《组合的磁共振成像和放射治疗系统.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《组合的磁共振成像和放射治疗系统.pdf（15页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 103800009 A (43)申请公布日 2014.05.21 CN 103800009 A (21)申请号 201310552789.7 (22)申请日 2013.11.08 1220271.9 2012.11.12 GB A61B 5/055(2006.01) A61N 5/01(2006.01) (71)申请人 英国西门子公司 地址 英国坎伯利 (72)发明人 M. 克鲁伊普 (74)专利代理机构 北京市柳沈律师事务所 11105 代理人 谢强 (54) 发明名称 组合的磁共振成像和放射治疗系统 (57) 摘要 本发明涉及一种组合的 MRI 和放射治疗系 统，。
2、 其包含MRI成像设备以及放射治疗设备。 所述 MRI 成像设备包含 ： 被屏蔽的螺线管磁体 （10） ， 其 具有多个沿着轴共轴地布置的主磁体线圈 （104） ； 和在与主磁体线圈相比距离该轴更大半径处关于 该轴共轴地布置的屏蔽装置。所述放射治疗设备 包含 LINAC 组件， 所述 LINAC 组件自身包含设有 平行于轴的电子束路径的线性电子加速器 （9） 、 射束偏转装置 （17） 和用于生成放射束的靶 （19） 。 线性电子加速器位于径向地在所述主磁体线圈 （104） 和所述屏蔽装置之间的位置上。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 7 页 附图 5 。
3、页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书7页 附图5页 (10)申请公布号 CN 103800009 A CN 103800009 A 1/2 页 2 1. 一种组合的磁共振成像和放射治疗系统， 其包含 ： - 磁共振成像设备 ； 以及 - 放射治疗设备， 其中， 所述磁共振成像设备包含 ： 被屏蔽的螺线管磁体 （10） ， 其包括多个沿着轴共轴地布置 的主磁体线圈 （104） ； 和在与所述主磁体线圈相比距离所述轴更大半径处关于所述轴共轴 地布置的磁屏蔽装置， 并且， 所述放射治疗设备包含 LINAC 组件， 所述 LINAC 组件自身包含设有平。
4、行于所述轴的电 子束路径的线性电子加速器 （9） 、 射束偏转装置 （17） 和用于生成放射束的靶 （19） ， 其特征在于， 所述线性电子加速器位于径向地在所述主磁体线圈 （104） 和所述磁屏蔽 装置之间的位置上。 2. 按照权利要求 1 所述的组合的磁共振成像和放射治疗系统， 其中， 所述屏蔽装置包 含多个与所述主磁体线圈共轴的屏蔽线圈 （102） 。 3. 一种组合的磁共振成像和放射治疗系统， 其包含 ： - 磁共振成像设备 ； 以及 - 放射治疗设备， 其中， 所述磁共振成像设备包含 ： 被屏蔽的螺线管磁体 （10） ， 其包括多个沿着轴共轴地布置 的主磁体线圈 （104） ； 和在。
5、与所述主磁体线圈相比距离所述轴更大半径处关于所述轴共轴 地布置的磁屏蔽装置， 并且， 所述放射治疗设备包含 LINAC 组件， 所述 LINAC 组件自身包含设有平行于所述轴的电 子束路径的线性电子加速器 （9） 、 射束偏转装置 （17） 和用于生成放射束的靶 （19） ， 其特征在于， 所述磁屏蔽装置包含围绕所述 LINAC 组件布置的铁磁管 （110） ， 所述铁磁 管具有刻入其中的径向的洞 （114） 以容纳所述靶 （19） 和有关设备。 4. 按照权利要求 3 所述的组合的磁共振成像和放射治疗系统， 其中， 所述屏蔽装置还 包含其他类似的铁磁管 （112） ， 其被放置于围绕所述主磁。
6、体线圈的、 选择的圆周位置上。 5. 按照权利要求 3 所述的组合的磁共振成像和放射治疗系统， 其中， 屏蔽装置还包含 铁磁棒， 其被放置于围绕主磁体线圈的选择的位置上。 6. 按照上述权利要求中任一项所述的组合的磁共振成像和放射治疗系统， 其中， 所述 主磁体线圈被容置在低温恒温器内， 并且提供槽以允许放射束在主磁体线圈之间经过。 7.按照权利要求1至6中任一项所述的组合的磁共振成像和放射治疗系统， 其中， 所述 主磁体线圈被容置在低温恒温器内， 并且由对放射线而言透明的材料所构成的窗被提供以 允许放射束在主磁体线圈之间通过。 8. 按照权利要求 1 至 6 中任一项所述的组合的磁共振成像和。
7、放射治疗系统， 其中， 所 述 LINAC 组件被安装在机架 8 上， 该机架设置为允许所述 LINAC 组件围绕容置在低温恒温 器内的所述主磁体线圈旋转， 并且所述低温恒温器的足以容纳所有需要的放射束路径的至 少一个圆周带由对于放射线而言透明的材料构成并且没有主磁体线圈。 权 利 要 求 书 CN 103800009 A 2 2/2 页 3 9. 按照权利要求 8 所述的组合的磁共振成像和放射治疗系统， 如果以权利要求 2 为基 础， 其中， 所述主线圈和所述屏蔽线圈位于低温恒温器之中， 并且所述低温恒温器在径向位 于所述主磁体线圈和所述屏蔽线圈之间的位置上设有凹处， 其足以在所述 LINA。
8、C 组件的整 个旋转路径中容纳该 LINAC 组件。 权 利 要 求 书 CN 103800009 A 3 1/7 页 4 组合的磁共振成像和放射治疗系统 技术领域 0001 本发明涉及组合的 MRI（磁共振成像） 和放射治疗设备。 发明内容 0002 组合的 MRI 和放射治疗设备的一些例子是公知的， 但是却具有一定的缺点。本发 明至少解决这些缺点中的一些。 0003 放射治疗典型地使用伽马射线或者类似的， 以便瞄准在患者体内的患癌组织。这 样的射线可以使用由加速器生成并且对准合适的靶的电子束来生成， 或者由具有合适的放 射同位素 （例如钴 -60） 的放射源来生成。 0004 使用钴 -6。
9、0 源涉及到在存储中的困难， 和防止由操作者过度暴露。屏蔽这样的源 只能通过大量的大密度物质、 诸如铅或钨来实现。 这样的源是简单的， 并且不受例如会在组 合的 MRI 和放射治疗系统中所遇到的磁场影响。但是， 所产生的射线是相对低能量的， 并且 不能进行强度调制。 0005 通过电子束加速生成到合适靶上的射线， 具有的优势是， 能够产生较高能量的光 子并且可以进行强度调制。 0006 用于产生电子束所需的加速器、 典型地为线性加速器对横向磁场是非常敏感的， 这使得难以将其合并至 MRI 设备中。磁场偏转在加速器中电子束的路径， 损害了这种射线 源的效力。 0007 从 WO200300898。
10、6 中公知了这样的示例装置， 其允许将线性电子加速器 （LINAC） 构 造到 MRI 系统中并且用于组合的 MRI 和放射治疗， 并且其使用径向排列的 LINAC。LINAC 和 其关联的靶被布置以便经过在低温恒温器中的、 在超导 MRI 磁体的线圈之间的孔或透明窗 来投射放射束。径向排列的 LINAC 被布置在磁体的中平面上， 并且需要在磁体周围的很多 空间， 使得其对于很多设施来说是不现实的。主磁体的磁场相对于 LINAC 是横向的， 并且影 响电子束路径。只能容许相对低的主磁场强度 （磁通密度） 。 0008 在美国专利公告 US2011/0213239A1、 国际专利公告 WO201。
11、2049466 和英国专利 GB2484529中描述了组合的MRI和放射治疗设备的更为紧凑的布置。 在该布置中， 线性加速 器 （LINAC） 与磁体的轴平行地布置并且位于梯度线圈和 MRI 系统的主磁场线圈之间。提供 束转向装置， 以便将生成的电子束从与磁体的轴平行的轴向路径偏转到与轴垂直的径向路 径， 然后偏转到合适的靶上。相应地， LINAC 和靶浸入到相对强的磁场中。 0009 图 1 对应于 WO2012049466、 US2011/0213239A1 和 GB2484529 中的图 1。其示出了 具有磁共振成像部分 3 和放射治疗部分 5 的常规组合放射治疗和磁共振单元 1 的示意。
12、性表 示。磁共振成像部分 3 包含主磁体 10、 包括两个在本例中对称的部分梯度线圈 21A、 21B 的 梯度线圈系统、 高频线圈 14（例如体线圈的两部分 14A、 14B） 和患者卧榻 6。磁共振成像部 分的所有这些部件连接到控制单元 31 以及操作和显示控制台 32。 0010 主磁体 10 和部分梯度线圈 21A、 21B 均基本上形似空的圆柱体并且围绕水平轴 15 共轴地布置。主磁体 10 的内壳在 （与轴 15 垂直的） 径向方向上限制圆柱体形状的内部 7， 说 明 书 CN 103800009 A 4 2/7 页 5 其中布置有放射治疗部分 5、 梯度系统、 高频线圈 14 和。
13、患者卧榻 6。更确切地说， 放射治疗 部分 5 位于在梯度线圈系统 21A、 21B 的径向外侧和主磁体 10 的壳体的径向面向内的表面 之间的内部 7 中。 0011 除了磁体线圈之外， 主磁体 10 还包含其他的结构元件， 例如支承部、 壳体等， 并且 生成对于磁共振成像所需的均匀的主磁场。在示例中示出了， 主磁场的方向平行于水平轴 15。高频线圈 14 用于在患者中激励核自旋。通过高频线圈 14 来接收由受激的核自旋所发 出的信号。 0012 轴向间隔的部分患者线圈 21A、 21B 总是包含梯度线圈 20， 所述梯度线圈总是完全 地由屏蔽物 24 包围。梯度线圈 20 包含支承部和各个。
14、梯度线圈， 所述梯度线圈生成磁梯度 场用于选择性层激励和磁共振信号在三个空间方向上的位置编码。 0013 放射治疗部分 5 布置在机架 8 上， 并且包含线性电子加速器 （LINAC） 9、 射束偏转 装置 17、 靶阳极 18、 均匀化体 （homogenizing body） 22 和准直仪 23。机架 8 可以具有贯穿 机架的通孔 （虚线示出） ， 通过该通孔可以接近磁共振成像部分 3。 0014 LINAC9 包含电子源 11， 例如钨阴极， 其生成电子束 13， 该电子束平行于主磁体 10 的轴 15 地被加速。如果 LINAC9 生成脉冲电子束 13， 则可以比设计用于提供连续的电。
15、子束 更为紧凑地构建所述 LINAC。LINAC9 例如可以生成这样的电子束脉冲， 其每 5ms 具有 5s 的长度。 0015 通过在LINAC9的圆柱体形状的空心导体中的交变电场来对电子束13的电子进行 加速。电子束 13 的电子被加速至高达数 MeV 大小的能量。LINAC9 连接到加速器控制单元 12 以便控制交变场和电子源 11。 0016 电子束 13 在与电子源相反的一端离开 LINAC9 并且通过射束偏转装置 17 偏转 90径向向内指向轴 15。为此目的， 射束偏转装置 17 可以包含这样的磁体， 其被配置为由 非铁磁性材料构成的电磁体以便避免与周围磁场之间的不期望的相互影响。
16、。 0017 为了能够在小空间内对脉冲电子束 13 进行偏转， 射束偏转装置 17 必须生成强磁 场。为了降低功率损耗， 射束偏转装置 17 的磁场是与脉冲电子束 13 同步化的脉冲电磁场。 为此目的， 射束偏转装置 17 连接至射束偏转控制单元 18， 所述射束偏转控制单元也与加速 器控制单元 12 相连接。 0018 偏转电子束13击中靶阳极19并且从靶阳极产生在沿着射束路径的射束延长线上 出现的放射束。通过均匀化体 12 来将放射束均匀化。 0019 准直仪 23 布置于在间隔的部分梯度线圈 21A、 21B 之间的环状槽内， 在靶阳极 19 之后的射束路径中。由此实现的与辐照目标之间的。
17、邻近提高了放射照度和准直仪 23 的有 效性。 0020 准直仪 23 使得放射束的方向和放射束的横截面受到影响。为此目的， 准直仪 23 优选包含可移动的调节器 24， 其允许放射束仅在特定的方向通过， 例如仅平行于径向方向 26 或者偏离射束轴 26 多达角度 ， 并且具有特定的横截面。也可以以这样的方式设置准 直仪 23 的调节器 24， 使得没有放射束可以平行于径向射束轴方向 26 地经过并且只有与径 向方向 26 成特定角度的倾斜放射束可以经过。为了控制调节器 24， 将准直仪 23 连接到准 直仪控制单元 25。这样的准直仪是充分公知的。例如， 可以参考多叶准直仪。所述多叶准 直仪。
18、可以实现强度调制的放射治疗 （IMRT） ， 其中可以将放射束的大小、 形状和强度理想地 说 明 书 CN 103800009 A 5 3/7 页 6 与照射靶相适应。特别地， IMRT 还允许将照射中心定位到放射治疗设备的旋转轴之外。 0021 放射束穿入检查对象， 在本例中即患者 P， 并且放射束路径贯穿磁共振成像部分 3 的诊断 （成像） 体积 D。为了使在照射对象体积之外的局部放射量最小化， 放射治疗部分围 绕着主磁场的轴 15 旋转。结果， 全部剂量仅仅施加在照射中心 B 上。即使在旋转期间， 准 直仪 23 也经常地使放射束的横截面与照射对象的实际轮廓相适应。配置机架 8 以用于放。
19、 射治疗部分的旋转。机架控制单元 29 对放射治疗部分 5 的运动进行控制。机架控制单元 29 对放射治疗部分 5 的运动进行控制。作为示例， 放射治疗部分 5 被示为旋转 180之后 的放射治疗部分 5。 0022 机架控制单元 29、 准直仪控制单元 25、 射束偏转控制单元 18、 加速器控制单元 12 和控制单元 31 彼此相连接， 使得通过磁共振成像部分所收集的诊断数据可以彼此相协调， 所述诊断数据例如是照射对象的三维形状、 放射治疗部分的旋转位置、 以及相对于放射束 的横截面和方向的准直仪设置， 以及如上所述的脉冲束的生成。 0023 患者卧榻 6 优选可以在三个空间方向上移动， 。
20、从而可以将辐照的目标面积精确地 定位在照射中心 B 内。为此目的， 控制单元 31 被便利地配置以便控制患者卧榻的移动。 0024 然而， 该公知的装置具有特定的缺点。通过将 LINAC9 和靶 19 设置在主磁体 10 之 内， 主磁体的线圈必须具有相对大的直径， 并且 LINAC 和靶必须被设置在靠近主磁体线圈， 以便将系统总尺寸保持为可接受的直径。该装置的运行已经被实验性地证明， 但是仅仅是 在 LINAC9 所经受的磁场是足够均匀的情况下。当 LINAC 被定位到接近主磁体线圈时上述 情况很难实现， 原因是， 通过电子束所经受的由于在磁场定向和强度上的变化所引起的磁 场变化可能降低电子。
21、束质量。将磁共振成像部分设计为在中央成像区域生成均匀磁场， 而 在由 LINAC9 所占据的体积内的磁场却不那么均匀。磁场在主磁体 10 的孔内将是强的， 但 是在有些区域内 （特别接近磁体末端） 的磁场线将不是完全平行的， 并且会引起射束的一些 偏转和分散。 0025 图 1 的装置没有留出很多空间以用于放射束成形器件， 例如常规地并且有利地提 供在放射治疗设备中的多叶准直仪 （MLC） 。 0026 本发明相应地解决了这些缺点中的至少一些， 并且提供了一种组合的 MRI 和放射 治疗设备。 附图说明 0027 从下面对通过非限制性示例方式所给出的特定实施方式的描述中， 本发明的上述 以及更。
22、多的目标、 优点和特征将会更为明显， 其中， 0028 图 1 示出了现有技术中的组合的 MRI/ 放射治疗系统 ； 0029 图 2 示出了按照本发明的一个实施例的组合的 MRI 和放射治疗系统 2 ； 0030 图 3 以半截面的方式示出了这样的磁体的示例性设计 ； 0031 图 4 示出了图 3 设计的主磁体线圈和屏蔽线圈的三维表示 ； 0032 图 5 以更为全面的状态示出了这样的设计的磁体 ； 以及 0033 图 6 示出了按照本发明一个实施例的组合的 MRI 磁体和放射治疗 LINAC 组件的三 维表示。 说 明 书 CN 103800009 A 6 4/7 页 7 具体实施方式 。
23、0034 按照本发明， 为生成电子束所需要的 LINAC（对于生成放射束又需要电子束） 位于 主磁体的径向外部， 并且相应地允许减小主磁体线圈的直径。 0035 本发明适用于有源屏蔽的螺线管磁体， 其中具有比主线圈的直径大的直径， 却与 主磁体线圈同轴地布置的屏蔽线圈承载着与主磁体线圈所承载电流相比在相反方向上的 电流。就像对本领域技术人员公知的那样， 这样的屏蔽线圈降低了在 MRI 系统周围的杂散 场的大小。优选地， 将 LINAC 与主磁体的轴平行地布置， 径向地定位在主磁体线圈的径向外 部表面和屏蔽线圈的径向内部表面之间。以这种方式， 本发明的组合的 MRI 和放射治疗设 备具有与相似的。
24、 MRI 系统的外直径类似的外直径， 允许装配在对常规的组合的 MRI 和放射 治疗系统而言可能不现实的位置上。 0036 图 2 示出了按照本发明一个实施例的组合的 MRI 和放射治疗系统 2。为主磁体 10 提供了穿过低温恒温器并且在主磁体线圈之间的 “信箱 （Letterbox） ” 槽 100， 以便允许放 射束到达照射中心B上的患者P。 可能有一些不适于放射束通过的圆周位置， 例如在机械支 柱将主磁体 50 的两部分连接在一起的地方， 但是不难提供良好范围的操作。LINAC9、 靶 19 和准直仪 23 被径向地提供在主磁体 10 之外， 但是径向地在屏蔽线圈 102 之内。在本发明。
25、 的一个实施例中， 将屏蔽线圈放置在与主磁体相同的低温恒温器内， 在低温恒温器中形成 凹处以便容纳 LINAC9 和有关的设备。机架 8 可以围绕轴 15 旋转， 允许放射束从任意角度 应用于照射中心 B。在主磁体 10 的圆周周围的间隔处， 可以将在图 2 中示出的两个部分接 合， 以便实现机械支承部与主磁体的线圈相连接， 从而将主磁体线圈保留在其需要的相对 位置上。在替换的实施例中， LINAC 和有关的设备可以固定在相对于主磁体的位置上， 并且 具有 LINAC 和有关设备的主磁体可以围绕轴 15 旋转以便从需要的方向提供放射束。 0037 由于与照射中心 B 径向距离更远地安置 LIN。
26、AC， 所以， 当按照本发明使用时， 对于 给定的射束角， 类似于在图1的现有技术系统中所使用的准直仪的准直仪23能够将治疗 束引导至患者的更大的比例， 原因在于， 与照射中心 B 和轴 15 径向更远地安置准直仪 23。 另一方面， 需要更小的射束角 来覆盖如在现有技术中， 就像在图 1 所示地相同的辐射 中心 B。 0038 与图 1 的现有技术装置的情况相比较， 本装置为 LINAC 和诸如多叶准直仪 23 这样 的有关设备提供明显更多的空间。主磁体线圈比在 WO2012049466、 US2011/0213239A1 和 GB2484529 的装置中直径更小， 并且系统作为一个整体比在。
27、 WO2003008986 的示例中要求更 少的径向空间。 0039 电子偏转仪 17 可以提供简单的横向磁场、 或者如在 US2011/0213239A1 或在 WO2012049466 和 GB2484529 中所提供的线圈布置。可以使用永磁体， 优选以 Halbach 阵列 的形式， 这不产生明显的杂散场。可以有利地提供射束聚焦元件。 0040 在主磁体和屏蔽线圈之间安置 LINAC 的另一个优点在于， LINAC 被安置在较低磁 场强度的区域， 就像在下文中更详细地描述的那样。通过仔细设计屏蔽线圈 102， 可以平行 于在加速器 13 中的电子束路径来布置由 LINAC9 所经受的磁场。
28、， 并且这样电子束将不被主 磁体 10 的磁场或屏蔽线圈 102 所偏转。 0041 与在主磁体 10 中的主线圈所承载的电流相比， 屏蔽线圈 102 承载相反方向的电 流。它们生成对在屏蔽线圈之外的杂散场进行降低的反向磁场， 并且在磁体 10 和屏蔽线圈 说 明 书 CN 103800009 A 7 5/7 页 8 102 之间引导主磁场的返回路径 （return path） 。在该区域内的磁场线比在主磁体的孔的 端部的磁场线更为平行， 并且场强更低。通过将 LINAC9 安置在该更低强度的、 更平行的磁 场区域内， 减小了背景磁场在射束 13 上的影响。优选地， 在本发明中， LINAC 。
29、经受与射束 13 的方向相平行的磁场。 0042 RF 屏蔽可以提供在 LINAC 附近以便降低其对运行磁共振成像的干扰。 0043 更多的空间对于安置多叶准直仪 23 可用， 其可以相应地是更好的准直仪， 具有与 在现有技术的装置中可以容纳的相比而言更多的叶。由于与例如在图 1 中示出的常规装 置中的准直仪所经受的磁场相比， 由在本发明装置中的准直仪所经受的磁场具有较低的强 度， 所以， 在本发明中的准直仪 23 可以更容易地运行在主磁体 10 的磁场中。 0044 在主磁体10附近出现LINAC9和有关设备将会引起在成像区域中的磁场的一些畸 变。按照本发明， 将 LINAC 安置在比较远离。
30、成像区域处， 并且由此对在成像区域中的磁场具 有更小的影响。与其中 LINAC 更接近成像区域的例如在图 1 中的常规装置的情况相比， 补 偿残留影响将是相对简单的事， 例如通过常规的匀场技术。 0045 优选地， 布置 LINAC 和电子束偏转器 17 以便使电子束保留在单个平面。这简化了 电子束控制的建模。然而， 替代地也可以使用其他偏转器。例如在 US2011/0213239A1 中所 列举的。 0046 可以通过一个或多个永磁体来提供束偏转装置17。 尽管这样的磁体将提供将使成 像场畸变的强场， 但是这样的畸变是静态的并且对于使用常规匀场方法来说应当相当容易 矫正。如果使用脉冲电磁铁，。
31、 那么， 将需要电流馈通 （current feed throughs） 以便将电流 输送给电磁体， 一起需要的还有冷却装置和能够在高频情况下切换所需电流的电源。对这 样的电磁铁的电流进行高频切换可能引起机械振动， 并且由此引起对患者而言不舒服的并 且可能引起设备机械损坏的噪声。该振动中的一些可以通过将 LINAC 包围在真空容器中来 进行抑制， 但是可以更简单地并且更为成本低廉地将永磁体用于射束偏转装置 17， 并且借 助常规匀场来矫正成像场的伴随畸变。 0047 在替换的实施方式中， 可以不需要为了放射束的通过而在低温恒温器中提供槽 100。如果低温恒温器至少在合适的区域由合适的材料形成，。
32、 例如 10mm 厚的铝， 而不是常 规的 3mm 的不锈钢， 那么， 可以引导放射束经过低温恒温器。这可以实现简单得多的机械装 配。 0048 就像对于组合的 MRI 和放射治疗系统而言常见的那样， 本发明的 MRI 磁体可以提 供相对低强度的背景场。例如， 主磁体可以提供 0.5T 或者更小的强度 （磁通密度） 的背景 场。相信该水平的和更小的场强 （磁通密度） 对于引起伤害在组合的 MRI 和放射治疗系统中 的周围组织而言具有减小的倾向。 0049 示例设计方法可以包含如下步骤 ： 0050 - 定义 LINAC 的中心线， 并且设置由 LINAC 所经受的场强的最大可容许的偏差 ； 0。
33、051 - 限制成像体积 ； 0052 - 限制杂散场以便确保屏蔽线圈保持有效 ； 0053 - 根据系统的设计参数， 限制线圈的几何尺寸 ； 0054 - 基于良好公知的线性优化或线性电流密度优化器方法， 运行计算机辅助的优化。 0055 可以使用其他的优化方法， 例如基于单纯形法的电流密度优化器。 说 明 书 CN 103800009 A 8 6/7 页 9 0056 有源屏蔽线圈设计 0057 在上文中所讨论的示例中， 以及在图 2 中示出的， 提供了有源屏蔽线圈 102。 0058 假设屏蔽线圈 102 提供了 “完美” 的屏蔽， 那么在螺线管主磁体 10 的孔内部的磁 通量大小等于在。
34、主线圈和屏蔽线圈之间的磁通量大小。 在孔内部的通量分布在孔的横截面 积上， 而在主磁体线圈和屏蔽线圈之间的通量分布于在主线圈和屏蔽线圈之间的区域的环 形横截面上。 0059 其中， 在孔内的磁通量密度是 B0， 0060 在主线圈和屏蔽线圈之间的区域内的磁通量密度是 Ba， 0061 R0是主磁体线圈的平均半径， 0062 Rs是屏蔽线圈的平均半径， 0063 Ba -B0R02/(Rs2-R02)。 0064 如果例如 Rs 2R0， 那么 Ba=-B0/3。本发明的装置将 LINAC9 布置在这样的区域 内， 其磁场强度是图 1 的现有技术的 LINAC 所经受的磁场强度的三分之一。在示例。
35、的其中 B0=0.5T的磁体中， 返回磁通量密度是Ba=-166mT。 在具有该磁通量密度的磁场中， 用于多叶 准直仪的驱动马达可以被局部地屏蔽， 并且成为实用建议的是， 在组合的 MRI 和放射治疗 系统中提供多叶准直仪， 实现了放射束的有效成形。 0065 合适的磁体设计可以使用单纯形电流密度优化器， 其中沿着 LINAC 的磁场被限制 在最小和最大值之间。 0066 图 3 以关于轴 15 对称的半截面示出了这样的磁体的示例性设计。从图 3 中清楚 的是， 提供了比通常数目多的屏蔽线圈 102， 每个屏蔽线圈具有相对少的匝数。这使得在位 于主磁体线圈 104 和屏蔽线圈 102 之间的区。
36、域内的磁场在 LINAC 和靶的组件 5 的区域内是 相对均匀的。Z 方向表示与磁体的中平面以及射束路径 26 之间的轴向距离。R 方向表示与 轴 15 之间的径向距离。本设计还必须满足用于磁场屏蔽的特定标准， 典型地在距离磁体中 心点径向 2.5m 以及轴向 4.5m 处将杂散场限制到不大于 5 高斯。 0067 图 4 示出了图 3 的设计的主磁体线圈 104 和屏蔽线圈的三维表示。 0068 图 5 以更为完整的状态示出了这样设计的磁体。主磁体线圈位于内部低温恒温 器 106 内， 而屏蔽线圈位于外部低温恒温器 108 内部。将梯度线圈组件 20 提供在内部低温 恒温器 106 的孔内。。
37、在径向安置在内部低温恒温器和外部低温恒温器之间的 5 处， 提供了 LINAC、 其靶和有关设备。当系统用于成像和放射治疗时， RF（身体） 线圈和患者将被安置在 梯度线圈组件 20 的孔内。在一些实施方式中， 贯穿内部低温恒温器 106 提供诸如 “信箱” 槽 这样的空隙以便允许放射到达照射中心B。 在其他实施方式中， 引导辐射贯穿在低温恒温器 的材料中形成的 “窗口” 。这样的 “窗口” 是由具有相对小的原子序数的材料制成， 例如铝。 0069 十分有利的是， 放射源应当能够围绕轴 15 旋转， 该放射源包含在 LINAC 组件 5 中 的 LINAC9、 靶 19 和有关设备。这可以以数。
38、个替选的方式来实现。例如， 可以将 LINAC 组件 5 相对于低温恒温器进行固定， 并且整个组件可以围绕轴 15 旋转。可以贯穿内部低温恒温 器地提供 “信箱” 槽以容纳放射束的路径。替选地， 可以将低温恒温器固定在位置上， 而将 LINAC 组件 5 布置为在外部低温恒温器之内围绕内部低温恒温器旋转。内部低温恒温器的 至少一个 “赤道区域” （即， 足以容纳放射束的所有需要路径的圆周带） 包含一个或多个小 孔 （aperture） ， 所述小孔由对于放射而言透明的材料形成， 并且没有主磁体线圈。 这可以方 说 明 书 CN 103800009 A 9 7/7 页 10 便地实现， 方法是，。
39、 由铝构成低温恒温器 106， 并且由诸如浸渍树脂的碳纤维、 具有碳矩阵或 叠层形式的碳纤维这样的复合材料来构成需要的内部线圈支承结构。应当从 其放射线硬度方面来评估所选择的复合材料， 以确保当暴露于所期望的放射时其不会遭到 结构上的劣化。 0070 无源屏蔽的示例 0071 在一个替选的实施方式系列中， 不是由屏蔽线圈而是由无源屏蔽装置来提供 LINAC 组件所经受的磁场的磁屏蔽和均匀化。 0072 图 6 示出了按照本发明的这种实施例的组合的 MRI 磁体和放射治疗 LINAC 组件的 三维表示。 0073 与图 5 的特征相对应的那些特征具有相对应的附图标记。替换了在低温恒温器 内的有源。
40、屏蔽线圈， 图 6 的实施例包含在 LINAC 组件 5 周围布置的铁磁管 （ferromagnetic tube） 110， 其具有刻入其中的、 用于容纳靶和有关设备的径向洞。铁磁管防止 LINAC 的高 频间歇电子束对成像系统造成干扰。所述铁磁管还将 LINAC 组件 5 与主磁体 10 的磁场进 行隔离， 以确保主磁体的剩余磁场不损害 LINAC 的合适运行。这样的管将需要是牢固的， 例 如， 具有 50mm 或者更大的壁厚度。它使主磁体的成像场变形并且抑制杂散场。为了矫正主 磁场的畸形， 并且为了提供对杂散场的有效屏蔽， 将相似的铁磁管 112 放置在选择的、 关于 主磁体线圈的对称的。
41、圆周位置上。 0074 在示出的装置中， 在低温恒温器 106 周围放置了八个类似的管。按照设计阶段所 确定的， 可以提供更多的或者更少的管。为了对称， 所有铁磁管 110、 112 可以具有与为了在 铁磁管 110 中容纳靶和有关设备而提供的洞相类似的洞 114。这些洞优选对齐于放射路径 26 的轴向位置以及磁体的轴向中心平面。替选地， 这些洞可以在关于 （交替地用于邻近管 的） 中间点对称的轴向位置上， 以帮助成像场的均匀化。 0075 在较简单的版本中， 借助具有合适大小的、 以通过建模所确定的位置和数量放置 在主磁体线圈周围的简单铁磁棒， 来放置额外的铁磁管 112。 0076 尽管参。
42、考有限数目的特定实施例描述了本发明， 但是对于本领域技术人员而言众 多变形和改动将是显而易见的。例如， 可以使用不同波长的放射线， 诸如伽马射线或 X 射 线。可以采用不同的用于射束成形和导向的机制。可以使用除了所描述和示出的特定的有 源和无源屏蔽装置之外的屏蔽装置。 说 明 书 CN 103800009 A 10 1/5 页 11 图 1 说 明 书 附 图 CN 103800009 A 11 2/5 页 12 图 2 说 明 书 附 图 CN 103800009 A 12 3/5 页 13 图 3 说 明 书 附 图 CN 103800009 A 13 4/5 页 14 图 4 图 5 说 明 书 附 图 CN 103800009 A 14 5/5 页 15 图 6 说 明 书 附 图 CN 103800009 A 15 。