ES2713656T3

ES2713656T3 - Sistema de terapia con partículas

Info

Publication number: ES2713656T3
Application number: ES14830919T
Authority: ES
Inventors: Gerrit Townsend Zwart; Mark R Jones; James Cooley
Original assignee: Mevion Medical Systems Inc
Current assignee: Mevion Medical Systems Inc
Priority date: 2013-12-20
Filing date: 2014-12-19
Publication date: 2019-05-23
Anticipated expiration: 2034-12-19
Also published as: US9962560B2; JP2017501799A; US20170157424A1; WO2015095678A2; CN110548229A; EP3082954A2; JP2018122156A; WO2015095678A3; US20150174429A1; CN105848715B; JP6341521B2; CN110548229B; EP3082954B1; JP6768737B2; CN105848715A; US20170157425A1

Abstract

Sistema de terapia con partículas que comprende: un acelerador de partículas para emitir un haz de partículas; y un sistema de exploración para que el acelerador de partículas explore el haz de partículas a través de al menos parte de un objetivo de irradiación en un paciente, estando el sistema de exploración configurado para explorar el haz de partículas en al menos dos dimensiones a través de al menos parte del objetivo de irradiación; y una estructura (250) que define un borde, pudiendo controlarse la estructura para moverse en las dos dimensiones en relación con el objetivo (251) de irradiación para rastrear el movimiento del haz de partículas en relación con el objetivo de irradiación, comprendiendo la estructura múltiples elementos que pueden ajustarse para variar una forma del borde, en el que los múltiples elementos comprenden dedos (252) que están configurados para moverse de manera individual hacia arriba o hacia abajo, o extendiéndose y retrayéndose, o una combinación de tales movimientos para definir una forma de borde (253) de manera que al menos parte de la estructura puede moverse entre al menos parte del haz de partículas y el paciente para interceptar el haz de partículas en un borde del objetivo de irradiación, comprendiendo la estructura un material que inhibe la transmisión del haz de partículas, en el que la estructura (250) está configurada para moverse a lo largo del borde del objetivo (251) de irradiación y/o para moverse en el interior del objetivo (251) de irradiación durante operaciones de exploración.

Description

DESCRIPCION

Sistema de terapia con particulas

Campo tecnico

La presente divulgacion se refiere, en general, a elementos de un sistema de exploracion por haz de particulas, tal como un colimador y un degradador de energia.

Antecedentes

Los sistemas de terapia con particulas usan un acelerador para generar un haz de particulas para tratar afecciones, tales como tumores. Durante su funcionamiento, las particulas se aceleran en orbitas en el interior de una cavidad en presencia de un campo magnetico, y se retiran de la cavidad a traves de un canal de extraccion. Un regenerador de campo magnetico genera un salto de campo magnetico cerca del exterior de la cavidad para distorsionar el cabeceo y angulo de algunas orbitas de modo que realizan la precesion hacia, y eventualmente al interior del canal de extraccion. Un haz, comprendido por las particulas, sale del canal de extraccion.

Un sistema de exploracion se encuentra aguas abajo con respecto al haz del canal de extraccion. En este contexto, “aguas abajo con respecto al haz” significa mas proximo a un objetivo de irradiacion (en este caso, en relacion con el canal de extraccion). El sistema de exploracion mueve el haz a traves de al menos parte del objetivo de irradiacion para mostrar diversas partes del objetivo de irradiacion al haz. Por ejemplo, para tratar un tumor, el haz de particulas puede “explorarse” en diferentes secciones transversales del tumor.

La solicitud de patente estadounidense 2009/096179 A1 da a conocer un sistema de terapia con particulas que comprende un sistema de exploracion y un colimador que define un borde y que puede controlarse para moverse en dos dimensiones, en el que el colimador comprende multiples dedos moviles configurados para interceptar el haz de particulas en un borde del objetivo de irradiacion.

Sumario

La invencion es tal como se define por las reivindicaciones adjuntas.

Un sistema de terapia con particulas a modo de ejemplo comprende un acelerador de particulas para emitir un haz de particulas; y un sistema de exploracion para que el acelerador de particulas explore el haz de particulas a traves de al menos parte de un objetivo de irradiacion. El sistema de exploracion esta configurado para explorar el haz de particulas en dos dimensiones que se encuentran formando un angulo en relacion con una direccion del haz de particulas. Una estructura define un borde. La estructura puede controlarse para moverse en las dos dimensiones en relacion con el objetivo de irradiacion de manera que al menos parte de la estructura se encuentra entre al menos parte del haz de particulas y el objetivo de irradiacion. La estructura comprende un material que inhibe la transmision del haz de particulas. El sistema de terapia con particulas a modo de ejemplo puede incluir una o mas de las siguientes caracteristicas, o bien de manera individual o bien en combinacion.

La estructura puede hacerse rotar al menos en las dos dimensiones de modo que el borde puede moverse entre diferentes partes del objetivo de irradiacion y el haz de particulas. El borde puede comprender una curva que presenta un radio que varia en al menos un lado de la estructura. La curva puede ser una curva francesa. La estructura puede definir una abertura y el borde puede comprender un borde de la abertura. La estructura puede ser movil para rastrear una direccion del haz de particulas. La estructura puede comprender multiples elementos que pueden ajustarse para variar un tamano del borde. Los multiples elementos pueden comprender dedos que pueden moverse de manera individual en relacion con el objetivo de irradiacion.

La estructura puede formar parte de un sistema de colimador. La estructura puede comprender una primera estructura en el sistema de colimador y el borde puede comprender un primer borde. El sistema de colimador puede comprender una segunda estructura que comprende un segundo borde. El primer borde y el segundo borde pueden controlarse para moverse a lo largo de diferentes bordes del objetivo de irradiacion.

El sistema de exploracion puede comprender al menos un iman para controlar el movimiento del haz de particulas para explorar el haz de particulas. El al menos un iman puede estar destinado a generar un campo magnetico en respuesta a corriente aplicada. El campo magnetico puede afectar al movimiento.

El sistema de exploracion puede estar configurado para explorar el haz de particulas mas rapidamente en secciones interiores del objetivo de irradiacion que en bordes del objetivo de irradiacion. El haz de particulas puede ser movil dentro de un area de un plano en una ubicacion de la estructura. La estructura puede presentar un area que es menor que el area del plano. La estructura puede presentar un area que es menor que la mitad del area del plano. La estructura puede presentar un area que es menor que un cuarto del area del plano. La estructura puede presentar un area que es menor que un octavo del area del plano. La estructura puede presentar un area que es menor que diez veces un area en seccion transversal del haz de particulas.

El sistema de exploracion puede estar configurado para explorar el haz de particulas desde diferentes angulos de incidencia. La estructura puede controlarse para moverse basandose en movimiento del haz de particulas a medida que el haz de particulas se explora desde diferentes angulos de incidencia. El sistema de exploracion puede comprender: un iman para afectar una direccion del haz de particulas para explorar el haz de particulas a traves de al menos parte de un objetivo de irradiacion; y un degradador para cambiar una energia del haz antes de emitir del haz de particulas al objetivo de irradiacion, en donde el degradador se encuentra aguas abajo con respecto al haz del iman en relacion con el acelerador de particulas. El acelerador de particulas puede ser un dispositivo de energia variable.

El acelerador de particulas puede comprender: una fuente de tension para proporcionar una tension de radiofrecuencia (RF) a una cavidad para acelerar particulas desde una columna de plasma, en donde la cavidad presenta un campo magnetico que provoca que las particulas aceleradas de la columna de plasma se muevan de manera orbital dentro de la cavidad; un canal de extraccion para recibir las particulas aceleradas de la columna de plasma y para emitir las particulas recibidas de la cavidad; y un regenerador para proporcionar un salto de campo magnetico dentro de la cavidad para cambiar de ese modo orbitas sucesivas de las particulas aceleradas de la columna de plasma de modo que, eventualmente, se emitan particulas al canal de extraccion. El campo magnetico puede ser entre 4 Teslas (T) y 20T y el salto de campo magnetico es de como maximo 2 Teslas.

Un sistema de terapia con particulas a modo de ejemplo comprende: un acelerador de particulas para emitir un haz de particulas; y un sistema de exploracion para recibir el haz de particulas del acelerador de particulas y para realizar la exploracion de al menos parte de un objetivo de irradiacion con el haz de particulas. El sistema de exploracion comprende una estructura que define un borde. La estructura puede controlarse para moverse en las dos dimensiones y para moverse basandose en el movimiento del haz de particulas de modo que el borde se encuentra entre al menos parte del haz de particulas y el objetivo de irradiacion. La estructura comprende un material que inhibe la transmision del haz de particulas. El sistema a modo de ejemplo tambien comprende un soporte sobre el que estan montados el acelerador de particulas y el sistema de exploracion. El soporte puede estar configurado para mover el acelerador de particulas y el sistema de exploracion alrededor del objetivo de irradiacion.

Un sistema de terapia con particulas a modo de ejemplo comprende: un sincrociclotron para emitir un haz de particulas; un iman para afectar una direccion del haz de particulas para mover el haz de particulas a traves de una seccion transversal de un objetivo de irradiacion; un degradador para cambiar una energia del haz de particulas antes de mover el haz de particulas a traves de la seccion transversal del objetivo de irradiacion, en donde el degradador se encuentra aguas abajo con respecto al haz del iman en relacion con el sincrociclotron; y uno o mas dispositivos de procesamiento para controlar el movimiento del degradador de modo que el degradador rastrea al menos parcialmente el movimiento del haz de particulas en un plano de irradiacion. El sistema de terapia con particulas a modo de ejemplo puede incluir una o mas de las siguientes caracteristicas, o bien de manera individual o bien en combinacion.

El haz de particulas puede ser movil dentro de un area de un plano en una ubicacion del degradador. El degradador puede presentar un area que es menor que el area del plano. El degradador puede comprender multiples piezas, estando cada pieza comprendida por material de absorcion de energia de haz, y siendo cada pieza movil en una trayectoria del haz de particulas. El uno o mas dispositivos de procesamiento pueden estar programados para recibir una energia del haz de particulas para aplicar al objetivo de irradiacion, y para mover una o mas de las piezas del material de absorcion de energia de haz en la trayectoria del haz de particulas de modo que una energia resultante del haz de particulas se aproxima a la energia del haz de particulas para aplicar al objetivo de irradiacion. El uno o mas dispositivos de procesamiento pueden estar programados para controlar el movimiento de la una o mas piezas del material de absorcion de energia de haz para rastrear al menos parcialmente el movimiento del haz de particulas.

El degradador puede presentar un area que es menor que la mitad del area del plano. El degradador puede presentar un area que es menor que un cuarto del area del plano. El haz de particulas presenta un tamano de punto en una ubicacion del degradador; y el degradador puede presentar un area que es menor que diez veces un area del tamano de punto. El degradador puede presentar un area que es menor que el doble de un area del tamano de punto.

El sistema de terapia con particulas puede comprender memoria para almacenar un plan de tratamiento. El plan de tratamiento puede comprender informacion para definir un patron de exploracion para el objetivo de irradiacion. El patron de exploracion puede definir el movimiento del haz de particulas en las dos dimensiones y el movimiento del degradador de modo que el degradador rastrea al menos parcialmente el movimiento del haz de particulas.

El sincrociclotron puede comprender: una fuente de tension para proporcionar una tension de radiofrecuencia (RF) a una cavidad para acelerar particulas de una columna de plasma, en donde la cavidad presenta un campo magnetico que provoca que las particulas aceleradas de la columna de plasma se muevan de manera orbital dentro de la cavidad; un canal de extraccion para recibir las particulas aceleradas de la columna de plasma y para emitir las particulas recibidas de la cavidad como parte del haz de particulas; y un regenerador para proporcionar un salto de campo magnetico dentro de la cavidad para cambiar de ese modo orbitas sucesivas de las particulas aceleradas de la columna de plasma de modo que, eventualmente, se emiten particulas al canal de extraccion. El campo magnetico puede ser de entre 4 Teslas (T) y 20T y el salto de campo magnetico puede ser de como maximo 2 Teslas, y el sincrociclotron puede ser un dispositivo de energia variable.

El iman y el degradador pueden formar parte de un sistema de exploracion. El sistema de terapia con particulas puede comprender un soporte sobre el que estan montados el sincrociclotron y el sistema de exploracion. El soporte puede estar configurado para mover el sincrociclotron y el sistema de exploracion alrededor del objetivo de irradiacion.

El sistema de exploracion puede ser un sistema de exploracion por trama, un sistema de exploracion por puntos, o cualquier otro tipo de sistema de exploracion.

Un sistema de terapia con particulas a modo de ejemplo puede comprender un acelerador de particulas para emitir un haz de particulas; y un sistema de exploracion para recibir el haz de particulas del sincrociclotron y para realizar la exploracion de al menos parte de un objetivo de irradiacion con el haz de particulas. El sistema de exploracion puede comprender un degradador para cambiar una energia del haz de particulas antes de explorar al menos parte del objetivo de irradiacion. El degradador puede encontrarse aguas abajo con respecto al haz del iman en relacion con el sincrociclotron. El sistema de terapia con particulas a modo de ejemplo puede comprender uno o mas dispositivos de procesamiento para controlar el movimiento del degradador de modo que el degradador rastrea al menos parcialmente el movimiento del haz de particulas mientras tanto; y un soporte sobre el que estan montados el acelerador de particulas y el sistema de exploracion. El soporte puede estar configurado para mover el sincrociclotron y el sistema de exploracion alrededor del objetivo de irradiacion. El sistema de terapia con particulas a modo de ejemplo puede incluir una o mas de las siguientes caracteristicas, o bien de manera individual o bien en combinacion.

El degradador puede presentar un area que es menor que la mitad del area del plano. El degradador puede presentar un area que es menor que un cuarto del area del plano. El haz de particulas presenta un tamano de punto en una ubicacion del degradador, y el degradador puede presentar un area que es menor que diez veces un area del tamano de punto. El degradador puede presentar un area que es menor que el doble de un area del tamano de punto. El acelerador de particulas puede ser un sincrociclotron de energia variable.

Un sistema de terapia por protones a modo de ejemplo puede incluir el acelerador de particulas y sistema de exploracion anteriores; y un soporte sobre el que estan montados el acelerador de particulas y el sistema de exploracion. El soporte puede rotar en relacion con una posicion de paciente. Los protones se emiten esencialmente directamente del acelerador de particulas y a traves del sistema de exploracion a la posicion de un objetivo de irradiacion, tal como un paciente. El acelerador de particulas puede ser un sincrociclotron.

Dos o mas de las caracteristicas descritas en esta divulgacion, que incluyen aquellas descritas en esta seccion de sumario, pueden combinarse para formar implementaciones que no se describen especificamente en el presente documento.

El control de los diversos sistemas tal como se describe en el presente documento, o partes de los mismos, puede implementarse por medio de un producto de programa informatico que incluye instrucciones que se almacenan en uno o mas medios de almacenamiento legibles por maquina no transitorios, y que pueden ejecutarse en uno o mas dispositivos de procesamiento. Los sistemas tal como se describen en el presente documento, o partes de los mismos, pueden implementarse como un aparato, metodo, o sistema electronico que puede incluir uno o mas dispositivos de procesamiento y memoria para almacenar instrucciones ejecutables para implementar el control de las funciones mencionadas.

Los detalles de una o mas implementaciones se exponen en los dibujos adjuntos y la descripcion anterior. Otras caracteristicas, objetos, y ventajas seran evidentes a partir de la descripcion y dibujos, y a partir de las reivindicaciones.

Descripcion de los dibujos

Las figuras 1 y 2 son vistas en seccion transversal de un sincrociclotron a modo de ejemplo para usarse en un sistema de terapia con particulas.

La figura 3 es una vista lateral de un sistema de exploracion a modo de ejemplo.

La figura 4 es una vista en perspectiva de componentes de un sistema de exploracion a modo de ejemplo, que excluye material de dispersion para la variacion de tamano de punto.

La figura 5 es una vista frontal de un iman a modo de ejemplo para usarse en un sistema de exploracion del tipo mostrado en las figuras 3 y 4.

La figura 6 es una vista en perspectiva de un iman a modo de ejemplo para usarse en un sistema de exploracion del tipo mostrado en las figuras 3 y 4.

La figura 7 es una vista en perspectiva de un degradador de energia a modo de ejemplo (modulador de intervalo) para usarse en un sistema de exploracion del tipo mostrado en las figuras 3 y 4.

La figura 8 es una vista en perspectiva de un procedimiento para mover una placa de un degradador de energia en la trayectoria de un haz de particulas

La figura 9 es una vista lateral de un haz de particulas y un colimador a modo de ejemplo.

La figura 10 es una vista desde arriba que muestra una seccion transversal a modo de ejemplo de un objetivo de irradiacion, un colimador a modo de ejemplo que puede moverse a lo largo del borde de la seccion transversal, y una trayectoria de exploracion de haz a modo de ejemplo a lo largo de una parte interior del objetivo de irradiacion. La figura 11 es una vista desde arriba de un colimador a modo de ejemplo.

La figura 12 es una vista desde arriba de componentes de un colimador a modo de ejemplo.

La figura 13 es una vista desde arriba que muestra los componentes de la figura 12 combinados para formar un colimador a modo de ejemplo.

La figura 14 es una vista desde arriba que muestra una seccion transversal a modo de ejemplo de un objetivo de irradiacion, y un colimador de multiples laminas a modo de ejemplo que puede moverse a lo largo del borde de la seccion transversal durante la exploracion de haz de particulas.

La figura 15 es una vista desde arriba que muestra una seccion transversal a modo de ejemplo de un objetivo de irradiacion, y un colimador de borde recto a modo de ejemplo que puede moverse y rotar a lo largo del borde de la seccion transversal durante la exploracion de haz de particulas.

La figura 16 es una vista desde arriba que muestra una seccion transversal a modo de ejemplo de un objetivo de irradiacion, un colimador de multiples partes a modo de ejemplo que puede moverse a lo largo de los bordes de la seccion transversal durante la exploracion de haz de particulas, y trayectorias de exploracion de haz a modo de ejemplo a lo largo de una parte interior del objetivo de irradiacion.

La figura 17 es una vista desde arriba de un colimador curvo a modo de ejemplo.

La figura 18 es una vista que muestra una seccion transversal a modo de ejemplo de un objetivo de irradiacion, y un ejemplo de como se realiza la terapia por protones con intensidad modulada sobre el objetivo de irradiacion.

La figura 19 es una vista en perspectiva de un campo de irradiacion a modo de ejemplo de un sistema de exploracion por haz de particulas.

La figura 20 es una vista en perspectiva de multiples piezas de un degradador de energia a modo de ejemplo en la trayectoria de haz a un objetivo de irradiacion.

La figura 21 es una vista en perspectiva que ilustra el movimiento de piezas de un degradador de energia para rastrear la exploracion de un haz de particulas.

La figura 22 es una vista en perspectiva que ilustra situaciones en donde se requiere, y no se requiere el movimiento de piezas de un degradador de energia, para rastrear la exploracion de un haz de particulas.

La figura 23 es una vista en perspectiva de un sistema de terapia a modo de ejemplo.

La figura 24 es una vista en perspectiva en despiece ordenado de componentes de un sincrociclotron a modo de ejemplo para usarse en el sistema de terapia con particulas.

La figura 25 es una vista en seccion transversal del sincrociclotron a modo de ejemplo.

La figura 26 es una vista en perspectiva del sincrociclotron a modo de ejemplo.

La figura 27 es una vista en seccion transversal de una fuente de iones a modo de ejemplo para usarse en el sincrociclotron.

La figura 28 es una vista en perspectiva de una placa D a modo de ejemplo y una D ficticia a modo de ejemplo para usarse en el sincrociclotron.

La figura 29 muestra un paciente colocado dentro de un soporte interno a modo de ejemplo del sistema de terapia con particulas a modo de ejemplo en una sala de tratamiento.

La figura 30 es una vista conceptual de un sistema de terapia con particulas a modo de ejemplo que puede usar un acelerador de particulas de energia variable.

La figura 31 es una grafica a modo de ejemplo que muestra energia y corriente para variaciones en campo magnetico y distancia en un a acelerador de particulas.

La figura 32 es una vista lateral de una estructura a modo de ejemplo para barrer tension en una placa D en un intervalo de frecuencia para cada nivel de energia de un haz de particulas, y para variar el intervalo de frecuencia cuando la energia de haz de particulas se hace variar.

La figura 33 es una vista en perspectiva en despiece ordenado de un sistema de iman a modo de ejemplo que puede usarse en un acelerador de particulas de energia variable.

Simbolos de referencia similares en los diversos dibujos indican elementos similares.

Descripcion detallada

Descrito en el presente documento se encuentra un ejemplo de un acelerador de particulas para usarse en un sistema, tal como un sistema de terapia de iones o protones. El sistema de terapia con particulas a modo de ejemplo incluye un acelerador de particulas, en este ejemplo, un sincrociclotron, montado en un soporte. El soporte permite que el acelerador se haga rotar alrededor de una posicion de paciente, tal como se explico en mas detalle anteriormente. En algunas implementaciones, el soporte es de acero y presenta dos patas montadas para la rotacion en dos cojinetes respectivos que se encuentran en lados opuestos de un paciente. El acelerador de particulas esta soportado por una viga de acero que es lo suficientemente larga para abarcar una zona de tratamiento en la que se encuentra el paciente y que se une en ambos extremos a las patas rotatorias del soporte. Como resultado de la rotacion del soporte alrededor del paciente, el acelerador de particulas tambien rota.

En una implementacion a modo de ejemplo, el acelerador de particulas (por ejemplo, el sincrociclotron) incluye un criostato que sostiene una o mas bobinas superconductoras, cada una para hacer conducir una corriente que genera un campo magnetico (B). En este ejemplo, el criostato usa helio liquido (He) para mantener cada bobina a temperaturas superconductoras, por ejemplo, 4° Kelvin (K). Culatas magneticas o piezas de polo magnetico mas pequenas estan ubicadas en el interior del criostato, y definen una cavidad en la que se aceleran las particulas. En esta implementacion a modo de ejemplo, el acelerador de particulas incluye una fuente de particulas (por ejemplo, un medidor de iones de Penning, fuente PIG) para proporcionar una columna de plasma a la cavidad. Gas de hidrogeno se ioniza para producir la columna de plasma. Una fuente de tension proporciona una tension de radiofrecuencia (RF) a la cavidad para acelerar impulsos de particulas de la columna de plasma.

Tal como se observo, en un ejemplo, el acelerador de particulas es un sincrociclotron. Por consiguiente, la tension de RF se barre a traves de un intervalo de frecuencias para contabilizar efectos relativistas sobre las particulas (por ejemplo, aumento de la masa de particula) cuando se aceleran las particulas de la columna de plasma. El campo magnetico producido al hacer discurrir corriente a traves de una bobina superconductora provoca que las particulas aceleradas de la columna de plasma se aceleren orbitalmente dentro de la cavidad. En otras implementaciones, puede usarse un acelerador de particulas distinto de un sincrociclotron. Por ejemplo, un ciclotron, a sincrotron, un acelerador lineal, y asi sucesivamente puede sustituirse por el sincrociclotron descrito en el presente documento. En el sincrociclotron, se coloca un regenerador de campo magnetico (“regenerador”) cerca del exterior de la cavidad (por ejemplo, en un borde interior de la misma) para ajustar el campo magnetico existente en el interior de la cavidad para cambiar de ese modo ubicaciones (por ejemplo, el cabeceo y angulo) de orbitas sucesivas de las particulas aceleradas de la columna de plasma de modo que, eventualmente, las particulas se emiten a un canal de extraccion que pasa a traves del criostato. El regenerador puede aumentar el campo magnetico en un punto en la cavidad (por ejemplo, puede producir un “salto” de campo magnetico en una zona de la cavidad), provocado de ese modo que cada orbita sucesiva de particulas en ese punto realice la precesion hacia el exterior del punto de entrada del canal de extraccion hasta que alcanza el canal de extraccion. El canal de extraccion recibe particulas aceleradas de la columna de plasma y emite las particulas recibidas de la cavidad como un haz de particulas.

Las bobinas superconductoras (“principales”) pueden producir campos magneticos relativamente elevados. El campo magnetico generado por una bobina principal puede encontrarse dentro de un intervalo de entre 4T y 20T o mas. Por ejemplo, a bobina principal puede usarse para generar campos magneticos en, o que excedan, una o mas de las siguientes magnitudes: 4,0T, 4,1T, 4,2T, 4,3T, 4,4T, 4,5T, 4,6T, 4,7T, 4,8T, 4,9T, 5,0T, 5,1T, 5,2T, 5,3T, 5,4T, 5,5T, 5,6T, 5,7T, 5,8T, 5,9T, 6,0T, 6,1T, 6,2T, 6,3T, 6,4T, 6,5T, 6,6T, 6,7T, 6,8T, 6,9T, 7,0T, 7,1T, 7,2T, 7,3T, 7,4T, 7,5T, 7,6T, 7,7T, 7,8T, 7,9T, 8,0T, 8,1T, 8,2T, 8,3T, 8,4T, 8,5T, 8,6T, 8,7T, 8,8T, 8,9T, 9,0T, 9,1T, 9,2T, 9,3T, 9,4T, 9,5T, 9,6T, 9,7T, 9,8T, 9,9T, 10,0T, 10,1T, 10,2T, 10,3T, 10,4T, 10,5T, 10,6T, 10,7T, 10,8T, 10,9T, 11,0T, 11,1T, 11,2T, 11,3T, 11,4T, 11,5T, 11,6T, 11,7T, 11,8T, 11,9T, 12,0T, 12,1T, 12,2T, 12,3T, 12,4T, 12,5T, 12,6T, 12,7T, 12,8T, 12,9T, 13,0T, 13,1T, 13,2T, 13,3T, 13,4T, 13,5T, 13,6T, 13,7T, 13,8T, 13,9T, 14,0T, 14,1T, 14,2T, 14,3T, 14,4T, 14,5T, 14,6T, 14,7T, 14,8T, 14,9T, 15,0T, 15,1T, 15,2T, 15,3T, 15,4T, 15,5T, 15,6T, 15,7T, 15,8T, 15,9T, 16,0T, 16,1T, 16,2T, 16,3T, 16,4T, 16,5T, 16,6T, 16,7T, 16,8T, 16,9T, 17,0T, 17,1T, 17,2T, 17,3T, 17,4T, 17,5T, 17,6T, 17,7T, 17,8T, 17,9T, 18,0T, 18,1T, 18,2T, 18,3T, 18,4T, 18,5T, 18,6T, 18,7T, 18,8T, 18,9T, 19,0T, 19,1T, 19,2T, 19,3T, 19,4T, 19,5T, 19,6T, 19,7T, 19,8T, 19,9T, 20,0T, 20,1T, 20,2T, 20,3T, 20,4T, 20,5T, 20,6T, 20,7T, 20,8T, 20,9T, o mas. Ademas, una bobina principal puede usarse para generar campos magneticos que se encuentran dentro del he intervalo de entre 4T y 20T (o mas, o menos) que no se enumeran anteriormente de manera especifica.

En algunas implementaciones, tales como la implementacion mostrada en las figuras 1 y 2, culatas magneticas ferromagneticas grandes actuan como un retorno para el campo magnetico de dispersion producido por las bobinas superconductoras. Por ejemplo, en algunas implementaciones, el iman superconductor puede generar un campo magnetico relativamente elevado de, por ejemplo, 4T o mas, dando como resultado campos magneticos de dispersion considerables. En algunos sistemas, tales como el mostrado en las figuras 1 y 2, la culata 100 de retorno ferromagnetica relativamente grande se usa como un retorno para el campo magnetico generado por bobinas superconductoras. Una pantalla magnetica rodea la culata. La culata de retorno y la pantalla en conjunto disipan el campo magnetico de dispersion, reduciendo de ese modo la posibilidad de que los campos magneticos de dispersion afecten de manera adversa el funcionamiento del acelerador.

En algunas implementaciones, la culata de retorno y la pantalla pueden sustituirse por, o aumentarse por, un sistema de retorno activo. Un sistema de retorno activo a modo de ejemplo incluye una o mas bobinas de retorno activas que conducen corriente en una direccion opuesta a la corriente a traves de las bobinas principales superconductoras. En algunas implementaciones a modo de ejemplo, existe una bobina de retorno activa para cada bobina superconductora, por ejemplo, dos bobinas de retorno activas, una para cada bobina superconductora (conocida como bobina “principal”). Cada bobina de retorno activa tambien puede ser una bobina superconductora que rodea la parte exterior de una bobina principal superconductora correspondiente.

La corriente pasa a traves de las bobinas de retorno activas en una direccion que es opuesta a la direccion de corriente que pasa a traves de las bobinas principales. La corriente que pasa a traves de las bobinas de retorno activas genera por tanto un campo magnetico que tiene una polaridad opuesta al campo magnetico generado por las bobinas principales. Como resultado, el campo magnetico generado por una bobina de retorno activa puede disipar al menos parte del campo magnetico de dispersion relativamente fuerte resultante de la bobina principal correspondiente. En algunas implementaciones, cada retorno activo puede usarse para generar un campo magnetico de entre 2,5T y 12T o mas. Un ejemplo de un sistema de retorno activo que puede usarse se describe en la solicitud de patente estadounidense n. ° 13/907.601, presentada el 31 de mayo del 2013, cuyo contenido se incorpora en el presente documento a modo de referencia.

Haciendo referencia a la figura 3, en la salida de canal 102 de extraccion del acelerador 105 de particulas (que puede presentar la configuracion mostrada en las figuras 1 y 2), es un sistema 106 de exploracion a modo de ejemplo que puede usarse para explorar el haz de particulas a traves de al menos parte de un objetivo de irradiacion. La figura 4 muestra ejemplos de componentes del sistema de exploracion. Estos incluyen, pero no se limitan a, un iman 108 de exploracion, una camara 109 de iones, y un degradador 110 de energia. Otros componentes que pueden incorporarse al sistema de exploracion no se muestran en la figura 4, que incluyen, por ejemplo, uno o mas dispersores para cambiar el tamano de punto de haz.

En un funcionamiento a modo de ejemplo, el iman 108 de exploracion puede controlarse en dos dimensiones (por ejemplo, dimensiones XY cartesianas) para dirigir el haz de particulas a traves de una parte (por ejemplo, una seccion transversal) de un objetivo de irradiacion. La camara 109 de iones detecta la dosificacion del haz y retroalimenta esa informacion a un sistema de control para ajustar el movimiento del haz. El degradador 110 de energia puede controlarse para mover material dentro, y fuera de, la trayectoria del haz de particulas para cambiar la energia del haz de particulas y, por tanto, la profundidad a la que el haz de particulas penetrara el objetivo de irradiacion.

Las figuras 5 y 6 muestran vistas de un iman 108 de exploracion a modo de ejemplo. El iman 108 de exploracion incluye dos bobinas 111, que controlan el movimiento del haz de particulas en la direccion X, y dos bobinas 112, que controlan el movimiento del haz de particulas en la direccion Y. El control se logra, en algunas implementaciones, haciendo variar la corriente a traves de uno o ambos conjuntos de bobinas para variar de ese modo el/los campo(s) magnetico(s) producidos de ese modo. Al hacer variar el/los campo(s) magnetico(s) de manera apropiada, el haz de particulas puede moverse en la direccion X y/o Y a traves del objetivo de irradiacion. En algunas implementaciones, el iman de exploracion no puede moverse fisicamente en relacion con el acelerador de particulas. En otras implementaciones, el iman de exploracion puede ser movil en relacion con el acelerador (por ejemplo, ademas de los movimientos proporcionados por el soporte). En algunas implementaciones, los imanes de exploracion pueden controlarse para mover el haz de particulas de manera continua. En otras implementaciones, los imanes de exploracion pueden controlarse a intervalos o en momentos especificos. En algunas implementaciones, pueden existir diferentes imanes de exploracion para controlar el movimiento del haz en la direccion X y/o Y En algunas implementaciones, pueden existir diferentes imanes de exploracion para controlar el movimiento parcial del haz en cualquiera de las direcciones X y/o Y

En algunas implementaciones, la camara 109 de iones detecta dosificacion aplicada por el haz de particulas detectando el numero de pares de iones creados dentro de un gas provocado por radiacion incidente. El numero de pares de iones corresponde a la dosificacion proporcionada por el haz de particulas. Esa informacion se retroalimenta a un sistema informatico que controla el funcionamiento del sistema de terapia con particulas. El sistema informatico (no mostrado), que puede incluir memoria y uno o mas dispositivos de procesamiento, determina si la dosificacion detectada por la camara de iones es la dosis prevista. Si la dosificacion no es la prevista, el sistema informatico puede controlar el acelerador para interrumpir la produccion y/o emision del haz de particulas, y/o controlar el iman de exploracion para impedir la emision del haz de particulas al objetivo de irradiacion. Por ejemplo, para impedir o modificar la emision del haz de particulas, el sistema informatico puede apagar/encender la fuente de iones, cambiar la frecuencia del barrido de RF, activar uno o mas mecanismos (tal como un iman de impacto rapido (no mostrado)) para divergir el haz a un material de absorcion e impedir de ese modo la emision de haz, y asi sucesivamente.

La figura 7 muestra un modulador 115 de intervalo, que es una implementacion a modo de ejemplo del degradador 110 de energia. En algunas implementaciones, tales como la mostrada en la figura 7, el modulador de intervalo incluye una serie de placas 116. Las placas pueden estar realizadas de uno o mas de los siguientes materiales a modo de ejemplo: carbono, berilio u otro material de numero atomico bajo. Otros materiales, sin embargo, pueden usarse en lugar de, o ademas de, estos materiales a modo de ejemplo.

Una o mas de las placas es movil al interior, o fuera de, la trayectoria de haz para afectar de ese modo a la energia del haz de particulas y, por tanto, la profundidad de penetracion del haz de particulas dentro del objetivo de irradiacion. Por ejemplo, cuantas mas placas se muevan a la trayectoria del haz de particulas, mayor cantidad de energia se absorbera por las placas, y menor cantidad de energia tendra el haz de particulas. Por el contrario, cuantas menos placas se muevan a la trayectoria del haz de particulas, menor sera la cantidad energia que se absorba por las placas, y mayor sera la cantidad de energia que tenga el haz de particulas. Los haces de particulas de energia mas elevados penetran mas en el objetivo de irradiacion que haces de particulas de energia mas bajos. En este contexto, “mas elevado” y “mas bajo” significan terminos relativos, y no presentan connotaciones numericas especificas.

Las placas se mueven fisicamente al interior, y fuera de, la trayectoria del haz de particulas. Por ejemplo, tal como se muestra en la figura 8, una placa 116a se mueve a lo largo de la direccion de la flecha 117 entre posiciones en la trayectoria del haz de particulas y fuera de la trayectoria del haz de particulas. Las placas estan controladas por ordenador. Generalmente, el numero de placas que se mueven en la trayectoria del haz de particulas corresponde a la profundidad a la que debe tener lugar la exploracion de un objetivo de irradiacion. Por ejemplo, el objetivo de irradiacion puede dividirse en secciones transversales, cada una de las cuales corresponde a una profundidad de irradiacion. Una o mas placas del modulador de intervalo puede moverse al interior, o fuera de, la trayectoria de haz al objetivo de irradiacion con el fin de lograr que la energia apropiada irradie cada una de estas secciones transversales del objetivo de irradiacion. Tradicionalmente, el modulador de intervalo era fijo en relacion con el haz de particulas durante la exploracion de una parte (por ejemplo, la seccion transversal) de un objetivo de irradiacion, excepto las placas que se mueven al interior y fuera de la trayectoria del haz de particulas.

En algunas implementaciones, el modulador de intervalo de las figuras 7 y 8 puede sustituirse por un modulador de intervalo que, al menos parte del tiempo, rastrea el movimiento del haz de particulas. Este tipo de degradador de energia se describe en mas detalle anteriormente.

En algunas implementaciones, el acelerador de particulas puede ser un acelerador de particulas de energia variable, tal como el acelerador de particulas a modo de ejemplo descrito en la solicitud de patente estadounidense n.° 13/916.401, presentada el 12 de junio del 2013, cuyo contenido se incorpora en el presente documento a modo de referencia. En sistemas a modo de ejemplo en donde se usa un acelerador de particulas de energia variable, puede existir menos necesidad de un degradador de energia del tipo descrito en el presente documento, ya que el nivel de energia del haz de particulas puede controlarse por el acelerador de particulas. Por ejemplo, en algunos sistemas que emplean un acelerador de particulas de energia variable, puede no ser necesario un degradador de energia. En algunos sistemas que emplean un acelerador de particulas de energia variable, puede seguir usandose un degradador de energia para cambiar los niveles de energia de haz.

En algunas implementaciones, se establece un plan de tratamiento ante de tratar el objetivo de irradiacion. El plan de tratamiento puede especificar como ha de realizarse la exploracion para un objetivo de irradiacion particular. En algunas implementaciones, el plan de tratamiento especifica la siguiente informacion: un tipo de exploracion (por ejemplo, exploracion por puntos o exploracion por tramas); ubicaciones de exploracion (por ejemplo, ubicaciones de puntos que van a explorarse); corriente de iman por ubicacion de exploracion; dosificacion-por-punto, tamano de punto; ubicaciones (por ejemplo, profundidades) de secciones transversales de objetivo de irradiacion; energia de haz de particulas por seccion transversal; placas u otros tipos de piezas para moverlas a la trayectoria de haz para cada energia de haz de particulas; y asi sucesivamente. Generalmente, la exploracion por puntos implica aplicar radiacion en puntos individuales en un objetivo de irradiacion y la exploracion por tramas implica mover un punto de radiacion a traves del objetivo de radiacion. El concepto de tamano de punto se aplica por tanto a ambas exploraciones exploracion por puntos y por trama.

En algunas implementaciones, el plan de tratamiento global de un objetivo de irradiacion incluye diferentes planes de tratamiento para diferentes secciones transversales del objetivo de irradiacion. Los planes de tratamiento para diferentes secciones transversales pueden contener la misma informacion o informacion diferente, tal como la proporcionada anteriormente.

En algunas implementaciones, el sistema de exploracion puede incluir un colimador 120 (figura 3) para colimar el haz de particulas, que puede incluir una abertura que puede colocarse en relacion con el objetivo de irradiacion para limitar la extension del haz de particulas y alterar de ese modo la forma del punto aplicado al objetivo de irradiacion. Por ejemplo, el colimador puede colocarse en la trayectoria de haz aguas abajo con respecto al haz del degradador de energia y antes de que el haz de particulas impacte en el objetivo de irradiacion. El colimador puede contener una zona (por ejemplo, un orificio o un material de transmision) a traves del que el haz de particulas pasa y otro material (por ejemplo, laton) alrededor del orificio que inhibe o impide el paso del haz de particulas.

En algunas implementaciones, el colimador puede incluir una estructura que define un borde. La estructura puede incluir un material, tal como laton, que inhibe la transmision del haz de particulas. La estructura puede controlarse para moverse en dos dimensiones en relacion con el objetivo de irradiacion de modo que al menos parte de la estructura se encuentra entre al menos parte del haz de particulas y el objetivo de irradiacion. Por ejemplo, la estructura puede ser movil en las direcciones X e Y de un plano que corta el haz de particulas y que es paralelo, o sustancialmente paralelo a, una seccion transversal del objetivo de irradiacion que se somete a tratamiento. El uso de un colimador de esta manera puede ser beneficioso porque puede usarse para personalizar la forma en seccion transversal del haz de particulas que alcanza al paciente, limitando de ese modo la cantidad de haz de particulas que se extiende mas alla del objetivo de radiacion. Por ejemplo, tal como se muestra en la figura 9, una estructura 220 en un colimador impide que la parte 221 de haz 222 de particulas alcance un objetivo 224, limitando de ese modo el haz al objetivo de irradiacion y reduciendo la exposicion de tejido 225 sano a la radiacion. Al colocar una estructura con un borde entre parte del haz de particulas y el paciente, el colimador a modo de ejemplo tambien proporciona un borde en punta, definido a la parte de haz de particulas que alcanza al paciente, permitiendo de ese modo una aplicacion de dosis mas precisa.

La colocacion y el movimiento del colimador pueden controlarse por un sistema informatico de control que controla otras caracteristicas del sistema de terapia con particulas tal como se describe en el presente documento. Por ejemplo, el colimador puede controlarse segun el plan de tratamiento para rastrear (por ejemplo, seguir) el movimiento del haz de particulas a traves de al menos parte del objetivo de irradiacion. En algunas implementaciones, el rastreo del colimador se controla para rastrear todo el movimiento del haz de particulas en relacion con el objetivo de irradiacion. Por ejemplo, en algunas implementaciones, el colimador puede controlarse para rastrear el movimiento del haz de particulas en la totalidad del objetivo de irradiacion, por ejemplo, tanto en los bordes del objetivo de irradiacion como en el interior del objetivo de irradiacion. En algunas implementaciones, el colimador se controla para rastrear solamente parte del movimiento del haz de particulas en relacion con el objetivo de irradiacion. Por ejemplo, el colimador puede controlarse para rastrear el movimiento del haz de particulas solo a lo largo de los bordes del objetivo de irradiacion en relacion con cuando el haz de particulas alcanza esos bordes.

Haciendo referencia a la figura 10, por ejemplo, un haz de particulas puede seguir una trayectoria en un objetivo 229 de irradiacion mostrado por lineas 230 de la flecha. El colimador 231 puede no rastrear el movimiento del haz de particulas en el interior 233 del objetivo 229 de irradiacion. Pero, el colimador 231 puede rastrear el movimiento del haz de particulas a lo largo de solo los bordes del objetivo de irradiacion (por ejemplo, aproximadamente a lo largo de la flecha 232). Por ejemplo, cada vez que el haz de particulas alcanza un borde 234 del objetivo de irradiacion, el colimador puede moverse, o puede haberse movido previamente, para interceptar el haz de particulas en el borde, y limitar de ese modo la exposicion de tejido 235 circundante al haz. Cuando, y cuanto, se mueve el colimador puede depender del tamano de la seccion transversal del haz de particulas (punto) y la velocidad a la que explora el haz de particulas. En este ejemplo, no existe necesidad de limitar la exposicion al haz de particulas en el interior del objetivo de irradiacion; por tanto, el colimador no necesita rastrear el haz en el interior.

El movimiento de un colimador puede controlarse de diversas maneras. Por ejemplo, la corriente a traves del iman 108 puede corresponder a la deflexion del haz de particulas realizada por el iman y, por tanto, la ubicacion del punto de haz de particulas en el objetivo de irradiacion. De modo que, por ejemplo, al conocer la corriente a traves del iman y la ubicacion del objetivo de irradiacion en relacion con el iman, una operacion de control de sistema informatico del sistema de exploracion puede determinar la ubicacion proyectada del punto de irradiacion. Y, al conocer la ubicacion del punto de radiacion, el sistema informatico puede controlar el sistema de exploracion, en particular el colimador, para rastrear el movimiento del punto de irradiacion a lo largo de la totalidad o parte de su movimiento, tal como se describe en el presente documento. En algunas implementaciones, el sistema informatico puede controlar el sistema de exploracion, en particular el colimador, de modo que el colimador llega a una ubicacion antes de que el punto de haz de particulas llegue a esa ubicacion, tal como se describe en mas detalle anteriormente.

El uso de un colimador, tal como se describe anteriormente, puede presentar ventajas. Por ejemplo, en algunos casos, objetivos de exploracion de haz de particulas pueden incluir lograr precision en los bordes de un objetivo de irradiacion y uniformidad de dosificacion o cobertura en el interior del objetivo de irradiacion. El uso de un colimador puede ayudar adicionalmente a estos objetivos permitiendo el uso de un punto de haz de particulas relativamente grande para la exploracion. En este contexto, un tamano de punto puede considerarse “grande” si presenta un area que se encuentra dentro de un porcentaje especifico del area del objetivo de irradiacion. Este porcentaje puede ser, normalmente, del 2,5%, pero tambien pueden usarse valores entre, por ejemplo, el 0,25% y el 25%. La exploracion que usa un tamano de punto relativamente grande aumenta la cobertura de area de fraccion del objetivo de irradiacion para cada pulso de haz. Normalmente, cuanto mayor sea el tamano de este punto, menos afectada adversamente se vera la uniformidad del objetivo debido al movimiento del objetivo (paciente). En los bordes, sin embargo, el colimador reduce las posibilidades de que la radiacion procedente del punto grande impacte en el tejido (por ejemplo, tejido sano) fuera del objetivo de radiacion reduciendo la penumbra lateral. Tradicionalmente, se preferian tamanos de punto menores, dado que permitian una dosificacion mas precisa en los bordes en comparacion con un mayor tamano de punto. Sin embargo, en comparacion con un borde colimado, este menor tamano de puntos puede dar como resultado tiempos de tratamiento mas lentos para un volumen de tratamiento dado, y una conformidad con el borde reducida debido a una resolucion de borde reducida y a una penumbra aumentada.

El colimador puede presentar cualquier numero de formas o configuraciones diferentes y puede, o puede no incluir una o mas partes moviles. En una implementacion a modo de ejemplo, el colimador esta comprendido por laton y/u otro material de bloqueo de radiacion, y presenta un grosor del orden de varios centimetros. Sin embargo, diferentes colimadores pueden presentar diferentes composiciones y grosores.

En la implementacion a modo de ejemplo, el colimador es una estructura que presenta uno o mas bordes definidos. Por ejemplo, el colimador puede ser una estructura que contiene una abertura, u orificio. La figura 11 muestra un ejemplo de este tipo de colimador 239. El colimador 239 puede presentar cualquier forma apropiada, con una abertura en el mismo. Los bordes de la abertura pueden usarse para limitar la aplicacion del haz de particulas, tal como se muestra en la figura 9, por ejemplo, permitiendo de ese modo la aplicacion del haz 222 al objetivo 224 de irradiacion, pero no al tejido cubierto por el colimador 220 que de lo contrario esta en la trayectoria de haz. Tal como se explico anteriormente, la abertura puede rastrear (por ejemplo, seguir) el haz de particulas a traves de la totalidad o parte de la operacion de exploracion. Por ejemplo, la abertura puede rastrear el movimiento del haz de particulas solo en los bordes del objetivo de irradiacion o a traves de todo el movimiento del haz. Es decir, el propio colimador puede moverse a lo largo del borde del objetivo de irradiacion para rastrear el movimiento del haz de particulas (por ejemplo, de modo que la ubicacion del colimador coincida con el haz de particulas cuando el haz de particulas alcanza el borde del objetivo de irradiacion).

En algunas implementaciones, el colimador puede incluir dos o mas aberturas que se controlan para solaparse y lograr de ese modo un tamano especifico. Por ejemplo, tal como se muestra en la figura 12, las aberturas 244 y 245 forman parte de estructuras 246 y 247 respectivas. Las estructuras se mueven una en relacion con la otra, tal como se muestra en la figura 13, provocando de ese modo que las aberturas 244, 245 se solapen y cambien el tamano y, en algunos casos, la forma del orificio 248 resultante a traves del que se permite que pase el haz de particulas. Pueden usarse formas distintas de las mostradas.

En algunas implementaciones, el colimador puede rastrear el movimiento del haz de particulas durante el movimiento del haz de particulas en el interior del objetivo de irradiacion. Por ejemplo, en algunas implementaciones, la abertura puede presentar un diametro que es menor que el diametro del punto de haz de particulas. En algunos sistemas, puede ser deseable usar un punto que presenta un diametro especifico en todas las posiciones de irradiacion (incluyendo aquellas en el interior del objetivo de irradiacion). En estos sistemas, por tanto, la abertura puede rastrear todo el movimiento del punto de haz de particulas para lograr el diametro apropiado del punto de haz de particulas para el tratamiento. En algunas implementaciones, la abertura del colimador puede variar en tamano y/o forma. Por ejemplo, el colimador puede presentar una o mas partes moviles para variar el tamano y forma de la abertura (por ejemplo, para reducir su diametro, area de superficie, o similares).

En implementaciones a modo de ejemplo, el colimador puede ser una estructura que presenta uno o mas bordes rectos. Por ejemplo, el colimador puede incluir estructuras cuadradas, rectangulares o sustancialmente lineales, presentando cada una al menos un borde que puede colocarse en la trayectoria del haz de particulas.

En una implementacion a modo de ejemplo que emplea bordes rectos, el colimador puede presentar una estructura de multiples laminas, tal como en la figura 14. En la figura 14, colimador 250 rastrea el movimiento a lo largo del borde del objetivo 251 de irradiacion. Los dedos 252 se mueven hacia arriba o hacia abajo, o hacia o alejandose del objetivo de irradiacion, con el fin de lograr una forma de borde 253 que sustancialmente coincida con la forma de borde del objetivo de irradiacion y que bloquea el haz de particulas para que no alcance tejido sano (o tejido que no debe irradiarse). Por ejemplo, cada dedo puede moverse hacia arriba o hacia abajo, o extenderse y retraerse, o una combinacion de tales movimientos para coincidir sustancialmente con la forma de borde. El propio colimador 250 puede moverse a lo largo del borde del objetivo 251 de irradiacion (por ejemplo, aproximadamente en la direccion de la flecha 255) para rastrear el movimiento del haz de particulas (por ejemplo, de modo que la ubicacion del colimador coincida con el haz de particulas cuando el haz de particulas alcanza el borde de objetivo de irradiacion). En algunas implementaciones, el colimador 250 puede, o puede no moverse al interior del objetivo de irradiacion durante operaciones de exploracion.

Los colimadores de multiples laminas tradicionales son estacionarios en relacion con el objetivo de irradiacion e incluyen dos conjuntos de dedos que estan enfrentados entre si y que se mueven uno en relacion con el otro para conseguir la colimacion apropiada. Puede haber decenas, centenas, o incluso miles de dedos usados en tales colimadores, y su tamano puede ser tan grande como el propio campo de irradiacion. En algunas implementaciones, el campo de irradiacion puede definirse por un plano, que se encuentra formando un angulo con respecto al haz, y que define la maxima extension a la que puede moverse un haz de particulas en las direcciones X e Y en relacion con el objetivo de irradiacion. Sin embargo, en las implementaciones a modo de ejemplo descritas en el presente documento, el colimador se mueve en relacion con (por ejemplo, rastrea o se mueve a lo largo del borde) del objetivo de irradiacion, y solo necesita proporcionar un borde definido en el punto del objetivo de irradiacion en cuanto a donde y cuando el punto alcanza ese punto. Por consiguiente, el colimador de multiples laminas (ademas de ser solo un unico conjunto de dedos) puede realizarse considerablemente mas pequeno que su homologo convencional. Por ejemplo, el colimador de multiples laminas, tal como se describe en el presente documento puede incluir diez o menos (por ejemplo, dos, tres, cuatro, cinco, seis, siete, ocho o nueve) dedos (o mas, si se desea).

En una implementacion a modo de ejemplo que emplea bordes rectos, tal como se muestra en la figura 15, el colimador 260 puede ser de forma rectangular, y moverse a lo largo del borde del objetivo 261 de irradiacion. El colimador 260 puede moverse a lo largo del borde del objetivo de irradiacion para rastrear el movimiento del haz de particulas (por ejemplo, de modo que la ubicacion del colimador coincida con el haz de particulas cuando el haz de particulas alcanza el borde del objetivo de irradiacion). Durante el movimiento a lo largo del borde del objetivo de irradiacion, el colimador 260 tambien puede rotar en dos o tres dimensiones, por ejemplo, en las dimensiones XY de la flecha 262 y tambien en la dimension Z. Esta rotacion permite que al menos una parte de un borde 260 de colimador coincida con el borde del objetivo de irradiacion de manera relativamente proxima. Por tanto, el colimador 260 puede colocarse de manera apropiada de modo que, cuando el haz de particulas alcanza el borde del objetivo de irradiacion, el colimador bloquea el tejido que se extiende mas alla del borde. Como resultado, el colimador proporciona un borde de radiacion definido en relacion con el objetivo de irradiacion y proyecta tejido adyacente desde el haz de particulas. El movimiento del colimador con respecto al punto apropiado en el borde del objetivo de irradiacion puede coincidir con el movimiento del haz de particulas o preceder al movimiento del haz de particulas.

En algunas implementaciones, el colimador puede incluir una unica estructura con uno o mas bordes rectos, tal como se muestra en la figura 15. En otras implementaciones, el colimador puede incluir dos o mas de tales estructuras en diferentes bordes (por ejemplo, opuestos) del objetivo de irradiacion, tal como se muestra en la figura 16. En este caso, el colimador incluye dos estructuras 265, 266. Cada una de las estructuras 265 y 266 rastrea el movimiento del haz de particulas. Es decir, la estructura 265 se mueve de modo que la ubicacion de la estructura 265 coincide con el haz de particulas cuando el haz de particulas alcanza el borde 269 del objetivo de irradiacion, y la estructura 266 se mueve de modo que la ubicacion de la estructura 266 coincide con el haz de particulas cuando el haz de particulas alcanza el borde 270 del objetivo de irradiacion. El movimiento de cada estructura con respecto al punto apropiado en el borde del objetivo de irradiacion puede coincidir con el movimiento del haz de particulas o preceder al movimiento del haz de particulas. Por ejemplo, la estructura 266 puede moverse a medida que se explora el punto en la direccion de la flecha 271, de modo que la estructura 266 esta en la ubicacion apropiada cuando el punto vuelve al borde 270; y la estructura 265 puede moverse a medida que se explora el punto en la direccion de la flecha 272, de modo que la estructura 265 esta en la ubicacion apropiada cuando el punto vuelve al borde 269. Las estructuras 265 y 266 pueden moverse al mismo tiempo, en diferentes momentos, o pueden solaparse en el momento de su movimiento. Una disposicion de este tipo permite que el haz de particulas se mueva de borde a borde del objetivo de irradiacion, permitiendo el colimador un campo de irradiacion definido en ambos bordes. Y, dado que el colimador esta comprendido por multiples estructuras, la exploracion no necesita ralentizarse significativamente esperando el movimiento del colimador. En algunas implementaciones, el colimador puede incluir mas de dos (por ejemplo, tres, cuatro, etc.) estructuras del tipo y funcionamiento mostrados en la figura 16. En algunas implementaciones, las dos o mas estructuras que conforman el colimador pueden ser estructuras que incluyen orificios, tales como el mostrado en la figura 11. El funcionamiento del colimador de dos estructuras es, por el contrario, tal como se describe anteriormente.

En algunas implementaciones, el colimador no necesita presentar un borde recto, sino que en su lugar su(s) borde(s) pueden ser curos, tal como se muestra en la figura 17. Un colimador puede incluir solo una estructura de este tipo o dos o mas estructuras de este tipo. En algunas implementaciones, las dos o mas estructuras que conforman el colimador pueden ser estructuras que incluyen bordes curvos. Por ejemplo, las dos estructuras del tipo mostrado en la figura 17 pueden sustituir las dos estructuras de la figura 16. El funcionamiento del colimador de dos estructuras es, por el contrario, tal como se describe anteriormente.

A este respecto, en implementaciones a modo de ejemplo, el colimador puede ser una estructura que presenta una forma curva que presenta un radio de curvatura que varia de manera continua a lo largo de su borde, permitiendo de ese modo que al menos parte del borde coincida de manera proxima con el borde de un objetivo de irradiacion, o bien directamente o bien haciendo rotar el borde en un angulo apropiado. En este ejemplo, el colimador 275 es una curva francesa que puede moverse para rastrear el haz, o bien parcialmente o bien por completo, y que puede hacerse rotar en dos o tres dimensiones en relacion con el objetivo de irradiacion para controlar la aplicacion del haz de particulas. Cualquier estructura curvada de manera apropiada puede incluirse en el colimador. Tal como fue el caso anterior, el colimador 275 puede moverse solo a lo largo del borde del objetivo de irradiacion para rastrear el movimiento del haz de particulas (por ejemplo, de modo que la ubicacion del colimador coincida con el haz de particulas cuando el haz de particulas alcanza el borde de objetivo de irradiacion). Tal como fue el caso anterior, el colimador puede, o puede no rastrear el movimiento del haz de particulas en el interior del objetivo de irradiacion.

Un colimador puede incluir solo una estructura del tipo mostrado en la figura 17 o el colimador puede incluir dos o mas estructuras de este tipo. Por ejemplo, dos estructuras del tipo mostrado en la figura 17 pueden sustituir las dos estructuras de la figura 16. El funcionamiento del colimador de dos estructuras es, por el contrario, tal como se describe anteriormente.

En algunas implementaciones, el sistema de plan de tratamiento puede disenarse de modo que la velocidad de exploracion (por ejemplo, la velocidad a la que el punto de haz de particulas atraviesa el objetivo de irradiacion) es diferente en el interior del objetivo de irradiacion que en los bordes del objetivo de irradiacion. Por ejemplo, la velocidad de exploracion puede ser mas rapida en el interior del objetivo de irradiacion que en los bordes del objetivo de irradiacion. Esta disposicion permite una mayor precision de exploracion en los bordes del objetivo de irradiacion que en el interior del objetivo de irradiacion. Este tipo de exploracion de velocidad variable puede implementarse usando cualquier tipo apropiado de colimador, incluyendo el descrito en el presente documento, o este tipo de exploracion de velocidad variable puede implementarse sin usar ningun colimador. En cualquier caso, una velocidad menor en el borde de objetivo de irradiacion puede permitir una exploracion mas precisa en este caso, lo que puede reducir las posibilidades de que el haz de particulas impacte fuera del objetivo de irradiacion.

En algunas implementaciones, el colimador descrito en el presente documento puede usarse en un procedimiento de terapia por protones con intensidad modulada. En un procedimiento de este tipo, el haz de protones se proyecta en el objetivo de radiacion desde diferentes direcciones de modo que un porcentaje de la dosis global se suministra desde cada direccion. Como resultado, la cantidad de dosis suministrada a volumenes fuera del objetivo de irradiacion puede reducirse. Por ejemplo, la figura 18 muestra un haz 280 de particulas aplicado al objetivo de irradiacion 281 desde tres angulos diferentes. En este ejemplo, 1/3 de la dosis total puede aplicarse desde un angulo; 1/3 de la dosis total puede aplicarse desde otro angulo; y 1/3 de la dosis total puede aplicarse desde aun otro angulo. Es decir, el haz de particulas puede explorarse en el angulo 282 en relacion con la horizontal 285 para aplicar 1/3 de la dosis; el haz de particulas puede explorarse en el angulo 283 para aplicar 1/3 de la dosis; y el haz de particulas puede explorarse en el angulo 284 para aplicar 1/3 de la dosis. Como resultado, la cantidad de radiacion aplicada al tejido 287 circundante se dispersa en angulos apropiados, reduciendo de ese modo las posibilidades de que tejido circundante se exponga a cantidades daninas de radiacion. Puede emplearse cualquier numero apropiado de angulos y una dosificacion apropiada por angulo.

Objetivos de irradiacion, tales como tumores, normalmente no son simetricos. Por consiguiente, normalmente se requiere diferente colimacion de haz para los diferentes angulos de aplicacion del haz de particulas. Los colimadores a modo de ejemplo descritos en el presente documento pueden colocarse en ubicaciones apropiadas a lo largo del borde del objetivo de irradiacion (tal como se describe anteriormente) para proporcionar una colimacion apropiada segun el angulo de irradiacion. En algunas implementaciones, los colimadores a modo de ejemplo pueden rastrear el movimiento del haz de particulas, o bien solo en el borde el objetivo de irradiacion o en la totalidad de alguna parte (por ejemplo, todo) el movimiento del haz de particulas en todos los angulos de aplicacion.

En algunas implementaciones, los colimadores a modo de ejemplo descritos en el presente documento impiden la transmision del haz de particulas al tejido circundante bloqueando el haz de particulas. En algunas implementaciones, los colimadores a modo de ejemplo pueden permitir una transmision parcial del haz de particulas, dando como resultado de ese modo una aplicacion de niveles mas bajos de radiacion al tejido circundante que al objetivo de irradiacion. Cualquiera de los colimadores a modo de ejemplo descritos en el presente documento pueden producirse de esta manera.

Los colimadores a modo de ejemplo descritos en el presente documento pueden estar montados en uno o mas brazos roboticos controlados por ordenador u otras estructuras para controlar su movimiento en relacion con el objetivo de irradiacion. Un colimador tambien puede estar montado en el propio sistema de exploracion. Normalmente, el colimador esta montado lo mas cerca del paciente en relacion con otros elementos del sistema de exploracion por haz de particulas (por ejemplo, aguas abajo con respecto al haz de otros elementos del sistema de exploracion). En implementaciones en donde el colimador incluye mas de una pieza (por ejemplo, la figura 16), puede haber mas de un brazo robotico u otra estructura para controlar de manera independiente las diferentes piezas del colimador segun el plan de tratamiento. En algunas implementaciones, un unico brazo robotico puede estar configurado para controlar las diferentes piezas del colimador de manera independiente o para controlar una combinacion de piezas ensambladas previamente.

En algunas implementaciones, el degradador de energia tambien puede estar configurado para rastrear el movimiento del haz de particulas. A este respecto, en algunas implementaciones, tales como la implementacion a modo de ejemplo descrita con respecto a las figuras 7 y 8, el degradador de energia puede incluir multiples placas que pueden moverse en la trayectoria del haz de particulas para controlar la cantidad de energia en el haz y controlar de ese modo la profundidad a la que el haz de particulas penetra en el objetivo de irradiacion. De este modo, el degradador de energia se usa para realizar exploracion de profundidad (la direccion del haz de particulas o la direccion Z) en el objetivo de irradiacion. Normalmente, cada placa absorbe una cantidad de energia en el haz de particulas. Por consiguiente, cuantas mas placas se coloquen enfrente del haz de particulas, menos energia presenta el haz, y menos profundamente penetrara el haz en el objetivo de irradiacion. Por el contrario, cuantas menos placas se coloquen enfrente del haz de particulas, mas energia presenta el haz (dado que se absorbe menos energia por la(s) placa(s)), y mas profundamente penetrara el haz en el objetivo de irradiacion. En algunas implementaciones, cada placa presenta aproximadamente el mismo grosor, y, por tanto, absorbe aproximadamente la misma cantidad de energia de haz. En otras implementaciones, diferentes placas pueden presentar diferentes grosores, correspondiendo el grosor de una placa a la cantidad de energia que la placa absorbe.

En algunas implementaciones, cada una de las placas presenta un area de superficie que es aproximadamente el tamano del campo de irradiacion. En este contexto, el campo de irradiacion puede definirse por un plano que define la maxima extension a la que puede moverse un haz de particulas en las direcciones X e Y en relacion con el objetivo de irradiacion. Por ejemplo, la figura 19 muestra un campo 290 de irradiacion enfrente de un objetivo 291 de irradiacion. Debido a las limitaciones fisicas del sistema, un haz de particulas puede moverse a traves de, pero no mas alla del plano que define el campo de irradiacion. Por consiguiente, para garantizar que el degradador de energia puede aplicarse a cualquier ubicacion dentro del campo de irradiacion, en algunas implementaciones cada una de las placas en el degradador de energia presenta una superficie que es al menos tan grande como, y en algunos casos que supera, el tamano del campo de irradiacion. Esta configuracion, sin embargo, puede dar como resultado placas que son grandes (por ejemplo, posiblemente un metro cuadrado o metros cuadrados), y, por tanto, que pueden ser pesadas y relativamente lentas de mover. El movimiento lento de las placas puede dar como resultado un tratamiento mas lento.

En algunas implementaciones, los degradadores de energia pueden ser mas pequenos que el tamano del campo de irradiacion, y rastrear al menos parte del movimiento del haz de particulas. Como resultado, el degradador de energia puede ser mas ligero, lo que puede reducir la cantidad de tiempo que puede consumir colocar las placas de degradador de energia en la trayectoria del haz de particulas y, por tanto, reducir el tiempo de tratamiento. El degradador de energia puede rastrear el haz de particulas en dos direcciones (por ejemplo, XY) o en tres direcciones (por ejemplo, XYZ). Es decir, el degradador de energia puede moverse en un plano perpendicular al haz de particulas, o el degradador de energia pueden moverse en un plano perpendicular al haz de particulas y a lo largo de una direccion longitudinal del haz de particulas. A este respecto, cualquiera de los colimadores descritos en el presente documento tambien puede moverse en un plano perpendicular al haz de particulas, o cualquiera de los colimadores descritos en el presente documento tambien pueden moverse en un plano perpendicular al haz de particulas y a lo largo de una direccion longitudinal del haz de particulas. El movimiento del/de los colimador(es) y del/de los degradador(es) de energia puede ser independiente o estar coordinado.

Por ejemplo, un degradador de energia puede estar comprendido por multiples piezas, que pueden ser placas u otras estructuras construidas para absorber energia de haz de particulas durante el tratamiento. Cada pieza puede presentar la misma area (XY) y grosor (Z) o diferentes piezas pueden presentar diferentes areas y grosores. Haciendo referencia a la figura 20, dos o mas piezas 294 que presentan el mismo o diferentes grosores pueden colocarse enfrente de un objetivo 295 de irradiacion en la trayectoria del haz 293 de particulas para lograr una absorcion particular de cantidad de energia. Alternativamente, una unica pieza que presenta un grosor especifico puede colocarse enfrente del haz para lograr una absorcion particular de cantidad de energia. Por ejemplo, si se necesita una absorcion particular de energia, el ordenador de control puede seleccionar una pieza con el grosor apropiado para lograr esa absorcion.

En ejemplos en donde se colocan dos o mas piezas enfrente del haz, esas piezas pueden ensamblarse antes de colocarse o ensamblarse dinamicamente durante la colocacion. Por ejemplo, el ordenador de control puede seleccionar dos piezas, disponerlas, y entonces mover la combinacion de las dos piezas en la trayectoria de haz. Alternativamente, el ordenador de control puede seleccionar dos piezas y entonces mover la combinacion de las dos piezas en la trayectoria de haz simultaneamente pero no en combinacion (por ejemplo, cada una puede moverse con un brazo robotico independiente).

El degradador de energia, o las piezas del mismo, puede rastrear el movimiento del haz de particulas a traves de al menos parte del campo de irradiacion para lograr una absorcion de energia apropiada, y, por tanto, la penetracion de profundidad de haz, en diversos puntos en el objetivo de irradiacion. El plan de tratamiento puede dictar donde necesita estar el degradador de energia en cualquier momento particular durante el tratamiento, y la retroalimentacion desde la camara de ionizacion puede usarse para colocar y corregir la posicion, si fuese necesario. En algunas implementaciones, la precision con la que el degradador de energia necesita rastrear el haz de particulas se basa en el tamano del degradador y el tamano de punto del haz de particulas en el punto en donde el haz de particulas corta el degradador de energia.

Mas especificamente, en algunos ejemplos, cuanto mas pequena sea el area de superficie del degradador de energia, de manera mas proxima debe rastrear el movimiento del degradador de energia el movimiento del haz de particulas. Por el contrario, en otros ejemplos, cuanto mayor sea el area de superficie del degradador de energia, menos proximo necesita ser el movimiento del degradador de energia para rastrear el movimiento del haz de particulas. Por ejemplo, haciendo referencia a la figura 21, si el degradador 299 de energia presenta un area de superficie que es proxima a un area 300 de superficie de punto en el punto en donde el haz de particulas corta el degradador de energia, el degradador de energia debe rastrear el movimiento del haz de particulas de manera bastante proxima con el fin de garantizar que el degradador de energia esta enfrente del haz de particulas en relacion con el objetivo 301 de irradiacion en momentos apropiados durante el tratamiento. Por ejemplo, el movimiento de haz 304 de particulas desde la ubicacion 302 hasta la ubicacion 303 tambien requerira que el degradador 299 de energia se mueva en la direccion de la flecha 305 para permanecer en la trayectoria de haz, dado que las areas del punto y el degradador son relativamente proximas en tamano. Tal como se indico, el movimiento del haz de particulas puede dictarse por el plan de tratamiento y detectarse a traves del uso de la camara de ionizacion y retroalimentarse al ordenador de control. Esta informacion tambien puede usarse para controlar el movimiento del degradador de energia.

En algunas implementaciones, el degradador de energia movil puede ser considerablemente mayor que el punto de haz de particulas. En estos casos, el degradador de energia no necesita rastrear el movimiento del haz de particulas de manera tan proxima con el fin de garantizar que el degradador de energia esta enfrente del haz de particulas en momentos apropiados durante el tratamiento. De hecho, dependiendo del tamano del degradador de energia, el degradador de energia no necesita moverse en absoluto en algunos casos en donde el haz de particulas se mueve. Es decir, para algunos movimientos del haz de particulas, el degradador de energia puede permanecer estacionario, pero para otros movimientos del haz de particulas, el degradador de energia tambien se mueve para interceptar el haz de particulas. Por ejemplo, la figura 22 muestra un caso en donde el degradador 310 de energia es considerablemente mayor que el punto de haz 311 de particulas en el punto en donde el haz de particulas corta el degradador de energia. A medida que el punto de haz de particulas se mueve desde el punto 314a hasta el punto 314b, el degradador de energia permanece en la trayectoria de haz, aunque el degradador de energia no se haya movido. El sistema informatico de control, al conocer el tamano del degradador y las posiciones de los dos puntos, no mueve el degradador de energia en este caso. Por consiguiente, en este caso, el degradador de energia no necesita rastrear el movimiento del punto de haz de particulas. Sin embargo, cuando el punto se mueve al punto 314c, el degradador de energia (o pieza(s) del mismo) se movera para rastrear e interceptar el haz para permanecer en la trayectoria de haz. Por consiguiente, el tamano del degradador de energia en relacion con el punto del haz es un factor determinante con respecto a cuando, y cuanto, se requiere que el degradador de energia se mueva durante la exploracion.

En algunas implementaciones, el degradador de energia puede incluir multiples partes o piezas. Por ejemplo, una parte o pieza puede usarse para rastrear el movimiento del haz de particulas a traves de parte de un objetivo de irradiacion (por ejemplo, irradiacion aplicada desde la parte superior del objetivo de irradiacion) y otra parte o pieza puede usarse para rastrear el movimiento del haz de particulas a traves de otra parte de un objetivo de irradiacion (por ejemplo, irradiacion aplicada desde la parte inferior del objetivo).

El degradador de energia (o piezas del mismo) puede presentar cualquier forma, por ejemplo, cuadrada, rectangular, circular, oval, irregular, regular, poligonal, esferica, cubica, tetraedrica, y asi sucesivamente. El degradador de energia (o piezas del mismo) puede presentar cualquier tamano apropiado. Por ejemplo, el degradador de energia (o piezas del mismo) puede presentar un area de superficie menos que el area del campo de irradiacion, que es menor que 3/4 del area del campo de irradiacion, que es menor que 1/2 del area del campo de irradiacion, que es menor que 1/3 del area del campo de irradiacion, que es menor que 1/4 del area del campo de irradiacion, que es menor que 1/5 del area del campo de irradiacion, o asi sucesivamente. El degradador de energia (o piezas del mismo) puede presentar un area de superficie que es menor que veinte veces el area del punto de haz de particulas en el campo de irradiacion, que es menor que quince veces el area del punto de haz de particulas en el campo de irradiacion, que es menor que diez veces el area del punto de haz de particulas en el campo de irradiacion, que es menor que nueve veces el area del punto de haz de particulas en el campo de irradiacion, que es menor que ocho veces el area del punto de haz de particulas en el campo de irradiacion, que es menor que siete veces el area del punto de haz de particulas en el campo de irradiacion, que es menor que seis veces el area del punto de haz de particulas en el campo de irradiacion, que es menor que cinco veces el area del punto de haz de particulas en el campo de irradiacion, que es menor que cuatro veces el area del punto de haz de particulas en el campo de irradiacion, que es menor que tres veces el area del punto de haz de particulas en el campo de irradiacion, o que es menor que dos veces el area del punto de haz de particulas en el campo de irradiacion. En algunas implementaciones, el degradador de energia (o piezas del mismo) puede presentar un area de superficie que es un multiplo del tamano de punto, por ejemplo, dos veces el tamano de punto, tres veces el tamano de punto, cinco veces el tamano de punto, diez veces el tamano de punto, y asi sucesivamente.

En algunas implementaciones, cada pieza (por ejemplo, capa de multiples capas) presenta un mismo tamano, forma, grosor y composicion. En otras implementaciones, diferentes piezas pueden presentar diferentes tamanos, formas grosores y composiciones.

El movimiento del degradador de energia a modo de ejemplos descrito en el presente documento puede controlarse de diversas maneras. Por ejemplo, la corriente a traves del iman 108 puede corresponder a la deflexion del haz de particulas por el iman y, por tanto, la ubicacion del punto de haz de particulas en el objetivo de irradiacion. De modo que, por ejemplo, al conocer la corriente a traves del iman y la ubicacion del objetivo de irradiacion en relacion con el iman, una operacion de control de sistema informatico del sistema de exploracion puede determinar la ubicacion proyectada del punto de irradiacion. Y, al conocer la ubicacion del punto de radiacion, y el tamano del degradador de energia en relacion con el tamano de punto, el sistema informatico puede controlar el degradador de energia, para rastrear (si fuese necesario) el movimiento del punto de irradiacion a lo largo de la totalidad o parte de su movimiento, tal como se describe en el presente documento.

El degradador de energia movil a modo de ejemplo tal como se describe en el presente documento puede estar montado en uno o mas brazos roboticos controlados por ordenador u otras estructuras que tambien contienen elementos del sistema de exploracion para controlar el movimiento en relacion con el objetivo de irradiacion. En implementaciones en donde el degradador de energia incluye mas de una pieza (por ejemplo, multiples piezas o placas), puede existir mas de un brazo robotico para controlar de manera independiente las diferentes piezas del degradador de energia segun el plan de tratamiento. En algunas implementaciones, un unico brazo robotico puede estar configurado para controlar las diferentes piezas de manera independiente.

Diferentes secciones transversales del objetivo de irradiacion pueden explorarse segun diferentes planes de tratamiento. Tal como se describe anteriormente, un degradador de energia se usa para controlar la profundidad de exploracion. En algunas implementaciones, el haz de particulas puede interrumpirse o redireccionarse durante la configuracion del degradador de energia. En otras implementaciones, este no necesita ser el caso.

Descritos en el presente documento se encuentran ejemplos de tratamiento de secciones transversales de un objetivo de irradiacion. Estas pueden ser secciones transversales que son aproximadamente perpendiculares a la direccion del haz de particulas. Sin embargo, los conceptos descritos en el presente documento pueden aplicarse de igual modo para tratar otras partes de un objetivo de irradiacion que no son secciones transversales perpendiculares a la direccion del haz de particulas. Por ejemplo, un objetivo de irradiacion puede segmentarse en volumenes con forma esferica, cubica u otras formas, y esos volumenes pueden tratarse usando los procedimientos, sistemas, y/o dispositivos a modo de ejemplo descritos en el presente documento.

El procedimiento descrito en el presente documento puede usarse con un unico acelerador de particulas, y dos o mas de las caracteristicas del mismo descritas en el presente documento pueden usarse con el unico acelerador de particulas. El acelerador de particulas puede usarse en cualquier tipo de aplicacion medica o no medica. A continuacion, se proporciona un ejemplo de un sistema de terapia con particulas que puede usarse. Notablemente, los conceptos descritos en el presente documento pueden usarse en otros sistemas no descritos especificamente. Haciendo referencia a la figura 23, una implementacion a modo de ejemplo de un sistema 400 de terapia de radiacion de particulas cargado incluye un acelerador 402 de particulas de produccion de haz que presenta un peso y un tamano lo suficientemente pequenos para permitir que se monte en un soporte 404 rotatorio con su emision dirigida recta (es decir, esencialmente directamente) al alojamiento de acelerador hacia un paciente 406. El acelerador 402 de particulas tambien incluye un sistema de exploracion de un tipo descrito en el presente documento (por ejemplo, las figuras 3 a 22).

En algunas implementaciones, el soporte de acero presenta dos patas 408, 410 montadas para la rotacion en dos cojinetes 412, 414 respectivos que se encuentran en lados opuestos del paciente. El acelerador esta soportado por una viga 416 de acero que es lo suficientemente larga para abarcar una zona 418 de tratamiento en la que se encuentra el paciente (por ejemplo, el doble de lo alta que sea una persona alta, para permitir la rotacion de la persona por completo dentro del espacio permaneciendo cualquier area objetivo deseada del paciente en la linea del haz) y se une de manera estable en ambos extremos a las patas rotatorias del soporte.

En algunos ejemplos, la rotacion del soporte se limita a un intervalo 420 de menos de 360 grados, por ejemplo, aproximadamente 180 grados, para permitir que un suelo 422 se extienda desde una pared de la boveda 424 que aloja el sistema de terapia en la zona de tratamiento del paciente. El intervalo de rotacion limitado del soporte tambien reduce el grosor requerido de algunas de las paredes (que no estan alineadas directamente con el haz, por ejemplo, la pared 430), lo que proporciona emision de radiacion de personas fuera de la zona de tratamiento. Un intervalo de 180 grados de rotacion de soporte es suficiente para cubrir todos los angulos de enfoque de tratamiento, pero puede ser util proporcionar un mayor intervalo de recorrido. Por ejemplo, el intervalo de rotacion puede ser de entre 180 y 330 grados y seguir proporcionando margen para el espacio de suelo de terapia. En otras implementaciones, la rotacion no se limita tal como se describe anteriormente.

El eje 432 de rotacion horizontal del soporte se ubica nominalmente un metro por encima del suelo en donde el paciente y terapeuta interaccionan con el sistema de terapia. Este suelo se coloca aproximadamente 3 metros por encima del suelo inferior de la boveda de emision del sistema de terapia. El acelerador puede cambiar bajo el suelo elevado para suministrar haces de tratamiento desde debajo del eje de rotacion. El sofa del paciente se mueve y rota en un plano paralelo sustancialmente horizontal al eje de rotacion del soporte. El sofa puede rotar a traves de un intervalo 434 de aproximadamente 270 grados en el plano horizontal con esta configuracion. Esta combinacion de intervalos y grados de rotacion de libertad del soporte y paciente permiten al terapeuta seleccionar virtualmente cualquier angulo de enfoque para el haz. Si fuese necesario, el paciente puede colocarse sobre el sofa en la orientacion opuesta y entonces pueden usarse todos los angulos posibles.

En algunas implementaciones, el acelerador usa una configuracion de sincrociclotron que presenta una estructura electromagnetica superconductora de campo magnetico elevado. Como el radio de curvatura de una particula cargada de una energia cinetica dada se reduce en proporcion directa a un aumento en el campo magnetico aplicado a la misma, la estructura magnetica superconductora de campo magnetico elevado permite que el acelerador pueda hacerse mas pequeno y ligero. El sincrociclotron usa un campo magnetico que es uniforme en angulo de rotacion y pierde resistencia con un aumento de radio. Una forma de campo de este tipo puede lograrse independientemente de las magnitudes del campo magnetico, de modo que en teoria no existe ningun limite superior para la resistencia de campo magnetico (y, por tanto, la energia de particula resultante en un radio fijo) que pueda usarse en un sincrociclotron.

El sincrociclotron esta soportado en el soporte de modo que el haz se genera directamente en linea con el paciente. El soporte permite la rotacion del sincrociclotron alrededor de un eje de rotacion horizontal que contiene un punto (isocentro 440) dentro de, o cerca del paciente. El amarre de division que es paralelo al eje de rotacion, soporta el sincrociclotron en ambos lados.

Dado que el intervalo de rotacion del soporte se limita en algunas implementaciones a modo de ejemplo, una zona de soporte de paciente puede alojarse en una zona amplia alrededor del isocentro. Dado que el suelo puede extenderse ampliamente alrededor del isocentro, una mesa de soporte de paciente puede colocarse para moverse en relacion con y para rotar alrededor de un eje 442 vertical a traves del isocentro de modo que, mediante una combinacion de rotacion de soporte y movimiento y rotacion de mesa, puede lograrse cualquier direccion de angulo de haz en cualquier parte del paciente. En algunas implementaciones, los dos brazos de soporte estan separados por mas del doble de la altura de un paciente alto, permitiendo que el sofa con el paciente rote y se traslade en un plano horizontal por encima del suelo elevado.

Al limitar el angulo de rotacion de soporte se permite una reduccion en el grosor de al menos una de las paredes que rodean la sala de tratamiento. Paredes gruesas, normalmente construidas de hormigon, proporcionan proteccion frente a radiacion a los individuos fuera de la sala de tratamiento. Una pared aguas abajo de un haz de protones de parada puede ser aproximadamente el doble de gruesa que una pared en el extremo opuesto de la sala para proporcionar un nivel de proteccion equivalente. Al limitar el intervalo de rotacion de soporte se permite que la sala de tratamiento se situe por debajo del grado terrestre en tres lados, al tiempo que permite que una zona ocupada adyacente a la pared mas delgada reduzca el coste de construccion de la sala de tratamiento.

En la implementacion a modo de ejemplo mostrada en la figura 23, el sincrociclotron 402 superconductor funciona con un campo magnetico de pico en un hueco de polo del sincrociclotron de 8,8 Teslas. El sincrociclotron produce un haz de protones que presenta una energia de 250 MeV. En algunas implementaciones, el sincrociclotron es una maquina de energia variable, y puede emitir haces de protones que presentan diferentes energias. En algunas implementaciones, el sincrociclotron puede producir un haz que presenta una energia fija. En algunas implementaciones la resistencia de campo puede encontrarse en el intervalo de 4T a 20T y la energia de proton puede encontrarse en el intervalo de 150 a 300 MeV.

El sistema de terapia por radiacion descrito en este ejemplo se usa para terapia de radiacion con protones, pero pueden aplicarse los mismos principios y detalles en sistemas analogos para usarse en sistemas de tratamiento con iones pesados.

Tal como se muestra en las figuras 1, 2, 24, 25, y 26, un sincrociclotron 10 a modo de ejemplo (por ejemplo, 402 en la figura 23) incluye un sistema 122 de iman que contiene una fuente 190 de particulas, un sistema 191 de accionamiento de radiofrecuencia, y un sistema 318 de extraccion de haz. En este ejemplo, el campo magnetico establecido por el sistema de iman presenta una forma apropiada para mantener el foco de un haz de protones contenido usando una combinacion de un par de division de bobinas 140, 142 superconductoras anulares y un par caras 144, 146 polares ferromagneticas conformadas (por ejemplo, acero bajo en carbono).

Las dos bobinas superconductoras de iman estan centradas en un eje 147 comun y estan separadas a lo largo del eje. Las bobinas pueden estar formadas por cordones superconductores con base NbaSn de 0,8 mm de diametro (que comprenden inicialmente un alma de estano-niobio rodeada por una envuelta de cobre) desplegada en una geometria conductora de cable en canal torsionada. Despues de cablear en conjunto siete cordones individuales, se calientan para provocar una reaccion que forma el material superconductor final (fragil) del alambre. Despues de haber hecho reaccionar el material, los alambres se sueldan al canal de cobre (dimensiones exteriores 3,18 x 2,54 mm y dimensiones interiores 2,08 x 2,08 mm) y se cubren con aislante (en este ejemplo, un material de fibra de vidrio tejido). El canal de cobre que contiene los alambres se bobina entonces en una bobina que presenta una seccion transversal rectangular. La bobina bobinada se impregna a vacio con un compuesto de epoxi. Las bobinas finales se montan en un carrete de bobina inverso de acero inoxidable anular. Pueden colocarse mantas de calentamiento a intervalos en las capas de los bobinados para proteger el conjunto en el caso de una desactivacion de iman.

La totalidad de la bobina puede entonces recubrirse con laminas de cobre para proporcionar conductividad termica y estabilidad mecanica y entonces introducirla en una capa de epoxi adicional. La compresion previa de la bobina puede proporcionarse mediante el calentamiento del carrete de bobina inverso de acero inoxidable y ajustar las bobinas dentro del carrete de bobina inverso. El diametro interior del carrete de bobina inverso se elige de modo que cuando la totalidad de la masa se enfria a 4 K, el carrete de bobina inverso permanece en contacto con la bobina y proporciona cierta compresion. El calentamiento del carrete de bobina inverso de acero inoxidable a aproximadamente 50 grados C y ajustar las bobinas a una temperatura de 100 grados Kelvin puede lograr esto. La geometria de la bobina se mantiene montando las bobinas en un carrete de bobina “inverso” rectangular para ejercer una fuerza de restauracion que funciona contra la fuerza de distorsion producida cuando las bobinas se energizan. Tal como se muestra en la figura 25, en algunas implementaciones, la posicion de bobina se mantiene en relacion con piezas de polo de iman correspondientes y usando el criostato un conjunto de cordones 402, 404, 406 de soporte de caliente a frio. El soporte de la masa fria con cordones delgados reduce la filtracion de calor impartida a la masa fria mediante el sistema de soporte rigido. Los cordones se disponen para soportar la fuerza de gravitacion variable en la bobina a medida que el iman rota integrado en el soporte. Soportan los efectos combinados de gravedad y la gran fuerza de descentrado realizada por la bobina cuando se altera de una posicion perfectamente simetrica en relacion con la culata de iman. Adicionalmente, los enlaces actuan para reducir fuerzas dinamicas impartidas sobre la bobina a medida que el soporte acelera y decelera cuando se cambia su posicion. Cada soporte de caliente a frio puede incluir un S2 enlace de fibra de vidrio y un enlace de fibra de carbono. El enlace de fibra de carbono esta soportado a traves de pasadores entre la culata caliente y una temperatura intermedia (50 - 70 K), y el S2 enlace de fibra de vidrio 408 esta soportado a traves del pasador de temperatura intermedia y un pasador unido a la masa fria. Cada pasador puede estar realizado de acero inoxidable de alta resistencia.

Haciendo referencia a la figura 1, el perfil de resistencia de campo en funcion del radio se determina en gran medida por la eleccion de la geometria de bobina y la forma de cara polar; las caras 144, 146 polares del material de culata permeable pueden perfilarse para un ajuste fino de la forma del campo magnetico para garantizar que el haz de particulas permanece focalizado durante la aceleracion.

Las bobinas superconductoras se mantienen a temperaturas proximas al cero absoluto (por ejemplo, aproximadamente 4 grados Kelvin) encerrando el conjunto de bobina (las bobinas y el carrete de bobina) en el interior de una camara 170 criostatica de acero inoxidable o aluminio anular evacuada (criostato) que proporciona un espacio libre alrededor de la estructura de bobina, excepto en un conjunto limitado de puntos 171, 173 de soporte. En una version alternativa (por ejemplo, la figura 2) la pared exterior del criostato puede estar realizada de acero de carbono bajo para proporcionar una trayectoria de flujo de retorno adicional para el campo magnetico. En algunas implementaciones, la temperatura cerca del cero absoluto se logra y se mantiene usando un sistema de refrigeracion criogenico Gifford-McMahon de una unica etapa y tres sistemas de refrigeracion criogenicos Gifford McMahon de dos etapas. Cada sistema de refrigeracion criogenico de dos etapas presenta un extremo de frio de segunda etapa unido a un condensador que recondensa vapor de helio en helio liquido. En algunas implementaciones, la temperatura cerca del cero absoluto se logra y se mantiene usando un canal de refrigeracion (no mostrado) que contiene helio liquido, que se forma en el interior de una estructura de soporte de bobina superconductora (por ejemplo, el carrete de bobina inverso), y que contiene una conexion termica entre el helio liquido en el canal y la bobina superconductora correspondiente. Un ejemplo de sistema de refrigeracion de helio liquido del tipo descrito anteriormente, y que puede usarse se describe en la solicitud de patente estadounidense n.° 13/148.000 (Begg et al.).

En algunas implementaciones, el conjunto de bobina y las camaras criostaticas se montan dentro de y se encierran por completo por dos mitades 181, 183 de una culata 100 de iman con forma de cajita. La culata 100 proporciona una trayectoria para el flujo 184 de campo magnetico de retorno y protege magneticamente el volumen 186 entre las caras 144, 146 polares para impedir que influencias magneticas externas alteren la forma del campo magnetico dentro de ese volumen. La culata tambien sirve para reducir el campo magnetico de dispersion en las proximidades del acelerador. En otras implementaciones, el conjunto de bobina y las camaras criostaticas se montan dentro de y se encierran por completo por un entorno no magnetico, y la trayectoria para el flujo de campo magnetico de retorno se implementa usando un sistema de retorno activo, un ejemplo del cual se describe anteriormente.

Tal como se muestra en las figuras 1 y 27, el sincrociclotron incluye una fuente 190 de particulas con una geometria de medidor de iones de Penning ubicada proxima al centro 192 geometrico de la estructura 182 de iman. La fuente de particulas puede ser tal como se describe a continuacion, o la fuente de particulas puede ser del tipo descrito en la solicitud de patente estadounidense n.° 11/948.662 incorporada en el presente documento a modo de referencia. La fuente 190 de particulas se alimenta desde un suministro 399 de hidrogeno a traves de una linea 393 de gas y el tubo 394 que suministra hidrogeno gaseoso. Cables electricos 294 portan una corriente electrica desde una fuente de corriente para estimular la descarga de electrones desde los catodos 392, 390 que estan alineados con el campo 400 magnetico.

En este ejemplo, los electrones descargados ionizan el gas que sale a traves de un orificio pequeno desde el tubo 394 para crear un suministro de iones positivos (protones) para la aceleracion por una placa de radiofrecuencia semicircular (con forma de D) que abarca la mitad del espacio encerrado por la estructura de iman y una placa D ficticia. En el caso de una fuente de particulas interrumpida (un ejemplo de la cual se describe en la solicitud de patente estadounidense n.° 11/948.662), la totalidad (o una parte sustancial, por ejemplo, la mayor parte) del tubo que contiene plasma se retira en la region de aceleracion.

Tal como se muestra en la figura 28, la placa D 500 es una estructura de metal hueca que presenta dos superficies 503, 505 semicirculares que encierran un espacio 507 en el que se aceleran los protones durante la mitad de su rotacion alrededor del espacio encerrado por la estructura de iman. Un conducto 509 que se abre en el espacio 507 se extiende a traves del entorno (por ejemplo, la culata o pieza(s) de polo) hasta una ubicacion externa a partir de la que puede unirse una bomba de vacio para evacuar el espacio 507 y el resto del espacio dentro de una camara de vacio en la que se produce la aceleracion. La placa D ficticia 502 comprende un anillo de metal rectangular que esta separado proximo al reborde expuesto de la placa D. La placa D ficticia se conecta a tierra a la camara de vacio y la culata de iman. La placa D 500 se acciona mediante una senal de radiofrecuencia que se aplica al extremo de una linea de transmision de radiofrecuencia para impartir un campo electrico en el espacio 507. El campo electrico de radiofrecuencia se realiza para variar en el tiempo a medida que el haz de particulas acelerado aumenta en distancia desde el centro geometrico. El campo electrico de radiofrecuencia puede controlarse de la manera descrita en la solicitud de patente estadounidense n.° 11/948.359, titulada “Matching A Resonant Frequency Of A Resonant Cavity To A Frequency Of An Input Voltage”, cuyo contenido se incorpora en el presente documento a modo de referencia.

Para que el haz emerja de la fuente de particulas ubicada de manera centrica para despejar la estructura de fuente de particulas a medida que comienza a girar en espiral hacia fuera, puede aplicarse una gran diferencia de tension a traves de las placas de radiofrecuencia. Se aplican 20.000 voltios a traves de las placas de radiofrecuencia. En algunas versiones pueden aplicarse de 8.000 a 20.000 a traves de las placas de radiofrecuencia. Para reducir la potencia requerida para accionar esta gran tension, la estructura de iman se dispone para reducir la capacitancia entre las placas de radiofrecuencia y la tierra. Esto puede realizarse formando orificios con suficiente espacio desde las estructuras de radiofrecuencia a traves de la culata exterior y el alojamiento de criostato y creando suficiente espacio entre las caras polares de iman.

El potencial alterno de alta tension que acciona la placa D presenta una frecuencia que se barre hacia abajo durante el ciclo de aceleracion para contabilizar la masa relativista en aumento de los protones y el campo magnetico en disminucion. La placa D ficticia no requiere una estructura semicilindrica hueca ya que esta a un potencial a tierra a lo largo de las paredes de la camara de vacio. Pueden usarse otras disposiciones de placa tal como mas de un par de electrodos de aceleracion accionados con diferentes fases electricas o multiplos de la frecuencia fundamental. La estructura de RF puede ponerse a punto para mantener la Q elevada durante el barrido de frecuencia requerido usando, por ejemplo, un condensador rotatorio que presenta hojas rotatorias que se engranan entre ellas y hojas estacionarias. Durante cada engrane de las hojas, la capacitancia aumenta, por tanto, bajando la frecuencia resonante de la estructura de RF. Las hojas pueden formarse para crear un barrido de frecuencia preciso requerido. Puede engancharse en fase un motor de accionamiento para el condensador rotatorio al generador de RF para un control preciso. Un conjunto de particulas puede acelerarse durante cada engrane de las hojas del condensador rotatorio.

La camara de vacio en la que se produce la aceleracion es un recipiente generalmente cilindrico que es mas delgado en el centro y mas grueso en el reborde. La camara de vacio alberga las placas de RF y la fuente de particulas y se evacua por una bomba de vacio. El mantenimiento de un alto vacio reduce las posibilidades de que los iones acelerados no se pierdan en colisiones con moleculas de gas y permite que la tension de RF se mantenga a un nivel superior sin conectarse a tierra.

Protones (u otros iones) atraviesan una trayectoria generalmente en espiral orbital que comienza en la fuente de particulas. En la mitad de cada bucle de la trayectoria en espiral, los protones ganan energia a medida que pasan a traves del campo electrico de RF. A medida que los protones ganan energia, el radio de la orbita central de cada bucle sucesivo de su trayectoria en espiral es mayor que el bucle anterior hasta que el radio de bucle alcanza el radio maximo de la cara polar. En esa ubicacion, una perturbacion de campo electrico y magnetico dirige protones a un area en donde el campo magnetico disminuye rapidamente, y los protones salen del area del campo magnetico elevado y se dirigen a traves de un tubo de evacuacion, denominado en el presente documento canal de extraccion, para salir del sincrociclotron. Puede usarse un regenerador magnetico para cambiar la perturbacion de campo magnetico para dirigir los protones. Los protones que salen tenderan a dispersarse a medida que entran en un area con un campo magnetico marcadamente reducido que existe en la sala alrededor del sincrociclotron. Elementos 507, 509 de conformacion de haz en el canal 138 de extraccion (figura 25) redirigen los protones de modo que se encuentran en un haz recto de extension espacial limitada.

A medida que el haz sale del canal de extraccion se hace pasar a traves de un sistema 525 de formacion de haz (figura 25), que puede incluir un sistema de exploracion del tipo descrito en el presente documento. El sistema 525 de formacion de haz puede usarse junto con un soporte interno que controla la aplicacion del haz.

Campos magneticos de dispersion que salen del sincrociclotron pueden limitarse tanto por una culata de iman (que tambien sirve como pantalla) como por una pantalla 514 magnetica independiente (por ejemplo, figura 1). La pantalla magnetica independiente incluye una capa 517 de material ferromagnetico (por ejemplo, acero o hierro) que alberga la culata con forma de cajita, separada por un espacio 516. Esta configuracion que incluye una interposicion de una culata, un espacio, y una pantalla logra una proteccion adecuada para un campo magnetico dado con fugas de peso menor. Tal como se describe anteriormente, en algunas implementaciones, un sistema de retorno activo puede usarse en lugar de, o para aumentar el funcionamiento de la culata magnetica y la pantalla.

Haciendo referencia a la figura 23, el soporte permite que el sincrociclotron se haga rotar alrededor de un eje de rotacion horizontal 432. La estructura 416 de viga presenta dos vanos 480, 482 generalmente paralelos. El sincrociclotron se aloja entre los vanos aproximadamente a medio camino entre las patas. El soporte se equilibra para la rotacion alrededor de los cojinetes usando contrapesos 622, 624 montados en extremos de las patas en oposicion a la viga.

El soporte se acciona para rotar por un motor electrico montado en uno o ambas patas del soporte y se conecta a los alojamientos de cojinete mediante engranajes de accionamiento. La posicion de rotacion del soporte se deriva de senales proporcionadas por codificadores de angulo de arbol incorporados en los motores de accionamiento de soporte y los engranajes de accionamiento.

En la ubicacion en la que el haz de iones sale del sincrociclotron, el sistema 525 de formacion de haz actua sobre el haz de iones para aportarle propiedades adecuadas para el tratamiento del paciente. Por ejemplo, el haz puede expandirse y su profundidad de penetracion hacerse variar para proporcionar una radiacion uniforme a traves de un volumen de objetivo dado. El sistema de formacion de haz puede incluir elementos exploracion activa tal como se describe en el presente documento.

Todos los sistemas activos del sincrociclotron (las bobinas superconductoras accionadas por corriente, las placas de accionamiento por RF, las bombas de vacio para la camara de aceleracion de vacio y para la camara de refrigeracion de bobina superconductora, la fuentes de particula accionadas por corriente, la fuente de gas de hidrogeno, y los refrigeradores de placa de RF, por ejemplo), pueden controlarse mediante electronica de control de sincrociclotron apropiada (no mostrada), lo que puede incluir, por ejemplo, uno o mas dispositivos de procesamiento que ejecutan instrucciones a partir de una memoria para llevar a cabo el control.

Tal como se explico anteriormente, haciendo referencia al sistema 602 de la figura 29, un acelerador de particulas de produccion de haz, en este caso el sincrociclotron 604 (que puede incluir cualesquiera y todas las caracteristicas tal como se describen en el presente documento), puede estar montado en el soporte 605 rotatorio. El soporte 605 rotatorio es del tipo descrito en el presente documento, y puede rotar angularmente alrededor del soporte 606 de paciente. Esta caracteristica permite que el sincrociclotron 604 proporcione un haz de particulas esencialmente directamente al paciente desde diversos angulos. Por ejemplo, tal como en la figura 29, si el sincrociclotron 604 esta por encima del soporte 606 de paciente, el haz de particulas puede dirigirse hacia abajo hacia el paciente. Alternativamente, si el sincrociclotron 604 esta por debajo del soporte 606 de paciente, el haz de particulas puede dirigirse hacia arriba hacia el paciente. El haz de particulas se aplica esencialmente directamente al paciente en cuanto a que un mecanismo de guiado de haz intermediario no se requiere. Un mecanismo de guiado, en este contexto, es diferente de un mecanismo de dimensionado o conformado porque un mecanismo de dimensionado o conformado no vuelve a guiar el haz, sino que en su lugar dimensiona y/o conforma el haz al tiempo que mantiene la misma trayectoria general del haz.

Detalles adicionales con respecto a una implementacion a modo de ejemplo del sistema anterior pueden encontrarse en la patente estadounidense n.° 7.728.311, presentada el 16 de noviembre del 2006 y titulada “Particle Charged Radiation Therapy”, y en la solicitud de patente estadounidense n.° 12/275.103, presentada el 20 de noviembre del 2008 y titulada “Inner Gantry”. En algunas implementaciones, el sincrociclotron puede ser un dispositivo de energia variable, tal como el descrito en la solicitud de patente estadounidense n.° 13/916.401, presentada el 12 de junio del 2013.

Acelerador de particulas de energia variable

El acelerador de particulas usado en el sistema a modo de ejemplos de terapia con particulas y el sistema de exploracion a modo de ejemplos descrito en el presente documento puede ser un acelerador de particulas de energia variable, un ejemplo del cual se describe a continuacion

La energia de un haz de particulas extraido (la emision del haz de particulas del acelerador) puede afectar al uso del haz de particulas durante el tratamiento. En algunas maquinas, la energia del haz de particulas (o particulas en el haz de particulas) no aumenta tras la extraccion. Sin embargo, la energia puede reducirse basandose en necesidades del tratamiento tras la extraccion y antes del tratamiento. Haciendo referencia a la figura 30, un sistema 910 de tratamiento a modo de ejemplo incluye un acelerador 912, por ejemplo, un sincrociclotron, del que se extrae un haz 914 de particulas (por ejemplo, protones) que presenta una energia variable para irradiar un volumen 924 de objetivo de un cuerpo 922. Opcionalmente, uno o mas dispositivos adicionales, tales como una unidad 916 de exploracion o una unidad 916 de dispersion, una o mas unidades 918 de monitorizacion, y un degradador 920 de energia, se colocan a lo largo de la direccion 928 de irradiacion. Los dispositivos interceptan la seccion transversal del haz 914 extraido y alteran una o mas propiedades del haz extraido para el tratamiento.

Un volumen de objetivo que va a irradiarse (un objetivo de irradiacion) por un haz de particulas para el tratamiento presenta, normalmente, una configuracion tridimensional. En algunos ejemplos, para llevar a cabo el tratamiento, el volumen de objetivo se divide en capas a lo largo de la direccion de irradiacion del haz de particulas de modo que la irradiacion puede realizarse de manera capa por capa. Para determinados tipos de particulas, tales como protones, la profundidad de penetracion (o que capa alcanza el haz) dentro del volumen de objetivo se determina en gran medida por la energia del haz de particulas. Un haz de particulas de una energia dada no alcanza sustancialmente mas alla de una profundidad de penetracion correspondiente para esa energia. Para mover el haz irradiacion de una capa a otra capa del volumen de objetivo, la energia del haz de particulas se cambia.

En el ejemplo mostrado en la figura 30, el volumen 924 de objetivo se divide en nueve capas 926a-926i a lo largo de la direccion 928 de irradiacion. En un procedimiento a modo de ejemplo, la irradiacion comienza desde la capa 926i mas profunda, una capa cada vez, gradualmente a las capas mas superficiales y termina con la capa 926a mas superficial. Antes de la aplicacion al cuerpo 922, la energia del haz 914 de particulas se controla para encontrarse a un nivel para permitir que el haz de particulas se detenga en una capa deseada, por ejemplo, la capa 926d, sin penetrar sustancialmente adicionalmente en el cuerpo o el volumen de objetivo, por ejemplo, las capas 926e-926i o mas profundo en el cuerpo. En algunos ejemplos, la energia deseada del haz 914 de particulas disminuye a medida que la capa de tratamiento se hace mas superficial en relacion con la aceleracion de particula. En algunos ejemplos, la diferencia de energia de haz para tratar capas adyacentes del volumen 924 de objetivo es de aproximadamente 3 MeV a aproximadamente 100 MeV, por ejemplo, de aproximadamente 10 MeV a aproximadamente 80 MeV, aunque tambien pueden ser posibles otras diferencias, dependiendo de, por ejemplo, el grosor de las capas y las propiedades del haz.

La variacion de energia para tratar diferentes capas del volumen 924 de objetivo puede realizarse en el acelerador 912 (por ejemplo, el acelerador puede variar la energia) de modo que, en algunas implementaciones, no se requiere una variacion de energia adicional tras extraer el haz de particulas del acelerador 912. De modo que, el degradador 920 de energia opcional en el sistema 10 de tratamiento puede eliminarse del sistema. En algunas implementaciones, el acelerador 912 puede emitir haces de particulas que presentan una energia que varia entre aproximadamente 100 MeV y aproximadamente 300 MeV, por ejemplo, entre aproximadamente 115 MeV y aproximadamente 250 MeV. La variacion puede ser continua o non continua, por ejemplo, una etapa cada vez. En algunas implementaciones, la variacion, continua o no continua, puede tener lugar a una velocidad relativamente elevada, por ejemplo, de hasta aproximadamente 50 MeV por segundo o de hasta aproximadamente 20 MeV por segundo. La variacion no continua puede tener lugar en una etapa cada vez con un tamano de etapa de aproximadamente 10 MeV a aproximadamente 90 MeV.

Cuando la irradiacion se completa en una capa, el acelerador 912 puede variar la energia del haz de particulas para irradiar una siguiente capa, por ejemplo, en varios segundos o en menos de un segundo. En algunas implementaciones, el tratamiento del volumen 924 de objetivo puede continuar sin una interrupcion sustancial o incluso sin ninguna interrupcion. En algunas situaciones, el tamano de etapa de la variacion de energia no continua se selecciona para corresponder a la diferencia de energia necesaria para irradiar dos capas adyacentes del volumen 924 de objetivo. Por ejemplo, el tamano de etapa puede ser el mismo que, o una fraccion de, la diferencia de energia.

En algunas implementaciones, el acelerador 912 y el degradador 920 en conjunto varian la energia del haz 914. Por ejemplo, el acelerador 912 proporciona un ajuste aproximado y el degradador 920 proporciona un ajuste afinado o viceversa. En este ejemplo, el acelerador 912 puede emitir el haz de particulas que varia energia con una etapa de variacion de aproximadamente 10-80 MeV, y el degradador 920 ajusta (por ejemplo, reduce) la energia del haz en una etapa de variacion de aproximadamente 2-10 MeV.

El uso reducido (o ausencia) del degradador de energia, tal como un modulador de intervalo, puede ayudar a mantener propiedades y calidad del haz de emision del acelerador, por ejemplo, intensidad de haz. El control del haz de particulas puede realizarse en el acelerador. Pueden reducirse o eliminarse efectos secundarios, por ejemplo, de neutrones generados cuando el haz de particulas pasa el degradador 920.

La energia del haz 914 de particulas puede ajustarse para tratar otro volumen 930 de objetivo en otro cuerpo o parte 922' de cuerpo tras completar el tratamiento en el volumen 924 de objetivo. Los volumenes 924, 930 de objetivo pueden estar en el mismo cuerpo (o paciente), o en diferentes pacientes. Es posible que la profundidad D del volumen 930 de objetivo de una superficie 922' de cuerpo sea diferente de la del volumen 924 de objetivo. Aunque puede realizarse determinado ajuste de energia por el degradador 920, el degradador 912 solo puede reducir la energia de haz y no aumentar la energia de haz.

A este respecto, en algunos casos, la energia de haz requerida para tratar el volumen 930 de objetivo es superior a la energia de haz requerida para tratar el volumen 924 de objetivo. En tales casos, el acelerador 912 puede aumentar la energia de haz de emision tras tratar el volumen 924 de objetivo y antes de tratar el volumen 930 de objetivo. En otros casos, la energia de haz requerida para tratar el volumen 930 de objetivo es menor de la energia de haz requerida para tratar el volumen 924 de objetivo. Aunque el degradador 920 puede reducir la energia, el acelerador 912 puede ajustarse para emitir una menor energia de haz para reducir o eliminar el uso del degradador 920. La division de los volumenes 924, 930 de objetivo en capas puede ser diferente o igual. El volumen 930 de objetivo puede tratarse de manera similar de manera capa por capa para el tratamiento del volumen 924 de objetivo.

El tratamiento de los diferentes volumenes 924, 930 de objetivo en el mismo paciente puede ser sustancialmente continuo, por ejemplo, siendo el tiempo de detencion entre los dos volumenes de no mas de aproximadamente 30 minutos o menos, por ejemplo, 25 minutos o menos, 20 minutos o menos, 15 minutos o menos, 10 minutos o menos, 5 minutos o menos, o 1 minuto o menos. Tal como se explico en el presente documento, el acelerador 912 puede estar montado en un soporte movil y el movimiento del soporte puede mover el acelerador para alcanzar diferentes volumenes de objetivo. En algunas situaciones, el acelerador 912 puede completar el ajuste de energia del haz 914 de emision durante el tiempo durante el que el sistema de tratamiento realiza el ajuste (tal como mover el soporte) tras completar el tratamiento del volumen 924 de objetivo y antes de comenzar el tratamiento del volumen 930 de objetivo. Tras la alineacion del acelerador y el volumen 930 de objetivo, el tratamiento puede comenzar con la energia de haz deseada, ajustada. El ajuste de energia de haz para diferentes pacientes tambien puede completarse de manera relativamente eficaz. En algunos ejemplos, todos los ajustes, incluyendo aumento/reduccion de energia de haz y/o movilidad del soporte se realizan en aproximadamente 30 minutos, por ejemplo, en aproximadamente 25 minutos, en aproximadamente 20 minutos, en aproximadamente 15 minutos, en aproximadamente 10 minutos o en aproximadamente 5 minutos.

En la misma capa de un volumen de objetivo, puede aplicarse una dosis de irradiacion moviendo el haz a traves de la superficie bidimensional de la capa (que en ocasiones se denomina haz de exploracion) usando una unidad 916 de exploracion. Alternativamente, la capa puede irradiarse haciendo pasar el haz extraido a traves de uno o mas dispersores de la unidad 16 de dispersion (que en ocasiones se denomina haz de dispersion).

Las propiedades de haz, tales como energia e intensidad, pueden seleccionarse antes de un tratamiento o pueden ajustarse durante el tratamiento controlando el acelerador 912 y/u otros dispositivos, tales como la(s) unidad(es) 916 de exploracion/dispersora(s), el degradador 920, y otros no mostrados en las figuras. En implementaciones a modo de ejemplo, el sistema 910 incluye un controlador 932, tal como un ordenador, en comunicacion con uno o mas dispositivos en el sistema. El control puede ser basandose en resultados de la monitorizacion realizada por el uno o mas monitores 918, por ejemplo, monitorizacion de la intensidad de haz, dosis, ubicacion de haz en el volumen de objetivo, etc. Aunque se muestra que los monitores 918 estan entre el dispositivo 916 y el degradador 920, pueden colocarse uno o mas monitores en otras ubicaciones apropiadas a lo largo de la trayectoria de irradiacion de haz. El controlador 932 tambien puede almacenar un plan de tratamiento para uno o mas volumenes de objetivo (para el mismo paciente y/o diferentes pacientes). El plan de tratamiento puede determinarse antes de que el tratamiento comience y puede incluir parametros, tales como la forma del volumen de objetivo, el numero de capas de irradiacion, la dosis de irradiacion para cada capa, el numero de veces que se irradia cada capa, etc. El ajuste de una propiedad de haz dentro del sistema 910 puede realizarse basandose en el plan de tratamiento. Pueden realizarse ajustes adicionales durante el tratamiento, por ejemplo, cuando se detecta una desviacion del plan de tratamiento.

En algunas implementaciones, el acelerador 912 esta configurado para variar la energia del haz de emision de particulas haciendo variar el campo magnetico en el que se acelera el haz de particulas. En una implementacion a modo de ejemplo, uno o mas conjuntos de bobinas reciben corriente electrica variable para producir un campo magnetico variable en la cavidad. En algunos ejemplos, un conjunto de bobinas recibe una corriente electrica fija, mientras que uno o mas conjuntos de bobinas adicionales reciben una corriente variable de modo que la corriente total recibida por los conjuntos de bobina varia. En algunas implementaciones, todos los conjuntos de bobinas son superconductores. En otras implementaciones, algunos conjuntos de bobinas, tales como el conjunto para la corriente electrica fija, son superconductores, mientras que otros conjuntos de bobinas, tales como el uno o mas conjuntos para la corriente variable, no son superconductores. En algunos ejemplos, todos los conjuntos de bobinas no son superconductores.

Generalmente, la magnitud del campo magnetico puede ajustarse a escala con la magnitud de la corriente electrica. Al ajustar la corriente electrica total de las bobinas en un intervalo predeterminado puede generar un campo magnetico que varia en un intervalo predeterminado correspondiente. En algunos ejemplos, un ajuste continuo de la corriente electrica puede conllevar una variacion continua del campo magnetico y una variacion continua de la energia de haz de emision. Alternativamente, cuando la corriente electrica aplicada a las bobinas se ajusta de una manera relacionada con etapa, continua, el campo magnetico y la energia de haz de emision tambien varian por consiguiente de manera no continua (relacionada con etapa). El ajuste a escala del campo magnetico a la corriente puede permitir que se lleve a cabo la variacion del a energia de haz de manera relativamente precisa, aunque algunas veces puede realizarse un ajuste menor distinto de la corriente de entrada.

En algunas implementaciones, para emitir haces de particulas que presentan una energia variable, el acelerador 912 esta configurado para aplicar tensiones de RF que realizan el barrido de diferentes intervalos de frecuencia, correspondiendo cada intervalo a una energia de haz de emision diferente. Por ejemplo, si el acelerador 912 esta configurado para producir tres energias de haz de emision diferentes, la tension de RF puede realizar el barrido de tres intervalos de frecuencia diferentes. En otro ejemplo, correspondiente a variaciones de energia de haz continuas, la tension de RF realiza el barrido de intervalos de frecuencia que cambian de manera continua. Los intervalos de frecuencia diferentes pueden presentar diferentes limites de frecuencia inferior y/o frecuencia superior.

El canal de extraccion puede estar configurado para adaptar el intervalo de diferentes energias producido por el acelerador de particulas de energia variable. Por ejemplo, el canal de extraccion puede ser lo suficientemente grande para soportar las energias mayor y menor producidas por el acelerador de particulas. Es decir, el canal de extraccion puede dimensionarse o de otro modo configurarse para recibir y transmitir particulas dentro de esos intervalos de energia. Haces de particulas que presentan diferentes energias pueden extraerse del acelerador 912 sin alterar las caracteristicas del regenerador que se usa para extraer haces de particulas que presentan una unica

energia. En otras implementaciones, para adaptar la energia de particula variable, el regenerador puede moverse

para alterar (por ejemplo, cambiar) diferentes orbitas de particula de la manera descrita anteriormente y/o pueden

anadirse o retirarse vastagos de hierro (cunas magneticas) para cambiar el salto de campo magnetico proporcionado

por el regenerador. Mas especificamente, diferentes energias de particula estaran, normalmente, en diferentes

orbitas de particula dentro de la cavidad. Al mover el regenerador, es posible interceptar una orbita de particula a una

energia especifica y proporcionar de ese modo la correcta perturbacion de esa orbita de modo que las particulas en

la energia especifica alcanzan el canal de extraccion. En algunas implementaciones, el movimiento del regenerador

(y/o adicion/retirada de cunas magneticas) se realiza en tiempo real para coincidir con cambios en tiempo real en la

emision de energia de haz de particulas mediante el acelerador. En otras implementaciones, energia de particula se

ajusta en base a tratamiento, y el movimiento del regenerador (y/o adicion/retirada de cunas magneticas) se realiza

antes del tratamiento. En cualquier caso, el movimiento del regenerador (y/o adicion/retirada de cunas magneticas)

puede controlarse por ordenador. Por ejemplo, un ordenador puede controlar uno o mas motores que realizan el

movimiento del regenerador y/o cunas magneticas.

En algunas implementaciones, el regenerador se implementa usando una o mas cunas magneticas que pueden

controlarse para moverse a la(s) ubicacion/ubicaciones apropiada(s).

Como ejemplo, la tabla 1 muestra tres niveles de energia a modo de ejemplo en los que el acelerador 912 a modo

de ejemplo puede emitir haces de particulas. Los parametros correspondientes para producir los tres niveles de

energia tambien se enumeran. A este respecto, el iman corriente se refiere a la corriente electrica total aplicada al

uno o mas conjuntos de bobina en el acelerador 912; las frecuencias maxima y minima definen los intervalos en los

que la tension de RF realiza el barrido; y “r” es la distancia radial de una ubicacion con respecto a un centro de la

cavidad en el que las particulas se aceleran.

Tabla 1. Ejemplos de energias de haz y parametros respectivos.

Energia de Corriente de Frecuencia Frecuencia Campo magnetico a Campo magnetico a

haz (MeV) iman (Amps) maxima (MHz) minima (MHz) r=0 mm (Teslas) r=298 mm (Teslas)

250 1990 132 99 8,7 8,2

235 1920 128 97 8,4 8,0

211 1760 120 93 7,9 7,5

A continuacion, se describen detalles que pueden incluirse en un acelerador de particulas a modo de ejemplo que

produce particulas cargadas que presentan energias variables. El acelerador puede ser un sincrociclotron y las

particulas pueden ser protones. Las particulas pueden emitirse como haces pulsados. La energia de la emision de

haz del acelerador de particulas puede variar durante el tratamiento de un volumen de objetivo en un paciente, o

entre tratamientos de diferentes volumenes de objetivo del mismo paciente o de diferentes pacientes. En algunas

implementaciones, se cambian los ajustes del acelerador para variar la energia de haz cuando no se emite ningun

haz (o particulas) desde el acelerador. La variacion de energia puede ser continua o no continua durante un intervalo

deseado.

Haciendo referencia al ejemplo mostrado en la figura 1, el acelerador de particulas (por ejemplo, el sincrociclotron

502), que puede ser un acelerador de particulas de energia variable como el acelerador 912 descrito anteriormente,

puede estar configurado para emitir haces de particulas que presentan una energia variable. El intervalo de la

energia variable puede presentar un limite superior que es de aproximadamente 200 MeV a aproximadamente 300

MeV o superior, por ejemplo, 200 MeV, aproximadamente 205 MeV, aproximadamente 210 MeV, aproximadamente

215 MeV, aproximadamente 220 MeV, aproximadamente 225 MeV, aproximadamente 230 MeV, aproximadamente 235 MeV, aproximadamente 240 MeV, aproximadamente 245 MeV, aproximadamente 250 MeV, aproximadamente 255 MeV, aproximadamente 260 MeV, aproximadamente 265 MeV, aproximadamente 270 MeV, aproximadamente 275 MeV, aproximadamente 280 MeV, aproximadamente 285 MeV, aproximadamente 290 MeV, aproximadamente 295 MeV, o aproximadamente 300 MeV o superior. El intervalo tambien puede presentar un limite inferior que es de

aproximadamente 100 MeV o menor de aproximadamente 200 MeV, por ejemplo, aproximadamente 100 MeV o

menor, aproximadamente 105 MeV, aproximadamente 110 MeV, aproximadamente 115 MeV, aproximadamente 120

MeV, aproximadamente 125 MeV, aproximadamente 130 MeV, aproximadamente 135 MeV, aproximadamente 140

MeV, aproximadamente 145 MeV, aproximadamente 150 MeV, aproximadamente 155 MeV, aproximadamente 160

MeV, aproximadamente 165 MeV, aproximadamente 170 MeV, aproximadamente 175 MeV, aproximadamente 180

MeV, aproximadamente 185 MeV, aproximadamente 190 MeV, aproximadamente 195 MeV, aproximadamente 200

MeV.

En algunos ejemplos, la variacion es no continua y la etapa de variacion puede presentar un tamano de

aproximadamente 10 MeV o menor, aproximadamente 15 MeV, aproximadamente 20 MeV, aproximadamente 25

MeV, aproximadamente 30 MeV, aproximadamente 35 MeV, aproximadamente 40 MeV, aproximadamente 45 MeV,

aproximadamente 50 MeV, aproximadamente 55 MeV, aproximadamente 60 MeV, aproximadamente 65 MeV, aproximadamente 70 MeV, aproximadamente 75 MeV, o aproximadamente 80 MeV o superior. La variacion de la energia por un tamano de etapa no puede llevar mas de 30 minutos, por ejemplo, aproximadamente 25 minutos o menos, aproximadamente 20 minutos o menos, aproximadamente 15 minutos o menos, aproximadamente 10 minutos o menos, aproximadamente 5 minutos o menos, aproximadamente 1 minuto o menos, o aproximadamente 30 segundos o menos. En otros ejemplos, la variacion es continua y el acelerador puede ajustar la energia del haz de particulas a una velocidad relativamente alta, por ejemplo, de hasta aproximadamente 50 MeV por segundo, de hasta aproximadamente 45 MeV por segundo, de hasta aproximadamente 40 MeV por segundo, de hasta aproximadamente 35 MeV por segundo, de hasta aproximadamente 30 MeV por segundo, de hasta aproximadamente 25 MeV por segundo, de hasta aproximadamente 20 MeV por segundo, de hasta aproximadamente 15 MeV por segundo, o de hasta aproximadamente 10 MeV por segundo. El acelerador puede estar configurado para ajustar la energia de particula tanto de manera continua como de manera no continua. Por ejemplo, puede usarse una combinacion de la variacion continua y no continua en un tratamiento de un volumen de objetivo o en tratamientos de diferentes volumenes de objetivo. Pueden lograrse un plan de tratamiento flexible y un tratamiento flexible.

Un acelerador de particulas que emite un haz de particulas que presenta una energia variable puede proporcionar precision en el tratamiento de irradiacion y reducir el numero de dispositivos adicionales (distintos del acelerador) usados para el tratamiento. Por ejemplo, el uso de degradadores para cambiar la energia de un haz de emision de particulas puede reducirse o eliminarse para la totalidad o parte del tratamiento. Las propiedades del haz de particulas, tal como intensidad, focalizacion, etc. pueden controlarse en el acelerador de particulas y el haz de particulas puede alcanzar el volumen de objetivo sin alteracion sustancial procedente de dispositivos adicionales. La velocidad de variacion relativamente alta de la energia de haz puede reducir el tiempo de tratamiento y permitir un uso eficaz del sistema de tratamiento.

En algunas implementaciones, el acelerador, tal como el sincrociclotron 502 de la figura 1, acelera particulas o haces de particulas a niveles de energia variables haciendo variar el campo magnetico en el acelerador, lo que puede lograrse haciendo variar la corriente electrica aplicada a bobinas para generar el campo magnetico. Tal como se explico anteriormente, un sincrociclotron a modo de ejemplo (por ejemplo, 502 en la figura 1) incluye un sistema de iman que contiene una fuente de particulas, un sistema de accionamiento de radiofrecuencia, y un sistema de extraccion de haz. La figura 33 muestra un ejemplo de un sistema de iman que puede usarse en un acelerador de energia variable. En esta implementacion a modo de ejemplo, el campo magnetico establecido por el sistema 1012 de iman puede variar de aproximadamente el 5% a aproximadamente el 35% de un valor maximo del campo magnetico que dos conjuntos de bobinas 40a y 40b, y 42a y 42b pueden generar. El campo magnetico establecido por el sistema de iman presenta una forma apropiada para mantener la focalizacion de un haz de protones contenido usando una combinacion de los dos conjuntos de bobinas y un par de estructuras ferromagneticas conformadas (por ejemplo, acero de carbono bajo), ejemplos de las cuales se proporcionaron anteriormente.

Cada conjunto de bobinas puede ser un par dividido de bobinas anulares para recibir corriente electrica. En algunas situaciones, ambos conjuntos de bobinas son superconductores. En otras situaciones, solo un conjunto de las bobinas es superconductor y el otro conjunto es no superconductor o de conduccion normal (tambien comentado a continuacion). Tambien es posible que ambos conjuntos de bobinas no sean superconductores. Materiales superconductores adecuados para usarse en las bobinas incluyen niobio-3 estano (Nb3Sn) y/o niobio-titanio. Otros materiales de conduccion normal pueden incluir cobre. Ejemplos de construcciones de conjunto de bobina se describen a continuacion.

Los dos conjuntos de bobina pueden conectarse electricamente en serie o en paralelo. En algunas implementaciones, la corriente electrica total recibida por los dos conjuntos de bobina puede incluir de aproximadamente 2 millones de amperios-vuelta a aproximadamente 10 millones de amperios-vuelta, por ejemplo, de aproximadamente 2,5 a aproximadamente 7,5 millones de amperios-vuelta o de aproximadamente 3,75 millones de amperios-vuelta a aproximadamente 5 millones de amperios-vuelta. En algunos ejemplos, un conjunto de bobinas esta configurado para recibir una parte fija (o constante) de la corriente electrica variable total, mientras que el otro conjunto de bobinas esta configurado para recibir una parte variable de la corriente electrica total. La corriente electrica total de los dos conjuntos de bobina varia con la variacion de la corriente en un conjunto de bobina. En otras situaciones, la corriente electrica aplicada a ambos conjuntos de bobina puede variar. La corriente variable total en los dos conjuntos de bobina puede generar un campo magnetico que presenta una magnitud variable, que a su vez varia las trayectorias de aceleracion de las particulas y produce particulas que presentan energias variables.

Generalmente, la magnitud del campo magnetico generado por la(s) bobina(s) puede ajustarse a escala a la magnitud de la corriente electrica total aplicada a la(s) bobina(s). Basandose en el ajuste a escala, en algunas implementaciones, la variacion lineal de la resistencia del campo magnetico puede lograrse cambiando linealmente la corriente total de los conjuntos de bobina. La corriente total puede ajustarse a una velocidad relativamente elevada, lo que conlleva un ajuste de velocidad relativamente alta del campo magnetico y la energia de haz.

En el ejemplo representado en la tabla 1 anterior, la relacion entre valores de la corriente y el campo magnetico en el centro geometrico del anillo de bobina es: 1990:8,7 (aproximadamente 228,7:1); 1920:8,4 (aproximadamente 228,6:1); 1760:7,9 (aproximadamente 222,8:1). Por consiguiente, ajustando la magnitud de la corriente total aplicada a bobina(s) superconductora(s) puede ajustar de manera proporcional (basandose en la relacion) la magnitud del campo magnetico.

El ajuste a escala del campo magnetico a la corriente electrica total en el ejemplo de la tabla 1 tambien se muestra en la grafica de la figura 31, en donde BZ es el campo magnetico a lo largo de la direccion Z; y R es la distancia radial medida desde un centro geometrico de los anillos de bobina a lo largo de una direccion perpendicular a la direccion Z. El campo magnetico presenta el valor mas elevado en el centro geometrico, y disminuye a medida que aumenta la distancia R. Las curvas 1035, 1037 representan el campo magnetico generado por los mismos conjuntos de bobina que reciben corriente electrica total diferente: 1760 amperios y 1990 amperios, respectivamente. Las energias correspondientes de las particulas extraidas son 211 MeV y 250 MeV, respectivamente. Las dos curvas 1035, 1037 presentan sustancialmente la misma forma y las diferentes partes de las curvas 1035, 1037 son sustancialmente paralelas. Como resultado, o bien la curva 1035 o bien la curva 1037 pueden desplazarse linealmente para coincidir sustancialmente con la otra curva, indicando que el campo magnetico puede ajustarse a escala a la corriente electrica total aplicada a los conjuntos de bobina.

En algunas implementaciones, el ajuste a escala del campo magnetico a la corriente electrica total puede no ser perfecto. Por ejemplo, la relacion entre el campo magnetico y la corriente calculada basandose en el ejemplo mostrado en tabla 1 no es constante. Tambien, tal como se muestra en la figura 31, el desplazamiento lineal de una curva puede no coincidir perfectamente con la otra curva. En algunas implementaciones, la corriente total se aplica a los conjuntos de bobina bajo la presuncion de un ajuste a escala perfecto. El campo magnetico objetivo (segun la presuncion de un ajuste a escala perfecto) puede generarse alterando adicionalmente las caracteristicas, por ejemplo, la geometria, de las bobinas para contrarrestar la imperfeccion en el ajuste a escala. Como ejemplo, vastagos ferromagneticos (por ejemplo, hierro) (cunas magneticas) pueden insertarse o retirarse de una o de ambas estructuras magneticas (por ejemplo, culatas, piezas polares, y similares). Las caracteristicas de las bobinas pueden alterarse a una velocidad relativamente elevada de modo que la velocidad del ajuste de campo magnetico no se vea sustancialmente afectada en comparacion con la situacion en la que el ajuste a escala es perfecto y solo necesita ajustarse la corriente electrica. En el ejemplo de vastagos de hierro, los vastagos pueden anadirse o retirarse a una escala de tiempo de segundos o minutos, por ejemplo, en 5 minutos, en 1 minuto, menos de 30 segundos, o menos de 1 segundo.

En algunas implementaciones, los ajustes del acelerador, tal como la corriente aplicada a los conjuntos de bobina, pueden elegirse basandose en el ajuste a escala sustancial del campo magnetico a la corriente electrica total en los conjuntos de bobina.

Generalmente, para producir la corriente total que varia dentro de un intervalo deseado, puede usarse cualquier combinacion de corriente aplicada apropiada a los dos conjuntos de bobina. En un ejemplo, el conjunto de bobina 42a, 42b puede estar configurado para recibir una corriente electrica fija correspondiente a un limite inferior de un intervalo deseado del campo magnetico. En el ejemplo mostrado en la tabla 1, la corriente electrica fija es de 1760 amperios. Ademas, el conjunto de bobina 40a, 40b puede estar configurado para recibir una corriente variable electrica que presenta un limite superior correspondiente a una diferencia entre un limite superior y un limite inferior del intervalo deseado del campo magnetico. En el ejemplo mostrado en tabla 1, el conjunto de bobina 40a, 40b esta configurado para recibir corriente electrica que varia entre 0 amperios y 230 amperios.

En otro ejemplo, el conjunto de bobina 42a, 42b puede estar configurado para recibir una corriente electrica fija correspondiente a un limite superior de un intervalo deseado del campo magnetico. En el ejemplo mostrado en la tabla 1, la corriente fija es de 1990 amperios. Ademas, el conjunto de bobina 40a, 40b puede estar configurado para recibir una corriente electrica variable que presenta un limite superior correspondiente a una diferencia entre un limite inferior y un limite superior del intervalo deseado del campo magnetico. En el ejemplo mostrado en la tabla 1, el conjunto de bobina 40a, 40b esta configurado para recibir corriente electrica que varia entre -230 amperios y 0 amperios.

El campo magnetico variable total generado por la corriente variable total para acelerar las particulas puede presentar una magnitud maxima mayor de 4 Teslas, por ejemplo, mayor de 5 Teslas, mayor de 6 Teslas, mayor de 7 Teslas, mayor de 8 Teslas, mayor de 9 Teslas, o mayor de 10 Teslas, y de hasta aproximadamente 20 Teslas o superior, por ejemplo, de hasta aproximadamente 18 Teslas, de hasta aproximadamente 15 Teslas, o de hasta aproximadamente 12 Teslas. En algunas implementaciones, la variacion de la corriente total en los conjuntos de bobina puede variar el campo magnetico de aproximadamente 0,2 Teslas a aproximadamente 4,2 Teslas o mas, por ejemplo, de aproximadamente 0,2 Teslas a aproximadamente 1,4 Teslas o de aproximadamente 0,6 Teslas a aproximadamente 4,2 Teslas. En algunas situaciones, la cantidad de variacion del campo magnetico puede ser proporcional a la magnitud maxima.

La figura 32 muestra una estructura de RF a modo de ejemplo para realizar el barrido de la tension en la placa D 500 con respecto a un intervalo de frecuencia de RF para cada nivel de energia del haz de particulas, y para variar el intervalo de frecuencia cuando la energia de haz de particulas varia. Las superficies 503, 505 semicirculares de la placa D 500 estan conectadas a un conductor 1300 interior y se alojan en un conductor 1302 exterior. La tension elevada se aplica a la placa D 500 desde una fuente de alimentacion (no mostrada, por ejemplo, una entrada de tension oscilante) a traves de un dispositivo 1304 de acoplamiento de energia que acopla la fuente de alimentacion al conductor interior. En algunas implementaciones, el dispositivo 1304 de acoplamiento se coloca en el conductor 1300 interior para proporcionar transferencia de energfa desde la fuente de alimentacion hasta la placa D 500. Ademas, la placa D 500 se acopla a elementos 1306, 1308 reactivos variables para realizar el barrido de frecuencia de RF para cada nivel de energfa de partfcula, y para cambiar el intervalo de frecuencia de RF para diferentes niveles de energfa de partfcula.

El elemento 1306 reactivo variable puede ser un condensador rotatorio que presenta multiples hojas 1310 que pueden hacerse rotar por un motor (no mostrado). Al engranar o desengranar las hojas 1310 durante cada ciclo de barrido de RF, la capacitancia de la estructura de RF cambia, lo que a su vez cambia la frecuencia resonante de la estructura de RF. En algunas implementaciones, durante cada cuarto de ciclo del motor, las hojas 1310 se engranan entre sf. La capacitancia de la estructura de RF aumenta y la frecuencia resonante disminuye. El procedimiento se invierte a medida que las hojas 1310 se desengranan. Como resultado, la energfa requerida para generar la alta tension aplicada a la placa D 103 y necesaria para acelerar el haz puede reducirse en gran medida. En algunas implementaciones, la forma de las hojas 1310 se mecaniza para formar la dependencia requerida de frecuencia resonante en el tiempo.

La generacion de frecuencia de RF se sincroniza con la rotacion de hoja detectando la fase de la tension de RF en el resonador, manteniendo la tension alterna en las placas D proxima a la frecuencia resonante de la cavidad de RF. (La placa D ficticia se conecta a tierra y no se muestra en la figura 32).

El elemento 1308 reactivo variable puede ser un condensador formado por una placa 1312 y una superficie 1316 del conductor 1300 interior. La placa 1312 es movil a lo largo de una direccion 1314 hacia o alejandose de la superficie 1316. La capacitancia del condensador cambia a medida que cambian la distancia D entre la placa 1312 y la superficie 1316. Para que se realice el barrido de cada intervalo de frecuencia para una energfa de partfcula, la distancia D esta en un valor de conjunto, y para cambiar el intervalo de frecuencia, la placa 1312 se mueve de manera correspondiente al cambio en la energfa del haz de emision.

En algunas implementaciones, los conductores 1300, 1302 exterior e interior estan formados por un material metalico, tal como cobre, aluminio, o plata. Las hojas 1310 y la placa 1312 tambien pueden estar formadas por el mismo material metalico o diferentes materiales metalicos que los conductores 1300, 1302. El dispositivo 1304 de acoplamiento puede ser un conductor electrico. Los elementos 1306, 1308 reactivos variables pueden presentar otras formas y pueden acoplarse a la placa D 100 de otras maneras para realizar el barrido de frecuencia de RF y la alteracion de intervalo de frecuencia. En algunas implementaciones, un unico elemento reactivo variable puede estar configurado para realizar las funciones de ambos elementos 1306, 1308 reactivos variables. En otras implementaciones, pueden usarse mas de dos elementos reactivos variables.

El control del soporte, el soporte de paciente, los elementos de conformacion de haz activos, y el sincrociclotron para realizar una sesion de terapia se logran mediante una electronica de control de terapia apropiada (no mostrada). El control del sistema de terapia con partfculas tal como se describe en el presente documento y sus diversas caracterfsticas puede implementarse usando hardware o una combinacion de hardware y software. Por ejemplo, un sistema como los descritos en el presente documento puede incluir diversos controladores y/o dispositivos de procesamiento ubicados en diversos puntos. Un ordenador central puede coordinar el funcionamiento de los diversos controladores o dispositivos de procesamiento. El ordenador central, los controladores, y los dispositivos de procesamiento pueden ejecutar diversas rutinas de software para llevar a cabo el control y la coordinacion de pruebas y de calibracion.

El funcionamiento del sistema puede controlarse, al menos en parte, usando uno o mas productos de programa informatico, por ejemplo, uno o mas programas de ordenador realizados de manera tangible en uno o mas medios legibles por maquina no transitorios, para la ejecucion mediante, o para controlar el funcionamiento de, uno o mas aparatos de procesamiento de datos, por ejemplo, un procesador programable, un ordenador, multiples ordenadores, y/o componentes logicos programables.

Un programa de ordenador puede grabarse en cualquier forma de lenguaje de programacion, incluyendo lenguajes interpretados o compilados, y puede emplearse de cualquier forma, incluyendo como un programa autonomo o como un modulo, componente, subrutina, u otra unidad adecuada para usarse en un entorno informatico. Un programa de ordenador puede emplearse para ejecutarse en un ordenador o en multiples ordenadores en un sitio o distribuirse a traves de multiples sitios e interconectarse mediante una red de comunicacion.

Acciones asociadas con implementar la totalidad o parte de las operaciones del sistema de terapia con partfculas tal como se describe en el presente documento pueden realizarse mediante uno o mas procesadores programables que ejecutan uno o mas programas de ordenador para realizar las funciones descritas en el presente documento. La totalidad o parte de las operaciones pueden implementarse usando circuiterfa logica con fines especiales, por ejemplo, una FPGA (matriz de compuerta programable en el campo) y/o un ASIC (circuito integrado de aplicacion especffica).

Procesadores adecuados para la ejecucion de un programa informatico incluyen, a modo de ejemplo, microprocesadores con fines tanto especial como general, y cualquiera o mas procesadores de cualquier tipo de ordenador digital. Generalmente, un procesador recibira instrucciones y datos a partir de una zona de almacenamiento de solo lectura o una zona de almacenamiento de acceso aleatorio o ambas. Elementos de un ordenador (incluyendo a servidor) incluyen uno o mas procesadores para ejecutar instrucciones y uno o mas dispositivos de zona de almacenamiento para almacenar instrucciones y datos. Generalmente, un ordenador tambien incluira, o estara acoplado de manera operativa para recibir datos de, o transferir datos a, o ambos, uno o mas medios de almacenamiento legibles por maquina, tales como PCI de masa para almacenar datos, por ejemplo, discos magneticos, magnetoopticos, u opticos. Medios de almacenamiento legibles por maquina no transitorios adecuados para realizar instrucciones y datos de programa informatico incluyen todas las formas de zonas de almacenamiento no volatiles, incluyendo a modo de ejemplo, dispositivos de zona de almacenamiento semiconductores, por ejemplo, EPROM, EEPROM, y dispositivos de zona de almacenamiento rapidos; discos magneticos, por ejemplo, discos duros internos o discos extraibles; discos magnetoopticos; y discos CD-ROM y DVD-ROM.

Cualquier “conexion electrica” tal como se usa en el presente documento puede implicar una conexion fisica directa o una conexion que incluye componentes de intervencion pero que, no obstante, permite que las senales electricas fluyan entre componentes conectados. Cualquier “conexion” que implique circuiteria electrica mencionada en el presente documento, a menos que se especifique lo contrario, es una conexion electrica y no necesariamente una conexion fisica directa independientemente de si la palabra “electrica” se usa para modificar la “conexion”.

Cualesquiera dos o mas de las implementaciones anteriores pueden usarse en una combinacion apropiada en un acelerador de particulas apropiado (por ejemplo, un sincrociclotron). Del mismo modo, las caracteristicas individuales de cualesquiera dos o mas de las implementaciones anteriores pueden usarse en una combinacion apropiada.

Elementos de diferentes implementaciones descritos en el presente documento pueden combinarse para formar otras implementaciones no expuestas de manera especifica anteriormente. Los elementos pueden dejarse fuera de los procedimientos, sistemas, aparato, etc., descritos en el presente documento sin afectar de manera adversa a su funcionamiento. Diversos elementos independientes pueden combinarse en uno o mas elementos individuales para realizar las funciones descritas en el presente documento.

Las implementaciones a modo de ejemplo descritas en el presente documento no se limitan a usarse con un sistema de terapia con particulas o a usarse con los sistemas de terapia con particulas a modo de ejemplo tal como se describe en el presente documento. Por el contrario, las implementaciones a modo de ejemplo pueden usarse en cualquier sistema apropiado que dirija particulas aceleradas a una emision.

Informacion adicional en relacion con el diseno de una implementacion a modo de ejemplo de un acelerador de particulas que puede usarse en un sistema tal como se describe en el presente documento puede encontrarse en la solicitud provisional estadounidense n.° 60/760.788, titulada “High-Field Superconducting Synchrocyclotron” y presentada el 20 de enero del 2006; la solicitud de patente estadounidense n.° 11/463.402, titulada “Magnet Structure For Particle Acceleration” y presentada el 9 de agosto del 2006; y la solicitud provisional estadounidense n.° 60/850,565, titulada “Cryogenic Vacuum Break Pneumatic Thermal Coupler” y presentada el 10 de octubre del 2006.

Las siguientes solicitudes tambien estan relacionadas con la materia de esta divulgacion: la solicitud provisional estadounidense titulada “CONTROLLING INTENSITY OF A PARTICLE BEAM” (n.2 de solicitud 61/707.466), la solicitud provisional estadounidense titulada “ADJUSTING ENERGY OF A PARTICLE BEAM” (n.° de solicitud 61/707.515), la solicitud provisional estadounidense titulada “ADJUSTING COIL POSITION” (n.° de solicitud 61/707.548), la solicitud provisional estadounidense titulada “FOCUSING A PARTICLE BEAM USING MAGNETIC FIELD FLUTTER” (n.° de solicitud 61/707.572), la solicitud provisional estadounidense titulada “MAGNETIC FIELD REGENERATOR” (n.° de solicitud 61/707.590), la solicitud provisional estadounidense titulada “FOCUSING A PARTICLE BEAM” (n.° de solicitud 61/707.704), la solicitud provisional estadounidense titulada “CONTROLLING PARTICLE THERAPY (n.° de solicitud 61/707.624), y la solicitud provisional estadounidense titulada “CONTROL SYSTEM FOR A PARTICLE ACCELERATOR” (n.2 de solicitud 61/707.645).

La patente estadounidense n.° 7.728.311 que se publico el 1 de junio del 2010, la solicitud de patente estadounidense n.° 11/948.359 que fue presentada el 30 de noviembre del 2007, la solicitud de patente estadounidense n.° 12/275.103 que fue presentada el 20 de noviembre del 2008, la solicitud de patente estadounidense n.° 11/948.662 que fue presentada el 30 de noviembre del 2007, la solicitud provisional estadounidense n.° 60/991.454 que fue presentada el 30 de noviembre del 2007, la patente estadounidense n.° 8.003.964 que se publico el 23 de agosto del 2011, la patente estadounidense n.° 7.208.748 que se publico el 24 de abril del 2007, la patente estadounidense n.° 7.402.963 que se publico el 22 de julio de 2008, la solicitud de patente estadounidense n.° 13/148.000 presentada el 9 de febrero de 2010, la solicitud de patente estadounidense n.° 11/937.573 presentada el 9 de noviembre del 2007, la solicitud de patente estadounidense n.° 11/187.633, titulada “A Programmable Radiofrequency Waveform Generator for a Synchrocyclotron”, presentada el 21 de julio del 2005, la solicitud provisional estadounidense n.° 60/590.089, presentada el 21 de julio del 2004, la solicitud de patente estadounidense n.° 10/949,734, titulada “A Programmable Particle Scatterer for Radiation Therapy Beam Formation”, presentada el 24 de septiembre del 2004, y la solicitud provisional estadounidense n.° 60/590,088, presentada el 21 de julio del 2005.

La solicitud provisional estadounidense titulada “CONTROLLING INTENSITY OF A PARTICLE BEAM” (n.° de solicitud 61/707.466), la solicitud provisional estadounidense titulada “ADJUSTING ENERGY OF A PARTICLE BEAM” (n.° de solicitud 61/707.515), la solicitud provisional estadounidense titulada “ADJUSTING COIL POSITION” (n.° de solicitud 61/707.548), la solicitud provisional estadounidense titulada “FOCUSING A PARTICLE BEAM USING MAGNETIC FIELD FLUTTER” (n.° de solicitud 61/707.572), la solicitud provisional estadounidense titulada “MAGNETIC FIELD REGENERATOR” (n.° de solicitud 61/707.590), la solicitud provisional estadounidense titulada “FOCUSING A PARTICLE BEAM” (n.° de solicitud 61/707.704), la solicitud provisional estadounidense titulada “CONTROLLING PARTICLE THERAPY” (n.° de solicitud 61/707.624), y la solicitud provisional estadounidense titulada “CONTROL SYSTEM FOR A PARTICLE ACCELERATOR” (n.2 de solicitud 61/707.645), la patente estadounidense n.° 7,728,311 que se publico el 1 de junio del 2010, la solicitud de patente estadounidense n.° 11/948.359 que fue presentada el 30 de noviembre del 2007, la solicitud de patente estadounidense n.° 12/275.103 que fue presentada el 20 de noviembre del 2008, la solicitud de patente estadounidense n.° 11/948.662 que fue presentada el 30 de noviembre del 2007, la solicitud provisional estadounidense n.° 60/991.454 que fue presentada el 30 de noviembre del 2007, la solicitud de patente estadounidense n.° 13/907.601, que fue presentada el 31 de mayo del 2013, la solicitud de patente estadounidense n.° 13/916.401, presentada el 12 de junio del 2013, la patente estadounidense n.° 8.003.964 que se publico el 23 de agosto del 2011, la patente estadounidense n.° 7.208.748 que se publico el 24 de abril del 2007, la patente estadounidense n.° 7.402.963 que se publico el 22 de julio de 2008, la solicitud de patente estadounidense n.° 13/148.000 presentada el 9 de febrero de 2010, la solicitud de patente estadounidense n.° 11/937.573 presentada el 9 de noviembre del 2007, la solicitud de patente estadounidense n.° 11/187.633, titulada “A Programmable Radio Frequency Waveform Generator for a Synchrocyclotron”, presentada el 21 de julio del 2005, la solicitud provisional estadounidense n.° 60/590.089, presentada el 21 de julio del 2004, la solicitud de patente estadounidense n.° 10/949.734, titulada “A Programmable Particle Scatterer for Radiation Therapy Beam Formation”, presentada el 24 de septiembre del 2004, y la solicitud provisional estadounidense n.° 60/590.088, presentada el 21 de julio del 2005.

Lo que se reivindica es:

Claims

REIVINDICACIONES

1. Sistema de terapia con particulas que comprende:

un acelerador de particulas para emitir un haz de particulas; y

un sistema de exploracion para que el acelerador de particulas explore el haz de particulas a traves de al menos parte de un objetivo de irradiacion en un paciente, estando el sistema de exploracion configurado para explorar el haz de particulas en al menos dos dimensiones a traves de al menos parte del objetivo de irradiacion; y una estructura (250) que define un borde, pudiendo controlarse la estructura para moverse en las dos dimensiones en relacion con el objetivo (251) de irradiacion para rastrear el movimiento del haz de particulas en relacion con el objetivo de irradiacion, comprendiendo la estructura multiples elementos que pueden ajustarse para variar una forma del borde,

en el que los multiples elementos comprenden dedos (252) que estan configurados para moverse de manera individual hacia arriba o hacia abajo, o extendiendose y retrayendose, o una combinacion de tales movimientos para definir una forma de borde (253) de manera que al menos parte de la estructura puede moverse entre al menos parte del haz de particulas y el paciente para interceptar el haz de particulas en un borde del objetivo de irradiacion, comprendiendo la estructura un material que inhibe la transmision del haz de particulas,

en el que la estructura (250) esta configurada para moverse a lo largo del borde del objetivo (251) de irradiacion y/o para moverse en el interior del objetivo (251) de irradiacion durante operaciones de exploracion.

2. Sistema de terapia con particulas segun la reivindicacion 1, en el que la estructura puede rotar al menos en las dos dimensiones de modo que el borde puede moverse entre diferentes partes del objetivo de irradiacion y el haz de particulas.

3. Sistema de terapia con particulas segun la reivindicacion 1, en el que la estructura forma parte de un sistema de colimador, comprendiendo la estructura una primera estructura en el sistema de colimador y el borde que comprende un primer borde; y

en el que el sistema de colimador comprende una segunda estructura que comprende un segundo borde, pudiendo controlarse el primer borde y el segundo borde para moverse a lo largo de diferentes bordes del objetivo de irradiacion.

4. Sistema de terapia con particulas segun la reivindicacion 1, en el que el sistema de exploracion comprende al menos un iman para controlar el movimiento del haz de particulas para explorar el haz de particulas, disponiendose el al menos un iman para generar un campo magnetico en respuesta a una corriente aplicada, afectando el campo magnetico al movimiento.

5. Sistema de terapia con particulas segun la reivindicacion 1, en el que el sistema de exploracion esta configurado para explorar el haz de particulas mas rapidamente en secciones interiores del objetivo de irradiacion que en los bordes del objetivo de irradiacion.

6. Sistema de terapia con particulas segun la reivindicacion 1, en el que el haz de particulas puede moverse dentro de un area de un plano en una ubicacion de la estructura; y en el que el sistema de exploracion comprende un degradador de energia que presenta un area que es menor que el area del plano.

7. Sistema de terapia con particulas segun la reivindicacion 6, en el que el degradador de energia presenta un area que es menor que la mitad del area del plano.

8. Sistema de terapia con particulas segun la reivindicacion 6, en el que el degradador de energia presenta un area que es menor que un cuarto del area del plano, o en el que el degradador de energia presenta un area que es menor que un quinto del area del plano.

9. Sistema de terapia con particulas segun la reivindicacion 1, en el que el degradador de energia presenta un area que es menor que diez veces un area en seccion transversal del haz de particulas.

10. Sistema de terapia con particulas segun la reivindicacion 1, en el que el sistema de exploracion esta configurado para explorar el haz de particulas desde diferentes angulos de incidencia; y en el que la estructura puede controlarse para moverse basandose en el movimiento del haz de particulas a medida que el haz de particulas se explora desde diferentes angulos de incidencia.

11. Sistema de terapia con particulas segun la reivindicacion 1, en el que el sistema de exploracion comprende: un iman para afectar una direccion del haz de particulas para explorar el haz de particulas a traves de al menos parte de un objetivo de irradiacion;

un degradador para cambiar una energia del haz antes de emitir el haz de particulas hacia el objetivo de irradiacion, encontrandose el degradador aguas abajo con respecto al haz del iman en relacion con el acelerador de particulas; y en el que el acelerador de particulas es un dispositivo de energia variable.

12. Sistema de terapia con particulas segun la reivindicacion 1, en el que el acelerador de particulas comprende: una fuente de tension para proporcionar una tension de radiofrecuencia (RF) a una cavidad para acelerar particulas de una columna de plasma, presentando la cavidad un campo magnetico que provoca que las particulas aceleradas de la columna de plasma se muevan de manera orbital dentro de la cavidad;

un canal de extraccion para recibir las particulas aceleradas desde la columna de plasma y para emitir las particulas recibidas desde la cavidad; y

un regenerador para proporcionar un salto de campo magnetico dentro de la cavidad para cambiar de ese modo orbitas sucesivas de las particulas aceleradas de la columna de plasma de modo que, eventualmente, se emiten particulas al canal de extraccion;

en el que el campo magnetico es entre 4 Teslas (T) y 20T y el salto de campo magnetico es como maximo de 2 Teslas.

13. Sistema de terapia con particulas segun la reivindicacion 1, que comprende ademas un soporte sobre el que estan montados el acelerador de particulas y el sistema de exploracion, estando el soporte configurado para mover el acelerador de particulas y el sistema de exploracion alrededor del objetivo de irradiacion.

14. Sistema de terapia con particulas segun la reivindicacion 1, en el que la estructura presenta un tamano que es menor que un campo de irradiacion del sistema de exploracion.

15. Sistema de terapia con particulas segun la reivindicacion 1, en el que la estructura esta configurada para interceptar el haz de particulas en un punto de un punto individual del haz de particulas.