色差透镜弯曲件包括：

外部真空室，容纳超导偶极和四极磁体的组合；以及

至少一个准直器，位于外部真空室内部的超导偶极和四极磁体的组合的中心。

13.如权利要求12所述的超导消色差透镜弯曲件，其中偶极磁体和四极磁体的组合包括：

超导偶极和四极磁体的第一组合，被配置在超导偶极和四极磁体的组合的质子束入口点处；以及

超导偶极和四极磁体的第二组合，被配置在超导偶极和四极磁体的组合的质子束出口点处；

其中准直器被配置在超导偶极和四极磁体的第一组合与第二组合之间。

14.一种消色差透镜超导磁体组件，用于选择性地使质子束朝着第一治疗室和第二治疗室并远离质子加速器弯曲，包括：

外部真空室，配置有质子束入口点、通向第一质子束出口点的第一束路径以及通向指向与第一质子束出口点不同的方向的第二质子束出口点的第二束路径；以及

双向超导磁体单元，被配置为接近质子束入口点，以选择性地将质子束弯曲到第一束路径或第二束路径；

其中第一束路径和第二束路径中的每一个包括：

超导偶极和四极磁体的第一组合，被配置为接收来自双向超导磁体单元的质子束，

超导偶极和四极磁体的第二组合，被配置为将质子束传输出消色差透镜超导磁体组件，以及

准直器，配置在超导偶极和四极磁体的第一组合与第二组合之间并被配置为选择具有期望能量水平的质子束。

15.一种用于质子疗法的质子递送系统，包括本文所示、描述和/或要求保护的单独的或以其任何组合的任何实施例。

16.如权利要求15所述的系统，其中消色差透镜弯曲件被配置为选择性地旋转，以便将质子束的递送从第一治疗室切换到第二治疗室。

17.如权利要求15所述的系统，还包括一个或多个制冷单元，该制冷单元被配置为分别向准直器和磁体和/或从准直器和磁体提供一条或多条分离的冷却路径。