УСТРОЙСТВО ГЕНЕРАЦИИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ИМ Российский патент 2023 года по МПК A61N5/10 

Область техники, к которой относится изобретение

Варианты осуществления концепции изобретения, описанного в этом документе, относятся к устройству генерации магнитного поля и способу управления им, и более конкретно относятся к устройству генерации магнитного поля, способного снизить продолжительность включения блока генерации магнитного поля путем синхронизации импульса излучения с импульсом магнитного поля, и способу управления им.

Уровень техники

В настоящее время, по мере повышения уровня жизни людей с появлением стареющего населения, растет интерес к ранней диагностике и лечению заболеваний для ведения здорового образа жизни. В частности, устройство для лучевой терапии относится к медицинскому устройству, которое использует излучение для лечения заболевания, и представляет собой устройство для лечения, которое задерживает рост злокачественной опухолевой ткани, такой как рак, или разрушает злокачественную опухолевую ткань с помощью излучения, такого как фотонные или протонные лучи, например, рентгеновские лучи или гамма-лучи.

При этом, если здоровую ткань человеческого тела облучать чрезмерным количеством излучения с высокой энергией, то клетки здоровой ткани могут погибнуть, это может вызвать генетические дефекты или может вызвать рак. Если здоровая ткань и опухолевая ткань находятся близко друг к другу, то доза лучевой терапии может быть недостаточной из-за побочных эффектов облучения. Например, слизистая оболочка человеческого организма является одним из наиболее чувствительных к излучению участков. Если определенное количество излучения или больше попадает в структуру слизистой оболочки, то возникают побочные эффекты. Соответственно, во время лучевой терапии излучение в достаточной степени облучает опухоль, чтобы она была уничтожена, и количество излучения необходимо контролировать, чтобы свести к минимуму повреждение здоровой ткани, окружающей опухоль.

Напротив, в корейском патентном документе № 10-1689130 раскрыто устройство фотонно-лучевой терапии для управления дозой облучения ткани слизистой оболочки в организме с помощью магнитного поля. Однако блок генерации магнитного поля был слишком велик, и, таким образом, имели место ограничения для коммерческого применения. Например, во время облучения опухоли пациента блок генерации магнитного поля непрерывно генерирует магнитное поле, и, таким образом, время работы блока генерации магнитного поля увеличивается. Это привело к увеличению тепловыделения и потребления электрической мощности электромагнитом, генерирующим магнитное поле. Соответственно, для подавления тепла и подачи достаточного напряжения размеры охлаждающего устройства и устройства подачи питания, применяемого к блоку генерации магнитного поля, делают большими. Соответственно, лечение пациента может быть ограничено вследствие ограничения пространства для лечения, в котором находится пациент.

В то же время, когда в блоке генерации магнитного поля часто генерируется магнитное поле, в дополнение к неисправности устройства лучевой терапии из-за внешней утечки магнитного поля происходит воздействие на электронный пучок в линейном ускорителе, составляющем устройство лучевой терапии. Это может вызвать изменение величины излучения или может помешать точному наведению луча на опухолевую ткань, и, таким образом, затрудняет точную лучевую терапию.

Подробное описание изобретения

Техническая задача

В вариантах осуществления концепции изобретения предложено устройство генерации магнитного поля уменьшенных размеров, при этом продолжительность включения блока генерации магнитного поля, тепловыделение блока генерации магнитного поля и внешняя утечка магнитного поля снижены.

В вариантах осуществления концепции изобретения предложено устройство генерации магнитного поля, способное эффективно подавлять влияние магнитного поля на линейный ускоритель, электронную пушку или многолепестковый коллиматор путем размещения блока генерации магнитного поля внутри блока экранирования магнитного поля.

Задачи, которые необходимо решить с помощью концепции изобретения, не ограничены задачами, упомянутыми выше, и другие, не упомянутые, задачи будут понятны специалистами в данной области из последующего описания.

Техническое решение

В соответствии с одним объектом изобретения предложено устройство генерации излучения и магнитного поля.

Устройство генерации излучения и магнитного поля, облучающее пучком фотонов пораженную ткань в теле пациента, включает в себя блок генерации излучения для облучения пациента пучком фотонов.

Блок генерации излучения индуцирует генерацию вторичных электронов в области пациента, облучаемого пучком фотонов. Устройство также содержит блок генерации магнитного поля, который выполнен с возможностью введения в тело, который включает в себя вставную конструкцию для формирования пространства низкой плотности, и который формирует магнитное поле в области, в которой генерируются вторичные электроны.

Устройство содержит блок управления синхронизацией для управления формированием магнитного поля таким образом, чтобы по меньшей мере часть вторичных электронов перемещалась в пространство низкой плотности на основе взаимосвязи между областью, облучаемой фотонным пучком, и местоположением пораженной части.

Блок управления синхронизацией управляет формированием магнитного поля таким образом, чтобы вторичные электроны перемещались, избегая здоровой ткани, прилегающей к пораженной ткани.

Форма вставной конструкции

Форма вставной конструкции может быть определена на основе взаимосвязи между областью, на которую воздействует излучение фотонного пучка, и местоположением пораженной части.

В этом случае вставная конструкция может быть введена в тело и может быть выполнена в виде баллонной конструкции, которая образует пространство низкой плотности за счет формирования предварительно заданного объема.

Кроме того, блок генерации магнитного поля включает в себя по меньшей мере одну катушку и емкостный элемент.

В этом случае блок управления синхронизацией может формировать магнитное поле путем управления током, подаваемым на указанную по меньшей мере одну катушку, на основе взаимосвязи между областью, на которую воздействует излучение фотонного пучка, и местоположением пораженной части.

Кроме того, блок генерации магнитного поля может быть выполнен таким образом, чтобы генерировать магнитное поле в форме импульса при приеме импульсной мощности.

В этом случае блок управления синхронизацией может допускать подачу импульсной мощности на блок генерации магнитного поля таким образом, чтобы магнитное поле формировалось в состоянии, в котором тепловыделение, генерируемое блоком генерации магнитного поля, не превышает заданного значения.

Кроме того, блок управления синхронизацией может включать в себя информацию о размере пациента, может включать в себя идентификационную информацию, соответствующую пациенту, и может управлять генерацией магнитного поля на основе идентификационной информации.

Кроме того, блок генерации магнитного поля может быть выполнен в виде катетера, включающего в себя первую область, предназначенную для введения в тело, и вторую область, исключающую первую область.

По меньшей мере одна катушка

По меньшей мере одна катушка может содержаться в первой области, а конденсатор может содержаться во второй области.

Кроме того, блок управления синхронизацией может изменять местоположение по меньшей мере одного магнита или местоположение пациента таким образом, чтобы угол между магнитной силовой линией, соответствующей магнитному полю, и направлением излучения фотонного пучка был прямым.

Кроме того, блок управления синхронизацией может управлять генерацией магнитного поля таким образом, чтобы плотность вторичных электронов, достигающих здоровой ткани, на единицу площади, была меньше заданного значения.

Кроме того, блок управления синхронизацией может управлять генерацией излучения фотонного пучка таким образом, чтобы плотность вторичных электронов, достигающих пораженной части, на единицу площади, была больше заданного значения.

В соответствии с изобретением, способ управления устройством генерации излучения и магнитного поля, облучающим пучком фотонов пораженную ткань в теле пациента, характеризуется тем, что:

облучают пациента фотонным пучком посредством блока генерации излучения устройства генерации магнитного поля, индуцируют генерацию вторичных электронов в области пациента, облучаемой фотонным пучком, посредством блока генерации излучения устройства генерации магнитного поля, и формируют магнитное поле в области, где возникают вторичные электроны, посредством блока генерации магнитного поля устройства генерации излучения.

Формирование магнитного поля включает в себя формирование магнитного полч таким образом, чтобы по меньшей мере часть вторичных электронов перемещалась, избегая попадания на пораженную ткань, на основе взаимосвязи между областью, на которую воздействует фотонный пучок, и местоположением пораженной части.

Формирование магнитного поля включает в себя:

допускается подача импульсной мощности на блок генерации магнитного поля таким образом, чтобы магнитное поле формировалось в состоянии, в котором величина тепловыделения, генерируемого блоком генерации магнитного поля, не превышает заданного значения.

Полезные эффекты изобретения

Концепция изобретения имеет следующие различные эффекты.

В соответствии с вариантом осуществления изобретения, мощность, используемая в блоке генерации магнитного поля, может быть уменьшена для уменьшения тепловыделения, и, таким образом, внутренний компонент, такой как охлаждающее устройство, может быть исключен или уменьшен.

Кроме того, в соответствии с вариантом осуществления концепции изобретения продолжительность включения, тепловыделение и внешняя утечка магнитного поля блока генерации магнитного поля могут быть уменьшены за счет синхронизации импульса излучения с импульсом магнитного поля, и устройство генерации магнитного поля может быть уменьшено.

Кроме того, в соответствии с вариантом осуществления концепции изобретения можно минимизировать влияние магнитного поля на части, чувствительные к магнитному полю, в устройстве генерации магнитного поля путем размещения блока генерации магнитного поля во внутренней области блока экранирования магнитного поля. Соответственно, можно усилить центральное магнитное поле, фокусируя внутрь внешнюю утечку магнитного поля.

Кроме того, в соответствии с вариантом осуществления концепции изобретения, в то время как количество излучения, доставляемого в здоровую ткань, оптимизируют путем облучения фотонным пучком пораженной ткани пациента (например, части опухоли), одновременного формирования области магнитного поля в теле пациента и регулировки направления, интенсивности и фазы магнитного поля в области магнитного поля, побочные эффекты излучения сводят к минимуму и, таким образом, снимаются ограничения на величину излучения, подаваемого на облучаемый участок. Соответственно, эффект лечения излучением фотонного пучка может быть улучшен.

Кроме того, может быть сформировано магнитное поле, параллельное направлению излучения, и, таким образом, может быть предотвращено расхождение рассеянных заряженных частиц, и рассеянные заряженные частицы могут быть сконцентрированы. Соответственно, поскольку величина излучения, доставляемого на поверхность опухоли-мишени, может быть увеличена, эффект лучевой терапии может быть улучшен и, в то же время, может быть уменьшено повреждение окружающей здоровой ткани из-за использования дополнительного излучения, а также может быть уменьшено расхождение рассеянных заряженных частиц, и, следовательно, побочные эффекты облучения.

Эффекты концепции изобретения, не ограничены эффектами, упомянутыми выше, и другие, не упомянутые, эффекты будут понятны специалистами в данной области из последующего описания.

Описание чертежей

На фиг. 1 и 2 приведены концептуальные схемы, схематически показывающие устройство лучевой терапии в соответствии с вариантом осуществления концепции изобретения.

На фиг. 3 приведен вид в перспективе, схематически показывающий устройство генерации магнитного поля в соответствии с вариантом осуществления концепции изобретения.

На фиг. 4A-4E приведены виды в поперечном сечении, схематически показывающие распределение магнитного поля устройства генерации магнитного поля в соответствии с вариантом осуществления концепции изобретения.

На фиг. 5 приведена общая концептуальная схема для описания рабочего взаимодействия между заряженными частицами (например, электронами) и магнитным полем в соответствии с облучением в устройстве лучевой терапии с использованием магнитного поля в соответствии с фиг. 4А-4Е.

На фиг. 6A-6D приведены виды в поперечном сечении, схематически показывающие распределение магнитного поля устройства генерации магнитного поля в соответствии с другим вариантом осуществления концепции изобретения.

На фиг. 7 приведена общая концептуальная схема для описания рабочего взаимодействия между заряженными частицами (например, электронами) и магнитным полем в соответствии с облучением в устройстве лучевой терапии с использованием магнитного поля в соответствии с фиг. 6А-6D.

На фиг. 8A-8C приведены диаграммы для описания конфигурации блока экранирования магнитного поля в соответствии с вариантом осуществления концепции изобретения.

На фиг. 9 и 10 приведены блок-схемы устройства лучевой терапии в соответствии с вариантом осуществления концепции изобретения.

На фиг. 11 и 12 приведено распределение магнитного поля во внешней области устройства лучевой терапии в соответствии с вариантом осуществления концепции изобретения.

На фиг. 13А и 13В приведено распределение магнитного поля во внутренней области устройства лучевой терапии в соответствии с вариантом осуществления концепции изобретения.

На фиг. 14А и 14В приведены конфигурации блока экранирования магнитного поля устройства лучевой терапии в соответствии с другим вариантом осуществления концепции изобретения.

На фиг. 15А-15С и 16 приведено распределение магнитного поля в соответствии с типом блока экранирования магнитного поля устройства лучевой терапии в соответствии с вариантом осуществления концепции изобретения.

На фиг. 17 приведен вид для описания работы устройства генерации магнитного поля, основанного на плотности досягаемости вторичных электронов на единицу площади, в соответствии с вариантом осуществления концепции изобретения.

На фиг. 18А приведена схема, иллюстрирующая принципиальную схему, составляющую блок генерации магнитного поля, в соответствии с вариантом осуществления концепции изобретения.

На фиг. 18B приведена блок-схема, иллюстрирующая конфигурацию блока генерации магнитного поля в соответствии с вариантом осуществления концепции изобретения.

На фиг. 19A и 19B приведены виды для описания формы, в которой выполнена катушка во вставной конструкции в форме баллона.

На фиг. 20A и 20B приведены диаграммы для описания взаимодействия между вторичными электронами и магнитным полем в отдельном устройстве в виде баллона.

На фиг. 21 приведен вид, показывающий, что направляющий блок предусмотрен в отдельном устройстве в виде баллона в соответствии с вариантом осуществления концепции изобретения.

На фиг. 22A и 22B приведены диаграммы для описания взаимодействия между блоком генерации магнитного поля, выполненным в устройстве генерации магнитного поля, и катушкой, выполненной в отдельном устройстве в виде баллона, в соответствии с вариантом осуществления концепции изобретения.

На фиг. 23A и 23B приведены виды, показывающие, что блок генерации магнитного поля, выполненный в устройстве генерации магнитного поля, образован набором катушек в соответствии с вариантом осуществления концепции изобретения.

На фиг. 24 показана блок-схема в соответствии с вариантом осуществления изобретения.

Предпочтительный вариант осуществления изобретения

Вышеуказанные и другие аспекты, признаки и преимущества изобретения станут очевидными из вариантов осуществления, подробно описанных в сочетании с прилагаемыми чертежами. Однако концепция изобретения может быть реализована в различных формах, и ее не следует толковать как ограниченную только проиллюстрированными вариантами. Наоборот, эти варианты осуществления изобретения приведены в качестве примеров, так чтобы концепция изобретения была исчерпывающей и полной и полностью передавала объем изобретенной концепции специалистам в данной области техники. Изобретенная концепция может быть определена объемом притязаний, выраженным формулой изобретения.

Термины, используемые в этом документе, приведены для описания вариантов осуществления, не предназначены для ограничения концепции изобретения. В материалах заявки формы единственного числа включают в себя формы множественного числа, если не указано иное. Термины "содержит" и/или "содержащий", используемые в этом документе, не исключают присутствия или добавления одного или нескольких других компонентов в дополнение к вышеупомянутым компонентам. Одни и те же ссылочные позиции обозначают одни и те же компоненты по всей спецификации. Используемый в этом документе термин "и/или" включает в себя каждый из соответствующих компонентов и все комбинации одного или нескольких соответствующих компонентов. Следует понимать, что хотя в этом документе могут быть использованы для описания различных компонентов термины "первый", "второй" и т.д., эти компоненты не следует ограничивать этими терминами. Эти термины используют только для того, чтобы отличать один компонент от другого компонента. Таким образом, первый компонент, обсуждаемый ниже, можно было бы назвать вторым компонентом, не отступая от технической идеи изобретения.

Если не сказано обратное, все выражения (включая технические и научные термины), используемые в этом документе, имеют одно и то же значение, общепонятное специалистами в той области техники, которой принадлежит идея изобретения. Также будет понятно, что термины, например, определенные в общеупотребительных словарях, следует интерпретировать как имеющие значения, соответствующие значению в контексте спецификации и соответствующей области техники, и их не следует интерпретировать в идеализированном или слишком формальном смысле, если это не сказано явно.

Как показано на фигурах, пространственно относительные термины, такие как "ниже", "под", "нижний", "выше", "верхний" и т.п., могут быть использованы в этом документе для простоты описания взаимосвязи между одним компонентом и другими компонентами. Следует понимать, что относительные пространственные термины охватывают различные ориентации компонентов при использовании или при работе в дополнение к изображенной на фигурах ориентации. Например, если перевернуть компонент, показанный на фигурах, то компонент, описанный как "ниже" или "под" другим компонентом, может оказаться "над" другим элементом. Таким образом, термин "ниже" может включать как нисходящее, так и восходящее направления. Компоненты также могут быть сориентированы в разных направлениях, и, таким образом, пространственно относительные термины могут быть интерпретированы в зависимости от ориентации.

В дальнейшем варианты осуществления изобретения будут подробно описаны со ссылкой на прилагаемые чертежи.

На фиг. 1 и 2 приведены концептуальные схемы, схематически показывающие устройство лучевой терапии в соответствии с вариантом осуществления концепции изобретения.

Со ссылкой на фиг. 1, устройство 10 лучевой терапии в соответствии с вариантом осуществления концепции изобретения может включать в себя устройство генерации магнитного поля. Устройство генерации магнитного поля может включать в себя блок 200 генерации магнитного поля и блок 700 управления синхронизацией. Другими словами, устройство 10 лучевой терапии в качестве базовой конфигурации также может включать в себя устройство генерации магнитного поля, в то же время, включая в себя блок 100 генерации излучения и блок 500 управления величиной излучения. Соответственно, понятно, что описание того, что устройство 10 лучевой терапии работает совместно с устройством генерации магнитного поля, соответствует описанию конфигурации, в которой устройство генерации магнитного поля также включено в устройство 10 лучевой терапии.

В варианте осуществления изобретения устройство 10 лучевой терапии может работать совместно с устройством генерации магнитного поля. Два устройства могут работать совместно друг с другом, используя сеть связи или детектируя излучение фотонного пучка. В качестве альтернативы, в способе взаимодействия период генерации магнитного поля или пучка фотонов может быть предварительно задан таким образом, чтобы два устройства работали совместно друг с другом.

В варианте осуществления опухоль "T", здоровая ткань "N" и пространство "L" низкой плотности расположены внутри пациента "B", и пространство "L" низкой плотности может примыкать по меньшей мере к опухоли "T" и/или к здоровой ткани "N". Пространство "L" низкой плотности в теле, например, ротовая полость, носовая полость, дыхательные пути и легкие, может представлять собой пространство, которое обычно имеется, или может представлять собой искусственное пространство, образованное путем введения воздуха, вставки баллона или инъекции пенообразователя. Более того, пространство "L" низкой плотности может представлять собой пространство, через которое проходят вторичные электроны, генерируемые излучением фотонного пучка. Кроме того, пространство "L" низкой плотности может включать в себя пустое пространство в теле или полость тела.

В варианте осуществления изобретения блок 100 генерации излучения устройства 10 лучевой терапии может облучать фотонным пучком пораженную ткань (например, опухоль, T) пациента (например, пациента, B).

В варианте осуществления изобретения блок 500 управления величиной излучения устройства 10 лучевой терапии может рассеивать электроны в пространстве "L" низкой плотности в теле путем регулирования интенсивности, направления и фазы магнитного поля. Соответственно, блок 500 управления величиной излучения устройства 10 лучевой терапии может управлять величиной излучения, поглощаемого опухолью "T" пациента "B" и здоровой тканью "N", прилегающей к опухоли "T". Например, устройство 10 лучевой терапии и устройство генерации магнитного поля работают совместно друг с другом таким образом, что блок 500 управления величиной излучения позволяет блоку 200 генерации магнитного поля регулировать направление интенсивности и фазу магнитного поля. В этом случае блок 700 управления синхронизацией может управлять временным диапазоном генерации импульса магнитного поля.

В варианте осуществления изобретения блок 200 генерации магнитного поля устройства генерации магнитного поля может генерировать магнитное поле внутри пациента "В". Например, блок 200 генерации магнитного поля может генерировать магнитное поле в пространстве L низкой плотности.

В варианте осуществления изобретения блок 700 управления синхронизацией устройства генерации магнитного поля может синхронизировать импульс излучения, соответствующий излучению фотонного пучка, и импульс магнитного поля, соответствующий магнитному полю. Здесь синхронизация импульсов может означать, что появление импульсов перекрывается во времени. Например, блок 700 управления синхронизацией может согласовывать время генерации импульса излучения фотонного пучка со временем генерации импульса магнитного поля.

В варианте осуществления изобретения блок 700 управления синхронизацией устройства генерации магнитного поля может работать совместно с блоком 500 управления величиной излучения устройства лучевой терапии. Блок 700 управления синхронизацией может принимать период вывода излучения фотонного пучка от блока 500 управления величиной излучения и затем синхронизировать период вывода излучения фотонного пучка с периодом вывода магнитного поля.

В варианте осуществления изобретения устройство генерации магнитного поля также может включать в себя блок 800 детектирования импульсов для детектирования излучения фотонного пучка. Например, блок 800 детектирования импульсов может детектировать импульс магнитного поля и импульс излучения. Блок 800 детектирования импульсов может принимать импульс магнитного поля и импульс излучения от блока 200 генерации магнитного поля и блока 100 генерации излучения соответственно через проводную или беспроводную сеть, а затем может детектировать импульс магнитного поля и импульс излучения. Кроме того, блок 800 детектирования импульсов может детектировать импульс магнитного поля и импульс излучения путем анализа излучения и магнитного поля, которые получены извне. С этой целью блок 800 детектирования импульсов может включать в себя датчик детектирования излучения (не показан) и датчик магнитного поля (не показан).

В варианте осуществления изобретения блок 700 управления синхронизацией устройства генерации магнитного поля может получать период вывода излучения фотонного пучка путем анализа излучения фотонного пучка, детектированного блоком 800 детектирования импульсов.

В варианте осуществления изобретения блок управления синхронизацией устройства генерации магнитного поля может устанавливать диапазон генерации магнитного поля таким образом, чтобы участок генерации вторичных электронов, генерируемых за счет облучения пучком фотонов, входил во временной диапазон генерации магнитного поля после того, как магнитное поле достигает целевого значения. Соответственно, во время генерации магнитного поля могут генерироваться вторичные электроны в результате реакции взаимодействия излучения фотонного пучка с человеческим материалом (например, здоровой тканью, расположенной на пути, по которому излучение проходит к опухоли).

В варианте осуществления изобретения блок 700 управления синхронизацией устройства генерации магнитного поля может устанавливать временной диапазон генерации магнитного поля с учетом времени задержки до достижения магнитным полем целевого значения. Соответственно, во время генерации магнитного поля, принимая во внимание время задержки, могут генерироваться вторичные электроны, получаемые в результате реакции взаимодействия излучения пучка фотонов с человеческим материалом (например, здоровой тканью, расположенной на пути, по которому излучение проходит к опухоли).

В варианте осуществления изобретения блок 700 управления синхронизацией может каждый раз распознавать импульс излучения фотонного пучка и затем может быстро генерировать импульсы магнитного поля или наоборот. Например, блок 700 управления синхронизацией может генерировать импульс магнитного поля в ответ на обнаружение импульса излучения или может генерировать импульс излучения в ответ на обнаружение импульса магнитного поля. Кроме того, блок 700 управления синхронизацией может изучать регулярность импульса излучения и затем может генерировать импульсы магнитного поля или наоборот. Например, блок 700 управления синхронизацией может генерировать импульс магнитного поля на основе периода импульса излучения, полученного путем анализа обнаруженного импульса излучения, или может генерировать импульс излучения на основе периода импульса магнитного поля, полученного путем анализа обнаруженного импульса магнитного поля. Кроме того, если имеется заданный период импульсов излучения и заданный период импульсов магнитного поля, то блок 700 управления синхронизацией может синхронизировать импульс излучения и импульс магнитного поля путем согласования периода импульса излучения и периода импульса магнитного поля.

По существу, поскольку блок 700 управления синхронизацией согласовывает время генерации импульса излучения со временем генерации импульса магнитного поля, блоку 200 генерации магнитного поля не требуется непрерывно генерировать магнитное поле во время облучения фотонным пучком, тем самым значительно уменьшая продолжительность включения. Кроме того, поскольку продолжительность включения блока 200 генерации магнитного поля уменьшается, блок 200 генерации магнитного поля может не работать столько, насколько уменьшается продолжительность включения блока 200 генерации магнитного поля. Соответственно, тепловыделение блока 200 генерации магнитного поля также может быть снижено, и также снижается внешняя утечка магнитного поля. В результате охлаждающее устройство, которое контролирует теплоту, генерируемую блоком 200 генерации магнитного поля, и устройство электропитания, которое подает энергию, может быть уменьшено в размерах. Это может привести к уменьшению размера устройства 10 лучевой терапии.

Кроме того, поскольку блок 700 управления синхронизацией согласовывает время генерации импульса излучения со временем генерации импульса магнитного поля, таким образом, выделение тепла может быть уменьшено за счет уменьшения мощности, используемой блоком 200 генерации магнитного поля. Соответственно, такой компонент, как охлаждающее устройство, может быть исключен или уменьшен.

В то же время, блок 700 управления синхронизацией в соответствии с вариантом осуществления концепции изобретения может управлять генерацией магнитного поля на основе взаимного расположения между областью, облученной фотонным пучком, и пораженной частью таким образом, чтобы по меньшей мере некоторые из вторичных электронов избегали здоровой ткани, прилегающей к пораженной ткани.

То есть, когда на пациента воздействует излучение фотонного пучка, в соответствующей области генерируются вторичные электроны. Если слишком много вторичных электронов достигает здоровой ткани соответствующего пациента, прилегающей к пораженной ткани, то ткань пациента может быть повреждена. Соответственно, требуется, чтобы вторичные электроны не достигали здоровой ткани, прилегающей к пораженной ткани.

В то же время блок 200 генерации магнитного поля для вышеописанной операции может включать в себя по меньшей мере одну катушку и конденсаторный элемент.

Катушка может быть выполнена с возможностью формирования магнитного поля импульсного типа. Конденсатор может быть предусмотрен для накопления заряда для вывода большого тока. Подробное описание, связанное с этим, будет дано позже.

Более того, блок 700 управления синхронизацией может формировать магнитное поле путем управления током, подаваемым по меньшей мере на одну катушку, на основе взаимного расположения между областью, облучаемой фотонным пучком, и пораженной частью.

Подробно, блок 700 управления синхронизацией может учитывать расстояние от области, из которой испускается пучок фотонов, до пораженной части.

Кроме того, магнитное поле, генерируемое блоком 200 генерации магнитного поля, изменяет траекторию вторичных электронов. Магнитное поле, генерируемое блоком 200 генерации магнитного поля, может быть получено на основе тока, подаваемого блоком 700 управления синхронизацией.

В то же время, блок 200 генерации магнитного поля может быть выполнен так, чтобы генерировать магнитное поле в форме импульса путем приема импульсной мощности.

Блок 200 генерации магнитного поля может быть выполнен так, чтобы генерировать магнитное поле в форме импульса, чтобы снизить тепловыделение.

Более того, под управлением блока 700 управления синхронизацией на блок 200 генерации магнитного поля может быть подана импульсная мощность, чтобы получить магнитное поле в состоянии, в котором значение тепловыделения, генерируемого блоком 200 генерации магнитного поля, не превышает предварительно заданного значения.

То есть, блок 700 управления синхронизацией может отслеживать значение тепловыделения блока 200 генерации магнитного поля, а затем может подавать импульсную мощность на блок генерации магнитного поля таким образом, чтобы значение тепловыделения, генерируемого импульсной мощностью, подаваемой на блок генерации магнитного поля, не превышало определенного значения.

Блок 700 управления синхронизацией может включать в себя информацию о размере пациента и может включать в себя идентификационную информацию, соответствующую пациенту.

Идентификационная информация может относиться к информации, включающей в себя не только местоположение и размер пациента, но и характеристику самого пациента.

В то же время блок управления синхронизацией может управлять генерацией магнитного поля на основе идентификационной информации.

Например, поскольку необходимо избегать попадания вторичного электрона на пораженную часть по короткой траектории вторичного электрона, если размер пациента невелик, блок управления синхронизацией может подавать сильный ток на блок генерации магнитного поля для генерации сильного магнитного поля.

Блок генерации магнитного поля может быть выполнен в конструкции катетера, включающей в себя первую область, предназначенную для введения в тело, и вторую область, исключающую первую область.

Катетер может относиться к трубчатому инструменту для введения в полость тела или орган с просветом.

По меньшей мере одна катушка может содержаться в первой области, а конденсатор может содержаться во второй области.

Первая область может означать область, введенную в тело, при выполнении операции с использованием катетера. Вторая область может означать область, находящуюся вне тела, при выполнении операции.

В то же время блок управления синхронизацией может определять направление излучения фотонного пучка на основе взаимного расположения между блоком генерации излучения и пациентом.

Формированием магнитного поля можно управлять таким образом, чтобы угол между магнитной силовой линией, соответствующей магнитному полю, и направлением излучения фотонного пучка превышал заданный угол.

Блок 700 управления синхронизацией может изменять местоположение по меньшей мере одного магнита или местоположение пациента таким образом, чтобы угол между магнитной силовой линией, соответствующей магнитному полю, и направлением излучения фотонного пучка был прямым.

Поскольку вторичные электроны создают большую электромагнитную силу, когда направление магнитной силовой линии перпендикулярно направлению движения электронов, блок управления синхронизацией может управлять работой магнита, включенного в блок генерации магнитного поля, или пластинчатой рамой, предусмотренной в устройстве генерации магнитного поля, таким образом, чтобы угол между магнитной силовой линией и направлением излучения фотонного пучка был прямым.

Блок 700 управления синхронизацией может управлять генерацией магнитного поля таким образом, чтобы плотность досягаемости вторичных электронов, достигающих пациента, на единицу площади, была меньше заданного значения.

Блок 700 управления синхронизацией может предотвращать повреждение тканей пациента путем регулирования плотности досягаемости вторичных электронов.

Блок 700 управления синхронизацией может управлять формированием излучения пучка фотонов таким образом, чтобы плотность досягаемости вторичных электронов, достигающих пораженной части, на единицу площади, превышала заданное значение.

То есть вторичные электроны, имеющие заданную или более высокую плотность, должны быть доставлены к пораженной части для достижения цели радиационного облучения.

Соответственно, блок управления синхронизацией может управлять блоком управления излучением таким образом, чтобы излучение пучка фотонов, генерируемое блоком генерации излучения, облучало пораженную часть соответствующего пациента.

Вариант осуществления расфокусировки в случае, когда направление излучения перпендикулярно направлению магнитного поля, будет описан со ссылкой на фиг. 3-5. Вариант осуществления фокусировки в случае, когда направление излучения параллельно направлению магнитного поля, будет описан со ссылкой на фиг. 6 и 7. Например, описано, что магнитное поле формируют в направлении, перпендикулярном направлению излучения фотонного пучка, когда имеется целевое местоположение после прохождения вторичных электронов через полость тела, здоровая ткань находится дальше. Более того, описано, что магнитное поле формируют в направлении, горизонтальном (параллельном) относительно направления излучения фотонного пучка, так что вторичные электроны, проходящие через полость тела, интенсивно падают на целевой участок, поскольку целевой участок расположен на поверхности полости тела. Здесь целевым участком может быть пораженная ткань (или часть опухоли).

Пример генерации магнитного поля в направлении, перпендикулярном направлению излучения фотонного пучка, соответствует варианту формирования пространства в прямой кишке пациента путем введения надувного баллона в прямую кишку при лечении рака предстательной железы, расположенной рядом с прямой кишкой, и рассеивания вторичных электронов, попадающих на поверхность прямой кишки, когда во внутреннем пространстве прямой кишки создано магнитное поле.

Фиг. 3-5 относятся к примеру, в котором магнитное поле создают в направлении, перпендикулярном направлению излучения. На фиг. 3 приведен вид в перспективе, схематически показывающий устройство генерации магнитного поля в соответствии с вариантом осуществления концепции изобретения. На фиг. 4A-4E приведены виды в поперечном сечении, схематически показывающие распределение магнитного поля устройства генерации магнитного поля в соответствии с вариантом осуществления концепции изобретения. На фиг. 5 приведена общая концептуальная схема для описания рабочего взаимодействия между заряженными частицами (например, электронами) и магнитным полем в соответствии с облучением в устройстве лучевой терапии с использованием магнитного поля в соответствии с фиг. 4А-4Е.

Со ссылкой на фиг. 3 и 4A-4E, устройство 10 лучевой терапии может включать в себя кожухи 20, 30 и 40, имеющие различные формы, в каждой из которых может быть размещен каждый компонент. Конструкция кожуха может быть различным образом модифицирована для облучения лежащего пациента и для генерации магнитного поля.

Блок 100 генерации излучения устройства 10 лучевой терапии может быть установлен в экранирующей конструкции, расположенной снаружи канала (не показан), имеющего полую форму, для направления ионизирующего излучения пучка фотонов к участку опухоли "T" пациента "B", расположенного внутри канала.

Здесь блок 100 генерации излучения устройства 10 лучевой терапии предпочтительно представляет собой линейный ускоритель (LINAC) для генерации рентгеновского излучения МэВ. Кинетическая энергия передается вторичным электронам (далее именуемым "электроны") за счет эффекта Комптона на поверхности материала, подвергающегося облучению, вследствие природы генерируемого рентгеновского пучка с энергией в области МэВ, и ионизирующее излучение доставляется к телу электронами.

Блок 200 генерации магнитного поля устройства генерации магнитного поля может быть установлен в другой экранирующей конструкции, расположенной снаружи канала, для формирования области магнитного поля в теле пациента "В". Блок 200 генерации магнитного поля состоит из пары электромагнитов или постоянных магнитов, которые расположены друг напротив друга и которые имеют разную полярность с отверстием между ними.

Здесь блок 200 генерации магнитного поля устройства генерации магнитного поля формирует область магнитного поля в области (более предпочтительно, в пустом пространстве в теле или в полости тела) в теле пациента "В" между блоком 100 генерации излучения и участком опухоли "Т" пациента "B". Кроме того, блок 200 генерации магнитного поля может включать в себя электромагнит, постоянный магнит или их комбинацию.

В то же время, чтобы увеличить степень свободы в отношении направления магнитного поля, пара магнитов, которые являются блоком 200 генерации магнитного поля, может, но не обязательно, вращаться вдоль внешнего периметра канала (например, пациента "В", расположенного внутри канала). Например, блок 200 генерации магнитного поля может формировать область магнитного поля с помощью магнита, выбранного из совокупности магнитов под управлением блока управления величиной излучения, в то время как совокупность магнитов неподвижно расположены вдоль внешнего периметра канала (например, периметра пациента "В").

В варианте осуществления изобретения, в отличие от описанного выше, устройство генерации магнитного поля также может включать в себя пластинчатую раму 900, в которой расположен блок 200 генерации магнитного поля. Пациент может быть усажен на пластинчатую раму 900, и материал, создающий магнитное поле, может быть размещен на пластинчатой раме 900. Например, пластинчатая рама 900 может иметь пространство 910, в котором перемещают материал, создающий магнитное поле, и материал, создающий магнитное поле, может быть размещен в пространстве 910. Например, пространство 910 может быть удлиненным в продольном направлении пластинчатой рамы 900, как показано на фиг. 3, так чтобы материал, создающий магнитное поле, имел возможность перемещаться. На фиг. 3 показана длина пространства 910, и пространство 910 может иметь длину от одного конца до противоположного конца пластинчатой рамы 900.

В варианте осуществления изобретения материал, создающий магнитное поле, может быть соединен с подвижным стержнем 230. Подвижный стержень 230 может перемещаться в направлении длины пластинчатой рамы 900 в пространстве 910 с помощью отдельного приводного узла (не показан). Соответственно, поскольку материал, создающий магнитное поле, перемещают в зависимости от местоположения пациента "В", область генерации магнитного поля в теле пациента может быть легко изменена.

В варианте осуществления изобретения блок 200 генерации магнитного поля может включать в себя группу электромагнитов, постоянных магнитов или их комбинацию (в дальнейшем называемых вместе "материалом, генерирующим магнитное поле"), которые расположены в виде симметричной слева направо относительно оси структуры, на которую направлено излучение фотонного пучка, и могут генерировать магнитное поле MT, как показано на фиг. 4.

Например, на фиг. 4А могут быть расположены N-полюсный электромагнит 210 и S-полюсный электромагнит 220, и блок 200 генерации магнитного поля может генерировать магнитное поле MT в направлении, перпендикулярном направлению излучения "R". Здесь блок 200 генерации магнитного поля может образовывать эффективную область на пластинчатой раме 900 в продольном направлении электромагнитов 210 и 220, как показано на фиг. 4А. Кроме того, в соответствии с вариантом осуществления изобретения, блок экранирования магнитного поля может быть расположен под блоком 200 генерации магнитного поля, и, таким образом, магнитное поле может не формироваться под пластинчатой рамой. То есть, нет необходимости формировать под пластинчатой рамой магнитное поле, которое не влияет на лучевую терапию пациента, и необходимо предотвращать влияние магнитного поля на устройство, например, на устройство лучевой терапии. Соответственно, блок экранирования магнитного поля может быть расположен под блоком 200 генерации магнитного поля внутри пластинчатой рамы.

Кроме того, например, как показано на фиг. 4B, могут быть расположены N-полюсный электромагнит 210 и S-полюсный электромагнит 220, и блок 200 генерации магнитного поля может генерировать магнитное поле MT в направлении, перпендикулярном направлению излучения "R". Блок 200 генерации магнитного поля может образовывать эффективную область над и под пластинчатой рамой 900, как показано на фиг. 4B, при этом как размер эффективной площади меньше, чем размер области, в которой расположены электромагниты 210 и 220.

Кроме того, например, как показано на фиг. 4С, могут быть расположены N-полюсный электромагнит 210 и S-полюсный электромагнит 220, и блок 200 генерации магнитного поля может генерировать магнитное поле MT в направлении, перпендикулярном направлению излучения "R". Блок 200 генерации магнитного поля может образовывать эффективную область над и под пластинчатой рамой 900, как показано на фиг. 4С, при этом размер эффективной площади больше, чем размер области, в которой расположены электромагниты 210 и 220.

Кроме того, например, как показано на фиг. 4D, N-полюсный электромагнит 210 и S-полюсный электромагнит 220 могут быть расположены на нижней пластинчатой раме 920, и N-полюсный электромагнит 240 и S-полюсный электромагнит 250 могут быть расположены на верхней пластинчатой раме 920. Соответственно, блок 200 генерации магнитного поля может генерировать два магнитных поля MT в направлении, перпендикулярном направлению излучения "R". Здесь, блок 200 генерации магнитного поля может образовывать эффективную область над и под верхней пластинчатой рамой 920 и нижней пластинчатой рамой 920, как показано на фиг. 4D, при этом размер эффективной площади меньше, чем размер области, в которой расположены электромагниты 210, 220, 240 и 250. В этом случае напряженность магнитного поля между пластинчатыми рамами 920 может быть выше.

Кроме того, например, как показано на фиг. 4E, N-полюсный электромагнит 210 и S-полюсный электромагнит 220 могут быть расположены на нижней пластинчатой раме 920, и N-полюсный электромагнит 240 и S-полюсный электромагнит 250 могут быть расположены на верхней пластинчатой раме 920. Соответственно, блок 200 генерации магнитного поля может генерировать два магнитных поля MT в направлении, перпендикулярном направлению излучения "R". Блок 200 генерации магнитного поля может образовывать эффективную область между пластинчатыми рамами 920, как показано на фиг. 4Е, при этом размер эффективной площади больше, чем размер области, в которой расположены электромагниты 210, 220, 240 и 250.

В варианте осуществления изобретения блок 500 управления величиной излучения устройства лучевой терапии управляет величиной излучения, подаваемого из блока 100 генерации излучения на участок опухоли "T" пациента "B", путем регулировки направления, интенсивности и фазы магнитного поля блока 200 генерации магнитного поля. Например, если магнитное поле представляет собой импульсную волну в форме синусоидальной волны, то блок 500 управления величиной излучения может изменять фазу магнитного поля и может согласовать участок в синусоидальной волне, имеющий требуемую эталонную интенсивность или более высокую интенсивность, с участком, в котором под действием излучения фотонного пучка генерируются вторичные электроны.

В варианте осуществления изобретения блок 500 управления величиной излучения также может включать в себя вычислительный блок (не показан), который управляет работой блока 100 генерации излучения и вычисляет величину излучения, доставляемого в опухоль "T".

В варианте осуществления изобретения вычислительный блок может вычислять величину излучения, доставляемого в опухоль "T" пациента "B", используя приведенное ниже уравнение 1.

Уравнение 1

Здесь D(x, y, z) обозначает величину излучения, поглощенного в определенном месте (x, y, z); TERMA(x', y', z') обозначает полную энергию падающего пучка излучения, ослабленного в крошечном объеме dx'dy'dz'; а Kernel(x, x' y, y', z, z') обозначает мощность дозы, поглощенной в конкретном месте (x, y, z), на единицу энергии излучения, ослабленного в крошечном объеме dx'dy'dz'. Здесь используют ядро, которое учитывает магнитное поле, формируемое блоком 200 генерации магнитного поля.

Соответственно, если величина TERMA и величина Kernel свернуты относительно всего объема, может быть вычислена величина поглощенного излучения в конкретном месте (x, y, z).

В то же время величина TERMA показывает общую уменьшенную энергию незаряженных рентгеновских лучей, и, таким образом, она не связана с магнитным полем.

Более того, поскольку величина Kernel показывает пространственное распределение дозы, обеспечиваемой электронами, генерируемыми в основном в процессе ослабления излучения, величина Kernel полностью зависит от магнитного поля. В общем случае, когда получают ядро (kernel), его получают с помощью численного моделирования. Новое ядро получают путем реализации пространственно постоянного магнитного поля в программе компьютерного моделирования, и конфигурируют карту деформации ядра (Kernel Deform) как изложено ниже. Его моделируют и применяют, как в уравнении 2, приведенном ниже.

Уравнение 2

Соответственно, вычислительный блок вычисляет интенсивность, направление, фазу и величину магнитного поля для оптимизации распределения величины излучения.

Между тем, в другом варианте вычислительный блок может осуществлять вычисления с помощью полного Монте-Карло моделирования.

Другими словами, вычислительный блок может использовать инструментарий, способный имитировать магнитное поле, может создавать исторические данные с использованием вероятностного метода Монте-Карло для каждой частицы, может вычислять общее распределение дозы путем добавления пространственного влияния каждой дозы в исторических данных и может вычислять значение величины поглощенного излучения в определенном месте.

Со ссылкой на фиг. 5, в соответствии с конфигурацией, описанной на фиг. 3 и 4A-4E, в соответствии с вариантом осуществления концепции изобретения, в процессе лучевой терапии опухоли T пациента "B" с использованием устройства 10 лучевой терапии управление дозой, получаемой телом, с использованием магнитного поля заключается в следующем.

До описаний, приведенных ниже, в соответствии с вариантом, как показано на фиг. 5, когда пучок фотонов направляют из блока 100 генерации излучения, расположенного слева на фиг. 5, к опухоли "Т", расположенной справа на фиг. 5, магнитное поле действует в направлении к земле, и орган, такой как полая пищеварительная система (желудок, тонкая кишка, толстая кишка или тому подобное), находится между блоком 100 генерации излучения и опухолью "Т", будет описано лечение опухоли Т.

Прежде всего, в то время как пациент "В", у которого имеется подлежащая лечению опухоль "Т", лежит на пластинчатой раме 900, приводят в действие блок 200 генерации магнитного поля для создания области магнитного поля в теле пациента "В" под управлением блока 500 управления величиной излучения.

Затем, под управлением блока 500 управления величиной излучения, приводят в действие блок 100 генерации излучения для облучения пучком фотонов в направлении опухоли "T" пациента "B".

В это время, когда излучение пучка фотонов, генерируемое блоком 100 генерации излучения, проходит через тело пациента "В", испускаются заряженные частицы (т.е. электроны). Испускаемые электроны доставляют высокую энергию излучения фотонного пучка.

При этом испускаемые электроны проходят через область магнитного поля, образованную в теле блоком 200 генерации магнитного поля. В это время испускаемые электроны под действием магнитного поля (например, силы Лоренца) отклоняются или рассеиваются в пределах области магнитного поля.

То есть, как показано на фиг. 5, предполагается, что фотонный пучок излучается от блока 100 генерации излучения, расположенного слева, на опухоль "T", расположенную справа, и магнитное поле действует по направлению к земле, и испускаются электроны, когда фотоны, генерируемые из блока 100 генерации излучения, расположенного слева, проходят через тело пациента "В", и испускаемые электроны вместе с фотонами перемещаются к опухоли "Т", которая является мишенью, через область магнитного поля в направлении облучения пучком фотонов.

В это время, когда испускаемые электроны проходят через область магнитного поля, блок 500 управления величиной излучения может регулировать направление магнитного поля, интенсивность и фазу блока 200 генерации магнитного поля в соответствии с расчетами вычислительного блока. Например, если магнитное поле представляет собой импульсную волну в форме синусоидальной волны, то блок 500 управления величиной излучения может изменять фазу магнитного поля и может согласовывать участок в синусоидальной волне, имеющий требуемую эталонную интенсивность или более высокую интенсивность, с участком, на котором под действием излучения фотонного пучка генерируются вторичные электроны. В результате часть электронов отклоняется в сторону силой Лоренца, и количество электронов, соответствующее подходящей величине облучения, доставляют к опухоли "T", которая является мишенью, через слизистую оболочку M. Соответственно, опухоль "T" облучается соответствующей величиной излучения.

То есть, когда некоторое количество электронов, испускаемых под действием излучения фотонного пучка, отклоняется или рассеивается в области пустого пространства (например, в полости тела и т.д.) внутри органа, поскольку направление, интенсивность и фаза магнитного поля в блоке 200 генерации магнитного поля регулируется посредством блока 500 управления величиной излучения на основе расчетов вычислительного блока, как показано на фиг. 5, электроны минимально попадают на слизистую оболочку органа, расположенного перед опухолью "Т".

Таким образом, величину излучения, попадающего в здоровую ткань, сводят к минимуму, и соответствующую величину излучения доставляют в опухоль "Т" пациента "В", тем самым уменьшая побочные эффекты облучения и улучшая терапевтический эффект.

В то же время электроны, которые через область магнитного поля и слизистую оболочку достигают опухоли "Т", которая является мишенью, разрушают опухолевые клетки опухоли "Т", тем самым подавляя рост опухолевых клеток или вызывая некроз опухолевых клеток. Соответственно, опухоль "Т" может быть вылечена.

Фиг. 6А-6D и 7 относятся к примеру, в котором магнитное поле создают в направлении, продольном с направлением излучения. На фиг. 6A-6D приведены виды в поперечном сечении, схематически показывающие распределение магнитного поля устройства генерации магнитного поля в соответствии с другим вариантом осуществления концепции изобретения. На фиг. 7 приведена общая концептуальная схема для описания рабочего взаимодействия между заряженными частицами (например, электронами) и магнитным полем в соответствии с облучением в устройстве лучевой терапии с использованием магнитного поля в соответствии с фиг. 6А-6D. Такое же описание, как у фиг. 3 и 4 будет опущено, чтобы избежать избыточности.

В то же время, примером генерации магнитного поля в направлении, продольном по отношению к направлению излучения пучка фотонов, может представлять собой вариант увеличения количества вторичных электронов, поступающих в опухоль, путем подавления рассеивания вторичных электронов в пространстве низкой плотности и уменьшения количества вторичных электронов, достигающих окружающей здоровой ткани, поскольку магнитное поле формируется внутри пространства низкой плотности (например, легких, полости рта, полости носа и дыхательных путей) во время лечения опухолей, находящихся в пространстве низкой плотности.

Со ссылкой на фиг. 6А-6D, блок 100 генерации излучения устройства лучевой терапии может быть установлен в конструкции, расположенной снаружи канала (не показан), имеющего полую форму, для облучения пучком фотонов участка опухоли "T" пациента "B", находящегося внутри канала.

Здесь в дополнение к линейному ускорителю (LINAC), который генерирует мегавольтные рентгеновские лучи, блок 100 генерации излучения устройства 10 лучевой терапии соответствует заряженной частице или всему излучению (электроны, протоны, нейтроны, тяжелые частицы и т.д.), относящемуся к заряженной частице. В частности, кинетическая энергия передается вторичным электронам (далее именуемым "электроны") посредством эффекта Комптона вследствие природы генерируемого рентгеновского пучка в области МэВ, при взаимодействии на поверхности материала, подвергающегося воздействию облучения, и электроны доставляют к телу величину излучения.

Блок 200 генерации магнитного поля устройства генерации магнитного поля может быть установлен в другой экранирующей конструкции, расположенной снаружи канала, для формирования области магнитного поля в теле пациента "В". Блоки 200 генерации магнитного поля расположены напротив друг друга с отверстием между ними и находятся между блоком 100 генерации излучения и участком опухоли "T" пациента "B". Блок 200 генерации магнитного поля формирует магнитное поле, параллельное пучку излучения, направленному к участку опухоли "T".

В то же время в блоке 200 генерации магнитного поля устройства генерации магнитного поля может генерироваться магнитное поле, параллельное пучку излучения, направленному на часть опухоли "T" пациента "B", и несколько магнитов может быть расположено напротив друг друга относительно луча излучения так, чтобы они были обращены друг к другу одинаковой полярностью. Магниты могут иметь определенную длину.

Более того, в другом варианте в блоке 200 генерации магнитного поля может генерироваться магнитное поле, параллельное пучку излучения, направленному на часть опухоли "T" пациента "B", и несколько магнитов может быть расположено друг напротив друга относительно луча излучения так, чтобы они были обращены друг к другу одинаковой полярностью. Могут быть предусмотрены такие длины магнитов, чтобы они проходили до поверхности опухоли "Т". Если несколько магнитов блока 200 генерации магнитного поля расположены друг напротив друга по отношению к лучу излучения так, чтобы они были обращены друг к другу одинаковой полярностью, то могут быть предусмотрены магниты, имеющие различную длину.

Кроме того, в другом варианте в блоке 200 генерации магнитного поля могут генерировать магнитное поле, параллельное пучку излучения, направленному на участок опухоли "T" пациента "B", в форме катушки Гельмгольца, и несколько магнитов, в которых намотана катушка, окружают луч излучения таким образом, что противоположные полярности обращены друг к другу, и могут быть разнесены друг от друга в направлении излучения луча излучения.

Кроме того, в другом варианте в блоке 200 генерации магнитного поля в соответствии с законом Ампера могут генерировать магнитное поле, параллельное пучку излучения, направленному на часть опухоли "T" пациента "B", и несколько основных магнитов может быть расположено напротив друг друга относительно луча излучения так, чтобы они были обращены друг к другу одинаковой полярностью. Вспомогательный магнит может быть расположен с одной стороны основного магнита таким образом, чтобы магнитное поле формировалось снаружи относительно направления луча излучения, и вспомогательный магнит может быть расположен с другой стороны основного магнита таким образом, чтобы магнитное поле формировалось изнутри относительно направления луча излучения.

Как описано выше, при размещении магнитов блока 200 генерации магнитного поля испускаемые электроны совершают спиральное движение под действием магнитного поля, сформированного параллельно лучу излучения, при прохождении через область магнитного поля, и не отклоняются и не рассеиваются. Кроме того, испускаемые электроны перемещаются вместе с лучом излучения.

Здесь блок 200 генерации магнитного поля формирует область магнитного поля в области (более предпочтительно, в пустом пространстве (полости тела) в теле или в участке (легком), имеющем низкую плотность) в теле пациента "В" между блоком 100 генерации излучения и частью опухоли "Т" пациента "B". Кроме того, блок 200 генерации магнитного поля может формировать однородную или неоднородную область магнитного поля полностью или частично на траектории луча излучения. Кроме того, блок 200 генерации магнитного поля может включать в себя электромагнит, постоянный магнит или их комбинацию.

В то же время, чтобы увеличить степень свободы в отношении направления магнитного поля, пара магнитов, которые являются блоком 200 генерации магнитного поля, может, помимо прочего, вращаться вдоль внешнего периметра отверстия (например, пациента "В", расположенного внутри канала). Например, блок 200 генерации магнитного поля может формировать область магнитного поля с помощью магнита, выбранного из нескольких магнитов под управлением блока 500 управления величиной излучения, при этом магниты неподвижно расположены вдоль внешнего периметра отверстия (например, периметра пациента "В").

Устройство генерации магнитного поля может включать в себя две пластинчатые рамы 920, обращенные друг к другу. Конструкция каждой из пластинчатых рам 920 такая же, как у пластинчатой рамы 900 на фиг. 3 и 4, и, таким образом, их описание будет опущено, чтобы избежать избыточности.

В варианте осуществления изобретения две пластинчатые рамы 920 могут быть расположены лицом друг к другу. Здесь, в конструкции лицом друг к другу, может быть размещена отдельная вертикальная опора, соединяющая две пластинчатые рамы 920. Кроме того, она может быть по-разному модифицирована и может быть выполнена в виде круглой рамы.

В варианте осуществления изобретения блок 200 генерации магнитного поля может включать в себя материал, генерирующий магнитное поле, который расположен в виде симметричной слева направо относительно оси структуры, на которую направлено излучение фотонного пучка, и могут генерировать магнитное поле MT, как показано на фиг. 6А-6D.

Например, на фиг. 6А, поскольку два N-полюсных электромагнита 240 и 250 размещены на верхней пластинчатой раме 920, а два S-полюсных электромагнита 210 и 220 размещены на нижней пластинчатой раме, блоки 200 генерации магнитного поля могут быть обращены друг к другу, чтобы генерировать магнитное поле MT в направлении, продольном по отношению к направлению излучения "R". Здесь, как показано на фиг. 6А, блок 200 генерации магнитного поля может образовывать две эффективные области между верхней и нижней пластинчатыми рамами 920, размер которых такой же, как размер области электромагнитов 210, 220, 240 и 250.

Кроме того, например, как показано на фиг. 6B, имеется два электромагнита 210 и 220, имеющих одинаковую полярность, и, таким образом, блок 200 генерации магнитного поля может генерировать магнитное поле MT в направлении, продольном по отношению к направлению излучения "R". Блок 200 генерации магнитного поля может образовывать две эффективные области только над пластинчатой рамой 920, как показано на фиг. 6B, при этом размер двух эффективных областей больше, чем размер области, в которой расположены электромагниты 210 и 220.

Кроме того, например, как показано на фиг. 6С, имеется два электромагнита 210 и 220, имеющие одинаковую полярность, и, таким образом, блок 200 генерации магнитного поля может генерировать магнитное поле MT в направлении, продольном по отношению к направлению излучения "R". Блок 200 генерации магнитного поля может образовывать две эффективные области над и под пластинчатой рамой 920, как показано на фиг. 6C, при этом размер двух эффективных областей меньше, чем размер области, в которой расположены электромагниты 210 и 220.

Более того, например, на фиг. 6D, поскольку два N-полюсных электромагнита 240 и 250 размещены на верхней пластинчатой раме 920, а два S-полюсных электромагнита 210 и 220 размещены на нижней пластинчатой раме, блоки 200 генерации магнитного поля могут быть обращены друг к другу, чтобы генерировать магнитное поле MT в направлении, продольном по отношению к направлению излучения "R". Здесь, как показано на фиг. 6D, блок 200 генерации магнитного поля может образовывать две эффективные области между верхней и нижней пластинчатыми рамами 920, размер которых меньше, чем размер области электромагнитов 210, 220, 240 и 250.

В варианте осуществления изобретения блок 500 управления величиной излучения устройства лучевой терапии управляет дозой на поверхности опухоли, доставляемой на участок опухоли "T" пациента "B" от блока 100 генерации излучения, при управлении интенсивностью, направлением, фазой и эффективной площадью магнитного поля блока 200 генерации магнитного поля таким образом, что доза на поверхности опухоли концентрируется и усиливается на участке опухоли "T" пациента "B". При этом блок 200 генерации магнитного поля поворачивают в требуемое положение вокруг пациента "В". Блок 500 управления величиной излучения может регулировать интенсивность, направление, фазу и эффективную площадь магнитного поля.

В варианте осуществления изобретения блок 500 управления величиной излучения также может включать в себя вычислительный блок (не показан), который управляет работой блока 100 генерации излучения и вычисляет дозу на поверхности опухоли, доставляемую в опухоль "T".

В варианте вычислительный блок может рассчитать поверхностную дозу опухоли, доставленную в опухоль "T" пациента "B", используя приведенное ниже уравнение 3.

Уравнение 3

Здесь D(x, y, z) обозначает величину дозы на поверхность опухоли, поглощенной в конкретном месте (x, y, z); TERMA(x', y', z') обозначает полную энергию падающего пучка излучения, ослабленного в крошечном объеме dx'dy'dz'; а Kernel(x, x' y, y', z, z') обозначает мощность дозы, поглощенной в конкретном месте (x, y, z), на единицу энергии, ослабленной в крошечном объеме dx'dy'dz'. Здесь используют ядро (kernel), которое учитывает магнитное поле, формируемое блоком 200 генерации магнитного поля.

Соответственно, если величина TERMA и величина Kernel свернуты относительно всего объема, может быть вычислено значение поглощенной поверхностной дозы в конкретном месте (x, y, z).

В то же время величина TERMA показывает общую «ослабленную» энергию незаряженных рентгеновских лучей, и, таким образом, она не связана с магнитным полем.

Более того, поскольку величина Kernel показывает пространственное распределение дозы, обеспечиваемой электронами, генерируемыми в основном в процессе ослабления излучения, величина Kernel полностью зависит от магнитного поля. В общем случае, когда получают ядро, его получают с помощью численного моделирования. Новое ядро получают путем реализации пространственно постоянного магнитного поля в программе компьютерного моделирования, и конфигурируют карту деформации ядра (Kernel Deform) следующим образом. Его моделируют и применяют, как в уравнении 4 ниже.

Уравнение 4

Соответственно, вычислительный блок вычисляет интенсивность, направление, фазу и величину магнитного поля для оптимизации распределения величины излучения.

Между тем в другом варианте вычислительный блок может осуществлять вычисления с помощью полного Монте-Карло моделирования.

Другими словами, вычислительный блок может использовать инструментарий, способный имитировать магнитное поле, может создавать исторические данные с использованием вероятностного метода Монте-Карло для каждой частицы, может вычислять общее распределение дозы путем добавления пространственного влияния каждой дозы в исторических данных и может вычислять значение величины поглощенного излучения в определенном месте.

Соответственно, блок 500 управления величиной излучения может планировать поверхностную дозу опухоли, а затем может вычислять интенсивность и распределение магнитного поля в соответствии с запланированной поверхностной дозой опухоли с помощью вычислительного блока.

Со ссылкой на фиг. 7, в соответствии с конфигурацией, процесс лучевой терапии участка опухоли "T" пациента "B" с использованием устройства 10 лечения пораженной ткани в соответствии с вариантом осуществления концепции изобретения будет описан следующим образом.

До описаний, приведенных ниже, в соответствии с вариантом, как показано на фиг. 7, если излучение излучают с левой стороны фиг. 7 на участок опухоли "Т", расположенный на правой стороне фиг. 7, будет описано магнитное поле, которое действует в направлении, параллельном лучу излучения, и орган (легкое, ротовая полость, дыхательные пути и т.д.), имеющий небольшую внутреннюю плотность, расположен между блоком 100 генерации излучения и участком опухоли "T", усиливая терапию поверхностного участка опухоли "T".

Прежде всего, когда пациент "В", у которого имеется подлежащий лечению участок опухоли "Т", лежит на пластинчатой раме 920, приводят в действие блок 200 генерации магнитного поля для создания области магнитного поля в теле пациента "В" под управлением блока 500 управления величиной излучения.

Затем, под управлением блока 500 управления величиной излучения, приводят в действие блок 100 генерации излучения для облучения в направлении участка опухоли "T" пациента "B".

В это время, когда излучение, генерируемое блоком 100 генерации излучения, проходит через тело пациента "В", испускаются заряженные частицы (т.е. электроны). Испускаемые электроны обеспечивают высокую энергию излучения. Здесь формирование области магнитного поля и облучение могут выполняться одновременно.

Тем временем испускаемые электроны проходят через область магнитного поля, образованную в теле блоком 200 генерации магнитного поля. Проходя через область магнитного поля, испускаемые электроны совершают спиральное движение под действием магнитного поля, сформированного параллельно лучу излучения, и, таким образом, испускаемые электроны не отклоняются и не рассеиваются. Кроме того, испускаемые электроны перемещаются в ту часть опухоли "Т", которая является мишенью.

Более подробно, перемещаясь по спирали под действием силы магнитного поля, испускаемые электроны движутся в направлении пучка излучения и затем достигают участка опухоли "Т", являющейся мишенью.

То есть, как показано на фиг. 7, предполагая, что излучение идет от блока 100 генерации излучения, расположенного слева, на участок опухоли "T", расположенную справа, и магнитное поле действует параллельно направлению излучения, когда фотоны, генерируемые из блока 100 генерации излучения, расположенного слева, проходят через тело пациента "В", испускаются электроны, и испускаемые электроны вместе с фотонами перемещаются к участку опухоли "Т", которая является мишенью, через область магнитного поля в направлении облучения.

В это время, пока испускаемые электроны проходят через область магнитного поля, блок 500 управления величиной излучения может регулировать интенсивность, фазу, направление и эффективную площадь магнитного поля блока 200 генерации магнитного поля в соответствии с расчетами вычислительного блока. Соответственно, электроны, проходящие через область магнитного поля, перемещаются вместе с лучом излучения, и количество электронов, соответствующее подходящей величине излучения, доставляются к участку опухоли "T", являющейся мишенью, через пространство низкой плотности. Соответственно, соответствующую поверхностную дозу для опухоли концентрируют и излучают на поверхность участка опухоли "T".

Более того, поскольку интенсивность, направление, фазу и эффективную площадь магнитного поля в блоке 200 генерации магнитного поля регулирует блок 500 управления величиной излучения с использованием вычислительного блока, как показано на фиг. 7, некоторые из электронов, испускаемых под действием излучения, не отклоняются или не рассеиваются в области пустого пространства внутри органа, и максимальное количество электронов доставляется к поверхности опухоли "Т".

Таким образом, величина излучения, доставляемого на поверхность участка опухоли "T", являющегося мишенью при лечении, усиливается за счет предотвращения расхождения излучаемых заряженных рассеянных частиц и концентрации этих рассеянных заряженных частиц, тем самым улучшая эффект лучевой терапии. Кроме того, побочные эффекты облучения могут быть уменьшены за счет уменьшения использования дополнительного излучения и повреждения окружающих здоровых тканей из-за расхождения заряженных рассеянных частиц.

В то же время внешняя утечка магнитного поля может вызвать неисправность устройства 10 лучевой терапии и может относиться к фактору, который мешает лечению. Соответственно, в дополнение к способу уменьшения внешней утечки магнитного поля путем синхронизации импульса магнитного поля с импульсом излучения, описанным выше, со ссылкой на фиг.8 будет описан способ уменьшения внешней утечки магнитного поля путем добавления отдельного экрана в устройство 10 лучевой терапии. Кроме того, другой пример будет подробно описан со ссылкой на фиг. 9-16 ниже.

На фиг. 8A-8C приведены диаграммы для описания конфигурации блока экранирования магнитного поля в соответствии с вариантом осуществления концепции изобретения.

Со ссылкой на фиг. 8A-8C, блок 50 экранирования магнитного поля может быть выполнен в виде ограждения головки 40 устройства 10 лучевой терапии, вместо ограждения пространства для пациента. Например, блок 50 экранирования магнитного поля может иметь форму, ограждающую нижнюю и боковые поверхности головки 40 устройства 10 лучевой терапии, наподобие "наперстка". Кроме того, экранирующий материал, составляющий блок 50 экранирования магнитного поля, может представлять собой железо или Мю-металл.

С другой стороны, в устройство 10 лучевой терапии в соответствии с вариантом осуществления концепции изобретения, описанным на фиг. 9-16, могут быть естественно добавлены операции блока 700 управления синхронизацией и блока 500 управления величиной излучения, описанных на фиг. 1.

В настоящее время, при минимизации радиационного облучения здоровой ткани, устройство 10 лучевой терапии может использовать многолепестковый коллиматор (MLC) для интенсивного лечения только опухолевой ткани. Этот многолепестковый коллиматор приводят в действие с помощью двигателя, и устройство 10 лучевой терапии должно подавлять магнитное поле в двигателе до значений не выше 600 Гаусс (G).

На фиг. 9 и 10 показана конкретная конфигурация устройства 10 лучевой терапии в соответствии с вариантом осуществления концепции изобретения.

При этом на фиг. 9 показано, что в качестве блока 200 генерации магнитного поля используют электромагнит, а фиг. 10 показано, что в качестве блока 200 генерации магнитного поля используют постоянный магнит.

Далее устройство 10 лучевой терапии в соответствии с вариантом осуществления концепции изобретения будет подробно описано для каждого компонента со ссылкой на фиг. 9 и 10.

Прежде всего, блок 100 генерации излучения облучает пораженную ткань (например, участок опухоли) субъекта (например, пациента).

Более подробно, как показано на фиг. 9 и 10, блок 100 генерации излучения может включать в себя электронную пушку 110, которая генерирует электронный пучок, линейный ускоритель 120, который ускоряет электронный пучок, генерируемый электронной пушкой 110, отклоняющий магнит 130, который поворачивает направление ускоренного электронного пучка, мишень 140, которая генерирует излучение, такое как рентгеновские лучи, когда электронные пучки сталкиваются друг с другом, и многолепестковый коллиматор MLC 150, который ограничивает область, на которую попадает излучение, генерируемое мишенью 140. Соответственно, устройство 10 лучевой терапии в соответствии с другим вариантом осуществления концепции изобретения может выполнять лечение путем облучения пораженной ткани пациента, такого как пациент, излучением, генерируемым блоком 100 генерации излучения.

Однако в случае, если на траектории, по которой идет излучение, имеется чувствительный к излучению участок, то при подаче определенной величины излучения или более возникают побочные эффекты. В частности, если чувствительная к излучению здоровая ткань находится близко к опухолевой ткани, то поскольку в опухолевую ткань не может быть доставлена достаточная терапевтическая доза облучения, то терапевтический эффект неизбежно снижается. Соответственно, во время лучевой терапии излучение в достаточной степени облучает опухоль, чтобы она была уничтожена, и количество излучения необходимо контролировать, чтобы свести к минимуму повреждение здоровой ткани, окружающей опухоль.

Соответственно, как показано на фиг. 9 и 10, устройство 10 лучевой терапии в соответствии с вариантом осуществления концепции изобретения может включать в себя блок 200 генерации магнитного поля, который формирует магнитное поле на пораженной ткани. Устройство 10 лучевой терапии может уменьшать дозу облучения здоровой ткани путем управления заряженными частицами (например, электронами), которые могут быть получены в пораженной ткани под действием излучения, таким образом, чтобы блок 200 генерации магнитного поля формировал магнитное поле во втором направлении, перпендикулярном первому направлению, в котором проходит излучение.

Более подробно, как показано на фиг. 9 и 10, блок 200 генерации магнитного поля может включать в себя несколько электромагнитов (см. фиг. 9) или постоянных магнитов (см. фиг. 10), которые расположены с образованием симметричной слева направо структуры вокруг оси, вдоль которой проходит излучение.

Однако, если в устройстве 10 лучевой терапии в соответствии с вариантом осуществления концепции изобретения используют блок 200 генерации магнитного поля, то генерируемое магнитное поле может воздействовать на блок 100 генерации излучения и тому подобное, вызывая тем самым неисправность.

Подробнее, многолепестковый коллиматор 150 блока 200 генерации магнитного поля включает в себя двигатель 151 для приведения в действие многолепесткового коллиматора в виде отверстия, в которое подают излучение. В случае двигателя 151, неисправность или невозможность работы могут быть вызваны утечкой магнитного поля наружу. В частности, если изменяется местоположение из-за неправильной работы многолепесткового устройства, то может возникнуть опасная ситуация, когда большая величина излучения попадает на здоровую ткань. Желательно поддерживать внешнее магнитное поле таким образом, чтобы внешнее магнитное поле можно было регулировать так, чтобы оно составляло 600 Гаусс или меньше, для обеспечения правильной работы двигателя 151 многолепесткового коллиматора 150.

Более того, если в дополнение к нарушению работы двигателя 151 внешнее магнитное поле искажает траектория электронного пучка в электронной пушке 110 и линейном ускорителе 120, то может возникнуть разница в дозе излучения. Кроме того, если становится сложным наведение луча, то точное лучевое облучение и лечение могут стать сложными.

Соответственно, как показано на фиг. 9 и 10, устройство 10 лучевой терапии в соответствии с вариантом осуществления концепции изобретения включает в себя блок 300 экранирования магнитного поля, который подавляет утечку магнитного поля наружу путем размещения блока 200 генерации магнитного поля во внутренней области. Соответственно, магнитное поле, генерируемое блоком 200 генерации магнитного поля, может воздействовать на блок 100 генерации излучения для предотвращения сбоев в работе.

В этом случае блок 300 экранирования магнитного поля предпочтительно может быть выполнен в цилиндрической форме, изготовленной из магнитного материала, такого как железо или мю-металл. Соответственно, блок 300 экранирования магнитного поля может образовывать структуру магнитной цепи в форме петли по отношению к магнитному полю, формируемому блоком 200 генерации магнитного поля и может ослаблять магнитное поле, просачивающееся во внешнюю область.

На фиг. 11 и 12 приведено распределение магнитного поля во внешней области устройства 10 лучевой терапии в соответствии с вариантом осуществления концепции изобретения.

Прежде всего, на фиг. 11 показано распределение магнитного поля во внешней области устройства 10 лучевой терапии, включающего в себя блок 200 генерации магнитного поля с использованием электромагнита.

При этом на фиг. 11А показано, что блок 300 экранирования магнитного поля отсутствует. Как показано на фиг. 11А, напряженность внешнего магнитного поля в двигателе 151 составляет 500 Гаусс, что удовлетворяет здоровому рабочему состоянию (600 Гаусс или менее) двигателя 151, но сложно исключить вероятность неисправности, поскольку напряженность внешнего магнитного поля близка к порогу.

С другой стороны, на фиг. 11B показано, что имеется блок 300 экранирования магнитного поля. Как показано на фиг. 11B, можно видеть, что напряженность внешнего магнитного поля двигателя 151 составляет 70 Гаусс, что в достаточной степени удовлетворяет нормальному рабочему состоянию двигателя 151 (600 Гаусс или менее). Кроме того, можно видеть, что магнитное поле в центральной области, соответствующей пораженной ткани, также усиливается до 2320 Гаусс (2100 Гаусс на фиг. 11A).

Кроме того, на фиг. 11С показано, что вместе с блоком 300 экранирования магнитного поля также предусмотрен блок 400 фокусировки магнитного поля также предусмотрен. Как показано на фиг. 11С, магнитное поле в центральной области, соответствующей пораженной ткани, фокусируется до 2670 Гаусс за счет включения блока 400 фокусировки магнитного поля. В это время, можно видеть, что напряженность внешнего магнитного поля в двигателе 151 составляет также 200 Гаусс, что в достаточной степени удовлетворяет нормальному рабочему состоянию.

Кроме того, на фиг. 12 показано распределение магнитного поля во внешней области устройства 10 лучевой терапии, включающего в себя блок 200 генерации магнитного поля с использованием постоянного магнита.

Прежде всего, на фиг. 12А показано, что блок 300 экранирования магнитного поля отсутствует. Как показано на фиг. 12B, можно видеть, что напряженность внешнего магнитного поля двигателя 151 составляет 1000 Гаусс, что выходит за пределы нормального рабочего состояния двигателя 151 (600 Гаусс или менее), и, таким образом, вероятность неисправности очень высока.

С другой стороны, на фиг. 12B показано, что имеется блок 300 экранирования магнитного поля. Как показано на фиг. 12B, можно видеть, что напряженность внешнего магнитного поля двигателя 151 составляет 250 Гаусс, что в достаточной степени удовлетворяет нормальному рабочему состоянию двигателя 151 (600 Гаусс или менее). Кроме того, можно видеть, что магнитное поле в центральной области, соответствующей пораженной ткани, также усиливается до 2460 Гаусс (2090 Гаусс на фиг. 12A).

Кроме того, на фиг. 12С показано, что сформирована магнитная сборка Хальбаха путем расположения магнита 210 Хальбаха в блоке 200 генерации магнитного поля вместе с блоком 300 экранирования магнитного поля. Как показано на фиг. 12С, можно видеть, что напряженность внешнего магнитного поля в двигателе 151 может быть дополнительно уменьшена до 120 Гаусс, в то время как магнитное поле в центральной области, соответствующей пораженной ткани, усиливается до 2890 Гаусс путем установки магнита 210 Хальбаха в блоке 200 генерации магнитного поля для формирования магнитной сборки Хальбаха.

Кроме того, на фиг. 13 приведено распределение магнитного поля во внутренней области устройства 10 лучевой терапии в соответствии с вариантом осуществления концепции изобретения.

Более подробно, на фиг. 13А показано, что блок 200 генерации магнитного поля выполнен с использованием электромагнита. На фиг. 13B показано, что блок 200 генерации магнитного поля выполнен с использованием постоянного магнита.

Как показано на фиг. 13А, в устройстве 10 лучевой терапии в соответствии с вариантом осуществления концепции изобретения блок 200 генерации магнитного поля выполнен во внутренней области блока 300 экранирования магнитного поля для формирования магнитного поля в направлении, перпендикулярном направлению излучения, излучаемого блоком 100 генерации излучения.

В это же время в устройстве 10 лучевой терапии в соответствии с вариантом осуществления концепции изобретения блок 300 экранирования магнитного поля выполнен из цилиндрического магнитного материала и одновременно ослабляет магнитное поле, просачивающееся во внешнюю область, при этом сформирована структура магнитной цепи для магнитного поля, полученного от блока 200 генерации магнитного поля.

Кроме того, блок 400 фокусировки магнитного поля выполнен на противоположных концах внутренней области блока 300 экранирования магнитного поля для фокусировки магнитного поля внутренней области для увеличения напряженности магнитного поля, формируемого в пораженной ткани.

Кроме того, как показано на фиг. 13, блок 400 фокусировки магнитного поля может включать в себя внешнюю часть 410 первого внешнего диаметра, расположенную на стороне блока 200 генерации магнитного поля, и внутреннюю часть 420 второго внешнего диаметра, которая расположена внутри блока 200 генерации магнитного поля. В этом случае первый наружный диаметр может иметь большее значение, чем второй наружный диаметр. Крепежная конструкция может быть сформирована так, чтобы соответствовать форме блока 200 генерации магнитного поля.

Кроме того, блок 200 генерации магнитного поля может включать в себя несколько электромагнитов или постоянных магнитов, которые расположены с образованием симметричной слева направо структуры вокруг оси, вдоль которой проходит излучение.

Кроме того, как показано на фиг. 13B показано, что блок 200 генерации магнитного поля может быть выполнен с использованием постоянного магнита. В этом случае в блоке 200 генерации магнитного поля постоянный магнит может быть дополнительно размещен между множеством магнитов, расположенных для формирования симметричной слева направо структуры, чтобы сформировать структуру магнитной сборки Хальбаха.

Кроме того, в блоке 200 генерации магнитного поля такие характеристики, как напряженность магнитного поля и внешняя утечка магнитного поля, могут быть дополнительно улучшены путем дополнительного размещения постоянного магнита, направление магнитного поля которого противоположно направлению центрального магнитного поля, между множеством магнитов, предназначенных для формирования симметричной слева направо структуры.

Кроме того, на фиг. 14 приведены конфигурации блока 300 экранирования магнитного поля устройства 10 лучевой терапии в соответствии с вариантом осуществления концепции изобретения.

Прежде всего, как показано на фиг. 14А, блок 300 экранирования магнитного поля может включать в себя два цилиндрических магнитных материала 310 и 320, расположенных слева и справа от оси, вдоль которой идет излучение (= составная экранирующая конструкция). В этом случае блок 100 генерации излучения может облучать пораженную ткань через пространство между двумя цилиндрическими магнитными материалами 310 и 320.

Кроме того, как показано на фиг. 14B, блок 300 экранирования магнитного поля может включать в себя цилиндрический магнитный материал, имеющий первое отверстие 330, через которое может проходить излучение (= единая экранирующая конструкция). В этом случае блок 100 генерации излучения может испускать излучение на пораженную ткань через первое отверстие. При этом желательно, чтобы блок 300 экранирования магнитного поля работал совместно с блоком 100 генерации излучения таким образом, чтобы излучение можно было излучать через первое отверстие. Кроме того, желательно, чтобы блок 300 экранирования магнитного поля был снабжен вторым отверстием 340 для излучения пучка излучения для мониторинга пораженной ткани.

На фиг. 15 и 16 приведено распределение магнитного поля в соответствии с типом блока 300 экранирования магнитного поля устройства 10 лучевой терапии в соответствии с вариантом осуществления концепции изобретения.

Прежде всего, на фиг. 15А показано распределение магнитного поля, когда имеется блок 300 экранирования магнитного поля, имеющий составную экранирующую конструкцию, показанную на фиг. 14А. Как показано на фиг. 15А, можно видеть, что внешнее магнитное поле в двигателе 151 имеет высокое значение, близкое к 450 Гаусс.

Более того, на фиг. 15B показано распределение магнитного поля, когда имеется блок 300 экранирования магнитного поля, имеющий единую экранирующую конструкцию, показанную на фиг. 14B. Как показано на фиг. 15B, можно видеть, что внешнее магнитное поле в двигателе 151 имеет значение, близкое к 300 Гаусс.

Кроме того, на фиг. 15C показано распределение магнитного поля, когда блок 200 генерации магнитного поля, содержащий магнит 210 Хальбаха, предусмотрен вместе с блоком 300 экранирования магнитного поля, имеющим единую экранирующую конструкцию фиг. 14B. Как показано на фиг. 15С, можно определить, что внешнее магнитное поле в двигателе 151 ограничено примерно 100 Гаусс.

Более подробно, на фиг. 16 на графике показано распределение магнитного поля в местоположении двигателя 151 в зависимости от угла в случаях фиг. 15A-15C. Как показано на фиг. 16, можно видеть, что магнитное поле присутствует в диапазоне от примерно 0,041 Тесла (Тл) до примерно 0,045 Тл, когда выполнен блок 300 экранирования магнитного поля, имеющий составную экранирующую конструкцию (фиг. 16(А)). Можно видеть, что магнитное поле присутствует в диапазоне примерно от 0,026 Тл до 0,028 Тл, когда имеется блок 300 экранирования магнитного поля, имеющий единую экранирующую конструкцию (фиг. 16(B)).

В частности, если имеется блок 200 генерации магнитного поля, содержащий магнит 210 Хальбаха, вместе с блоком 300 экранирования магнитного поля, имеющим единую экранирующую конструкцию (фиг. 16(C)), то магнитное поле составляет около 0,01 Т. Можно видеть, что неисправность электронной пушки 110, линейного ускорителя 120 и двигателя 151 могут быть эффективно предотвращены путем подавления внешнего магнитного поля блоком 200 генерации магнитного поля.

Соответственно, в то время как блок 200 генерации магнитного поля формирует магнитное поле на пораженной ткани в направлении, перпендикулярном направлению излучения, устройство 10 лучевой терапии в соответствии с другим вариантом осуществления концепции изобретения может ослаблять магнитное поле, просачивающееся во внешнюю область, путем размещения блока 200 генерации магнитного поля во внутренней области блока 300 экранирования магнитного поля, тем самым эффективно подавляют неисправность, которая может возникнуть из-за утечки магнитного поля, при этом предотвращают уменьшение дозы облучения заряженными частицами, которое может возникнуть в пораженной ткани при ее облучении.

В соответствии с вариантом осуществления концепции изобретения, устройство генерации магнитного поля, работающее совместно с устройством лучевой терапии для обработки пораженной ткани пациента с использованием излучения фотонного пучка, может включать в себя блок генерации магнитного поля, который формирует магнитное поле внутри пациента, и блок управления синхронизацией, который синхронизирует импульс излучения, соответствующий излучению фотонного пучка, с импульсом магнитного поля, соответствующим магнитному полю.

В соответствии с различными вариантами осуществления, блок управления синхронизацией может работать совместно с блоком управления величиной излучения устройства лучевой терапии. Блок управления синхронизацией может принимать период вывода излучения пучка фотонов от блока управления величиной излучения и может синхронизировать период вывода излучения пучка фотонов с периодом вывода магнитного поля.

В соответствии с различными вариантами осуществления устройство генерации магнитного поля также может включать в себя блок детектирования импульсов для детектирования излучения фотонного пучка. Блок управления синхронизацией может получать период вывода излучения фотонного пучка путем анализа обнаруженного излучения фотонного пучка.

В соответствии с различными вариантами осуществления блок управления синхронизацией может устанавливать диапазон времени генерации магнитного поля таким образом, чтобы интервал генерации вторичных электронов, генерируемых вследствие облучения пучком фотонов, входила во временной диапазон генерации магнитного поля после того, как магнитное поле уже достигает целевого значения.

В соответствии с различными вариантами осуществления, блок управления синхронизацией может устанавливать временной диапазон генерации магнитного поля с учетом времени задержки, необходимого для того, чтобы магнитное поле достигло целевого значения.

В соответствии с различными вариантами осуществления, пораженная ткань, здоровая ткань и пространство низкой плотности могут находиться внутри пациента, и пространство низкой плотности примыкает к пораженной ткани и/или к здоровой ткани. Блок генерации магнитного поля может формировать магнитное поле в пространстве низкой плотности.

В соответствии с различными вариантами блок генерации магнитного поля может включать в себя электромагнит, постоянный магнит и комбинацию электромагнита и постоянного магнита. Блок генерации магнитного поля может вращаться вокруг пациента или может быть расположен вдоль периферии пациента неподвижно или шарнирно закреплен.

В соответствии с различными вариантами блок генерации магнитного поля может включать в себя совокупность электромагнитов, совокупность постоянных магнитов или комбинацию электромагнитов и постоянных магнитов, которые расположены в структуре, симметричной слева направо, относительно оси, вдоль которой проходит излучение.

В соответствии с различными вариантами устройство генерации магнитного поля также может включать в себя пластинчатую раму, на которой размещается пациент и в которой расположены электромагниты, постоянные магниты или их комбинация. Пластинчатая рама может включать в себя пространство, в котором перемещаются электромагниты, постоянные магниты или их комбинация.

В соответствии с вариантом осуществления концепции изобретения, устройство лучевой терапии может работать совместно с устройством генерации магнитного поля по п. 1 формулы изобретения и может включать в себя блок генерации излучения, который облучает пораженную ткань пациента.

В соответствии с вариантом осуществления концепции изобретения, устройство генерации магнитного поля работает совместно с устройством лучевой терапии для лечения пораженной ткани пациента с использованием излучения фотонного пучка.

Устройство генерации магнитного поля может включать в себя блок генерации магнитного поля, который формирует магнитное поле внутри пациента.

Устройство генерации магнитного поля может включать в себя блок управления синхронизацией, который синхронизирует импульс излучения, соответствующий излучению фотонного пучка, с импульсом магнитного поля, соответствующим магнитному полю.

В соответствии с вариантом осуществления концепции изобретения в устройстве генерации магнитного поля блок управления синхронизацией может работать совместно с блоком управления величиной излучения устройства лучевой терапии.

Блок управления синхронизацией может принимать период вывода излучения пучка фотонов от блока управления величиной излучения и может синхронизировать период вывода излучения пучка фотонов с периодом вывода магнитного поля.

В соответствии с вариантом осуществления концепции изобретения устройство генерации магнитного поля также может включать в себя блок детектирования импульсов для детектирования излучения фотонного пучка.

Блок управления синхронизацией может получать период вывода излучения фотонного пучка путем анализа обнаруженного излучения фотонного пучка.

Блок управления синхронизацией может устанавливать диапазон времени генерации магнитного поля таким образом, чтобы интервал генерации вторичных электронов, генерируемых при облучении пучком фотонов, входил во временной диапазон генерации магнитного поля после того, как магнитное поле достигло целевого значения.

Блок управления синхронизацией может устанавливать временной диапазон генерации магнитного поля с учетом времени задержки, необходимый для того, чтобы магнитное поле достигло целевого значения.

В соответствии с вариантом осуществления концепции изобретения, пораженная ткань, здоровая ткань и пространство низкой плотности могут быть внутри пациента, и пространство низкой плотности примыкает к пораженной ткани и/или к здоровой ткани.

Блок генерации магнитного поля может формировать магнитное поле в пространстве низкой плотности.

В соответствии с вариантом осуществления концепции изобретения блок генерации магнитного поля может включать в себя электромагнит, постоянный магнит и комбинацию электромагнита и постоянного магнита.

Блок генерации магнитного поля может вращаться вокруг пациента или может быть расположен вдоль периферии пациента неподвижно или шарнирно закреплен.

В соответствии с вариантом осуществления концепции изобретения блок генерации магнитного поля может включать в себя совокупность электромагнитов, совокупность постоянных магнитов или комбинацию электромагнитов и постоянных магнитов, которые расположены в структуре, симметричной слева направо, относительно оси, вдоль которой проходит излучение.

В соответствии с вариантом осуществления концепции изобретения устройство генерации магнитного поля также может включать в себя пластинчатую раму, на которой размещается пациент и в которой расположены электромагниты, постоянные магниты или их комбинация. Пластинчатая рама может включать в себя пространство, в котором перемещаются электромагниты, постоянные магниты или их комбинация.

На фиг. 17 приведен вид для описания работы устройства генерации излучения и магнитного поля, основанного на плотности досягаемости вторичных электронов на единицу площади, в соответствии с вариантом осуществления концепции изобретения.

Со ссылкой на фиг. 17, блок управления синхронизацией может управлять формированием излучения пучка фотонов таким образом, чтобы плотность на единицу площади вторичных электронов 17e, достигающих пациента, была меньше заданного значения.

При этом, в соответствии с вариантом осуществления концепции изобретения, блок генерации магнитного поля может включать в себя вставную конструкцию, которая предназначена для введения в тело и образует пространство низкой плотности.

Форма этой вставной конструкции может быть предварительно задана на основе взаимного расположения области, облучаемой излучением фотонного пучка, и пораженной части.

То есть, когда пациента облучают излучением фотонного пучка, область, которую облучают излучением фотонного пучка, и местоположение пораженной части могут быть предварительно заданы, а затем может быть рассчитано формирование пространства низкой плотности, чтобы предотвратить повреждение здоровой ткани, позволяя меньшему количеству вторичных электронов достигать здоровой ткани вокруг пораженной части.

В то же время, вставная конструкция может быть сформирована так, чтобы она соответствовала форме этого пространства низкой плотности.

Кроме того, вставная конструкция может быть выполнена в виде баллонной конструкции для реализации вышеописанной формы. Подробное описание вставной конструкции будет приведено ниже.

В то же время, блок управления синхронизацией может управлять формированием магнитного поля таким образом, чтобы по меньшей мере часть вторичных электронов перемещалась в пространство "L" низкой плотности, отличное от здоровой ткани "N", на основе взаимосвязи между областью, облученной излучением пучка фотонов, и местоположением пораженной части "Т".

На фиг. 17 также показано, что вторичные электроны, генерируемые таким образом, перемещаются в пространство низкой плотности, отличное от здоровой ткани "N".

Посредством этой операции блок управления синхронизацией может управлять перемещением вторичных электронов, в то время как вторичные электроны не попадают на здоровую ткань "N", прилегающую к пораженной ткани "T".

На фиг. 17 показан сферический субъект "B", образующий пространство "L" низкой плотности, имеющее радиус "R", в соответствии с вариантом осуществления концепции изобретения.

В то же время, в той же ситуации, что и ситуация на фиг. 17, взаимосвязь между излучением пучка фотонов, генерируемым блоком генерации излучения, и изменением траектории электронов может быть выражена уравнением 5, приведенным ниже.

Уравнение 5

Со ссылкой на уравнение 5, "R" обозначает радиус пространства "L" низкой плотности, упомянутого выше, то есть расстояние перемещения, имеющего направление, перпендикулярное направлению движения вторичных электронов; "E" обозначает начальную кинетическую энергию вторичных электронов, генерируемых при подаче излучения от блока генерации излучения; "q" обозначает величину заряда электрона; "B" обозначает величину магнитного поля, создаваемого блоком генерации магнитного поля; а "m" обозначает массу электронов. "θ" может обозначать угол между направлением движения электронов и магнитным полем.

Как описано выше, устройство генерации излучения может хранить идентификационную информацию для каждого пациента. Между тем, идентификационная информация может включать в себя информацию о размере пациента.

При этом, поскольку блок управления синхронизацией знает размер пространства "L" низкой плотности, блок управления синхронизацией на основе этого размера может генерировать вторичные электроны 17e путем приложения энергии для минимизации воздействия излучения на здоровую ткань "N", отличную от пораженной части.

В этом варианте показано, что субъект "В" имеет сферическую форму, но нет никаких ограничений на форму субъекта "В".

В то же время блок управления синхронизацией может получать изображение субъекта или может получать объем и площадь поверхности субъекта из предварительно заданной идентификационной информации.

В этом случае пространство "L" низкой плотности может быть образовано вставной конструкцией, входящей в блок генерации магнитного поля, как будет описано позже.

Вставная конструкция может быть выполнена в виде баллонной конструкции и может быть введена в тело для образования пространства "L" низкой плотности.

На фиг. 17 показано, что эта вставная конструкция образует сферическое пространство "L", имеющее радиус R, но нет никаких ограничений на форму, образованную вставной конструкцией.

Блок управления синхронизацией может управлять магнитным полем вторичных электронов 17e, образующихся под воздействием излучения фотонного пучка, для изменения траектории вторичных электронов и может вычислять количество вторичных электронов 17e, которые изменили траекторию, чтобы достичь одной поверхности пространства L низкой плотности.

Соответственно, блок управления синхронизацией может вычислять плотность досягаемости на единицу площади вторичных электронов, используя размер области пространства низкой плотности и количество вторичных электронов, достигающих одной поверхности пространства низкой плотности, на основе следующего уравнения.

Уравнение 6

Со ссылкой на уравнение 6, "S" может обозначать единичную площадь 17S части пространства низкой плотности; "D" может обозначать плотность досягаемости вторичных электронов; а "C" может обозначать количество вторичных электронов, достигающих единичной площади.

В то же время, если в блоке управления синхронизацией плотность досягаемости здоровой ткани вторичными электронами, определенная на основе уравнения 6, описанного выше, превышает определенное значение, это может нанести вред здоровой ткани в дополнение к пораженной части, облученной излучением.

Блок управления синхронизацией может формировать магнитное поле таким образом, чтобы плотность вторичных электронов 17e, достигающих определенной площади, была меньше заданного значения.

На основе этой операции блок управления синхронизацией может свести к минимуму повреждение здоровой ткани, отличной от пораженной части.

Блок управления синхронизацией может управлять формированием 17u излучения пучка фотонов таким образом, чтобы плотность досягаемости вторичных электронов 17e, достигающих пораженной части "T", на единицу площади не превосходила заданного значения.

Как описано выше, когда на субъект "B" воздействует излучение 17u фотонного пучка, в соответствующем месте генерируются вторичные электроны. В то же время, чтобы излучение 17u фотонного пучка достигло субъекта "B" в пораженной части, излучение 17u фотонного пучка может также достигать здоровой ткани "N", отличной от области пораженной части "T".

Здесь также могут генерироваться вторичные электроны. Вторичные электроны 17e, генерируемые не в непосредственной близости от пораженной части, непосредственно не используются для лечения пораженной части "T".

Однако, если излучение 17u фотонного пучка достигает субъекта "B" вокруг пораженной части "T", то могут образовываться вторичные электроны и попадать в пораженную часть "T".

Однако, поскольку для удаления и лечения пораженной части необходимо генерировать и доставлять в пораженную часть "T" вторичные электроны, количество которых не меньше определенного количества, блок управления синхронизацией может управлять блоком генерации излучения и может управлять генерацией излучения 17u так, чтобы оказывать незначительное воздействие на здоровую ткань "N", когда излучение 17u фотонного пучка достигает субъекта в области пораженной части "T".

При этом форма субъекта "В" или траектория вторичных электронов, представленная на фиг. 17, является лишь примером для описания операции в соответствии с вариантом осуществления концепции изобретения. Нет никаких ограничений на форму субъекта "B", траекторию вторичных электронов 17e и форму магнитного поля, приложенного к вторичным электронам 17e.

На фиг. 18А приведена схема, иллюстрирующая принципиальную схему, составляющую блок генерации магнитного поля, в соответствии с вариантом осуществления концепции изобретения. На фиг. 18B приведена блок-схема, иллюстрирующая конфигурацию блока генерации магнитного поля в соответствии с вариантом осуществления концепции изобретения.

Со ссылкой на фиг. 18A и 18B, блок генерации магнитного поля может включать в себя по меньшей мере одну катушку L, L1, L2, L3 или Ln и конденсаторный элемент C1, C2, C3 или Cn.

Кроме того, блок генерации магнитного поля также может включать в себя переключающий элемент sw1, sw2, sw3 или swn, который подключает конденсатор C1, C2, C3 или Cn к катушке L, L1, L2, L3 или Ln или отключает от нее.

В то же время, в варианте осуществления концепции изобретения, для предотвращения большого потребления энергии, выделения тепла и риска утечки магнитного поля может быть использован электромагнит импульсного типа. Соответственно, в конфигурации, показанной на фиг. 18A и 18B, могут подавать импульсную мощность для возбуждения магнитного поля импульсного типа.

В этом случае, под управлением блока управления синхронизацией на блок генерации магнитного поля может быть подана импульсная мощность, чтобы получить магнитное поле в состоянии, в котором тепловыделение, генерируемое блоком генерации магнитного поля, не превышает предварительно заданного значения.

Блок генерации магнитного поля в соответствии с вариантом осуществления концепции изобретения может быть образован из электромагнита, в котором совокупность небольших катушек L, L1, L2, L3 и Ln объединены для получения короткого импульса.

Кроме того, в блоке генерации магнитного поля импульсного типа могут быть предусмотрены конденсаторы C1, C2, C3 и Cn для вывода большого тока за короткое время.

В то же время блок управления синхронизацией может формировать магнитное поле путем управления током, подаваемым на катушку L, L1, L2, L3 или Ln, на основе взаимного расположения между областью, облучаемой излучением фотонного пучка, и пораженной частью.

При этом блок управления синхронизацией может управлять током, подаваемым на катушки L, L1, L2, L3 и Ln, управляя переключающими элементами sw1, sw2, sw3 и swn и подаваемой мощностью P.

С другой стороны, если блок генерации магнитного поля выполнен в виде катетера, описанные выше катушки L, L1, L2, L3 и Ln могут быть в области, подлежащей введению в тело, и подробное описание, относящееся к этому, будет приведено позже.

В то же время принципиальная схема и блок-схема блока генерации магнитного поля, показанные на фиг. 18A и 18B, являются лишь одним вариантом осуществления концепции изобретения. Если модуль включает в себя катушки L, L1, L2, L3 и Ln, переключатели sw1, sw2, sw3 и swn и конденсаторы C1, C2, C3 и Cn, то нет никаких ограничений на конфигурацию блока генерации магнитного поля.

На фиг. 19A и 19B приведены виды для описания формы, в которой выполнена катушка во вставной конструкции в виде баллона.

На фиг. 19А приведен вид, показывающий форму боковой поверхности вставной конструкции 19CA, вставленной в корпус. На фиг. 19B приведен вид, показывающий форму передней поверхности вставной конструкции 19CA, вставленной в корпус.

В то же время блок генерации магнитного поля может включать в себя первую область, соответствующую вставной конструкции, предназначенной для введения в тело, и вторую область, выполненную в виде других областей.

При этом, как описано выше, катушка 19I, составляющая блок генерации магнитного поля, может быть расположена в первой области на вставной конструкции, как показано на фиг. 19A и 19B.

Подробнее, катушка 19I может быть расположена в первой области отдельной вставной конструкции в виде баллона. Хотя на чертеже это не показано, конденсаторы и переключатели, составляющие блок генерации магнитного поля, могут быть расположены в области (т.е. во второй области), отличной от первой области.

Далее будет подробно описано изменение траектории вторичных электронов и генерация магнитного поля, если блок генерации магнитного поля выполнен во вставной конструкции в виде баллона.

На фиг. 20A и 20B приведены диаграммы для описания взаимодействия между вторичными электронами и магнитным полем во вставной конструкции в виде баллона.

Со ссылкой на фиг. 20A и 20B, для субъекта предусмотрена вставная конструкция 20CA, и вставная конструкция 20CA выполнена в виде баллона для формирования пространства низкой плотности в субъекте.

Когда ток подают на катушку 20I, может формироваться магнитное поле 20B.

На фиг. 20B, направление магнитного поля 20B может быть сформировано спереди назад.

В то же время блок управления синхронизацией может управлять формированием магнитного поля таким образом, чтобы угол между магнитной силовой линией, соответствующей магнитному полю 20B, и направлением излучения фотонного пучка превышал заданный угол.

Если угол между направлением магнитного поля и направлением тока, формируемого вторичными электронами 20E, составляет по существу прямой угол, электромагнитная сила, приложенная к вторичным электронам 20E, может быть максимальной.

Соответственно, блок управления синхронизацией может изменять местоположение катушки, входящей в блок генерации магнитного поля, или местоположение пациента таким образом, чтобы угол между магнитной силовой линией, соответствующей магнитному полю 20B, и направлением излучения фотонного пучка был прямым.

С другой стороны, как показано на фиг. 20A, вторичные электроны 20E могут отклоняться от направления движения под воздействием магнитного поля.

При этом вторичные электроны 20E достигают здоровой ткани пациента, например, ткани слизистой оболочки, тем самым предотвращается повреждение ткани.

С другой стороны, излучение пучка фотонов, генерируемое блоком генерации магнитного поля, достигает здоровой ткани, и, таким образом, вторичные электроны 20E могут быть получены в соответствующем месте. Вторичные электроны 20E могут достигать пораженной части, и, таким образом, может быть выполнено лечение.

В этом случае вторичные электроны 20E, генерируемые в области другого субъекта, могут быть отклонены магнитным полем 20B и, таким образом, могут не достигать здоровой ткани поблизости пораженной части. Соответственно, можно защитить здоровую ткань.

На фиг. 21 приведен вид, показывающий, что направляющий блок предусмотрен в отдельном устройстве в виде баллона в соответствии с вариантом осуществления концепции изобретения.

Со ссылкой на фиг. 21, если вставная конструкция выполнена в виде катетера, то вставная конструкция оснащена направляющим блоком 21G, который внутри катетера его поддерживает. На фиг. 21 показано, что излучение фотонного пучка достигает направляющего блока 21G для генерации вторичных электронов 21E.

Поскольку вторичные электроны 21E, генерируемые направляющим блоком 21G, имеют небольшое расстояние для отклонения от траектории, то в отличие от иллюстрации на фиг. 20A, некоторые из вторичных электронов 21E могут достигать здоровой ткани.

В отличие от иллюстрации на фиг. 20А, поскольку вторичные электроны частично достигают здоровой ткани "N", повреждение здоровой ткани может быть выше по сравнению с фиг. 20А.

Другими словами, в случае фиг. 21 вторичные электроны могут вновь генерироваться в направляющем блоке. Вторичные электроны, генерируемые в этом месте, могут достигать здоровой ткани "N" и могут повредить здоровую ткань. Однако даже при этом количество вторичных электронов, достигающих опухоли "T", остается тем же самым.

Соответственно, для пользователя может быть предпочтительным использовать катетер 21CA, в котором отсутствует направляющий блок 21G, чтобы предотвратить повреждение здоровой ткани "N".

В то же время конфигурация вставной конструкции, описанная со ссылкой на фиг. 20A, 20B и 21, является только одним вариантом осуществления концепции изобретения, и нет никаких ограничений на форму вставной конструкции и конфигурацию катетера.

На фиг. 22A и 22B приведены диаграммы для описания взаимодействия между блоком генерации магнитного поля, выполненным в устройстве генерации магнитного поля, и катушкой 200-1, выполненной во вставной конструкции в форме баллона, в соответствии с вариантом осуществления концепции изобретения.

Со ссылкой на фиг. 22A и 22B, для формирования магнитного поля блок 200-2 генерации магнитного поля может быть в устройстве 200-2 генерации магнитного поля в дополнении к катетеру.

То есть, блок управления синхронизацией может формировать магнитное поле путем подачи тока на катушку 200-1, содержащуюся в самой вставной конструкции, или может отклонять траекторию вторичных электронов из пациента, используя магнитное поле, генерируемое устройством 200-2 генерации магнитного поля.

Катушка 200-1, содержащаяся во вставной конструкции 22CA, выполнена в виде электромагнита для формирования магнитного поля. Постоянный магнит 200-2, содержащийся в устройстве для создания магнитного поля, формирует магнитное поле. На фиг. 22A и 22B показана конфигурация, способная управлять траекторией вторичных электронов пациента.

Как показано на фиг. 22А, магнитное поле, формируемое магнитом 200-2 устройства генерации магнитного поля, может быть сформировано в том же направлении, что и магнитное поле, формируемое катушкой 200-1, расположенной во вставной конструкции. Соответственно, магнитное поле, генерируемое катушкой 200-1, может перекрывать магнитное поле, генерируемое магнитом 200-2 устройства генерации магнитного поля, и, таким образом, траектория вторичных электронов может быть изменена.

На фиг. 23A и 23B приведены виды, показывающие, что блок генерации магнитного поля, выполненный в устройстве генерации магнитного поля, образован набором 200N и 200S катушек в соответствии с вариантом осуществления концепции изобретения.

Магнит, расположенный в устройстве генерации магнитного поля, может быть выполнен в виде постоянного магнита, как показано на фиг.22A и 22B. Однако, как показано на фиг. 23A и 23B, магнит, расположенный в устройстве генерации магнитного поля, может быть выполнен в виде электромагнита, образованного катушками 200N и 200S. В этом случае блок управления синхронизацией может формировать магнитное поле путем подачи тока на устройство генерации магнитного поля отдельно от подачи тока на катушку, содержащуюся во вставной конструкции.

Как показано на фиг. 23A и 23B, если электромагнит образован с использованием набора катушек, набор 200N катушек может образовывать северный полюс магнита, а набор 200S других катушек может образовывать южный полюс магнита.

В то же время конфигурация блока генерации магнитного поля, описанная со ссылкой на фиг. 22A, 22B, 23A и 23B является только одним вариантом осуществления концепции изобретения. Нет никаких ограничений на физическую форму и работу магнита, составляющего блок генерации магнитного поля.

На фиг. 24 показана блок-схема в соответствии с вариантом осуществления изобретения.

Со ссылкой на фиг. 24, можно облучать пациента излучением пучка фотонов с использованием блока генерации излучения устройства генерации излучения (S2401).

Кроме того, возможно индуцировать генерацию вторичных электронов в области пациента, облучаемой излучением пучка фотонов с помощью блока генерации излучения устройства генерации излучения (S2402).

Кроме того, можно формировать магнитное поле в области, где возникают вторичные электроны, посредством блока генерации магнитного поля устройства генерации излучения (S2403).

В то же время, при формировании магнитного поля магнитное поле может быть сформировано таким образом, чтобы по меньшей мере некоторые из вторичных электронов перемещались, избегая при этом пораженной ткани, на основе взаимосвязи между областью, облучаемой излучением пучка фотонов, и местоположением пораженной части.

Хотя вариант осуществления концепции изобретения описан со ссылкой на прилагаемые чертежи, специалистам в области техники, к которой относится концепция изобретения, будет понятно, что концепция изобретения может быть реализована в других подробных формах без изменения объема и сущности или существенных характеристик концепции изобретения. Следовательно, варианты осуществления, описанные выше, приведены в качестве примера во всех аспектах, и их не нужно толковать как ограничительные.

Группа изобретений относится к медицинской технике. Раскрыты устройство генерации ионизирующего излучения и магнитного поля, излучающее пучок фотонов на пораженную ткань тела пациента, и соответствующий способ. Устройство включает блок генерации излучения, который излучает пучок фотонов на пациента и индуцирует генерацию вторичных электронов в области тела пациента, на которую излучается пучок фотонов, блок генерации магнитного поля, предназначенный для введения в тело и включающий в себя вставную конструкцию для формирования пространства низкой плотности, и формирующий магнитное поле в области, в которой генерируются вторичные электроны, и блок управления синхронизацией, который управляет формированием магнитного поля таким образом, чтобы по меньшей мере часть вторичных электронов перемещалась в пространство низкой плотности, на основе взаимосвязи между областью, облучаемой фотонным пучком, и местоположением пораженной части. Это обеспечивает при формировании магнитного поля такое перемещение вторичных электронов, что они не попадают на здоровую ткань, прилегающую к пораженной ткани. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 24 ил.

1. Устройство лучевой терапии для облучения пучком фотонов пораженной ткани в теле пациента, содержащее:

блок генерации излучения, выполненный с возможностью излучать пучок фотонов для облучения пораженной ткани пациента и индуцировать генерацию вторичных электронов в области тела пациента, через которую проходит пучок фотонов;

блок генерации магнитного поля, выполненный с возможностью введения в тело,

при этом блок генерации магнитного поля выполнен с возможностью создавать магнитное поле в области, в которой генерируются вторичные электроны, причем блок генерации магнитного поля содержит:

вставную конструкцию для формирования искусственной полости в теле пациента, при этом форма искусственной полости определяется исходя из относительного положения области, через которую проходит пучок фотонов, и местоположения пораженной ткани, подлежащей облучению, и

блок управления синхронизацией, выполненный с возможностью управления блоком генерации магнитного поля для формирования магнитного поля таким образом, чтобы по меньшей мере часть вторичных электронов перемещалась в пространство искусственной полости, не попадая в здоровую ткань, прилегающую к пораженной ткани, подлежащей облучению, исходя из относительного положения области, через которую проходит пучок фотонов, и местоположения пораженной ткани.

2. Устройство по п. 1, в котором вставная конструкция является баллонной конструкцией, которая образует искусственную полость заданного объема.

3. Устройство по п. 1, в котором блок генерации магнитного поля включает в себя:

по меньшей мере одну катушку и

конденсатор,

при этом блок управления синхронизацией выполнен с возможностью управления током, подаваемым на указанную по меньшей мере одну катушку, исходя из относительного положения области, через которую проходит пучок фотонов, и местоположения пораженной ткани, подлежащей облучению.

4. Устройство по п. 3, в котором блок генерации магнитного поля выполнен с возможностью генерировать магнитное поле в форме импульса при приеме импульсной мощности, и

блок управления синхронизацией выполнен с возможностью подавать на блок генерации магнитного поля импульсную мощность таким образом, чтобы тепловыделение, генерируемое блоком генерации магнитного поля, не превышало заданного значения.

5. Устройство по п. 3, в котором блок управления синхронизацией содержит информацию о размере пациента, идентификационную информацию, соответствующую пациенту, и выполнен с возможностью управления генерацией магнитного поля на основе идентификационной информации.

6. Устройство по п. 3, в котором вставная конструкция представляет собой катетер и содержит первую область, предназначенную для введения в тело, и вторую область, которая не предназначена для ведения в тело,

при этом указанная по меньшей мере одна катушка содержится в первой области, а указанный конденсатор содержится во второй области.

7. Устройство по п. 1, которое дополнительно содержит по меньшей мере один магнит, при этом блок управления синхронизацией выполнен с возможностью изменения местоположения по меньшей мере одного магнита или положения пациента таким образом, чтобы угол между магнитной силовой линией, соответствующей указанному магнитному полю, и направлением излучения фотонного пучка был прямым.

8. Устройство по п. 1, в котором блок управления синхронизацией выполнен с возможностью управления генерацией магнитного поля таким образом, чтобы плотность вторичных электронов, достигающих здоровой ткани, на единицу площади, была меньше заданного значения.

9. Устройство по п. 8, в котором блок управления синхронизацией выполнен с возможностью управления генерацией излучения фотонного пучка таким образом, чтобы плотность вторичных электронов, достигающих пораженной ткани, на единицу площади, была больше заданного значения.

10. Способ управления устройством лучевой терапии для облучения пучком фотонов пораженной ткани в теле пациента по любому из пп. 1-9, характеризующийся тем, что

направляют излучение фотонного пучка на пациента посредством блока генерации излучения указанного устройства лучевой терапии,

при этом в области тела пациента, через которую проходит фотонный пучок, индуцируются вторичные электроны, и

формируют магнитное поле в области, где возникают вторичные электроны, посредством блока генерации магнитного поля и блока управления синхронизацией указанного устройства лучевой терапии таким образом, чтобы по меньшей мере часть вторичных электронов перемещалась, не попадая на пораженную ткань, исходя из относительного положения области, через которую проходит пучок фотонов, и местоположения пораженной ткани, подлежащей облучению,

при этом подают импульсную мощность на блок генерации магнитного поля таким образом, чтобы тепловыделение, генерируемое указанным блоком генерации магнитного поля, не превышало заданного значения.