主動返回系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種示例性粒子加速器包括磁體以產(chǎn)生磁場，其中所述磁體包括第一超導(dǎo)線圈以在第一方向上傳遞電流，從而產(chǎn)生第一磁場，并且其中第一磁場為至少4特斯拉（T)。所述示例性粒子加速器還包括主動返回系統(tǒng)，所述主動返回系統(tǒng)包括第二超導(dǎo)線圈。第二超導(dǎo)線圈的每一圈圍繞對應(yīng)的第一超導(dǎo)線圈并且與對應(yīng)的第一超導(dǎo)線圈同心。第二超導(dǎo)線圈是用于在相反于第一方向的第二方向上傳遞電流，從而產(chǎn)生具有至少2.5T的磁場的第二磁場。第二磁場具有的極性與第一磁場的極性相反。
【專利說明】主動返回系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開總體涉及一種用于超導(dǎo)磁體的主動返回系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 粒子治療系統(tǒng)使用加速器產(chǎn)生用于治療諸如腫瘤的病痛的粒子束。在操作中，粒 子在存在磁場的腔室中的軌道中被加速，并且通過引出通道從腔室中移除。粒子是用于治 療而施加到患者的束的一部分。該磁場由產(chǎn)生磁通量的磁體產(chǎn)生。過于雜散的磁通量可不 利地影響加速器和粒子治療系統(tǒng)的其他部件的運行。因此，返回可被使用以引導(dǎo)雜散的磁 通量。鐵磁體返回可為沉重的，并且將相當(dāng)大的重量加至加速器。在一些情況下這可為有 問題的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 一種示例性粒子加速器包括磁體以產(chǎn)生磁場，其中所述磁體包括第一超導(dǎo)線圈以 在第一方向上傳遞電流，從而產(chǎn)生第一磁場，并且其中第一磁場為至少4特斯拉（T)。所述 示例性的粒子加速器還包括主動返回系統(tǒng)，所述主動返回系統(tǒng)包括第二超導(dǎo)線圈。第二超 導(dǎo)線圈的每一圈圍繞對應(yīng)的第一超導(dǎo)線圈并且與對應(yīng)的第一超導(dǎo)線圈同心。第二超導(dǎo)線圈 是用于在相反于第一方向的第二方向上傳遞電流，從而產(chǎn)生具有至少2. 5T的磁場的第二 磁場。第二磁場具有的極性與第一磁場的極性相反。所述示例性的粒子加速器可包括下列 特征的一個或多個，以單獨或者組合的形式。
[0004] 電源可向第一超導(dǎo)線圈和第二超導(dǎo)線圈提供電流。第一超導(dǎo)線圈和第二超導(dǎo)線圈 可被安裝在結(jié)構(gòu)上。所述結(jié)構(gòu)可包括不銹鋼和碳纖維中的至少一種。
[0005] 第一超導(dǎo)線圈可被安裝在所述結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，第二超導(dǎo)線圈可被安裝在所述結(jié)構(gòu)的 外部，使得第二超導(dǎo)線圈與第一超導(dǎo)線圈被所述結(jié)構(gòu)的至少一部分分開。綁環(huán)可為環(huán)繞第 二超導(dǎo)線圈。
[0006] 磁極件可限定腔室，并且所述結(jié)構(gòu)可為環(huán)繞磁極件的至少一部分。低溫保持器遮 罩可為環(huán)繞所述結(jié)構(gòu)的至少一部分和所述磁極件的至少一部分。所述低溫保持器遮罩可包 括非鐵磁材料。
[0007] 所述例子加速器重量可低于15噸、低于10噸、低于9噸、低于8噸、低于7噸等等。
[0008] 質(zhì)子治療系統(tǒng)可包括前述的粒子加速器（及其變型），以及托臺，所述粒子加速器 安裝于該托臺上。所述托臺相對于患者位置可旋轉(zhuǎn)。質(zhì)子基本上直接從粒子加速器輸出到 患者位置。所述粒子加速器可為同步回旋加速器。所述質(zhì)子治療系統(tǒng)還可包括向包含第一 磁場的腔室提供電離等離子體的粒子源，以及提供電壓以加速由朝向出口的電離等離子體 的脈沖構(gòu)成的束的電壓源。
[0009] 示例性粒子加速器可包括電壓源，以向腔室提供射頻（RF)電壓以加速粒子而產(chǎn) 生粒子束，其中所述腔室具有用于使得從等離子柱加速的粒子在腔室中沿軌道移動的第一 磁場，并且其中所述RF電壓是可控的，以隨著所述粒子束距等離子柱的距離增加，而隨著 時間變化。示例性粒子加速器還可包括磁體以在腔室中產(chǎn)生第一磁場，其中所述磁體包括 第一超導(dǎo)線圈以在第一方向上傳遞電流，從而產(chǎn)生第一磁場。示例性粒子加速器還可包括 主動返回系統(tǒng)，所述主動返回系統(tǒng)包括第二超導(dǎo)線圈，其中第二超導(dǎo)線圈的每一圈圍繞對 應(yīng)的第一超導(dǎo)線圈并且與對應(yīng)的第一超導(dǎo)線圈同心。第二超導(dǎo)線圈是用于在相反于第一方 向的第二方向上傳遞電流，從而產(chǎn)生具有至少2. 5特斯拉（T)的磁場的第二磁場。第二磁 場具有的極性與第一磁場的極性相反。所述示例性的粒子加速器可包括下列特征的一個或 多個，以單獨或者組合的形式。
[0010] 第一磁場可為最少4T。第二磁場可處于2. 5T到12T之間。第一磁場可為4T和 20T之間，并且第二磁場可為2. 5T和12T之間。
[0011] 單個電源可用于向第一超導(dǎo)線圈和向第二超導(dǎo)線圈提供電流。第一超導(dǎo)線圈和第 二超導(dǎo)線圈可被安裝在結(jié)構(gòu)上。所述結(jié)構(gòu)可包括不銹鋼和碳纖維中的至少一種。第一超導(dǎo) 線圈可被安裝在所述結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，第二超導(dǎo)線圈可被安裝在所述結(jié)構(gòu)的外部，使得第二超 導(dǎo)線圈與第一超導(dǎo)線圈被所述結(jié)構(gòu)的至少一部分分開。綁環(huán)可為環(huán)繞第二超導(dǎo)線圈。
[0012] 磁極件可限定腔室，并且所述結(jié)構(gòu)可為環(huán)繞磁極件的至少一部分。低溫保持器遮 罩可為環(huán)繞所述結(jié)構(gòu)的至少一部分和所述磁極件的至少一部分。所述低溫保持器遮罩可包 括非鐵磁材料。
[0013] 所述例子加速器重量可低于15噸、低于10噸、低于9噸、低于8噸、低于7噸等等。
[0014] 質(zhì)子治療系統(tǒng)可包括前述的粒子加速器（及其變型），以及托臺，所述粒子加速器 安裝于該托臺上。所述托臺相對于患者位置可旋轉(zhuǎn)。質(zhì)子基本上直接從粒子加速器輸出到 患者位置。所述粒子加速器可為同步回旋加速器。所述質(zhì)子治療系統(tǒng)還可包括向包含第一 磁場的腔室提供電離等離子體的粒子源，以及提供電壓以加速由朝向出口的電離等離子體 的脈沖構(gòu)成的束的電壓源。
[0015] 在本公開中描述的兩個或更多的特征，包括在本
【發(fā)明內(nèi)容】
段中描述的那些，可以 被組合以形成未在此具體描述的實現(xiàn)方式。
[0016] 這里描述的多種系統(tǒng)的控制，或其部分，可經(jīng)由包括存儲在一個或多個非臨時性 機器可讀的存儲介質(zhì)上、并且在一個或多個處理裝置上可執(zhí)行的指令的計算程序產(chǎn)品而實 現(xiàn)。這里描述的系統(tǒng)，或其部分，可實現(xiàn)為可包括一個或多個處理裝置和存儲器以存儲用于 實現(xiàn)規(guī)定功能的控制的可執(zhí)行指令的設(shè)備、方法、或電子系統(tǒng)。
[0017] -種或多種實現(xiàn)方式的細(xì)節(jié)在下面的附圖和描述中闡述。其他的特征、目的和優(yōu) 點將從描述、附圖和從權(quán)利要求中顯而易見。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 圖1是超導(dǎo)磁體的側(cè)面剖切圖。
[0019] 圖2是示例性的主返回線圈和主動返回線圈的俯視圖。
[0020] 圖3是示例性粒子治療系統(tǒng)的正視圖。
[0021] 圖4是具有主動返回線圈的超導(dǎo)磁體的示例性部件的透視、剖切圖。
[0022] 圖5是具有主動返回線圈的超導(dǎo)磁體的示例性部件的前、剖切圖。
[0023] 圖6是示例性支撐結(jié)構(gòu)和示例性超導(dǎo)線圈繞組的剖面圖。
[0024] 圖7是示例性電纜于通道中合成導(dǎo)體的剖面圖。
[0025] 圖8是示例性離子源的剖面圖。
[0026] 圖9是示例性D形板和虛擬D形的透視圖。
[0027] 圖10是包含示例性托臺和粒子加速器的示例性地下室的透視圖。
[0028] 相似的附圖標(biāo)記在不同的圖中指代相似的元件。

【具體實施方式】
[0029] 本文描述的是用于在諸如質(zhì)子或離子治療系統(tǒng)的系統(tǒng)中使用的粒子加速器的示 例。示例性的粒子治療系統(tǒng)包括安裝在托臺上的粒子加速器--在該示例中為同步回旋加 速器。所述托臺使得加速器能夠環(huán)繞患者位置旋轉(zhuǎn)，如下文中更詳細(xì)地說明。在一些實現(xiàn) 方式中，所述托臺為不銹鋼的并且具有安裝用于在位于患者的相反側(cè)上的兩個相應(yīng)軸承上 旋轉(zhuǎn)的兩個腿。所述粒子加速器由鋼架支撐，所述鋼架足夠長以跨過患者平躺的治療區(qū)域 并且所述鋼架附接至所述托臺的旋轉(zhuǎn)臂的兩個端部處。繞患者的托臺的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致了粒子加 速器也旋轉(zhuǎn)。
[0030] 在示例性實現(xiàn)方式中，所述粒子加速器（同步回旋加速器）包括保持用于傳導(dǎo)產(chǎn) 生磁場（B)的電流的超導(dǎo)線圈的低溫保持器。在該示例中，所述低溫保持器使用液氦（He) 以將所述線圈維持在超導(dǎo)溫度，例如4開氏度（K)。磁極件定位在低溫保持器內(nèi)，并且限定 了腔室，粒子在該腔室中加速。
[0031] 在該示例性實現(xiàn)方式中，所述粒子加速器包括粒子源（例如，潘寧離子規(guī)一PIG 源）以向腔室提供等離子柱。氫氣被離子化以產(chǎn)生等離子柱。電壓源向腔室提供射頻（RF) 電壓以加速來自于等離子柱的粒子。如注出的，在該示例中，所述粒子加速器為同步回旋加 速器。因此，RF電壓掃描過一定范圍的頻率以解決當(dāng)從柱加速粒子時作用在粒子上的相對 論效應(yīng)（例如，增加了粒子質(zhì)量）。由穿過超導(dǎo)線圈流動的電流產(chǎn)生的磁場導(dǎo)致從等離子柱 加速的粒子在腔室內(nèi)沿軌道加速。
[0032] 磁場再生器（"再生器"）定位為靠近腔室的外側(cè)（例如，在其內(nèi)邊緣處），以在腔 室內(nèi)調(diào)整已有的磁場，從而改變從等離子柱加速的粒子的連續(xù)軌道的位置（例如，傾度和 角度），從而最終，粒子輸出至穿過低溫保持器的引出通道。再生器可提高在磁場中某一點 處的磁場（例如，其可在腔室的某區(qū)域處產(chǎn)生磁場"隆起"），從而導(dǎo)致粒子的每個連續(xù)的軌 道在那個點處朝向引出通道的進入點向外進動，直到其到達引出通道。引出通道接收從等 離子柱加速的粒子并且將從腔室接收的粒子輸出為粒子束。
[0033] 超導(dǎo)線圈可產(chǎn)生相對較高的磁場。傳統(tǒng)地，大的鐵磁磁軛用作用于由超導(dǎo)線圈產(chǎn) 生的雜散的磁場的返回。例如，在一些實現(xiàn)方式中，超導(dǎo)磁體可產(chǎn)生相對較高的磁場，例如4 特斯拉（T)或更高，導(dǎo)致相當(dāng)大的雜散磁場。在一些系統(tǒng)中，比如在圖1中示出的系統(tǒng)中， 相對大的鐵磁體返回軛100用作用于由超導(dǎo)線圈102產(chǎn)生的磁場的返回。磁場屏蔽件104 圍繞磁極件。返回軛和屏蔽件一起消除了雜散的磁場，從而減少了雜散磁場將不利地影響 加速器的運行的可能性。該配置的缺點可包括尺寸和重量。例如，在一些這樣的系統(tǒng)中，力口 速器可具有25噸量級或更多的重量，并具有對應(yīng)大的尺寸。
[0034] 因此，在一些實現(xiàn)方式中，由于相對較高的磁場，所使用的相對大的軛和屏蔽件可 被主動返回系統(tǒng)替代。示例性的主動返回系統(tǒng)包括在相反于穿過主超導(dǎo)線圈的電流的方 向上傳導(dǎo)電流的一個或多個主動返回線圈。在一些示例性實現(xiàn)方式中，有用于每個超導(dǎo)線 圈的主動返回線圈，例如，兩個主動返回線圈一每一個用于每個超導(dǎo)線圈（稱為"主"線 圈）。每個主動返回線圈還可為圍繞對應(yīng)的主超導(dǎo)線圈的外部的超導(dǎo)線圈。例如，主線圈 200和主動返回線圈201可為同心布置的，如圖2所示。
[0035] 電流在相反于流過主線圈的電流的方向上流過主動返回線圈。流過主動返回線圈 的電流從而產(chǎn)生與由主線圈產(chǎn)生的磁場在極性上相反的磁場。結(jié)果，由主動返回線圈產(chǎn)生 的磁場能夠消除由對應(yīng)的主線圈引起的相對較強的雜散磁場。在一些實現(xiàn)方式中，每個主 動返回可用于產(chǎn)生2. 5T和12T或更高之間的磁場。例如，主動返回線圈可用于產(chǎn)生處于或 超過下列幅值的一個或多個的磁場：2· 5Τ、2· 6Τ、2· 7Τ、2· 8Τ、2· 9Τ、3· 0Τ、3· 1Τ、3· 2Τ、3· 3T、 3. 4Τ、3. 5Τ、3. 6Τ、3. 7Τ、3. 8Τ、3. 9Τ、4. 0Τ、4. 1Τ、4. 2Τ、4. 3Τ、4. 4Τ、4. 5Τ、4. 6Τ、4. 7Τ、4. 8Τ、 4. 9Τ、5. 0Τ、5. 1Τ、5. 2Τ、5. 3Τ、5. 4Τ、5. 5Τ、5. 6Τ、5. 7Τ、5. 8Τ、5. 9Τ、6. 0Τ、6. 1Τ、6. 2Τ、6. 3Τ、 6. 4Τ、6. 5Τ、6. 6Τ、6. 7Τ、6. 8Τ、6. 9Τ、7. 0Τ、7. 1Τ、7. 2Τ、7. 3Τ、7. 4Τ、7. 5,7. 6Τ、7. 7Τ、7. 8Τ、 7· 9Τ、8· 0Τ、8· 1Τ、8· 2Τ、8· 3Τ、8· 4Τ、8· 5,8· 6Τ、8· 7Τ、8· 8Τ、8· 9Τ、9· 0Τ、9· 1Τ、9· 2Τ、9· 3Τ、 9· 4Τ、9· 5,9· 6Τ、9· 7Τ、9· 8Τ、9· 9Τ、10· 0Τ、10· 1Τ、10· 2Τ、10· 3Τ、10· 4Τ、10· 5,10. 6Τ、10· 7Τ、 10. 8Τ、10· 9Τ、11· 0Τ、11· 1Τ、11· 2Τ、11· 3Τ、11· 4Τ、11· 5,11. 6Τ、11· 7Τ、11· 8Τ、11· 9Τ、12· 0Τ、 12. 1Τ、12. 2Τ、12. 3Τ、12. 4Τ、12. 5或更高。此外，主動返回線圈可用于產(chǎn)生在2. 5Τ到12Τ(或 更高）的范圍內(nèi)而未具體在以上列出的磁場。
[0036] 由主線圈產(chǎn)生的磁場可在4Τ到20Τ或更高的范圍內(nèi)。例如，主線圈可用于產(chǎn)生 處于或超過下列幅值的一個或多個的磁場：4. 0Τ、4. 1Τ、4. 2Τ、4. 3Τ、4. 4Τ、4. 5Τ、4. 6Τ、4. 7Τ、 4. 8Τ、4. 9Τ、5. 0Τ、5. 1Τ、5. 2Τ、5. 3Τ、5. 4Τ、5. 5Τ、5. 6Τ、5. 7Τ、5. 8Τ、5. 9Τ、6. 0Τ、6. 1Τ、6. 2Τ、 6. 3Τ、6. 4Τ、6. 5Τ、6. 6Τ、6. 7Τ、6. 8Τ、6. 9Τ、7. 0Τ、7. 1Τ、7. 2Τ、7. 3Τ、7. 4Τ、7. 5Τ、7. 6Τ、7. 7Τ、 7. 8Τ、7. 9Τ、8. 0Τ、8. 1Τ、8. 2Τ、8. 3Τ、8. 4Τ、8. 5Τ、8. 6Τ、8. 7Τ、8. 8Τ、8. 9Τ、9. 0Τ、9. 1Τ、9. 2Τ、 9.3Τ、9. 4Τ、9. 5Τ、9. 6Τ、9. 7Τ、9. 8Τ、9. 9Τ、10. 0Τ、10. 1Τ、10. 2Τ、10. 3Τ、10. 4Τ、10. 5Τ、10. 6Τ、 10. 7Τ、10· 8Τ、10· 9Τ、11· 0Τ、11· 1Τ、11· 2Τ、11· 3Τ、11· 4Τ、11· 5Τ、11· 6Τ、11· 7Τ、11· 8Τ、 11. 9Τ、12. 0Τ、12. 1Τ、12. 2Τ、12. 3Τ、12. 4Τ、12. 5Τ、12. 6Τ、12. 7Τ、12. 8Τ、12. 9Τ、13. 0Τ、 13. 1Τ、13· 2Τ、13· 3Τ、13· 4Τ、13· 5Τ、13· 6Τ、13· 7Τ、13· 8Τ、13· 9Τ、14· 0Τ、14· 1Τ、14· 2Τ、 14. 3Τ、14· 4Τ、14· 5Τ、14· 6Τ、14· 7Τ、14· 8Τ、14· 9Τ、15· 0Τ、15· 1Τ、15· 2Τ、15· 3Τ、15· 4Τ、 15. 5Τ、15· 6Τ、15· 7Τ、15· 8Τ、15· 9Τ、16· 0Τ、16· 1Τ、16· 2Τ、16· 3Τ、16· 4Τ、16· 5Τ、16· 6Τ、 16. 7Τ、16· 8Τ、16· 9Τ、17· 0Τ、17· 1Τ，17. 2Τ，17. 3Τ，17. 4Τ，17. 5Τ，17. 6Τ，17. 7Τ，17. 8Τ，17. 9Τ, 18. 0Τ, 18. 1Τ, 18. 2Τ, 18. 3Τ, 18. 4Τ, 18. 5Τ, 18. 6Τ, 18. 7Τ, 18. 8Τ, 18. 9TU9. 0TU9. 1Τ, 19.2Τ、19·3Τ、19·4Τ、19·5Τ、19·6Τ、19·7Τ、19·8Τ、19·9Τ、20·0Τ、20·1Τ、20·2Τ、20·3Τ、 20. 4Τ、20. 5Τ、20. 6Τ、20. 7Τ、20. 8Τ、20. 9Τ、或更高。此外，主線圈可用于產(chǎn)生在4Τ到20Τ(或 更高）的范圍內(nèi)而未在以上具體列出的磁場。在一些實現(xiàn)方式中，穿過主動返回線圈和主 線圈的電流具有相同（或大約相同（例如在10%的誤差內(nèi)））的幅值。在一些實現(xiàn)方式中， 穿過主動返回線圈和主線圈的電流具有不同的幅值。
[0037] 在一些實現(xiàn)方式中，每個主線圈都是超導(dǎo)的并且由錫化三鈮（Nb3Sn)制成，并且 每個主動返回線圈都是超導(dǎo)的并且由鈦化鈮制成。然而，在其他的實現(xiàn)方式中，每個主線圈 和每個主動返回線圈可由相同的、不同的和/或不同于上面提到的其他材料制成。
[0038] 在一些實現(xiàn)方式中，相同（例如單個）的電源可用于為在磁體中的主線圈和主動 返回線圈產(chǎn)生電流。這使得通過所有線圈的電流能夠適當(dāng)?shù)芈樱╮amp)，并且在示例性粒 子治療系統(tǒng)中可為有用的。
[0039] 本文描述的主動返回系統(tǒng)可用于單個粒子加速器中，并且本文描述的主動返回系 統(tǒng)的任意兩個或多個特征可在單個粒子加速器中組合。粒子加速器可在任意類型的醫(yī)療或 非醫(yī)療應(yīng)用中使用。其中可使用具有本文描述的主動返回系統(tǒng)的超導(dǎo)磁體的粒子治療系統(tǒng) 的示例在下文中提供。
[0040] 參考圖3,帶電的粒子放射治療系統(tǒng)300包括束產(chǎn)生（beam-producing)粒子加速 器302,所述粒子加速器具有足夠小的尺寸和重量使得允許其被安裝在旋轉(zhuǎn)托臺304上，其 中它的輸出從加速器殼體直線地（也就是說，基本上直接地）朝向患者306引導(dǎo)。在一些 實現(xiàn)方式中，粒子加速器的重量可為低于或約等于下列重量之一 ：20噸、19噸、18噸、17噸、 16噸、15噸、14噸、14噸、13噸、12噸、11噸、10噸、9噸、8噸、7噸、6噸、5噸、或4噸。然 而，粒子加速器可具有任意合適的重量。
[0041] 在一些實現(xiàn)方式中，鋼制托臺具有安裝用于在位于患者的相反側(cè)上的兩個相應(yīng)軸 承312、314上旋轉(zhuǎn)的兩個腿308、310。加速器由鋼架316支撐，所述鋼架316足夠長以跨過 患者平躺（例如，兩倍的高個的人的長度，以允許人在該空間內(nèi)被完全地旋轉(zhuǎn)，其中患者的 任意預(yù)期的目標(biāo)區(qū)域保持在束的線中）的治療區(qū)域318并且所述鋼架在兩個端部穩(wěn)固地附 接至所述托臺的旋轉(zhuǎn)腿。
[0042] 在一些示例中，托架的旋轉(zhuǎn)限制在小于360度的范圍320中，例如，約180度，以允 許地面322從容納所述治療系統(tǒng)的地下室324的壁延伸進患者治療區(qū)域。托臺的受限的旋 轉(zhuǎn)范圍還減少了一些提供了對在治療區(qū)域之外的人的放射屏蔽的壁（其不直接和束對齊， 例如壁330)的所需厚度。雖然托臺旋轉(zhuǎn)的180度的范圍足夠覆蓋所有的治療接近角度，但 是提供更大范圍的運動范圍可為有用的。例如，旋轉(zhuǎn)范圍可在180度到330之間，并且仍然 提供用于治療地面空間的間隙。可以使用不同于這些的旋轉(zhuǎn)角度。
[0043] 托臺的水平旋轉(zhuǎn)軸線332可名義上定位在地面之上一米、患者和治療師與治療系 統(tǒng)交互處。該地面可被定位在治療系統(tǒng)屏蔽的地下室的底部地面之上約三米。加速器可在 上升的地面下擺動，以用于從旋轉(zhuǎn)軸下方傳送治療束。患者躺椅在平行于托臺的旋轉(zhuǎn)軸的 基本上水平的平面上移動和旋轉(zhuǎn)。在該配置下，躺椅可在水平平面上通過約270度的范圍 334進行旋轉(zhuǎn)。托臺和患者旋轉(zhuǎn)范圍和自由度的組合允許治療師選擇用于該束的幾乎任意 接近角度。如果需要，患者可以相反的定向被放置在躺椅上，從而所有的可能角度都可被使 用。
[0044] 在一些實現(xiàn)方式中，加速器使用具有很高磁場超導(dǎo)電磁結(jié)構(gòu)的同步回旋加速器構(gòu) 造。因為給定動能的帶電粒子的彎曲半徑與施加于其上的磁場的增加直接成比例地減少， 因此很高的磁場超導(dǎo)磁結(jié)構(gòu)允許加速器制得更小和更輕。同步回旋加速器使用旋轉(zhuǎn)角度一 致并且隨著半徑增大而強度下降的磁場。因為這樣的場形狀可不管磁場的幅值而獲得，因 此理論上在同步回旋加速器中可使用的磁場強度沒有上限（并且因此導(dǎo)致的處于固定半 徑的粒子能量沒有上限）。
[0045] 示于圖3的示例性實現(xiàn)方式，以同步回旋加速器的磁極間隙中的峰值磁場8. 81^ 作超導(dǎo)同步回旋加速器302。同步回旋加速器產(chǎn)生具有250MeV的能量的質(zhì)子束。在一些實 現(xiàn)方式中，磁場強度可在4T到20T的范圍內(nèi)，并且質(zhì)子能量可在150到300MeV的范圍內(nèi)。 在一些實現(xiàn)方式中，主動返回線圈的磁場強度可在2. 5T到12T的范圍內(nèi)。
[0046] 在該示例中描述的放射治療系統(tǒng)用于質(zhì)子放射治療，但是相同的原理和細(xì)節(jié)可被 應(yīng)用在用于重離子治療系統(tǒng)中的類似系統(tǒng)中。
[0047] 示例性的同步回旋加速器包括包含粒子源、射頻（RF)驅(qū)動系統(tǒng)和束引出系統(tǒng)的 磁體系統(tǒng)。在一些實現(xiàn)方式中，可使用多種類型的粒子加速器，其中這些元件的一個或多個 在加速器外部。
[0048] 參考圖4和5,由磁體系統(tǒng)建立的磁場通過使用一對裂開的環(huán)形超導(dǎo)線圈400、401 和一對成形的鐵磁體（例如，低碳鋼）極面403、404而具有合適于維持包含的質(zhì)子束的聚 焦的形狀。
[0049] 兩個超導(dǎo)磁體線圈定心在同一軸線405上并且沿該軸線隔開。參考圖6和7,線圈 可由基于Nb3Sn的超導(dǎo)0. 8mm直徑的股線701 (最初包括由銅屏蔽圍繞的鈮-錫芯）形成， 該股線展開為雙絞電纜于通道中的導(dǎo)體幾何形狀的。在7根單獨的股線擰在一起成纜，其 被加熱以引起形成電線的最終（易碎的）的超導(dǎo)材料的反應(yīng)。在材料已經(jīng)被反應(yīng)后，電線 被焊接進銅通道（外尺寸3. 18X2. 54mm，且內(nèi)尺寸為2. 08X2. 08mm)并且由絕緣體702 (在 該示例中，為編織玻璃纖維）覆蓋。包含電線703的銅通道然后在具有8. 55cmX 19. 02cm 的矩形橫截面的線圈中纏繞，具有26層且每層有49匝。纏繞的線圈然后用環(huán)氧化合物真 空浸漬。制成的線圈400、401安裝在環(huán)形不銹鋼反轉(zhuǎn)支撐結(jié)構(gòu)601上。加熱毯602定位在 繞組層中的間隔處，以在磁體淬火（quench)的情況下保護組件。
[0050] 主線圈的幾何形狀由支撐結(jié)構(gòu)601保持，當(dāng)線圈賦能時，其施加反向于產(chǎn)生的扭 曲（例如，膨脹）力作用的恢復(fù)力605。線圈位置可使用一組將支撐結(jié)構(gòu)連接至限定了低溫 保持器的周長的低溫保持器遮罩（下面描述）的張力連結(jié)件（未示出）而而被相對于磁極 件和低溫保持器維持。
[0051] 主超導(dǎo)線圈通過將線圈組件（線圈和支撐結(jié)構(gòu)）封在提供環(huán)繞線圈結(jié)構(gòu)的至少一 些自由空間的真空環(huán)形鋁或不銹鋼制低溫保持器腔室內(nèi)部而維持在接近絕對零度（例如， 約4開氏度）的溫度。在一些實現(xiàn)方式中，接近絕對零度的溫度通過使用包含液氦的冷卻 通道（未示出）而獲得并維持，所述冷卻通道形成在支撐結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，并且包含在通道中的 液氦和對應(yīng)的超導(dǎo)線圈之間的熱連接。上述類型和可被使用的液氦冷卻系統(tǒng)的示例在美國 專利申請?zhí)?3/148000 (Begg等）文件中描述。
[0052] 在圖4和5中，超導(dǎo)線圈400、401安裝在支撐結(jié)構(gòu)601的內(nèi)部上。在一些實現(xiàn)方 式中，支撐結(jié)構(gòu)601可由結(jié)構(gòu)鋼制成，諸如不銹鋼，或碳纖維。主動返回線圈409、410安裝 在支撐結(jié)構(gòu)601的外部上，如圖4和5所示。可由例如碳纖維或其他合適材料制成的綁環(huán) 411環(huán)繞主動返回線圈409、410安裝，以在磁體運行過程中將線圈保持在位，并且從而維持 線圈的形狀（例如，響應(yīng)于運行引起的膨脹力）。每個主動返回線圈409、410關(guān)于其對應(yīng)的 主線圈400、401同心。
[0053] 主動返回線圈可由超導(dǎo)材料制成，諸如鈮-鈦或其他合適的材料。主動返回線圈 可與主線圈以相同的方式構(gòu)成。在一些實現(xiàn)方式中，主動返回線圈可與主超導(dǎo)線圈以相同 的方式維持在超導(dǎo)溫度，例如通過傳導(dǎo)熱量給液氦冷卻通道（在圖4和5中未示出）。在一 些實現(xiàn)方式中，主動返回線圈可通過使用其他技術(shù)被冷卻。
[0054] 支撐結(jié)構(gòu)601，包括主線圈和主動返回線圈，圍繞一起限定了腔室412的鐵磁體 (例如鐵）磁極件403、404。離子源大約在腔室412的中心，以給粒子提供加速度。在其它 的示例中，離子源可在加速器的外部。粒子在腔室412內(nèi)被加速，并且作為束輸出給磁體組 件內(nèi)的引出通道（未示出）。從引出通道，束基本上直接輸出到患者。
[0055] 支撐結(jié)構(gòu)、磁極件、主線圈和主動返回線圈（和本文中未描述的其他結(jié)構(gòu)）容納在 低溫保持器遮罩中，所述低溫保持器還維持磁體組件的溫度。低溫保持器遮罩415可由不 銹鋼、碳或其他合適的、相對輕的材料制成。因此，如上所述，在一些實現(xiàn)方式中，包含所述 示例性磁體組件的粒子加速器可具有低于或約等于下列重量之一的重量：20噸、19噸、18 噸、17噸、16噸、15噸、14噸、14噸、13噸、12噸、11噸、10噸、9噸、8噸、7噸、6噸、5噸、或4 噸。粒子加速器和磁體組件的實際重量可依賴于多種因素，并且不限于這里提供的示例性 重量。
[0056] 可被包括在腔室412內(nèi)的粒子源的示例如下。參考圖8,在一些實現(xiàn)方式中，粒子 源800具有潘寧離子規(guī)的幾何形狀。粒子源可為如下所述的，或粒子源可為在結(jié)合于此作 為參考的美國專利申請11/948662號文件中描述的類型。美國專利申請11/948662號文件 描述了一種粒子源，其中包含等離子的管道在其中間平面的至少一部分中斷。粒子源的其 余特征與關(guān)于圖8描述的那些類似。
[0057] 粒子源800通過氣體路線和傳送氣態(tài)氫氣的管道而提供氫氣供給。電纜攜帶來自 電源的電流以刺激電子從與磁場810對齊的陰極804、805放電。
[0058] 在該示例中，放電的電子電離通過小孔從管811離開的氣體，以產(chǎn)生正離子（質(zhì) 子）的供給，用于被跨過被磁體結(jié)構(gòu)封閉的空間的一半的一個半圓形（D形）射頻板900和 一個虛擬D形板902加速。在中斷的粒子源（在美國專利申請?zhí)?1/948662號文件描述的 示例中）的情況下，包含等離子的管道的全部（或大量部分）在加速區(qū)域處被移除，從而允 許離子在相對高磁場中被更快地加速。
[0059] 如圖9所示，D形板900是具有封閉空間907的兩個半圓形表面903、905的中空金 屬結(jié)構(gòu)，在空間907中質(zhì)子在其環(huán)繞被磁體結(jié)構(gòu)封閉的空間旋轉(zhuǎn)的一半過程中被加速。開 口進入空間907的管909通過磁極件延伸至外部位置，從該外部位真空泵可被附接以將空 間907和在加速發(fā)生的真空腔室中的空間的剩余部分抽成真空。虛擬D形902包括被隔開 接近D形板的暴露邊緣的矩形金屬環(huán)。虛擬D形地接到真空腔室和磁極件。D形板900由 施加到射頻傳輸路線的端部處的射頻信號驅(qū)動，以在空間907中賦予電場。由于被加速的 粒子束在從幾何中心的距離增加，因此射頻電場是隨時間變化的。有用于該目的的射頻波 形發(fā)生器示例在于2005年7月21日申請標(biāo)題為"用于同步回旋加速器的可編程射頻波形 發(fā)生器"的美國專利申請11/187633號文件和于2004年7月21日申請的相同標(biāo)題的美國 臨時申請60/590089號文件中描述，兩者都通過引用結(jié)合于此。射頻電場可以在標(biāo)題為"將 共振腔室內(nèi)的共振頻率與輸入電壓的頻率匹配"的美國專利申請11/948359號描述的方式 被控制，該專利內(nèi)容結(jié)合于此作為參考。
[0060] 為了當(dāng)從中心定位的粒子源產(chǎn)生的束開始螺旋向外時其凈空離子源結(jié)構(gòu)，大的壓 差穿過射頻板施加。20000伏特可穿過射頻板施加。在一些版本中，8000到20000伏特可 穿過射頻板施加。為了減少驅(qū)動這個大的電壓所需的功率，可布置磁體結(jié)構(gòu)以減少射頻板 和地之間的電容。這可通過從射頻結(jié)構(gòu)穿過外部磁極件和低溫保持器殼體形成具有足夠余 隙的孔和在磁極面之間具有足夠的空間來完成。
[0061] 改變驅(qū)動D形板的電勢的高電壓具有在加速循環(huán)期間向下掃描的頻率以考慮質(zhì) 子的上升的相對論質(zhì)量和下降的磁場。由于該虛擬D形沿真空腔室壁具有地電勢，因此其 不需要中空的半柱形結(jié)構(gòu)。可使用其他的板布置，比如由不同電相位或多個基礎(chǔ)頻率驅(qū)動 的一對加速電極。RF結(jié)構(gòu)可被調(diào)諧以通過使用例如具有相互嚙合的旋轉(zhuǎn)和固定葉片的旋轉(zhuǎn) 電容器在射頻掃描期間保持其Q(電量）為高水平。在葉片的每次嚙合期間，電容上升，從 而降低了 RF結(jié)構(gòu)的共振頻率。葉片可被成形以產(chǎn)生所需的精確的頻率掃描。用于旋轉(zhuǎn)電 容器的驅(qū)動電機可與RF發(fā)生器鎖定相位用于精確控制。粒子的一支在旋轉(zhuǎn)電容器的葉片 的每次嚙合期間被加速。
[0062] 其中加速過程發(fā)生的真空室（例如，腔室412)是在邊緣處較厚和中心處較細(xì)的大 體柱形容器。真空腔室封閉RF板和粒子源，并且由真空泵抽成真空。維持高真空減少了加 速離子將離開以與氣體分子發(fā)生碰撞的機會，并且使得RF電壓能夠保持在高水平而不會 電弧接地。
[0063] 質(zhì)子從粒子源開始經(jīng)過大體螺旋的軌道路徑。在螺旋路徑的每個循環(huán)的一半中， 質(zhì)子在穿過空間907中的RF電場時獲得能量。隨著離子獲得能量，其螺旋路徑的每個連續(xù) 循環(huán)的中心軌道的半徑大于前一循環(huán)直到循環(huán)半徑到達磁極面的最大半徑。在那個位置， 磁場和電場的微擾引導(dǎo)離子進入磁場快速降低的區(qū)域，并且離子離開高磁場區(qū)域并且被引 導(dǎo)穿過這里稱為引出通道的真空管（其為加速器的一部分），以離開回旋加速器的磁極件。 磁場再生器可用于改變磁場微擾以引導(dǎo)離子。離開回旋加速器的離子當(dāng)其進入存在于環(huán)繞 回旋加速器的空間中的顯著降低的磁場區(qū)域時將趨于分散。在引出通道中的束成形元件重 新引導(dǎo)離子使得其留在受限的空間范圍的直線束中。
[0064] 隨著束離開引出通道，其可穿過束形成系統(tǒng)，所述束形成系統(tǒng)可被可編程控制以 產(chǎn)生用于該束的散射角度和范圍調(diào)制的預(yù)期的組合。有用于該目的的束形成系統(tǒng)的示例在 于2004年9月24日申請標(biāo)題為"用于放射治療束形成的可編程粒子散射器"的美國專利 申請10/949734號文件和于2005年7月21日申請的美國臨時申請60/590088號文件中描 述，兩者都通過引用結(jié)合于此。束形成系統(tǒng)可與內(nèi)部托架組合使用以將束引導(dǎo)至患者。 [0065] 在運行期間，作為沿板表面的導(dǎo)電電阻的結(jié)果，板吸收來自于施加的射頻場的能 量。該能量呈現(xiàn)為熱，并且可通過使用在熱交換器中釋放熱的水冷路線而從板移除。
[0066] 從回旋加速器離開的雜散磁場由主動返回線圈409、410限制。因此，分開的磁屏 蔽件一般是不需要的。然而，在一些實現(xiàn)方式中，分開的磁屏蔽件可被使用。分開的磁屏蔽 件可包括封閉低溫保持器并被空間分開的一層鐵磁材料（例如鋼或鐵）。
[0067] 如提到的，托臺允許同步回旋加速器繞水平旋轉(zhuǎn)軸線322旋轉(zhuǎn)。托臺被安裝至托 臺腿的一個或兩個上的電機驅(qū)動以旋轉(zhuǎn)，并通過驅(qū)動齒輪被連接至軸承殼體。托臺的旋轉(zhuǎn) 位置來源于由合并進托臺驅(qū)動電機和驅(qū)動齒輪的軸角度編碼器提供。
[0068] 參考圖10,在離子束離開同步回旋加速器302的位置，束形成系統(tǒng)1001作用在離 子束上以給其合適于用戶治療的性能。例如，束可被伸展，并且其穿透的深度可變化以提供 跨過給定目標(biāo)體積的一致的放射。束形成可能可包括被動散射元件以及主動掃描元件。 [0069] 同步回旋加速器的全部主動系統(tǒng)（例如電流驅(qū)動超導(dǎo)線圈、RF驅(qū)動板、用于真空 加速室和用于超導(dǎo)線圈冷卻室的真空泵、電流驅(qū)動的粒子源、氫氣源和RF板冷卻器）可通 過合適的同步回旋加速器控制電子裝置（未示出）控制，所述電子裝置包括例如編程有合 適的程序（例如可執(zhí)行指令）以實現(xiàn)控制的一臺或多臺計算機。
[0070] 托臺、患者支撐件、主動束成形元件和同步回旋加速器的控制以執(zhí)行治療過程還 可通過合適的治療控制電子裝置（未示出）獲得。
[0071] 關(guān)于前述系統(tǒng)的進一步的細(xì)節(jié)可在于2006年11月16日申請的標(biāo)題為"帶電粒 子放射治療"的美國專利7728311號文件和于2008年11月20日申請的標(biāo)題為"內(nèi)部托 臺"的美國專利申請12/275103號文件中找到。美國專利7728311號文件和美國專利申請 12/275103號文件的內(nèi)容通過引用結(jié)合于本公開。
[0072] 前述實現(xiàn)方式的任意再兩個可在合適的粒子加速器（例如同步回旋加速器）中以 合適的組合被使用。同樣的，前述實現(xiàn)方式的任意再兩個的單獨的特征可以合適的組合被 使用。
[0073] 這里描述的不同實現(xiàn)方式的元件可被組合以形成未在上述具體闡述的其他實現(xiàn) 方式。元件可在這里描述的過程、系統(tǒng)、器械等中省去，而不會不利地影響它們的運行。多 種分開的元件可被組合進一個或多個單獨的元件以執(zhí)行這里描述的功能。
[0074] 這里描述的示例性實現(xiàn)方式不限制于用于粒子治療系統(tǒng)或這里描述的示例性粒 子治療系統(tǒng)。相反的，示例性實現(xiàn)方式可在將加速的粒子引導(dǎo)至輸出的任意合適的系統(tǒng)中 使用。
[0075] 關(guān)于這里描述的粒子加速器的涉及的附加信息能夠在于2006年1月20日申請的 標(biāo)題為"高場超導(dǎo)同步回旋加速器"的美國臨時申請60/760788號文件、于2006年8月9日 申請的標(biāo)題為"用于粒子加速的磁體結(jié)構(gòu)"的美國專利申請11/463402號文件和于2006年 10月10日申請的標(biāo)題為"低溫真空破壞氣動熱耦合器"的美國臨時申請60/850565號文件 中找到，所有以上文件內(nèi)容通過引用結(jié)合于此，如同其全文被陳述。
[0076] 下面申請于2012年9月28日的申請通過引用結(jié)合到主題，如同其全文在此被全 部陳述：標(biāo)題為"控制粒子束的強度"的美國臨時申請（申請?zhí)?1/707466)、標(biāo)題為"調(diào)整 粒子束的能量"的美國臨時申請（申請?zhí)?1/707515)、標(biāo)題為"調(diào)整線圈位置"的美國臨時 申請（申請?zhí)?1/707548)、標(biāo)題為"使用磁場顫振聚焦粒子束"的美國臨時申請（申請?zhí)?61/707572)、標(biāo)題為"磁場再生器"的美國臨時申請（申請?zhí)?1/707590)、標(biāo)題為"聚焦粒子 束"的美國臨時申請（申請?zhí)?1/707704)、標(biāo)題為"控制粒子治療"的美國臨時申請（申請 號61/707624)和標(biāo)題為"用于粒子加速器的控制系統(tǒng)"的美國臨時申請（申請?zhí)?07645)。
[0077] 下列申請也通過引用結(jié)合到主題，如同其全文在此闡述：授權(quán)于2010年6月1日 的美國專利編號7728311、申請于2007年11月30日的美國專利11/948359號文件、申請 于2008年11月20日的美國專利申請12/275103號文件、申請于2007年11月30日的美 國專利申請11/948662號文件、申請于2007年11月30日的美國臨時申請60/991454號文 件、授權(quán)于2011年8月23日的美國專利8003964號文件、授權(quán)于2007年4月24日的美國 專利7208748號文件、授權(quán)于2008年7月22日的美國專利7402963號文件和申請于2007 年11月9日的美國專利申請11/937573號文件。
[0078] 本申請的任意特征可與下列的一個或多個合適的特征組合：標(biāo)題為"控制粒子束 的強度"的美國臨時申請（申請?zhí)?1/707466)、標(biāo)題為"調(diào)整粒子束的能量"的美國臨時申 請（申請?zhí)?1/707515)、標(biāo)題為"調(diào)整線圈位置"的美國臨時申請（申請?zhí)?1/707548)、標(biāo) 題為"使用磁場顫振聚焦粒子束"的美國臨時申請（申請?zhí)?1/707572)、標(biāo)題為"磁場再生 器"的美國臨時申請（申請?zhí)?1/707590)、標(biāo)題為"聚焦粒子束"的美國臨時申請（申請?zhí)?61/707704)、標(biāo)題為"控制粒子治療"的美國臨時申請（申請?zhí)?1/707624)，以及標(biāo)題為"用 于粒子加速器的控制系統(tǒng)"的美國臨時申請（申請?zhí)?1/707645)、授權(quán)于2010年6月1日 的美國專利7728311號文件、申請于2007年11月30日的美國專利申請11/948359號文件、 申請與2008年11月20日的美國專利申請12/275103號文件、申請于2007年11月30日 的美國專利申請948662號文件、申請于2007年11月30日的美國臨時申請60/991454號 文件、授權(quán)于2011年8月23日的美國專利8003964號文件、授權(quán)于2007年4月24日的美 國專利7208748號文件、授權(quán)于2008年7月22日的美國專利7402963號文件、申請于2010 年2月9日的美國專利申請13/148000號文件和申請于2007年11月9日的美國專利申請 11/937573 號文件。
[0079] 其他未在此具體描述的實現(xiàn)方式也在下列權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種粒子加速器，包括 磁體，用于產(chǎn)生磁場，所述磁體包括第一超導(dǎo)線圈以在第一方向上傳遞電流，從而產(chǎn)生 第一磁場，所述第一磁場為至少4特斯拉（T); 主動返回系統(tǒng)，所述主動返回系統(tǒng)包括第二超導(dǎo)線圈，所述第二超導(dǎo)線圈的每一圈圍 繞對應(yīng)的第一超導(dǎo)線圈并且與對應(yīng)的第一超導(dǎo)線圈同心，所述第二超導(dǎo)線圈用于在相反于 所述第一方向的第二方向上傳遞電流，從而產(chǎn)生具有至少2. 5T的磁場的第二磁場；所述第 二磁場具有的極性與所述第一磁場的極性相反，以及 單個結(jié)構(gòu)，其上安裝有至少一個第一超導(dǎo)線圈和對應(yīng)的第二超導(dǎo)線圈。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的粒子加速器，進一步包括： 電源，向所述第一超導(dǎo)線圈和所述第二超導(dǎo)線圈提供電流。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的粒子加速器，其中所述第一超導(dǎo)線圈和所述第二超導(dǎo)線圈都 被安裝在所述單個結(jié)構(gòu)上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的粒子加速器，其中所述第一超導(dǎo)線圈被安裝在所述單個結(jié)構(gòu) 的內(nèi)部，并且所述第二超導(dǎo)線圈被安裝在所述單個結(jié)構(gòu)的外部，使得所述第二超導(dǎo)線圈與 所述第一超導(dǎo)線圈被所述單個結(jié)構(gòu)的至少一部分分開。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的粒子加速器，進一步包括： 綁環(huán)，其環(huán)繞所述第二超導(dǎo)線圈的至少一個。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的粒子加速器，其中所述單個結(jié)構(gòu)包括不銹鋼和碳纖維中的至 少一種。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的粒子加速器，進一步包括： 限定所述腔室的磁極件，所述單個結(jié)構(gòu)環(huán)繞所述磁極件的至少一部分。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的粒子加速器，進一步包括： 低溫保持器遮罩，其環(huán)繞所述單個結(jié)構(gòu)的至少一部分和所述磁極件的至少一部分，所 述低溫保持器遮罩包括非鐵磁材料。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的粒子加速器，其重量小于15噸。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的粒子加速器，其重量小于10噸。
11. 一種質(zhì)子治療系統(tǒng)，包括： 權(quán)利要求1所述的粒子加速器；和 托臺，其上安裝有所述粒子加速器，所述托臺相對于患者位置可旋轉(zhuǎn)； 其中所述質(zhì)子治療系統(tǒng)構(gòu)造為從所述粒子加速器基本上直接輸出質(zhì)子到患者位置。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的質(zhì)子治療系統(tǒng)，其中所述粒子加速器包括同步回旋加速 器。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的質(zhì)子治療系統(tǒng)，進一步包括： 粒子源，向包含所述第一磁場的腔室提供電離等離子體；和 電壓源，提供電壓以加速由朝向出口的電離等離子體的脈沖構(gòu)成的束。
14. 一種粒子加速器，包括 電壓源，向腔室提供射頻（RF)電壓以加速粒子而產(chǎn)生粒子束，所述腔室具有用于使得 從等離子柱加速的粒子在所述腔室中沿軌道移動的第一磁場，所述RF電壓是可控的，以隨 著所述粒子束距所述等離子柱的距離增加而隨著時間變化； 磁體，在所述腔室中產(chǎn)生第一磁場，所述磁體包括第一超導(dǎo)線圈以在第一方向上傳遞 電流，從而產(chǎn)生所述第一磁場；以及 主動返回系統(tǒng)，所述主動返回系統(tǒng)包括第二超導(dǎo)線圈，所述第二超導(dǎo)線圈的每一圈圍 繞對應(yīng)的第一超導(dǎo)線圈并且與對應(yīng)的第一超導(dǎo)線圈同心，所述第二超導(dǎo)線圈用于在相反于 所述第一方向的第二方向上傳遞過電流，從而產(chǎn)生具有至少2. 5特斯拉（T)的磁場的第二 磁場；所述第二磁場具有的極性與所述第一磁場的極性相反，以及 單個結(jié)構(gòu)，其上安裝有至少一個第一超導(dǎo)線圈和相應(yīng)的第二超導(dǎo)線圈。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的粒子加速器，其中所述第一磁場最少為4T。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的粒子加速器，其中所述第二磁場處于2. 5T到12T之間。
17. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的粒子加速器，其中所述第一磁場在4T和20T之間，并且所 述第二磁場在2. 5T和12T之間。
18. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的粒子加速器，進一步包括： 單個電源，向所述第一超導(dǎo)線圈和所述第二超導(dǎo)線圈提供電流。
19. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的粒子加速器，其中所述第一超導(dǎo)線圈和所述第二超導(dǎo)線圈 都被安裝在所述單個結(jié)構(gòu)上。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的粒子加速器，其中所述第一超導(dǎo)線圈被安裝在所述單個結(jié) 構(gòu)的內(nèi)部，并且所述第二超導(dǎo)線圈被安裝在所述單個結(jié)構(gòu)的外部，使得所述第二超導(dǎo)線圈 與所述第一超導(dǎo)線圈被所述單個結(jié)構(gòu)的至少一部分分開。
21. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的粒子加速器，進一步包括： 綁環(huán)，其環(huán)繞所述第二超導(dǎo)線圈的至少一個。
22. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的粒子加速器，其中所述單個結(jié)構(gòu)包括不銹鋼和碳纖維中的 至少一種。
23. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的粒子加速器，進一步包括： 限定所述腔室的磁極件，所述單個結(jié)構(gòu)環(huán)繞所述磁極件的至少一部分。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的粒子加速器，進一步包括： 低溫保持器遮罩，其環(huán)繞所述單個結(jié)構(gòu)的至少一部分和所述磁極件的至少一部分，所 述低溫保持器遮罩包括非鐵磁材料。
25. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的粒子加速器，其重量小于15噸。
26. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的粒子加速器，其重量小于10噸。
27. -種質(zhì)子治療系統(tǒng)，包括： 權(quán)利要求14所述的粒子加速器；和 托臺，其上安裝有所述粒子加速器，所述托臺相對于患者位置可旋轉(zhuǎn)； 其中所述質(zhì)子治療系統(tǒng)構(gòu)造為從所述粒子加速器基本上直接輸出質(zhì)子到患者位置。
【文檔編號】A61N5/10GK104219866SQ201410238541
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月31日
【發(fā)明者】G.T.茲瓦特, J.庫利 申請人:梅維昂醫(yī)療系統(tǒng)股份有限公司