调整主线圈位置的磁垫片的制作方法

文档序号:8492117
调整主线圈位置的磁垫片的制作方法
【专利说明】调整主线圈位置的磁垫片
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2012年9月28日提交的美国临时申请第61/707548号的优先权。美国临时申请第61/707548号的内容通过弓I用并入本文。
技术领域
[0003]本发明总体上涉及在粒子治疗系统的超导磁体中使用磁垫片。
【背景技术】
[0004]粒子治疗系统使用加速器来产生粒子束用于治疗病痛,比如肿瘤。加速器通常包括具有超导线圈的电磁体。超导线圈保持在定位于称作轭的两个磁结构之间的低温恒温器上。线圈的精确定位可能非常重要。如果线圈被不恰当地定位,则由轭产生的磁力实际上可能会损坏线圈和/或阻止粒子束的提取。然而,粒子加速器的实际移动可能会影响线圈的位置。

【发明内容】

[0005]一种示例性粒子加速器,包括:线圈,以向腔提供磁场;低温恒温器,其包括用于保持所述线圈的室,其中,所述线圈布置在该室中以限定线圈的内部区域和线圈的外部区域;磁结构,其相邻于所述低温恒温器,其中,所述磁结构具有至少部分单向(part-way)穿过其中的一个或多个狭槽;以及一个或多个磁垫片,其在一个或多个相应的狭槽中。所述一个或多个磁垫片是可移动的,以通过改变由所述磁结构产生的磁场来调整所述线圈的位置。该示例性粒子加速器可以单独地或组合地包括一个或多个以下特征。
[0006]所述一个或多个磁垫片是可控制的,以移入或移出相应的狭槽。所述一个或多个磁垫片可以是计算机控制的。所述一个或多个磁垫片可响应于所述粒子加速器的旋转而控制。所述一个或多个磁垫片是可控制的,以调整所述线圈的位置来补偿由所述粒子加速器的旋转所造成的线圈运动。所述一个或多个磁垫片可以包括铁磁材料。
[0007]至少一个所述磁垫片可以在内部区域内。所有的磁垫片可以在内部区域内,在这种情况下没有任何磁垫片在外部区域中。
[0008]一种示例性质子治疗系统包括:前述的粒子加速器;以及台架,其上安装有所述粒子加速器。所述台架可相对于患者位置旋转。质子从所述粒子加速器被大致直接输出至患者位置。在该示例性质子治疗系统中,所述粒子加速器可相对于固定位置旋转,并且所述质子治疗系统可以包括控制系统,以基于所述台架的旋转位置来控制所述一个或多个磁垫片的移动。
[0009]一种示例性电磁体包括:超导线圈,其布置成大致圆形配置来产生磁场;磁结构,其相邻于所述超导线圈,其中,所述磁结构具有至少部分单向穿过其中的一个或多个狭槽;以及一个或多个磁垫片,其在一个或多个相应的狭槽中,其中,所述一个或多个磁垫片是可移动的,以通过改变由所述磁结构产生的磁场来调整所述线圈的位置。该示例性电磁体可以单独地或组合地包括一个或多个以下特征。
[0010]所述超导线圈可以配置成产生的磁场在所述圆形配置的内部中比在所述圆形配置的外部中更强。相比于所述圆形配置的外部,所述一个或多个磁垫片更靠近所述圆形配置的内部。所述一个或多个磁垫片中的至少一部分可以在所述圆形配置的内部内。所有的磁垫片都可以在所述圆形配置的内部内(且没有任何在其中的外部上)。
[0011]所述一个或多个磁垫片是可控制的,以移入或移出相应的狭槽。所述一个或多个磁垫片可以是计算机控制的。所述一个或多个磁垫片可响应于所述电磁体的旋转而控制。所述一个或多个磁垫片是可控制的,以调整所述线圈的位置来补偿由所述电磁体的旋转所造成的线圈运动。所述一个或多个磁垫片可以包括由铁磁材料构成的一个或多个磁垫片。
[0012]一种示例性质子治疗系统可以包括:粒子加速器,其包括前述的电磁体,用于输出包括质子的粒子;以及台架,其上安装有所述粒子加速器。所述台架可相对于患者位置旋转。质子可以从所述粒子加速器被大致直接输出至患者位置。所述粒子加速器可相对于固定位置旋转。所述质子治疗系统可以包括控制系统,以基于所述台架的旋转位置来控制所述一个或多个磁垫片的移动。
[0013]一种调整电磁体中的超导线圈的位置的示例性方法可以包括以下:确定与所述电磁体相关联的旋转位置;以及基于所述旋转位置,控制接近于所述超导线圈的磁结构中的一个或多个磁垫片的位置。该示例性方法可以单独地或组合地包括一个或多个以下特征。
[0014]所述电磁体可以是安装在可旋转的台架上的粒子加速器的一部分。所述旋转位置可以是所述台架的位置。所述超导线圈可以布置成大致圆形配置来产生磁场。所述磁场可以在所述圆形配置的内部中比在所述圆形配置的外部中更强。相比于所述圆形配置的外部,所述一个或多个磁垫片可以更靠近所述圆形配置的内部。所述一个或多个磁垫片中的至少一部分可以在所述圆形配置的内部内。所述一个或多个磁垫片中的全部都可以在所述圆形配置的内部内,并且没有任何在其外部上。
[0015]所述一个或多个磁垫片是可控制的,以移入或移出所述磁结构中的相应狭槽。所述一个或多个磁垫片的位置可以通过使用计算机而得到控制。所述一个或多个磁垫片是可控制的,以调整所述线圈的位置来补偿由所述电磁体的旋转所造成的线圈运动。所述一个或多个磁垫片可以包括由铁磁材料构成的一个或多个磁垫片。
[0016]一种示例性粒子加速器包括:线圈,以向粒子在其中被加速的腔提供磁场;低温恒温器,其包括用于保持所述线圈的室;磁结构,其相邻于所述低温恒温器,其中,所述磁结构具有至少部分单向穿过其中的一个或多个狭槽;以及一个或多个磁垫片,其在一个或多个相应的狭槽中,其中,所述一个或多个磁垫片是可移动的,以调整所述腔中的磁场,从而影响所述腔内的粒子轨道。该示例性粒子加速器可以单独地或组合地包括一个或多个以下特征。
[0017]所述粒子加速器可以包括提取通道,粒子穿过其用于从所述粒子加速器输出,其中,所述提取通道具有在所述腔处的入口。所述一个或多个磁垫片被控制在所述一个或多个相应的狭槽中,使得从所述腔进入提取通道的粒子的能量匹配于粒子横过提取通道所需的能量。所述提取通道的入口可以不包括粒子束在进入所述提取通道之前所穿过的能量吸收结构。所述磁结构可以包括磁极片,所述线圈是第一线圈。所述粒子加速器可以包括第二线圈,该第二线圈作为用于产生自通过第一线圈的电流的磁场的主动回路而工作。
[0018]一种质子治疗系统可以包括前述的粒子加速器。该系统还可以包括台架,其上安装有所述粒子加速器,其中,所述台架可相对于患者位置旋转。质子可以从所述粒子加速器被大致直接输出至患者位置。
[0019]在本发明中所阐述的两个或更多个特征(包括在此
【发明内容】
中所阐述的那些特征)可以组合来形成未在本文中具体阐述的实施方式。
[0020]可以通过计算机程序产品来实施本文中所述的各种系统或其部分的控制,所述计算机程序产品包括储存在一个或多个非暂时性机器可读存储介质上并且可以在一个或多个处理器件上执行的指令。本文中所述的系统或其部分可以实施为可包括一个或多个处理器件及用于储存可执行指令的存储器以实施对所述功能的控制的装置、方法或电子系统。
[0021]下面参照附图以及说明书,对一个或多个实施方式的细节进行阐述。根据说明书、附图以及根据权利要求书,本发明的其它特征、目标及优点将是显而易见的。
【附图说明】
[0022]图1是示例性治疗系统的透视图。
[0023]图2是示例性同步回旋加速器的组件的分解透视图。
[0024]图3、4和5是示例性同步回旋加速器的剖视图。
[0025]图6是示例性同步回旋加速器的透视图。
[0026]图7是示例性反向线圈架及绕组的一部分的剖视图。
[0027]图8是示例性通道中电缆复合导体的剖视图。
[0028]图9是示例性离子源的剖视图。
[0029]图10是示例性D形板和示例性虚拟D形件的透视图。
[0030]图11是示例性穴室的透视图。
[0031]图12是带有穴室的示例性治疗室的透视图。
[0032]图13示出了患者定位成紧挨着示例性粒子加速器。
[0033]图14示出了患者定位在治疗室中的示例性内台架内。
[0034]图15是示例性冷物块的部分的透视剖视图。
[0035]图16是冷物块的透视图。
[0036]图17是示例性轭和加速腔的剖视图。
[0037]图18是示例性超导磁体的一部分的分解透视图。
[0038]图19和20是不同类型磁垫片的示例的透视图。
[0039]图21是并入超导磁体的轭中的磁垫片的透视图。
[0040]各图中的相同附图标记表示相同的元件。
【具体实施方式】
[0041]概述
[0042]本文所述的是一种用于示例性系统比如质子或离子治疗系统的粒子加速器的示例。该系统包括安装在台架上的粒子加速器一一在该示例中是同步回旋加速器。台架使得加速器能够围绕患者位置旋转,如下文更详细地说明。在某些实施方式中,台架是钢制的,并且具有安装成用于在位于患者相对侧上的两个相应轴承上旋转的两个支腿。粒子加速器由钢桁架支撑,钢桁架足够长以跨越患者躺于其中的治疗区域并且在两端处稳定地连接至台架的旋转支腿。由于台架围绕患者旋转,所以粒子加速器也旋转。
[0043]超导磁体是粒子加速器的一部分。例如,粒子加速器(例如同步回旋加速器)可以包括低温恒温器,该低温恒温器保持用于传导产生磁场(B)的电流的超导线圈。在此示例中,低温恒温器使用液态氦(He)来将线圈维持在超导温度,例如4°开尔文(K)。超导线圈保持在低温恒温器中的线圈室中。线圈室大致为圆形,因此超导线圈保持成大致圆形配置。由于此几何形状,由超导线圈所产生的磁场在由超导线圈围绕的内部区域中比在该区域的外部中更大。
[0044]磁轭相邻(例如,围绕)低温恒温器,并且限定粒子在其中得以加速的腔。低温恒温器连接至磁轭。虽然采用此连接并且超导线圈连接在低温恒温器中限制超导线圈的移动,但是仍不能完全防止线圈移动。例如,在某些实施方案中,由于旋转期间的重力牵引,超导线圈可移动小量(例如,在某些情况下为数十毫米)。这种移动可能会影响在提取通道所接收的粒子束中的能量的量,从而影响粒子加速器的输出。如果移动足够得大,则可能会对线圈支撑造成实际损坏,例如线圈支撑可能会断裂。
[0045]在示例中,粒子加速器还包括粒子源(例如,潘宁离子真空计一 PIG源),以向腔提供等离子体柱。氢气被电离以产生等离子体柱。电压源向腔提供射频(RF)电压以加速来自等离子体柱的粒子。在该示例中,粒子加速器是同步回旋加速器。因此,RF电压跨越频率范围扫掠,以考虑对粒子的相对论效应(例如,增加的粒子质量)。由线圈产生的磁场促使从等离子体柱加速的粒子在腔内沿轨道加速。磁场再生器定位在腔中,以调整在腔内的现有磁场,从而改变从等离子体柱加速的粒子的连续轨道的位置,最终使得粒子输出至包含在轭中的提取通道。再生器可以增加在腔的区域的磁场,从而促使在该区域的每个连续的粒子轨道朝向提取通道的进入点向外旋进,最终到达提取通道。提取通道接收从等离子体柱加速的粒子,并且输出来自该腔的所接收的粒子。
[0046]超导线圈的移动可以影响腔内轨道的位置,从而防止粒子束退出加速器。例如,在一个方向上的移动可能促使较低能量的轨道撞击再生器,而在另一方向上的移动可能促使较高能量的轨道撞击再生器(粒子轨道能量与距初始等离子体柱的径向距离成比例)。因此,在过度低能量的轨道撞击再生器的情况下,粒子束可能与提取通道的内边缘碰撞,如上文所述。在过度高能量的轨道撞击再生器的情况下,粒子束可能与提取通道的外边缘碰撞,如上文所述。在某些实施方式中,超导线圈的数十(例如2/10th)毫米数量级的移动可能会以这种方式实现粒子加速器的操作。
[0047]如上文所述,如果存在足够的移动,则线圈可能在操作期间遭受实际损坏。例如,在某些实施方式中,如果超导线圈偏离中心小达两毫米,则在电磁体的操作期
再多了解一些
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