不同的束场大小。在其它实施方式中，情况可能并非如此，或者可能存在不同数量的散射体。每个散射体可能与不同的系数A、B、C相关联，系数乘以由采用相应散射体产生的粒子束所登记的滴答声的数量。例如，系数A可以是10000，系数B可以是40000，系数C可以是7500。当滴答声的数量乘以适当的系数达到适当的阈值时，关断束。可以使用除上文所述的这些系数以外的散射体系数的值。
[0165]处方可以为要被提供至患者的粒子指定剂量率。在本上下文中，剂量率对应于跨越患者内深度范围所提供的剂量(例如，对应于延展的布拉格峰的形状)。在这方面，粒子治疗系统为具有给定束场大小的标称剂量率设定标称离子源脉冲宽度。如上文关于图30所述，布拉格曲线的形状可能对于患者内的不同深度而变化。因此，LUT可以用来确定如何随着调制器轮旋转来改变离子源脉冲宽度，以便接近对于不同深度具有均匀布拉格峰的剂量水平。该系统还通过使用电离室的输出来监测剂量率，并且调整离子源脉冲宽度以维持或改变剂量率水平。例如，如果确定剂量过低，则所有的脉冲宽度可能增加特定的量以便增加剂量水平。这是除了采用轮调制器旋转来使脉冲宽度变化以改变延展的布拉格峰的形状之外的情况。
[0166]在某些实施方式中，结构815(图24和25)散射粒子束。该散射可能会影响剂量率。如上文所解释，结构815的旋转取决于台架的旋转。因此，为了补偿由结构815所引入的散射，可以选择一乘数，其基于台架的旋转角度。可以将该乘数应用于离子源脉冲宽度，以增加或减小脉冲宽度，从而增加或减小粒子束的强度。在一示例性实施方式中，乘数可以是“2”，并且当台架处于90°的角度时将该乘数应用于离子源脉冲宽度(从而使脉冲宽度加倍)。在其它实施方式中，可以使用不同的乘数(包括分数乘数)，可以不使用任何乘数，或者可以针对不同的台架旋转角度使用许多不同的乘数。
[0167]处方可以指定患者位置，如由患者所躺于其上的床的位置限定。在某些实施方式中，就笛卡尔X、Y和Z坐标而言指定床位置。控制系统可以接收这些坐标，并且控制一个或多个电机或者其它移动机构来将床放在适当的XYZ位置。处方还可以指定床的旋转位置(Φ) O在这方面，床可相对于预定义的平面(例如XY平面)旋转。φ表示床相对于该平面旋转的量。
[0168]处方可以指定台架的旋转位置。这是在处方中经由角度Θ指定的。在这方面，台架(其上安装有粒子加速器)可围绕轴旋转到治疗所被施加的点，如上文所述。控制系统识别处方中的该旋转位置(Θ)，且因此移动台架。
[0169]处方可以指定束场大小(例如，要被施加至患者的粒子束的剖面区域)。在某些实施方式中，粒子束的剖面区域是圆形的。在其它实施方式中，粒子束的剖面区域可以具有其它形状，例如椭圆形、矩形等等。在任何情况下，可以就XY坐标而言来指定束场大小。控制系统接收这些XY坐标，并且通过选择适当的散射体(例如956)来置于束路径中而控制束场大小。如上文所述，不同的散射体产生不同的束场大小。在这方面，各个散射体可以定位在可相对于束路径移动的托架上，以便将特定的散射体定位在束路径中。在一实施方式中，托架包括三个单独的散射体和一孔(其可填充有另一器件)。在其它实施方式中，可能有更多或更少的可选择的散射体。
[0170]在某些实施方式中，粒子束可能根据台架角度来偏离中心地击中散射体。这可能是由通过结构815产生的散射所造成的。因此，例如可以根据处方来控制散射体的位置，使得粒子束击中散射体的中心、接近于其中心、或者在其上的任何其它适当位置。以这种方式移动散射体可以减少束场大小中的意外差异。
[0171]处方可以指定粒子束将穿透患者所达的深度。可以通过将一个或多个束吸收器并入到束路径中(例如，作为散射体的一部分)来至少部分地控制该深度。例如，如上文所述，吸收器957可以是塑料的，并且可以具有的厚度与穿透深度所要减少的量线性相关。例如，如果穿透深度要减少10cm，则吸收器可能具有均匀的1cm厚度。如上文所述，吸收器可以是具有不同厚度的轮。可以基于处方中指定的深度来将适当的厚度调拨到粒子束路径中。电机或其它机构可以控制该轮。在其它实施方式中，可以使用不同的结构和移动机构。
[0172]所指定的深度还可能需要选择适当的调制器轮。更具体地，如上文所解释，每个调制器轮配置成提供布拉格峰深度的范围。如上文所述，可以使用线性内插法来确定可用于校正不同深度的延展的布拉格峰的脉冲宽度的变化。在其它实施方式中，可以按照如下调整脉冲宽度。如上文所述，图31示出了相对于不同布拉格峰a、b和c对照旋转角度所绘制的脉冲宽度。如图31所示，在点a处，脉冲宽度最大(增加)，因为需要额外的粒子束强度来使点a达到标称水平。在点c处，脉冲宽度最小(减少)，因为需要减小的粒子束强度来使点c达到标称水平。
[0173]在某些实施方式中，对于在a的最深深度与在b的设计深度之间的中途(在e)以及在最浅深度c与设计深度b之间的中途(在d)的布拉格峰，确定脉冲宽度和调制器轮的相应旋转角度。对于这些中途点确定脉冲宽度与旋转角度之间的关系。此外，基于布拉格峰相对于a、b或c的位置来选择适当的脉冲宽度调整曲线b、d或e (图31)。例如，如果布拉格峰在c与d之间，贝U选择曲线c ;如果布拉格峰在b与d之间，贝U选择曲线b ;如果布拉格峰在e与a之间，贝Ij选择曲线a ;如果布拉格峰在b与e之间，贝U选择曲线b。用来指定对于不同旋转角度的脉冲宽度的曲线可以是束电流调制(BCM)文件的一部分。在一实施方式中，每个调制器轮有两个BCM文件以及有12个调制器轮；然而，不同的实施方式可能包括不同数量的BCM文件以及调制器轮。
[0174]因此，总而言之，指定粒子束将穿透患者所达的深度的LUT可以提供表示选择哪个调制器轮、使用哪个吸收器以及使用哪个BCM文件的信息。
[0175]处方可以指定达患者中的深度的范围(例如，患者内的延展的布拉格峰的长度)。更具体地，如上文所示，每个调制器轮可以被设计成从最大深度至患者的表面(例如，至患者皮肤的外层)提供均匀的延展的布拉格峰。为了定制剂量深度，可以“关断”在不期望位置中(例如，在图26的区域917中)的布拉格峰。这可以通过在调制器轮的每个旋转期间的适当时间关断RF源、关断离子源或关断这两者来完成。因此，可以基于该处方来定制布拉格峰的长度。
[0176]处方可以指定粒子束的特定形状。可以通过选择粒子束所要穿过的适当孔来控制该形状。可以自动地(例如，使用电机、机器人等)或手动地选择并安装该孔。
[0177]处方可以指定要采用粒子治疗来进行治疗的肿瘤的远端形状。该形状可以是不规则的，并且可固有地指定粒子束的可变深度。如上文所述，可以手动或自动地制造和安装团块，以提供对应于肿瘤的远端形状的最大粒子束深度。
[0178]如上文所述，可以通过使用作为更广义的粒子治疗系统的一部分的控制系统对该结构的移动(例如旋转)进行计算机控制。计算机控制可以包括产生一个或多个控制信号来控制机械设备这种比如产生运动的致动器及电机的移动。可以基于如由其上安装有粒子加速器的台架的旋转位置(例如参见示出台架旋转的图1、11和12)所测量的粒子加速器的旋转位置来控制结构815的旋转。用来设定结构的旋转位置关于台架的位置的各种参数可根据经验进行测量，并且可被编程到控制系统计算机中。
[0179]在这方面，重力的作用可能会影响不同角度的粒子束的一致性。例如，台架使粒子加速器围绕患者旋转。其结果是，加速器必须从不同的角度提供粒子束。重力在这些角度的不同影响可能会导致粒子束在不同的角度具有不同的性能。在本文所述的示例性系统中，可以对控制系统计算机进行编程来考虑重力的影响，并且对系统进行调整来抵消这些影响。例如，在一实施方式中，可以设定对于台架的每个旋转角度所指定的一组参数(例如，在作为处方一部分或不是其一部分的查找表中)。控制系统计算机可以确定台架的当前角度，从对应于该角度的表中读出参数，并且基于这些参数进行适当的调整。
[0180]在示例性实施方式中，查找表包括用于十度角增量(例如，10°、20°、30°、40°等等)的参数。对于在这些十度增量之间的台架角度来说，控制计算机系统可以在对于在中间台架角度的上方和下方的角度的参数值之间插值。在一些实施方式中，角增量可以小于十度，例如角增量可以是一度、两度、五度等等。
[0181]在一些实施方式中，与台架相关并且可以包括在一个或多个查找表(或其它结构)中以随台架角度改变的参数包括但不限于:结构815( “微吸收器轮”)的旋转、适于给定角度的磁流偏移、适于给定角度的离子(束)流偏移、给定角度的粒子脉冲宽度(例如，来自离子源的粒子的脉冲的宽度/持续时间)、给定角度的频率振幅调制表、用于在加速器的输出处将粒子束引导至患者的转向线圈的位置值、以及线圈位置(包括主线圈和任何主动返回线圈)。
[0182]在一些实施方式中，控制系统计算机使用开环校正过程，在其他实施方式中，控制系统计算机使用闭环校正过程。在示例性开环校正过程中，控制系统计算机从查找表获得用于特定角度的参数，并且执行将系统设定到所获参数的操作。例如，系统可以获得对于给定台架角度的磁流，并且输出信号以将适量的电流发送至磁体。在示例性闭环校正过程中，控制系统计算机获得用于查找表的参数，确定对应于该参数的电流值，并且进行适当的调整直至电流值达到所获得的值。例如，可以使用反馈系统和/或反馈电路来测量电流值并对该值进行调整，并且控制系统计算机可能会继续进行调整，直至实现用于该参数的适当的值。
[0183]在一些实施方式中，粒子治疗系统在粒子加速器的输出处包括扫描系统。在这方面，参照图34，束形成系统比如束形成系统125在粒子加速器(其可以具有在图1和2中所示的配置)的提取通道1002的输出处。束形成系统可以是扫描系统。图34示出了示例性扫描系统1006，其可以用来扫描在至少部分照射目标上的粒子束。图35示出了扫描系统的部件的示例，包括扫描磁体1008、离子室1009、以及能量降能器1010。图35中未示出扫描系统的其它部件。
[0184]在示例性操作中，扫描磁体1008在两个维度上(例如，笛卡尔XY维度)是可控制的，在照射目标的一部分(例如，横截面)之上引导粒子束。离子室1009检测束的剂量并且将该信息反馈到控制系统。能量降能器1010是可控制的，以将材料移动到粒子束的路径中以及移出该路径，以改变粒子束的能量且从而改变粒子束将穿透照射目标所达的深度。
[0185]图36和37示出了示例性扫描磁体1008的视图。扫描磁体1008包括在X方向上控制粒子束运动的两个线圈1011和在Y方向上控制粒子束运动的两个线圈1012。在一些实施方式中，经由改变通过一组或两组线圈的电流从而改变由此所产生的磁场来实现控制。通过适当地改变磁场，粒子束可以在整个照射目标上沿X和/或Y方向移动。在一些实施方式中，扫描磁体相对于粒子加速器实际上是不可动的。在其他实施方式中，扫描磁体相对于加速器是可动的(例如，除了由台架所提供的运动之外)。
[0186]在该示例中，通过检测由入射辐射所造成的在气体内所产生的离子对的数量，离子室1009检测由粒子束所施加的剂量。离子对的数量对应于由粒子束所提供的剂量。该信息反馈到控制粒子治疗系统操作的计算机系统。未示出的计算机系统(其可以包括存储器和一个或多个处理设备)确定由离子室检测出的剂量是否是所期望的剂量。如果该剂量不是所期望的，则计算机系统可以控制加速器来中断粒子束的生产和/或输出，并且/或者控制扫描磁体以防止粒子束输出到照射目标。
[0187]图38示出了范围调整器1015，这是能量降能器1010的示例性实施方式。在一些实施方式中，比如图38所示，范围调整器包括一系列板1016。这些板可以由一个或多个能量吸收材料制成。
[0188]一个或多个所述板可移入或移出束路径，从而影响粒子束的能量，从而影响粒子束在照射目标内的穿透深度。例如，移入粒子束路径中的板越多，将由这些板吸收的能量就越多，且粒子束将具有的能量更少。相反，移入粒子束路径中的板越少，将由这些板吸收的能量就越少，且粒子束将具有的能量更多。高能量粒子束穿透到照射目标中比低能量粒子束更深。在本上下文中，“高”和“低”是指相对的术语，不具有任何具体数字的含义。
[0189]将板实际地移入和移出粒子束的路径。例如，如图39所示，板1016a在粒子束的路径中和粒子束的路径之外的位置之间沿箭头1017的方向移动。所述板是计算机控制的。通常，移入粒子束路径中的板的数量对应于扫描照射目标将要发生的深度。例如，照射目标可以分成横截面，其中的每个对应于照射深度。范围调制器的一个或多个板可以移入或移出束路径至照射目标，以便实现适当的能量来照射所述照射目标的这些横截面中的每个。
[0190]在一些实施方式中，在使用扫描来处理照射目标之前确立治疗计划。治疗计划可以指定如何对特定的照射目标进行扫描。在一些实施方式中，治疗计划指定以下信息:类型的扫描(例如，点扫描或光栅扫描)；扫描位置(例如，要被扫描的点的位置)；每次扫描位置的磁体电流；每个点的剂量；照射目标横截面的位置(例如，深度)；每个横截面的粒子束能量；移动到束路径中用于每个粒子束能量的板或其它类型的块；等等。通常，点扫描涉及将照射施加在照射目标上离散点，光栅扫描涉及使辐射点跨过照射目标移动。因此，点尺寸的概念适用于光栅扫描和点扫描。
[0191]扫描系统的任何部件(包括上文所述的那些)可能会受到产生于加速器移动的重力的影响。因此，可以控制扫描系统的任何上述部件或全部来补偿重力的影响。在这方面，范围调整器通常不随加速器旋转；然而，在其所起作用的系统中，还可以控制范围调整器。可以使用开环和闭环控制这二者来补偿扫描系统上的重力的影响。如上文所述，与扫描系统相关联的参数可以并入到查找表中并且由控制计算机获得。
[0192]可以根据处方对粒子治疗系统的配置进行计算机控制。可以通过从一个或多个计算机输出到粒子治疗系统上的或与之相关联的各种电子器件的一个或多个信号来实现计算机控制。在这方面，可以经由计算机程序产品即有形地体现在一个或多个信息载体中(例如，在一个或多个有形的非临时性计算机可读存储介质中)用于由数据处理装置(例如，可编程处理器、一个计算机或多个计算机)执行或控制它们的操作的计算机程序至少部分地实施由控制系统实施的配置过程及其各种修改(下文中称为“过程”)的全部或部分。
[0193]可以以任何形式的程序设计语言(包括编译或解释语言)来书写计算机程序，并且可以以任何形式对其进行部署，包括作为独立的程序或者作为模块、组件、子例程或适合用于计算环境的其它单元。可以将计算机程