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JP7201243B2

System for emission-guided high-energy photon delivery

Abstract

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JP7201243B2, drawing sheet 1
Sheet 1 of 61

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Expires 15 November 2037.

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61 claims: 3 independent, 58 dependent

  1. 1
    放射線療法システムであって、固定フレームと、 50RPM以上かつ 70RPM以下の最大速度で回転するように構成されている回転可能リングとを備えるガントリと、前記固定フレームと前記回転可能リングとの間に位置するスリップリングであって、前記スリップリングは、前記回転可能リングが前記最大速度で回転している間に前記固定フレームと前記回転可能リングとの間で電気信号を通信するように構成されており、前記回転可能リングは、ドラムを備え、前記ドラムは、リング状の第1の端面と、前記第1の端面の反対側のリング状の第2の端面と、前記リング状の第1の端面と前記リング状の第2の端面との間の長さに沿って延在するリブ構造とを有し、前記回転可能リングが前記最大速度で回転するときに前記第1の端面の長さと前記第2の端面の長さとの間の長さの変化が0.5mm未満である、スリップリングと、前記回転可能リング上に搭載されている治療放射線源と、前記ガントリ上に搭載されている1つ以上の陽電子放出断層撮影(PET)検出器とを備える、放射線療法システム。
  2. 2
    前記回転可能リング上に位置する第1のコントローラと、前記固定フレーム上の第2のコントローラとをさらに備え、前記第1のコントローラは、前記治療放射線源および前記1つ以上のPET検出器のための制御コマンドを生成し、前記第2のコントローラは、ガントリ運動システムのための制御コマンドを生成し、前記第1のコントローラと前記第2のコントローラとの間の同期化データは、前記スリップリングを介して転送される、請求項1に記載のシステム。
  3. 3
    前記第1のコントローラは、前記治療放射線源のアクティブ化およびPETデータの取得のための信号を生成するように構成され、前記第2のコントローラは、回転のための信号を生成するように構成されており、同期化信号は、前記治療放射線源のアクティブ化およびPETデータの取得およびガントリ運動を同期化するように、前記スリップリングを介して前記第1のコントローラと前記第2のコントローラとの間で伝送される、請求項2に記載のシステム。
  4. 4
    前記スリップリングは、データブラシブロックと電力ブラシブロックとを備える、請求項1に記載のシステム。
  5. 5
    前記ガントリを封入する容積を画定する筐体をさらに備え、前記筐体は、前記治療放射線源および前記1つ以上のPET検出器へのアクセスを可能にするように構成されている前記ドラムの長さに沿った1つ以上の側方ハッチを備える、請求項1に記載のシステム。
  6. 6
    前記回転可能リングの周囲の複数の回転子要素と、前記回転子要素の向かい側で前記固定フレーム内に封入されている固定子要素と、前記複数の回転子要素に隣接して位置する玉軸受とを備える運動システムをさらに備える、請求項1に記載のシステム。
  7. 7
    前記複数の回転子要素は、1つ以上の磁気または誘導要素を備え、前記固定子要素は、コイルを備える、請求項6に記載のシステム。
  8. 8
    前記治療放射線源は、線形加速器(リニアック)とマグネトロンとを備え、前記リニアックは、第1の搭載アセンブリによって前記ドラムの長さに沿って取り付けられており、かつ、前記リニアックおよび第1の搭載アセンブリから分離している放射線遮蔽内に封入されており、前記マグネトロンは、前記マグネトロンのカソード支持体が、前記回転可能リングが前記最大速度で回転している間に生成される求心力の方向と整合されるように、前記ドラムの長さに沿って半径方向に搭載されている、請求項1に記載のシステム。
  9. 9
    前記放射線遮蔽は、前記第1の搭載アセンブリから分離している第2の搭載アセンブリを使用して、前記ガントリに搭載されている、請求項8に記載のシステム。
  10. 10
    前記第2の搭載アセンブリは、前記第1の搭載アセンブリに直接接触しない、請求項9に記載のシステム。
  11. 11
    前記第1の搭載アセンブリおよび前記第2の搭載アセンブリは、空隙によって分離されている、請求項9に記載のシステム。
  12. 12
    前記放射線遮蔽および前記第2の搭載アセンブリは、前記リニアックに接触しない、請求項9に記載のシステム。
  13. 13
    前記リニアックおよび前記放射線遮蔽は、空隙によって分離されている、請求項9に記載のシステム。
  14. 14
    ボールねじを使用して前記リニアックおよび前記第1の搭載アセンブリに結合されているアクチュエータをさらに備え、前記リニアックの場所は、前記アクチュエータによって調節されるように構成されている、請求項9に記載のシステム。
  15. 15
    前記アクチュエータは、除去可能である、請求項14に記載のシステム。
  16. 16
    前記アクチュエータは、遠隔場所から制御可能である、請求項14に記載のシステム。
  17. 17
    前記回転可能ガントリは、部屋の中に位置し、前記遠隔場所は、前記部屋の外にある、請求項16に記載のシステム。
  18. 18
    前記回転可能リングに搭載されている第1の受信機要素と、前記固定フレームに搭載されている第1の伝送機要素とを備える第1の通信インターフェースであって、前記第1の伝送機要素は、前記回転可能リングが移動している間に第1の複数の信号を前記第1の受信機要素に伝送するように構成されている、第1の通信インターフェースと、前記回転可能リングに搭載されている第2の伝送機要素と、前記固定フレームに搭載されている第2の受信機要素とを備える第2の通信インターフェースであって、前記第2の伝送機要素は、前記回転可能リングが移動している間に第2の複数の信号を前記第2の受信機要素に伝送するように構成されている、第2の通信インターフェースとをさらに備える、請求項1に記載のシステム。
  19. 19
    前記第1の複数の信号は、前記第1の通信インターフェースを横断して伝送され、前記第2の複数の信号は、同時に前記第2の通信インターフェースを横断して伝送される、請求項18に記載のシステム。
  20. 20
    前記治療放射線源の前に配置されているマルチリーフコリメータをさらに備え、前記マルチリーフコリメータは、前記第2の受信機要素への伝送のために、前記マルチリーフコリメータの個々のリーフの位置データを前記第2の伝送機要素に伝送するように構成されている、請求項18に記載のシステム。
  21. 21
    前記第2の複数の信号は、ガントリ回転速度データを備える、請求項18に記載のシステム。
  22. 22
    前記第2の複数の信号は、前記1つ以上のPET検出器からの陽電子放出データを備える、請求項18に記載のシステム。
  23. 23
    前記治療放射線源の向かい側で前記回転可能リング上に搭載されている放射線検出器をさらに備え、前記第2の複数の信号は、前記放射線検出器からの放射線データを備える、請求項18に記載のシステム。
  24. 24
    前記回転可能リング上に位置する第1のコントローラと、前記固定フレーム上の第2のコントローラとをさらに備え、前記第2のコントローラは、前記第1の伝送機要素と通信し、前記第1の複数の信号は、前記第2のコントローラからの放射線源コマンドを備える、請求項18に記載のシステム。
  25. 25
    前記治療放射線源の前に配置されているマルチリーフコリメータをさらに備え、前記第1の複数の信号は、前記第2のコントローラからのマルチリーフコリメータコマンドを備える、請求項24に記載のシステム。
  26. 26
    前記第1の複数の信号は、前記第2のコントローラからのガントリ回転コマンドを備える、請求項24に記載のシステム。
  27. 27
    前記第1の通信インターフェースおよび前記第2の通信インターフェースは、誘導信号転送方法を使用して信号を伝送する、請求項18に記載のシステム。
  28. 28
    前記第1の通信インターフェースおよび前記第2の通信インターフェースは、容量信号転送方法を使用して信号を伝送する、請求項18に記載のシステム。
  29. 29
    前記回転可能リングに搭載されており、かつ、前記第1の受信機要素と通信する第1の位置センサと、前記固定フレームに搭載されており、かつ、前記第2の受信機要素と通信する第2の位置センサとをさらに備える、請求項18に記載のシステム。
  30. 30
    前記回転可能リングは、前記リングの円周の周囲に位置し、かつ、前記第2の位置センサによって検出可能である複数のインデックスマーカを備え、前記固定フレームは、前記フレームの円周の周囲に位置し、かつ、前記第1の位置センサによって検出可能である複数のインデックスマーカを備える、請求項29に記載のシステム。
  31. 31
    前記第1の複数の信号は、前記第1の位置センサからのインデックスマーカデータを備え、前記第2の複数の信号は、前記第2の位置センサからのインデックスマーカデータを備え、前記システムは、前記第1の複数の信号および前記第2の複数の信号を受信および比較することにより、前記第1の複数の信号および前記第2の複数の信号の差異を識別するように構成されているコントローラをさらに備える、請求項30に記載のシステム。
  32. 32
    前記コントローラは、前記第1の複数の信号および前記第2の複数の信号の間の差異を示すための信号を生成するように構成されている、請求項31に記載のシステム。
  33. 33
    前記第1の複数の信号は、前記第1の位置センサからの前記回転可能リングの角度位置データを備え、前記第2の複数の信号は、前記第2の位置センサからの前記回転可能リングの角度位置データを備え、前記システムは、前記第1の複数の信号および前記第2の複数の信号を受信および比較することにより、前記第1の複数の信号および前記第2の複数の信号の差異を識別するように構成されているコントローラをさらに備え、前記第1の複数の信号と第2の複数の信号との間の前記差異を識別することは、前記第1の複数の信号の導関数を経時的に計算することと、前記第2の複数の信号の導関数を経時的に計算することと、前記計算された導関数の間の差異を決定することと、前記差異が事前決定された閾値を超える場合、位置センサ故障信号を生成することとを含む、請求項29に記載のシステム。
  34. 34
    前記治療放射線源は、ビーム経路に沿って放出される放射線ビームを生成するように構成されており、前記放射線ビームは、x軸側面とy軸側面とを有する2次元投影を有し、前記システムは、前記ビーム経路内に配置されているビーム限定アセンブリをさらに備え、前記ビーム限定アセンブリは、前記放射線ビームのy軸側面を成形するように構成されている上側ジョーと、前記放射線ビームのx軸側面を成形するように構成されているマルチリーフコリメータと、前記放射線ビームのy軸側面を成形するように構成されている下側ジョーであって、前記マルチリーフコリメータは、前記上側ジョーと前記下側ジョーとの間に位置する、下側ジョーとを備える、請求項1に記載のシステム。
  35. 35
    前記上側ジョーは、前記マルチリーフコリメータおよび前記下側ジョーよりも前記治療放射線源の近くに位置し、前記下側ジョーは、前記マルチリーフコリメータおよび前記上側ジョーよりも前記治療放射線源から遠くに位置する、請求項34に記載のシステム。
  36. 36
    前記治療放射線源は、線形加速器を備える、請求項34に記載のシステム。
  37. 37
    前記上側ジョーは、垂直軸に対して第1の角度で角度を付けられている内向きの面を備え、前記下側ジョーは、前記垂直軸に対して第2の角度で角度を付けられている内向きの面を備え、前記第1の角度は、前記第2の角度よりも大きい、請求項34に記載のシステム。
  38. 38
    前記放射線ビームは、ビーム広がりと、焦線によって画定されるビーム境界とを有し、前記上側ジョーは、前記焦線に沿って整合されていない内向きの面を備え、前記下側ジョーは、前記焦線に沿って整合されている内向きの面を備える、請求項34に記載のシステム。
  39. 39
    前記上側ジョーの内向きの面は、垂直軸に対して第1の角度で角度を付けられており、前記下側ジョーの内向きの面は、前記垂直軸に対して第2の角度で角度を付けられており、前記焦線は、前記垂直軸に対して第3の角度で角度を付けられている、請求項38に記載のシステム。
  40. 40
    前記第1の角度は、前記第2の角度よりも大きい、請求項39に記載のシステム。
  41. 41
    前記治療放射線源は、線形加速器(リニアック)とマグネトロンとを備える、請求項1に記載のシステム。
  42. 42
    前記マグネトロンは、前記リニアック内で電子を加速させるためのRFエネルギーを提供するように構成されており、前記マグネトロンは、中心空洞を含む1つ以上の空洞を有するリングアノードと、前記リングアノードの中心空洞内に位置するカソードとをさらに備え、前記カソード支持体は、前記カソードを前記リングアノードに結合し、前記カソード支持体の縦軸は、前記ガントリの半径方向軸に沿って整合されている、請求項41に記載のシステム。
  43. 43
    前記回転可能リングから前記固定フレームに熱を伝達する1つ以上の熱交換器を有する温度管理システムをさらに備える、請求項1に記載のシステム。
  44. 44
    前記温度管理システムは、前記回転可能リングから前記固定フレーム上の冷却流体に熱を伝達する、請求項43に記載のシステム。
  45. 45
    前記1つ以上の熱交換器は、前記回転可能リングから生成される熱を前記固定フレームに伝達するように構成されている第1のセットの熱交換器と、前記固定フレームから外部ヒートシンクに前記熱を伝達するように構成されている第2のセットの熱交換器とを備える、請求項43に記載のシステム。
  46. 46
    前記外部ヒートシンクは、閉ループ設備液体システムである、請求項45に記載のシステム。
  47. 47
    前記回転可能リングに搭載されている第2のガントリと、前記第2のガントリ上に搭載されているkVシステムとをさらに備える、請求項1に記載のシステム。
  48. 48
    前記kVシステムは、ビーム経路に沿って放出されるビームを生成するように構成されているkV放射線源と、前記第2のガントリに搭載されており、かつ、前記kV放射線源の前記ビーム経路内に配置されているコリメータとを備え、前記コリメータは、前記ビームを遮断する第1の構成と、前記ビームを伝送する第2の構成とを有する、請求項47に記載のシステム。
  49. 49
    前記コリメータは、回転することにより、前記第1の構成と第2の構成との間で遷移する、請求項48に記載のシステム。
  50. 50
    前記コリメータは、放射線遮断材料から作製されるシリンダと、前記シリンダの縦軸を横断する開口とを備え、前記第1の構成では、前記開口は、前記ビーム経路に沿って整合されておらず、前記第2の構成では、前記開口は、前記ビーム経路に沿って整合されている、請求項49に記載のシステム。
  51. 51
    前記ガントリは、ボアを備え、前記ボアは、第1の部分と第2の部分とを備え、前記第2の部分の直径は、前記第1の部分の直径よりも大きい、請求項1に記載のシステム。
  52. 52
    少なくとも前記第2の部分の領域を照明するように構成されている画像プロジェクタをさらに備える、請求項51に記載のシステム。
  53. 53
    前記画像プロジェクタからの照明は、画像およびビデオのうちの1つ以上のものを備える、請求項52に記載のシステム。
  54. 54
    前記ボアの表面に沿って配置されているフレキシブルディスプレイをさらに備える、請求項51に記載のシステム。
  55. 55
    前記フレキシブルディスプレイは、有機発光ダイオード(OLED)ディスプレイである、請求項54に記載のシステム。
  56. 56
    前記ボア内で音を出力するように構成されているオーディオデバイスをさらに備える、請求項51に記載のシステム。
  57. 57
    前記ボアの前記第2の部分を通して空気流を指向するように構成されている空気流デバイスをさらに備える、請求項51に記載のシステム。
  58. 58
    前記ボア内の患者の眼球位置および視線のうちの1つ以上のものを検出するように構成されている光学眼球追跡装置と、前記眼球位置および前記視線を使用して、前記画像プロジェクタからの照明を変化させるように構成されているプロセッサとをさらに備える、請求項54に記載のシステム。
  59. 59
    前記1つ以上のPET検出器は、前記ドラムの長さに沿って搭載されている、請求項8に記載のシステム。
  60. 60
    放射線療法システムであって、固定フレームと、 50RPM以上かつ 70RPM以下の最大速度で回転するように構成されている回転可能リングとを備えるガントリであって、前記回転可能リングは、ドラムを備え、前記ドラムは、リング状の第1の端面と、前記第1の端面の反対側のリング状の第2の端面と、前記リング状の第1の端面と前記リング状の第2の端面との間の長さに沿って延在するリブ構造とを有し、前記回転可能リングが前記最大速度で回転するときに前記第1の端面の長さと前記第2の端面の長さとの間の長さの変化が0.5mm未満である、ガントリと、前記固定フレームと前記回転可能リングとの間に位置するスリップリングであって、前記回転可能リングが前記最大速度で回転している間に前記固定フレームと前記回転可能リングとの間で電気信号を通信するように構成されているスリップリングと、線形加速器(リニアック)とマグネトロンとを備える治療放射線源であって、前記リニアックは、第1の搭載アセンブリによって前記ドラムの長さに沿って取り付けられており、かつ、前記リニアックおよび第1の搭載アセンブリから分離している放射線遮蔽内に封入されており、前記マグネトロンは、前記マグネトロンのカソード支持体が、前記回転可能リングが前記最大速度で回転している間に生成される求心力の方向と整合されるように、前記ドラムの長さに沿って半径方向に搭載されている、治療放射線源と、前記ドラムの長さに沿って搭載されている1つ以上の陽電子消滅放出(PET)検出器とを備える、放射線療法システム。
  61. 61
    前記回転可能リングから前記固定フレーム上の冷却流体に熱を伝達する1つ以上の熱交換器を有する温度管理システムをさらに備える、請求項60に記載のシステム。
Independent claims61