EP1265462A1 - Dispositif et méthode de régulation de l'intensité d'un faisceau extrait d'un accélérateur de particules - Google Patents

Dispositif et méthode de régulation de l'intensité d'un faisceau extrait d'un accélérateur de particules Download PDF

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EP1265462A1
EP1265462A1 EP01870122A EP01870122A EP1265462A1 EP 1265462 A1 EP1265462 A1 EP 1265462A1 EP 01870122 A EP01870122 A EP 01870122A EP 01870122 A EP01870122 A EP 01870122A EP 1265462 A1 EP1265462 A1 EP 1265462A1
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EP
European Patent Office
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intensity
signal
value
beam intensity
accelerator
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP01870122A
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German (de)
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Inventor
Bruno Marchand
Bertrand Bauvir
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Ion Beam Applications SA
Original Assignee
Ion Beam Applications SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Ion Beam Applications SA filed Critical Ion Beam Applications SA
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Priority to CA002449307A priority patent/CA2449307A1/fr
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Priority to JP2003504721A priority patent/JP2004529483A/ja
Priority to EP02737673A priority patent/EP1393602A1/fr
Priority to US10/479,380 priority patent/US6873123B2/en
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H13/00—Magnetic resonance accelerators; Cyclotrons
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H7/00—Details of devices of the types covered by groups H05H9/00, H05H11/00, H05H13/00

Definitions

  • the present invention is in the technical field of regulating the intensity of a beam extracted from a particle accelerator.
  • the present invention relates to a device for the rapid and precise regulation of the intensity of a beam extracted from an accelerator particles, and more specifically a cyclotron.
  • the present invention also relates to a method for regulating beam intensity extract from a particle accelerator.
  • the present invention finally relates to use of this device or method in proton therapy and in particular in the technique of "Pencil Beam Scanning".
  • Cyclotrons are accelerators circular particles that are used to accelerate positive or negative ions up to energies of a few MeV or more. This type of device finds applications in different fields such as industry or medicine, specifically radiotherapy for the production of radioisotopes or in proton therapy, to treat cancerous tumors.
  • Cyclotrons typically include five major components: the ion source that generates the ionized particles, the vacuum containment device ionized particles, the electromagnet that produces the magnetic field guiding particles ionized, the high frequency accelerator system intended for accelerate the ionized particles, and the device extraction to deflect ionized particles of their acceleration trajectory and then evacuate them of the cyclotron in the form of a high energy beam kinetic. This beam is then directed towards the volume target.
  • the ion source that generates the ionized particles
  • the vacuum containment device ionized particles the electromagnet that produces the magnetic field guiding particles ionized
  • the high frequency accelerator system intended for accelerate the ionized particles
  • the device extraction to deflect ionized particles of their acceleration trajectory and then evacuate them of the cyclotron in the form of a high energy beam kinetic. This beam is then directed towards the volume target.
  • the ions are obtained by ionization, in a closed enclosure, a gaseous medium consisting of one or more gases, means of electrons strongly accelerated by resonance cyclotronic electronics under the action of a field high frequency magnetic injected into the enclosure.
  • Such cyclotrons can be used in proton therapy.
  • Proton therapy aims to deliver a dose high in a well defined target volume to be treated while sparing the healthy tissues surrounding the volume considered.
  • protons Compared to conventional radiotherapy (rays X), protons have the advantage of depositing their dose at a specific energy-dependent depth (peak of Bragg).
  • peak of Bragg Several techniques for distributing the dose in the target volume are known.
  • Patent application WO00 / 40064 of the Applicant describes an improved technique, called “pencil beam scanning ", in which the beam should not be interrupted between the irradiation of each individual voxel.
  • the process described in this document consists in moving the beam continuously so as to "paint" the target volume layer by layer.
  • Double Diffusion Another technique used in proton therapy is the technique called "Double Diffusion ".
  • the modulation of the irradiation depth i.e. energy
  • the absorbent parts of this modulator consist of a absorbent material, such as graphite or lexan.
  • the modulation in depth obtained is fairly close to predictions. Uniformity remains outside specifications desired. To reach the specifications on uniformity, rather than re-machining the wheels of modulation it is cheaper to use regulation of the beam intensity which is synchronized on the speed of rotation of the energy modulator.
  • the function of modulation is therefore established for each modulator of energy and is used as the path provided as set the beam intensity regulator. A fast and precise regulation of the beam intensity extract from a particle accelerator is therefore necessary also in the double diffusion techniques using such a modulation wheel.
  • the present invention aims to provide a device and method for regulating the intensity of a beam extracted from an accelerator particles, which does not have the disadvantages of state of the art methods and devices.
  • the device according to the invention may include analog-to-digital converter converting analog signal directly representative of the intensity of the beam measured at the exit of the accelerator, and providing a digital signal.
  • the device of the invention includes means for updating the content of the table reverse match.
  • the sampling frequency is preferably between 100 kHz and 200 kHz, and the cut-off frequency of the low-pass filter is preferably between 2 and 6 kHz.
  • the correspondence between a value for supplying the source arc current of ions and a value of the beam intensity measured at the accelerator output is determined before the regulation.
  • the values of the supply of the arc current corresponding to the values beam intensity greater than a limit are replaced by the arc current supply value matching this limit.
  • the present invention relates also to the use of the device and the method of the invention in proton therapy and in particular in "Pencil Beam Scanning” and “double” technique diffusion ".
  • Figure 1 shows a device for regulation of the intensity of a beam extracted from a particle accelerator according to the prior art.
  • FIG. 2 represents the characteristic of the system, that is to say the correspondence between a value I A for the supply of the arc current of the ion source and a value I M of the intensity of the measured beam at the exit of the accelerator.
  • FIG. 3 represents an embodiment of a beam intensity regulation device extract of a particle accelerator according to the invention.
  • FIG. 4 represents a second mode of creation of an intensity regulation device of a beam extracted from a particle accelerator according to the invention.
  • a set value I C of the beam intensity is supplied to a conventional PID regulator 10, which determines a value I A of the arc current of the ion source 20.
  • L ' beam intensity is measured by means of an ionization chamber 30, and the corresponding signal I M is compared using a comparator 90 to the set value I C to provide an error signal ⁇ .
  • the intensity of the beam varies simultaneously with the displacement, so as to obtain compliance with the delivered dose.
  • the evolution of the characteristic depends on two well decoupled phenomena: the first, of constant of short time, corresponds to the conditioning of the source of ions, that is to say at its temperature.
  • the functioning normal, continuous or intermittent with high duty cycle heats the ion source quickly.
  • This time rapid temperature establishment could allow work in an open loop, i.e. without holding account of the real characteristic of the system, in using conventional methods, during the time of conditioning.
  • this compromise strongly limits the use of a conventional method in operation intermittent with average duty cycle, which corresponds often to the operating mode used.
  • the present invention proposes by therefore to more specifically resolve this problem by using according to a preferred embodiment a regulating device 10 shown in FIG. 3 with the supply of arc current from the ion source 20.
  • the ion source produces an ion beam, which is accelerated during its course in the accelerator, is extracts, and passes through a measuring device 30 of the intensity of the beam at the exit of the accelerator.
  • This measuring device 30 can be for example a chamber ionization.
  • a filter is introduced into the feedback low-pass 60 and a phase advance regulator 70.
  • the filter 60 is for example a low pass filter of the first order.
  • the cutoff frequency is 4.5 kHz.
  • a phase advance regulator 70 differential filtered
  • the device according to the invention is realized by means of an electronic card which calls DSP (Digital Signal) type digital technologies Processing).
  • DSP Digital Signal
  • the method of regulation according to this invention has several advantages. First, she allows a controlled adaptation, i.e. it requires very little computation time compared to modern methods of adaptive control and allows a very easy change of structure since the identification is made by construction of a table of correspondence which then suffices to reverse numerically to linearize the characteristic of the system seen by the main regulator.

Abstract

La présente invention se rapporte à un dispositif (10) de régulation de l'intensité du faisceau extrait d'un accélérateur de particules, tel qu'un cyclotron, utilisé par exemple pour la protonthérapie, lesdites particules étant générées à partir d'une source d'ions, caractérisé en ce qu'il comporte au moins :
  • un comparateur (90) déterminant un écart ε entre un signal digital IR représentatif de l'intensité du faisceau mesurée à la sortie de l'accélérateur et une valeur de consigne IC de l'intensité du faisceau;
  • un prédicteur de Smith (80), qui détermine, à partir de l'écart ε, une valeur corrigée de l'intensité de faisceau IP;
  • une table de correspondance inversée (40), fournissant, à partir de la valeur corrigée de l'intensité de faisceau IP, une valeur de consigne IA pour l'alimentation du courant d'arc de la source d'ions (20).

Description

Objet de l'invention
La présente invention se situe dans le domaine technique de la régulation de l'intensité d'un faisceau extrait d'un accélérateur de particules.
La présente invention se rapporte à un dispositif destiné à la régulation rapide et précise de l'intensité d'un faisceau extrait d'un accélérateur de particules, et plus spécifiquement d'un cyclotron.
La présente invention se rapporte également à une méthode pour la régulation de l'intensité du faisceau extrait d'un accélérateur de particules.
La présente invention se rapporte enfin à l'utilisation de ce dispositif ou de cette méthode en protonthérapie et en particulier dans la technique de "Pencil Beam Scanning".
Arrière-plan technologique et état de la technique
Les cyclotrons sont des accélérateurs circulaires de particules qui sont utilisés pour accélérer des ions positifs ou négatifs jusqu'à des énergies de quelques MeV voire plus. Ce type d'appareils trouve des applications dans des domaines différents tels que l'industrie ou la médecine, plus précisément en radiothérapie pour la production de radio-isotopes ou en protonthérapie, en vue de traiter des tumeurs cancéreuses.
Les cyclotrons comprennent généralement cinq composants majeurs : la source d'ions qui génère les particules ionisées, le dispositif de confinement sous vide des particules ionisées, l'électroaimant qui produit le champ magnétique assurant le guidage des particules ionisées, le système accélérateur haute fréquence destiné à accélérer les particules ionisées, et le dispositif d'extraction permettant de dévier les particules ionisées de leur trajectoire d'accélération puis de les évacuer hors du cyclotron sous forme d'un faisceau à haute énergie cinétique. Ce faisceau est ensuite dirigé vers le volume cible.
Dans la source d'ions d'un cyclotron, les ions sont obtenus par ionisation, dans une enceinte fermée, d'un milieu gazeux constitué d'un ou plusieurs gaz, au moyen d'électrons fortement accélérés par résonance électronique cyclotronique sous l'action d'un champ magnétique haute fréquence injecté dans l'enceinte.
De tels cyclotrons peuvent être utilisés en protonthérapie. La protonthérapie vise à délivrer une dose élevée dans un volume cible à traiter bien défini tout en épargnant les tissus sains entourant le volume considéré. En comparaison à la radiothérapie conventionnelle (rayons X), les protons présentent l'avantage de déposer leur dose à une profondeur précise dépendant de l'énergie (pic de Bragg). Plusieurs techniques pour distribuer la dose dans le volume cible sont connues.
La technique mise au point par Pedroni et décrite dans « The 200-Mev proton therapy project at the Paul Scherrer Institute : conceptual design and practical realization » MEDICAL PHYSICS, JAN. 1995, USA, vol.22, no.1, pages 37-53, XP000505145 ISSN : 0094-2405, consiste à découper le volume cible en volumes élémentaires appelés « voxels ». On dirige le faisceau vers un premier voxel, et lorsque la dose prescrite est atteinte, on interrompt l'irradiation en déviant brusquement le faisceau au moyen d'un aimant rapide (fast kicking magnet). On règle alors un aimant de balayage de manière à diriger le faisceau vers un voxel suivant, et on réintroduit le faisceau de manière à irradier ce voxel suivant. Ce processus est répété jusqu'à irradiation du volume cible en entier. Un des inconvénients de ce procédé est que, en raison des interruptions et rétablissements successifs du faisceau entre deux voxels, le temps de traitement est important, et peut atteindre plusieurs minutes dans des conditions typiques.
La demande de brevet WO00/40064 de la Demanderesse décrit une technique améliorée, dite « pencil beam scanning », dans laquelle le faisceau ne doit pas être interrompu entre l'irradiation de chaque voxel individuel. Le procédé décrit dans ce document consiste à déplacer le faisceau de manière continue de manière à "peindre" le volume cible couche après couche.
En opérant simultanément un déplacement du faisceau et une variation de l'intensité de ce faisceau, on parvient à conformer exactement la dose à délivrer au volume cible. La régulation de l'intensité du faisceau de protons est réalisée indirectement par une action sur le courant d'alimentation de la source d'ions. On utilise dans ce but un régulateur qui permet de réguler l'intensité du faisceau de protons. Toutefois, cette régulation n'est pas optimale.
Une autre technique utilisée en protonthérapie est la technique dite de « Double Diffusion ». Dans cette technique, la modulation de la profondeur d'irradiation (c'est-à-dire de l'énergie), est réalisée à l'aide d'une roue dite roue de modulation tournant à une vitesse de l'ordre de 600 tr/min. Les parties absorbantes de ce modulateur sont constituées d'un matériau absorbant, tel que le graphite ou de lexan. Lors de la fabrication de ces roues de modulation, la modulation en profondeur obtenue est assez proche des prédictions. L'uniformité reste malgré tout en dehors des spécifications désirées. Pour atteindre les spécifications sur l'uniformité, plutôt que de ré-usiner les roues de modulation, il est moins onéreux d'utiliser une régulation de l'intensité du faisceau qui soit synchronisée sur la vitesse de rotation du modulateur d'énergie. La fonction de modulation est donc établie pour chaque modulateur d'énergie et est utilisée comme trajectoire fournie comme consigne au régulateur de l'intensité du faisceau. Une régulation rapide et précise de l'intensité du faisceau extrait d'un accélérateur de particules est donc nécessaire également dans les techniques de double diffusion utilisant une telle roue de modulation.
Buts de l'invention
La présente invention vise à fournir un dispositif et une méthode destinés à la régulation de l'intensité d'un faisceau extrait d'un accélérateur de particules, qui ne présente pas les inconvénients des procédés et dispositifs de l'état de la technique.
Résumé de l'invention
La présente invention se rapporte à un dispositif de régulation de l'intensité du faisceau extrait d'un accélérateur de particules, tel qu'un cyclotron, utilisé par exemple pour la protonthérapie, lesdites particules étant générées à partir d'une source d'ions, caractérisé en ce qu'il comporte au moins :
  • un comparateur déterminant un écart entre un signal digital représentatif de l'intensité du faisceau mesurée à la sortie de l'accélérateur et une valeur de consigne de l'intensité du faisceau;
  • un prédicteur de Smith, qui détermine, à partir de cet écart, une valeur corrigée de l'intensité de faisceau;
  • une table de correspondance inversée, fournissant, à partir de la valeur corrigée de l'intensité de faisceau, une valeur de consigne pour l'alimentation du courant d'arc de la source d'ions.
En outre, le dispositif selon l'invention peut comprendre un convertisseur analogique-digital convertissant le signal analogique directement représentatif de l'intensité du faisceau mesuré à la sortie de l'accélérateur, et fournissant un signal digital.
De préférence, le dispositif selon l'invention comprendra en outre :
  • un filtre passe-bas filtrant le signal analogique directement représentatif de l'intensité du faisceau mesuré à la sortie de l'accélérateur, et fournissant un signal analogique filtré;
  • un régulateur à avance de phase échantillonnant ledit signal analogique filtré, compensant le retard de phase introduit par le filtre passe-bas, et fournissant un signal digital au comparateur.
Avantageusement, le dispositif de l'invention comporte des moyens de mise à jour du contenu de la table de correspondance inversée.
La fréquence d'échantillonnage est de préférence comprise entre 100 kHz et 200 kHz, et la fréquence de coupure du filtre passe-bas est de préférence comprise entre 2 et 6 kHz.
La présente invention concerne également une méthode de régulation, au moyen d'un dispositif de régulation digital fonctionnant à une fréquence d'échantillonnage donnée, de l'intensité du faisceau extrait d'un accélérateur de particules, tel qu'un cyclotron, utilisé par exemple en protonthérapie, lesdites particules étant générées à partir d'une source d'ions, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins les étapes suivantes :
  • on mesure l'intensité du faisceau à la sortie de l'accélérateur de particules;
  • on compare un signal digital représentatif de la mesure de l'intensité du faisceau avec la valeur de consigne de l'intensité du faisceau;
  • on détermine, au moyen d'un prédicteur de Smith, une valeur corrigée de l'intensité de faisceau;
  • on détermine, à partir de cette valeur corrigée de l'intensité de faisceau, au moyen d'une table de correspondance inversée, une valeur de consigne pour l'alimentation du courant d'arc de la source d'ions.
De préférence, dans la méthode selon l'invention, après la mesure de l'intensité du faisceau à la sortie de l'accélérateur de particules, on convertit le signal analogique directement représentatif de l'intensité du faisceau mesurée au moyen d'un convertisseur analogique digital pour obtenir un signal digital.
Selon une forme d'exécution de la méthode selon l'invention,
  • on filtre le signal analogique directement représentatif de l'intensité du faisceau mesurée au moyen d'un filtre passe-bas, donnant un signal analogique filtré;
  • on échantillonne ledit signal filtré, et on compense le retard de phase introduit par le filtrage pour obtenir un signal digital.
Avantageusement, la correspondance entre une valeur pour l'alimentation du courant d'arc de la source d'ions et une valeur de l'intensité du faisceau mesurée à la sortie de l'accélérateur est déterminée préalablement à la régulation.
Avantageusement, dans la correspondance entre une valeur de l'intensité du faisceau mesurée à la sortie de l'accélérateur et une valeur pour l'alimentation du courant d'arc de la source d'ions, les valeurs de l'alimentation du courant d'arc correspondant aux valeurs d'intensité de faisceau supérieures à une limite sont remplacées par la valeur d'alimentation du courant d'arc correspondant cette limite.
Enfin, la présente invention se rapporte également à l'utilisation du dispositif et de la méthode de l'invention en protonthérapie et en particulier dans les technique de "Pencil Beam Scanning" et de « double diffusion ».
Brève description des figures
La figure 1 représente un dispositif de régulation de l'intensité d'un faisceau extrait d'un accélérateur de particules suivant l'art antérieur.
La figure 2 représente la caractéristique du système, c'est-à-dire la correspondance entre une valeur IA pour l'alimentation du courant d'arc de la source d'ions et une valeur IM de l'intensité du faisceau mesurée à la sortie de l'accélérateur.
La figure 3 représente un mode de réalisation d'un dispositif de régulation de l'intensité d'un faisceau extrait d'un accélérateur de particules selon l'invention.
La figure 4 représente un second mode de réalisation d'un dispositif de régulation de l'intensité d'un faisceau extrait d'un accélérateur de particules suivant l'invention.
Problèmes à la base de la présente invention
En utilisant une régulation classique, par exemple PID, pour la mise en oeuvre de la technique dite "pencil beam scanning" telle que décrite dans la publication WO00/40064 de la Demanderesse, on est confronté aux problèmes décrits ci-après.
Ainsi que le montre la figure 1, une valeur de consigne IC de l'intensité du faisceau est fournie à un régulateur PID classique 10, qui détermine une valeur IA du courant d'arc de la source d'ions 20. L'intensité du faisceau est mesurée au moyen d'une chambre d'ionisation 30, et le signal correspondant IM est comparé à l'aide d'un comparateur 90 à la valeur de consigne IC pour fournir un signal d'erreur ε. Selon la technique de balayage continu du faisceau, il est indispensable que l'intensité du faisceau varie de manière simultanée avec le déplacement, de manière à obtenir la conformité de la dose délivrée.
Un tel système présente les difficultés suivantes :
  • un temps mort pur important est dû au temps de parcours important d'une particule entre son émission par la source d'ions 20 et sa sortie de la machine;
  • la caractéristique du système, liant l'intensité du faisceau extrait de l'accélérateur de particules IM à l'intensité du courant d'arc de la source d'ions IA est fortement non linéaire, ainsi que le montre la figure 2;
  • de plus, cette caractéristique peut varier au cours du temps, ainsi que le montrent les courbes en trait interrompu de la figure 2. Cette variation peut survenir rapidement en raison du chauffage ou du refroidissement du filament de la source d'ions lors de sa mise en service. Elle peut également provenir du vieillissement du filament. Ces deux phénomènes conduisent à des variations de la caractéristique avec des constantes de temps très différentes;
  • le système est fortement bruité. L'intensité du faisceau généré par la source d'ions présente un bruit important, en particulier à la fréquence d'échantillonnage utilisée pour la mesure.
La régulation d'un tel système en utilisant les méthodes classiques de régulation telles que les techniques de feedforward, de feedback par action proportionnelle, intégrale et dérivée (PID) et de boucles en cascade a été évaluée. En raison du temps mort pur important, toutes ces méthodes donnent des réponses soit trop lentes, soit instables. Les méthodes classiques ne permettent pas non plus d'adresser le problème d'une caractéristique du système fluctuant en fonction du temps en utilisant une valeur moyenne des caractéristiques sur une période donnée, car les variations de gain d'une réponse à l'autre sont dans un rapport très important.
L'évolution de la caractéristique dépend de deux phénomènes bien découplés : le premier, de constante de temps brève, correspond au conditionnement de la source d'ions, c'est-à-dire à sa température. Le fonctionnement normal, continu ou intermittent à rapport cyclique élevé, chauffe la source d'ions rapidement. Ce temps d'établissement rapide en température pourrait permettre de travailler en boucle ouverte, c'est-à-dire sans tenir compte de la caractéristique réelle du système, en utilisant les méthodes classiques, pendant le temps de conditionnement. Cependant, ce compromis limite fortement l'utilisation d'une méthode classique en fonctionnement intermittent à rapport cyclique moyen, qui correspond souvent au mode de fonctionnement utilisé.
Le second phénomène, de constante de temps plus longue, est dû au vieillissement du filament et de la source d'ions elle-même. Cette évolution plus lente de la caractéristique pourrait donc donner lieu à l'utilisation d'une caractéristique moyenne du système. L'utilisation d'une caractéristique moyenne conduit cependant à une régulation soit trop lente, soit instable.
Il apparaít donc comme évident que les méthodes classiques de régulation ne peuvent pas résoudre de manière satisfaisante les problèmes du contrôle d'un tel système, c'est-à-dire un temps mort pur largement supérieur à la constante de temps principale du système (environ 4 fois) et une caractéristique non-linéaire évolutive et nécessitant une méthode de régulation adaptative.
La régulation rapide et précise de l'intensité du faisceau extrait d'un accélérateur de particules se heurte donc à de nombreuses difficultés. Une telle régulation rapide et précise est cependant importante pour l'application de la technique du « pencil beam scanning ».
Description d'une forme d'exécution préférée de l'invention
La présente invention se propose par conséquent de résoudre plus spécifiquement ce problème en utilisant selon une forme d'exécution préférée un dispositif de régulation 10 représenté à la figure 3 avec l'alimentation du courant d'arc de la source d'ions 20. La source d'ions produit un faisceau d'ions, qui est accéléré au cours de son parcours dans l'accélérateur, en est extrait, et traverse un dispositif de mesure 30 de l'intensité du faisceau à la sortie de l'accélérateur. Ce dispositif de mesure 30 peut être par exemple une chambre d'ionisation.
Le régulateur suivant l'invention à été appliqué pour un cyclotron présentant les caractéristiques exemplatives et non limitatives suivantes :
  • énergie fixe: 235 MeV
  • temps mort pur : 60 µsec. Ce temps mort pur correspond au temps de parcours des ions dans l'accélérateur. Il correspond donc directement au temps nécessaire pour mesurer l'influence d'une modification de la consigne du courant d'arc de la source d'ions sur l'intensité du faisceau d'ions extraits de la machine
  • constante de temps principale : 15 µs. Elle donne une indication sur le temps nécessaire à l'établissement, en boucle ouverte, de la réponse du système à une modification de consigne.
  • caractéristique du système fortement non-linéaire, ce qui conduit à une caractéristique en boucle ouverte correspondant quasiment à celle d'un système à dynamique hybride (tout ou rien).
  • évolution de la caractéristique au cours du temps.
  • signal mesuré très bruité. En effet, la source d'ions est instable, ce qui conduit un niveau de bruit très important pour l'intensité du faisceau après extraction. Le rapport bruit/signal observé est de l'ordre de 150%. En conséquence, lors d'une mise en oeuvre digitale du régulateur, les fréquences d'échantillonnages retenues engendrent un rapport signal / bruit très faible.
Dans le dispositif de régulation de l'invention, représenté à la figure 3, les étapes suivantes sont réalisées :
  • la valeur de consigne de l'intensité du faisceau IC est fournie sous la forme d'un signal analogique 0-10 V (10 V correspondant à une intensité du faisceau de 300 nA);
  • l'intensité de faisceau est mesurée au moyen d'une chambre d'ionisation 30 et la mesure IM est fournie au dispositif de régulation 10 au moyen d'un signal analogique 0-15 µA (15 µA correspondant à une intensité du faisceau de 300 nA) ;
  • ce signal analogique IM est converti par un convertisseur 50 en un signal digital IR;
  • ce signal IR est comparé par le comparateur à la consigne IC pour fournir un signal d'erreur ε;
  • ce signal d'erreur ε est fourni au régulateur de type « Prédicteur de Smith » 80;
  • la sortie IP du prédicteur de Smith 80 est alors fournie à l'entrée d'une table de correspondance inversée 40. La table de correspondance 40 fournit de manière numérique la relation non-linéaire entre le courant d'arc de la source d'ions IA et l'intensité du faisceau IM d'ions extrait de l'accélérateur. Elle permet donc d'identifier la caractéristique non linéaire du système. La sortie de la table de correspondance inversée est convertie en un signal analogique de type 4-20 mA IA qui est fourni par le dispositif de régulation 10 comme valeur de consigne pour l'alimentation du courant d'arc de la source d'ions.
Des simulations montrent qu'un tel dispositif permet une bonne régulation. Il est cependant sensible aux perturbations basse fréquence. Pour résoudre ce problème, on a développé une variante préférée du dispositif suivant l'invention, représenté à la figure 4. Dans ce dispositif 10, on introduit dans la contre-réaction un filtre passe-bas 60 et un régulateur à avance de phase 70. Le filtre 60 est par exemple un filtre passe-bas du premier ordre. La fréquence de coupure est de 4,5 kHz. Afin de compenser le retard de phase introduit par le filtre, on utilise un régulateur à avance de phase 70 (dérivateur filtré), qui compense ce déphasage.
Tant le dispositif de la figure 3 que celui de la figure 4 comportent une table de correspondance inversée 40. Le contenu de cette table 40 est déterminé préalablement à chaque utilisation du dispositif de la manière suivante :
  • le régulateur étant en boucle ouverte, la consigne du courant d'arc de la source d'ions 20 est portée progressivement de 0 à 20 mA sous la forme d'une rampe de 100 ms;
  • l'intensité du faisceau est mesurée pour chacun des 4000 points échantillonnés;
  • la table obtenue est inversée, de manière à fournir une valeur correspondante du courant d'arc de la source d'ions IA en fonction de l'intensité du faisceau IM.
  • Cette table inversée est chargée dans le dispositif de régulation 10.
En pratique, cette opération est réalisée une douzaine de fois successivement. Ceci permet de s'assurer que les paramètres atteignent un palier, correspondant à la température de régime du filament. Afin d'éliminer le bruit, une moyenne des 4 dernières tables est calculée. Ces opérations, réalisées automatiquement, durent au maximum 1,5 s. Dans une variante de l'invention, les valeurs de IA correspondant aux valeurs de IM supérieures à une limite donnée sont remplacées par la valeur de IA correspondant à cette limite. Les courbes de la figure 2 sont donc écrêtées. Ceci est un élément de sécurité permettant de garantir que l'intensité du faisceau produit par l'accélérateur ne sera jamais supérieur à cette limite.
Le dispositif suivant l'invention est réalisé au moyen d'une carte électronique qui fait appel aux technologies digitales de type DSP (Digital Signal Processing).
La synthèse du prédicteur de Smith à été réalisée dans le domaine de Laplace et la discrétisation est fournie par la transformée en Z par la méthode de correspondance pôles-zéros. Un sur-échantillonnage aurait été adéquat pour éviter tout problème lié à la discrétisation mais les technologies DSP du moment ne nous ont pas permis de monter au-delà de 100 kHz.
La méthode de régulation selon la présente invention présente plusieurs avantages. Tout d'abord, elle permet une adaptation commandée, c'est-à-dire qu'elle demande un temps de calcul très petit en comparaison des méthodes modernes du contrôle adaptatif et permet un changement de structure très facile puisque l'identification est faite par construction d'une table de correspondance qu'il suffit alors d'inverser numériquement pour linéariser la caractéristique du système vu par le régulateur principal.
En outre, elle offre une flexibilité importante puisqu'elle pourrait trouver sa place dans la régulation précise, reproductible, robuste et performante de toute source d'ions équipant un cyclotron et ce de par l'avantage d'une régulation de type adaptatif permettant la ré-identification de la caractéristique du système lorsque celle-ci évolue dans le temps. Elle permet donc l'identification et la régulation d'un autre accélérateur que le cyclotron C235 pour laquelle cette régulation à été développée à la base.

Claims (13)

  1. Dispositif (10) de régulation de l'intensité du faisceau extrait d'un accélérateur de particules, tel qu'un cyclotron, utilisé par exemple pour la protonthérapie, lesdites particules étant générées à partir d'une source d'ions, caractérisé en ce qu'il comporte au moins :
    un comparateur (90) déterminant un écart ε entre un signal digital IR représentatif de l'intensité du faisceau mesurée à la sortie de l'accélérateur et une valeur de consigne IC de l'intensité du faisceau;
    un prédicteur de Smith (80), qui détermine, à partir de l'écart ε, une valeur corrigée de l'intensité de faisceau IP;
    une table de correspondance inversée (40), fournissant, à partir de la valeur corrigée de l'intensité de faisceau IP, une valeur de consigne IA pour l'alimentation du courant d'arc de la source d'ions (20).
  2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un convertisseur analogique-digital (50) convertissant le signal analogique IM directement représentatif de l'intensité du faisceau mesuré à la sortie de l'accélérateur, et fournissant un signal digital IR.
  3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre :
    un filtre passe-bas (60) filtrant le signal analogique IM directement représentatif de l'intensité du faisceau mesuré à la sortie de l'accélérateur, et fournissant un signal analogique filtré IF;
    un régulateur à avance de phase (70) échantillonnant le signal analogique filtré IF, compensant le retard de phase introduit par le filtre passe-bas (60), et fournissant un signal digital IR au comparateur (90).
  4. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de mise à jour du contenu de la table de correspondance inversée (40).
  5. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la fréquence d'échantillonnage est comprise entre 100 kHz et 200 kHz.
  6. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que la fréquence de coupure du filtre passe-bas (60) est comprise entre 2 et 6 kHz.
  7. Méthode de régulation, au moyen d'un dispositif de régulation digital (10) fonctionnant à une fréquence d'échantillonnage donnée, de l'intensité du faisceau extrait d'un accélérateur de particules, tel qu'un cyclotron, utilisé par exemple en protonthérapie, lesdites particules étant générées à partir d'une source d'ions (20), caractérisée en ce qu'elle comprend au moins les étapes suivantes :
    on mesure l'intensité du faisceau (IM) à la sortie de l'accélérateur de particules;
    on compare au moyen d'un comparateur (90) un signal digital IR représentatif de la mesure de l'intensité du faisceau (IM) avec la valeur de consigne IC de l'intensité du faisceau;
    on détermine, au moyen d'un prédicteur de Smith (80), une valeur corrigée IP de l'intensité de faisceau;
    on détermine, à partir de la valeur corrigée IP de l'intensité de faisceau, au moyen d'une table de correspondance inversée (40), une valeur de consigne IA pour l'alimentation du courant d'arc de la source d'ions (20).
  8. Méthode de régulation selon la revendication 7, caractérisée en ce que, après la mesure de l'intensité du faisceau à la sortie de l'accélérateur de particules, on convertit le signal analogique IM directement représentatif de l'intensité du faisceau mesurée au moyen d'un convertisseur analogique digital (50) pour obtenir un signal digital IR.
  9. Méthode selon la revendication 7, caractérisée en ce que, après la mesure de l'intensité du faisceau à la sortie de l'accélérateur de particules :
    on filtre le signal analogique IM directement représentatif de l'intensité du faisceau mesurée au moyen d'un filtre passe-bas (60), donnant un signal analogique filtré IF;
    on échantillonne le signal filtré IF, et on compense le retard de phase à l'aide d'un régulateur à avance de phase (70) introduit par le filtrage pour obtenir un signal digital IR.
  10. Méthode selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisée en ce que la correspondance entre une valeur IA pour l'alimentation du courant d'arc de la source d'ions (20) et une valeur IM de l'intensité du faisceau mesurée à la sortie de l'accélérateur est déterminée préalablement à la régulation.
  11. Méthode selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisée en ce que, dans la correspondance entre une valeur IM de l'intensité du faisceau mesurée à la sortie de l'accélérateur et une valeur IA pour l'alimentation du courant d'arc de la source d'ions, les valeurs de IA correspondant aux valeurs de IM supérieures à une limite sont remplacées par la valeur de IA correspondant cette limite.
  12. Utilisation du dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 en protonthérapie et en particulier dans les technique de "Pencil Beam Scanning" et de « double diffusion ».
  13. Utilisation de la méthode de selon l'une quelconque des revendications 7 à 11 en protonthérapie et en particulier dans les techniques de "Pencil Beam Scanning" et de « double diffusion ».
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JP2003504721A JP2004529483A (ja) 2001-06-08 2002-06-03 粒子加速器から抽出したビームの強度を調節するための装置および方法
EP02737673A EP1393602A1 (fr) 2001-06-08 2002-06-03 Dispositif et methode de regulation de l'intensite d'un faisceau extrait d'un accelerateur de particules.
US10/479,380 US6873123B2 (en) 2001-06-08 2002-06-03 Device and method for regulating intensity of beam extracted from a particle accelerator
CN02811473.6A CN1247052C (zh) 2001-06-08 2002-06-03 用于调节从粒子加速器中提取的电子束的强度的装置和方法

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009056165A1 (fr) * 2007-10-29 2009-05-07 Ion Beam Applications S.A. Dispositif et procédé de modulation de courant d'un faisceau rapide dans un accélérateur de particules
WO2010149740A1 (fr) * 2009-06-24 2010-12-29 Ion Beam Applications S.A. Dispositif et procédé pour la production de faisceau de particules
EP2259664A3 (fr) * 2004-07-21 2016-01-06 Mevion Medical Systems, Inc. Générateur programmable de forme d'onde à radiofréquence pour un synchrocyclotron
US9681531B2 (en) 2012-09-28 2017-06-13 Mevion Medical Systems, Inc. Control system for a particle accelerator
US9723705B2 (en) 2012-09-28 2017-08-01 Mevion Medical Systems, Inc. Controlling intensity of a particle beam

Families Citing this family (147)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ATE357839T1 (de) 2001-10-30 2007-04-15 Univ Loma Linda Med Einrichtung zum ausrichten eines patienten zur strahlentherapie
EP1531902A1 (fr) * 2002-05-31 2005-05-25 Ion Beam Applications S.A. Appareil destine a l'irradiation d'un volume cible
WO2004109717A2 (fr) * 2003-06-02 2004-12-16 Fox Chase Cancer Center Systemes de selection d'ions polyenergetiques haute energie, systemes de traitement par faisceau d'ions et centres de traitement par faisceau d'ions
CN1960780B (zh) 2003-08-12 2010-11-17 洛马林达大学医学中心 模块化的患者支撑系统
EP1664752B1 (fr) * 2003-08-12 2017-06-14 Loma Linda University Medical Center Systeme de positionnement de patient pour systeme de radiotherapie
US7073508B2 (en) 2004-06-25 2006-07-11 Loma Linda University Medical Center Method and device for registration and immobilization
US7279882B1 (en) * 2004-10-04 2007-10-09 Jefferson Science Associates, Llc Method and apparatus for measuring properties of particle beams using thermo-resistive material properties
US9077022B2 (en) * 2004-10-29 2015-07-07 Medtronic, Inc. Lithium-ion battery
US7957507B2 (en) 2005-02-28 2011-06-07 Cadman Patrick F Method and apparatus for modulating a radiation beam
US8232535B2 (en) 2005-05-10 2012-07-31 Tomotherapy Incorporated System and method of treating a patient with radiation therapy
WO2007014105A2 (fr) * 2005-07-22 2007-02-01 Tomotherapy Incorporated Methode et systeme pour adapter un programme de traitement de radiotherapie en fonction d'un modele biologique
JP2009502251A (ja) * 2005-07-22 2009-01-29 トモセラピー・インコーポレーテッド 放射線治療システムによって送達された線量を評価するシステム及び方法
AU2006272742A1 (en) 2005-07-22 2007-02-01 Tomotherapy Incorporated System and method of delivering radiation therapy to a moving region of interest
AU2006272730A1 (en) * 2005-07-22 2007-02-01 Tomotherapy Incorporated Method of and system for predicting dose delivery
CN101268474A (zh) * 2005-07-22 2008-09-17 断层放疗公司 用于估算实施剂量的方法和系统
US7639854B2 (en) * 2005-07-22 2009-12-29 Tomotherapy Incorporated Method and system for processing data relating to a radiation therapy treatment plan
DE602006021803D1 (de) * 2005-07-22 2011-06-16 Tomotherapy Inc System zur Verabreichung einer Strahlentherapie auf ein sich bewegendes Zielgebiet
CA2616313A1 (fr) * 2005-07-22 2007-02-01 Tomotherapy Incorporated Systeme et procede de recommandation d'une localisation pour un traitement de radiotherapie
US8442287B2 (en) 2005-07-22 2013-05-14 Tomotherapy Incorporated Method and system for evaluating quality assurance criteria in delivery of a treatment plan
EP1907058B1 (fr) * 2005-07-22 2015-06-24 TomoTherapy, Inc. Procede de placement de contraintes sur une carte de deformations et systeme pour la mise en oeuvre du procede
CN101268467B (zh) * 2005-07-22 2012-07-18 断层放疗公司 用于评估治疗计划的实施中的质量保证标准的方法和系统
WO2007014090A2 (fr) * 2005-07-23 2007-02-01 Tomotherapy Incorporated Procede d'imagerie et d'administration d'une radiotherapie dans lequel sont utilises un portique et un support mobile a mouvements coordonnes
JP5245193B2 (ja) 2005-09-07 2013-07-24 株式会社日立製作所 荷電粒子ビーム照射システム及び荷電粒子ビーム出射方法
EP2389981A3 (fr) 2005-11-18 2012-03-07 Still River Systems, Inc. Radiothérapie à particules chargées
JP4730167B2 (ja) 2006-03-29 2011-07-20 株式会社日立製作所 粒子線照射システム
US20080043910A1 (en) * 2006-08-15 2008-02-21 Tomotherapy Incorporated Method and apparatus for stabilizing an energy source in a radiation delivery device
JP5448831B2 (ja) 2006-11-21 2014-03-19 ローマ リンダ ユニヴァーシティ メディカル センター 乳房放射線療法のために患者を固定する装置及び方法
US8933650B2 (en) * 2007-11-30 2015-01-13 Mevion Medical Systems, Inc. Matching a resonant frequency of a resonant cavity to a frequency of an input voltage
US8581523B2 (en) 2007-11-30 2013-11-12 Mevion Medical Systems, Inc. Interrupted particle source
US8368038B2 (en) 2008-05-22 2013-02-05 Vladimir Balakin Method and apparatus for intensity control of a charged particle beam extracted from a synchrotron
US9682254B2 (en) 2008-05-22 2017-06-20 Vladimir Balakin Cancer surface searing apparatus and method of use thereof
US8089054B2 (en) 2008-05-22 2012-01-03 Vladimir Balakin Charged particle beam acceleration and extraction method and apparatus used in conjunction with a charged particle cancer therapy system
US8718231B2 (en) 2008-05-22 2014-05-06 Vladimir Balakin X-ray tomography method and apparatus used in conjunction with a charged particle cancer therapy system
US8093564B2 (en) 2008-05-22 2012-01-10 Vladimir Balakin Ion beam focusing lens method and apparatus used in conjunction with a charged particle cancer therapy system
US9056199B2 (en) 2008-05-22 2015-06-16 Vladimir Balakin Charged particle treatment, rapid patient positioning apparatus and method of use thereof
US9744380B2 (en) 2008-05-22 2017-08-29 Susan L. Michaud Patient specific beam control assembly of a cancer therapy apparatus and method of use thereof
US8710462B2 (en) 2008-05-22 2014-04-29 Vladimir Balakin Charged particle cancer therapy beam path control method and apparatus
US9155911B1 (en) 2008-05-22 2015-10-13 Vladimir Balakin Ion source method and apparatus used in conjunction with a charged particle cancer therapy system
US9058910B2 (en) * 2008-05-22 2015-06-16 Vladimir Yegorovich Balakin Charged particle beam acceleration method and apparatus as part of a charged particle cancer therapy system
US10548551B2 (en) 2008-05-22 2020-02-04 W. Davis Lee Depth resolved scintillation detector array imaging apparatus and method of use thereof
EP2283713B1 (fr) * 2008-05-22 2018-03-28 Vladimir Yegorovich Balakin Appareil de traitement du cancer par particules chargees a axes multiples
US10684380B2 (en) 2008-05-22 2020-06-16 W. Davis Lee Multiple scintillation detector array imaging apparatus and method of use thereof
US8378311B2 (en) 2008-05-22 2013-02-19 Vladimir Balakin Synchrotron power cycling apparatus and method of use thereof
US8436327B2 (en) 2008-05-22 2013-05-07 Vladimir Balakin Multi-field charged particle cancer therapy method and apparatus
US8288742B2 (en) * 2008-05-22 2012-10-16 Vladimir Balakin Charged particle cancer therapy patient positioning method and apparatus
US10143854B2 (en) 2008-05-22 2018-12-04 Susan L. Michaud Dual rotation charged particle imaging / treatment apparatus and method of use thereof
US9937362B2 (en) 2008-05-22 2018-04-10 W. Davis Lee Dynamic energy control of a charged particle imaging/treatment apparatus and method of use thereof
MX2010012714A (es) 2008-05-22 2011-06-01 Vladimir Yegorovich Balakin Metodo y aparato de control de la trayectoria de haces para la terapia contra el cancer mediante particulas cargadas.
US9498649B2 (en) 2008-05-22 2016-11-22 Vladimir Balakin Charged particle cancer therapy patient constraint apparatus and method of use thereof
US9095040B2 (en) 2008-05-22 2015-07-28 Vladimir Balakin Charged particle beam acceleration and extraction method and apparatus used in conjunction with a charged particle cancer therapy system
US9737734B2 (en) 2008-05-22 2017-08-22 Susan L. Michaud Charged particle translation slide control apparatus and method of use thereof
US8642978B2 (en) 2008-05-22 2014-02-04 Vladimir Balakin Charged particle cancer therapy dose distribution method and apparatus
US10029122B2 (en) 2008-05-22 2018-07-24 Susan L. Michaud Charged particle—patient motion control system apparatus and method of use thereof
US8598543B2 (en) 2008-05-22 2013-12-03 Vladimir Balakin Multi-axis/multi-field charged particle cancer therapy method and apparatus
US8399866B2 (en) 2008-05-22 2013-03-19 Vladimir Balakin Charged particle extraction apparatus and method of use thereof
US8144832B2 (en) 2008-05-22 2012-03-27 Vladimir Balakin X-ray tomography method and apparatus used in conjunction with a charged particle cancer therapy system
US9737733B2 (en) 2008-05-22 2017-08-22 W. Davis Lee Charged particle state determination apparatus and method of use thereof
US8373143B2 (en) 2008-05-22 2013-02-12 Vladimir Balakin Patient immobilization and repositioning method and apparatus used in conjunction with charged particle cancer therapy
US9044600B2 (en) 2008-05-22 2015-06-02 Vladimir Balakin Proton tomography apparatus and method of operation therefor
US10070831B2 (en) 2008-05-22 2018-09-11 James P. Bennett Integrated cancer therapy—imaging apparatus and method of use thereof
US10092776B2 (en) 2008-05-22 2018-10-09 Susan L. Michaud Integrated translation/rotation charged particle imaging/treatment apparatus and method of use thereof
US9616252B2 (en) 2008-05-22 2017-04-11 Vladimir Balakin Multi-field cancer therapy apparatus and method of use thereof
AU2009249863B2 (en) 2008-05-22 2013-12-12 Vladimir Yegorovich Balakin Multi-field charged particle cancer therapy method and apparatus
US9782140B2 (en) 2008-05-22 2017-10-10 Susan L. Michaud Hybrid charged particle / X-ray-imaging / treatment apparatus and method of use thereof
US8519365B2 (en) 2008-05-22 2013-08-27 Vladimir Balakin Charged particle cancer therapy imaging method and apparatus
US8129694B2 (en) 2008-05-22 2012-03-06 Vladimir Balakin Negative ion beam source vacuum method and apparatus used in conjunction with a charged particle cancer therapy system
US8569717B2 (en) * 2008-05-22 2013-10-29 Vladimir Balakin Intensity modulated three-dimensional radiation scanning method and apparatus
US8309941B2 (en) 2008-05-22 2012-11-13 Vladimir Balakin Charged particle cancer therapy and patient breath monitoring method and apparatus
US8969834B2 (en) 2008-05-22 2015-03-03 Vladimir Balakin Charged particle therapy patient constraint apparatus and method of use thereof
US9855444B2 (en) 2008-05-22 2018-01-02 Scott Penfold X-ray detector for proton transit detection apparatus and method of use thereof
US9910166B2 (en) 2008-05-22 2018-03-06 Stephen L. Spotts Redundant charged particle state determination apparatus and method of use thereof
US8198607B2 (en) 2008-05-22 2012-06-12 Vladimir Balakin Tandem accelerator method and apparatus used in conjunction with a charged particle cancer therapy system
US9579525B2 (en) 2008-05-22 2017-02-28 Vladimir Balakin Multi-axis charged particle cancer therapy method and apparatus
US9981147B2 (en) 2008-05-22 2018-05-29 W. Davis Lee Ion beam extraction apparatus and method of use thereof
US8374314B2 (en) 2008-05-22 2013-02-12 Vladimir Balakin Synchronized X-ray / breathing method and apparatus used in conjunction with a charged particle cancer therapy system
US9974978B2 (en) 2008-05-22 2018-05-22 W. Davis Lee Scintillation array apparatus and method of use thereof
US20090314960A1 (en) * 2008-05-22 2009-12-24 Vladimir Balakin Patient positioning method and apparatus used in conjunction with a charged particle cancer therapy system
US8688197B2 (en) 2008-05-22 2014-04-01 Vladimir Yegorovich Balakin Charged particle cancer therapy patient positioning method and apparatus
US8378321B2 (en) 2008-05-22 2013-02-19 Vladimir Balakin Charged particle cancer therapy and patient positioning method and apparatus
US8178859B2 (en) 2008-05-22 2012-05-15 Vladimir Balakin Proton beam positioning verification method and apparatus used in conjunction with a charged particle cancer therapy system
EP2283712B1 (fr) 2008-05-22 2018-01-24 Vladimir Yegorovich Balakin Dispositif de radiographie utilisé conjointement avec un système de traitement anticancereux par particules chargées
US9168392B1 (en) 2008-05-22 2015-10-27 Vladimir Balakin Charged particle cancer therapy system X-ray apparatus and method of use thereof
US8896239B2 (en) 2008-05-22 2014-11-25 Vladimir Yegorovich Balakin Charged particle beam injection method and apparatus used in conjunction with a charged particle cancer therapy system
US8373145B2 (en) * 2008-05-22 2013-02-12 Vladimir Balakin Charged particle cancer therapy system magnet control method and apparatus
US7939809B2 (en) 2008-05-22 2011-05-10 Vladimir Balakin Charged particle beam extraction method and apparatus used in conjunction with a charged particle cancer therapy system
US8841866B2 (en) 2008-05-22 2014-09-23 Vladimir Yegorovich Balakin Charged particle beam extraction method and apparatus used in conjunction with a charged particle cancer therapy system
US8188688B2 (en) 2008-05-22 2012-05-29 Vladimir Balakin Magnetic field control method and apparatus used in conjunction with a charged particle cancer therapy system
US8975600B2 (en) 2008-05-22 2015-03-10 Vladimir Balakin Treatment delivery control system and method of operation thereof
US9177751B2 (en) 2008-05-22 2015-11-03 Vladimir Balakin Carbon ion beam injector apparatus and method of use thereof
US9737272B2 (en) 2008-05-22 2017-08-22 W. Davis Lee Charged particle cancer therapy beam state determination apparatus and method of use thereof
US8129699B2 (en) 2008-05-22 2012-03-06 Vladimir Balakin Multi-field charged particle cancer therapy method and apparatus coordinated with patient respiration
US8624528B2 (en) 2008-05-22 2014-01-07 Vladimir Balakin Method and apparatus coordinating synchrotron acceleration periods with patient respiration periods
US8907309B2 (en) 2009-04-17 2014-12-09 Stephen L. Spotts Treatment delivery control system and method of operation thereof
US8637833B2 (en) 2008-05-22 2014-01-28 Vladimir Balakin Synchrotron power supply apparatus and method of use thereof
US8373146B2 (en) 2008-05-22 2013-02-12 Vladimir Balakin RF accelerator method and apparatus used in conjunction with a charged particle cancer therapy system
JP4691583B2 (ja) 2008-07-02 2011-06-01 株式会社日立製作所 荷電粒子ビーム照射システムおよび荷電粒子ビーム出射方法
US8625739B2 (en) 2008-07-14 2014-01-07 Vladimir Balakin Charged particle cancer therapy x-ray method and apparatus
US8627822B2 (en) 2008-07-14 2014-01-14 Vladimir Balakin Semi-vertical positioning method and apparatus used in conjunction with a charged particle cancer therapy system
US8229072B2 (en) 2008-07-14 2012-07-24 Vladimir Balakin Elongated lifetime X-ray method and apparatus used in conjunction with a charged particle cancer therapy system
WO2010025399A2 (fr) * 2008-08-28 2010-03-04 Tomotherapy Incorporated Système et procédé de calcul d’incertitude de dose
KR101316438B1 (ko) 2009-03-04 2013-10-08 자크리토에 악치오네르노에 오브쉐스트보 프로톰 다중-필드 하전 입자 암 치료 방법 및 장치
JP5031796B2 (ja) * 2009-06-11 2012-09-26 住友重機械工業株式会社 粒子加速システム
DE102010014002A1 (de) * 2010-04-07 2011-10-13 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Betreiben einer Partikeltherapieanlage
US10556126B2 (en) 2010-04-16 2020-02-11 Mark R. Amato Automated radiation treatment plan development apparatus and method of use thereof
US9737731B2 (en) 2010-04-16 2017-08-22 Vladimir Balakin Synchrotron energy control apparatus and method of use thereof
US10625097B2 (en) 2010-04-16 2020-04-21 Jillian Reno Semi-automated cancer therapy treatment apparatus and method of use thereof
US10589128B2 (en) 2010-04-16 2020-03-17 Susan L. Michaud Treatment beam path verification in a cancer therapy apparatus and method of use thereof
US10376717B2 (en) 2010-04-16 2019-08-13 James P. Bennett Intervening object compensating automated radiation treatment plan development apparatus and method of use thereof
US10751551B2 (en) 2010-04-16 2020-08-25 James P. Bennett Integrated imaging-cancer treatment apparatus and method of use thereof
US10188877B2 (en) 2010-04-16 2019-01-29 W. Davis Lee Fiducial marker/cancer imaging and treatment apparatus and method of use thereof
US10555710B2 (en) 2010-04-16 2020-02-11 James P. Bennett Simultaneous multi-axes imaging apparatus and method of use thereof
US10349906B2 (en) 2010-04-16 2019-07-16 James P. Bennett Multiplexed proton tomography imaging apparatus and method of use thereof
US11648420B2 (en) 2010-04-16 2023-05-16 Vladimir Balakin Imaging assisted integrated tomography—cancer treatment apparatus and method of use thereof
US10518109B2 (en) 2010-04-16 2019-12-31 Jillian Reno Transformable charged particle beam path cancer therapy apparatus and method of use thereof
US10179250B2 (en) 2010-04-16 2019-01-15 Nick Ruebel Auto-updated and implemented radiation treatment plan apparatus and method of use thereof
US10086214B2 (en) 2010-04-16 2018-10-02 Vladimir Balakin Integrated tomography—cancer treatment apparatus and method of use thereof
US10638988B2 (en) 2010-04-16 2020-05-05 Scott Penfold Simultaneous/single patient position X-ray and proton imaging apparatus and method of use thereof
US9336916B2 (en) 2010-05-14 2016-05-10 Tcnet, Llc Tc-99m produced by proton irradiation of a fluid target system
JP5952844B2 (ja) 2011-03-07 2016-07-13 ローマ リンダ ユニヴァーシティ メディカル センター 陽子コンピューター断層撮影スキャナーの較正に関するシステム、装置、及び方法
US8963112B1 (en) 2011-05-25 2015-02-24 Vladimir Balakin Charged particle cancer therapy patient positioning method and apparatus
US9269467B2 (en) 2011-06-02 2016-02-23 Nigel Raymond Stevenson General radioisotope production method employing PET-style target systems
US9764160B2 (en) 2011-12-27 2017-09-19 HJ Laboratories, LLC Reducing absorption of radiation by healthy cells from an external radiation source
WO2014052708A2 (fr) 2012-09-28 2014-04-03 Mevion Medical Systems, Inc. Éléments d'homogénéisation de champ magnétique permettant de modifier des champs magnétiques
US9155186B2 (en) 2012-09-28 2015-10-06 Mevion Medical Systems, Inc. Focusing a particle beam using magnetic field flutter
WO2014052718A2 (fr) 2012-09-28 2014-04-03 Mevion Medical Systems, Inc. Focalisation d'un faisceau de particules
EP3581242B1 (fr) 2012-09-28 2022-04-06 Mevion Medical Systems, Inc. Réglage de l'énergie d'un faisceau de particules
WO2014052716A2 (fr) 2012-09-28 2014-04-03 Mevion Medical Systems, Inc. Régénérateur de champ magnétique
EP3581243A1 (fr) 2012-09-28 2019-12-18 Mevion Medical Systems, Inc. Commande de thérapie par particules
US10254739B2 (en) 2012-09-28 2019-04-09 Mevion Medical Systems, Inc. Coil positioning system
US8933651B2 (en) 2012-11-16 2015-01-13 Vladimir Balakin Charged particle accelerator magnet apparatus and method of use thereof
EP2962309B1 (fr) 2013-02-26 2022-02-16 Accuray, Inc. Collimateur multilame actionné par voie électromagnétique
US8791656B1 (en) 2013-05-31 2014-07-29 Mevion Medical Systems, Inc. Active return system
US9730308B2 (en) 2013-06-12 2017-08-08 Mevion Medical Systems, Inc. Particle accelerator that produces charged particles having variable energies
CN110237447B (zh) 2013-09-27 2021-11-02 梅维昂医疗系统股份有限公司 粒子治疗系统
US9962560B2 (en) 2013-12-20 2018-05-08 Mevion Medical Systems, Inc. Collimator and energy degrader
US10675487B2 (en) 2013-12-20 2020-06-09 Mevion Medical Systems, Inc. Energy degrader enabling high-speed energy switching
US9661736B2 (en) 2014-02-20 2017-05-23 Mevion Medical Systems, Inc. Scanning system for a particle therapy system
US9950194B2 (en) 2014-09-09 2018-04-24 Mevion Medical Systems, Inc. Patient positioning system
CN105282956B (zh) * 2015-10-09 2018-08-07 中国原子能科学研究院 一种强流回旋加速器高频系统智能自启动方法
US10786689B2 (en) 2015-11-10 2020-09-29 Mevion Medical Systems, Inc. Adaptive aperture
US9907981B2 (en) 2016-03-07 2018-03-06 Susan L. Michaud Charged particle translation slide control apparatus and method of use thereof
US10037863B2 (en) 2016-05-27 2018-07-31 Mark R. Amato Continuous ion beam kinetic energy dissipater apparatus and method of use thereof
CN109803723B (zh) 2016-07-08 2021-05-14 迈胜医疗设备有限公司 一种粒子疗法系统
US11103730B2 (en) 2017-02-23 2021-08-31 Mevion Medical Systems, Inc. Automated treatment in particle therapy
WO2019006253A1 (fr) 2017-06-30 2019-01-03 Mevion Medical Systems, Inc. Collimateur configurable commandé au moyen de moteurs linéaires
KR20200140278A (ko) * 2018-04-12 2020-12-15 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤 하전입자선치료장치
US11291861B2 (en) 2019-03-08 2022-04-05 Mevion Medical Systems, Inc. Delivery of radiation by column and generating a treatment plan therefor

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2539867A1 (fr) * 1983-01-25 1984-07-27 Thomson Csf Appareil indicateur de donnees topographiques enregistrees sur film et son utilisation pour la navigation aerienne
FR2749613A1 (fr) * 1996-06-11 1997-12-12 Renault Systeme de regulation de la richesse dans un moteur a combustion interne
WO2000040064A2 (fr) * 1998-12-24 2000-07-06 Ion Beam Applications Procede de traitement d'un volume cible par un faisceau de particules et dispositif appliquant ce procede

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19907138A1 (de) * 1999-02-19 2000-08-31 Schwerionenforsch Gmbh Verfahren zur Überprüfung der Strahlerzeugungsmittel und der Strahlbeschleunigungsmittel eines Ionenstrahl-Therapiesystems
DE19907097A1 (de) * 1999-02-19 2000-08-31 Schwerionenforsch Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Ionenstrahl-Therapiesystems unter Überwachung der Bestrahlungsdosisverteilung

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2539867A1 (fr) * 1983-01-25 1984-07-27 Thomson Csf Appareil indicateur de donnees topographiques enregistrees sur film et son utilisation pour la navigation aerienne
FR2749613A1 (fr) * 1996-06-11 1997-12-12 Renault Systeme de regulation de la richesse dans un moteur a combustion interne
WO2000040064A2 (fr) * 1998-12-24 2000-07-06 Ion Beam Applications Procede de traitement d'un volume cible par un faisceau de particules et dispositif appliquant ce procede

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
V.J. VANDOREN: "The Smith Predictor: A Process Engineer's Crystal Ball", CONTROL ENGINEERING, May 1996 (1996-05-01), pages 61 - 62, XP000638018 *

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2259664A3 (fr) * 2004-07-21 2016-01-06 Mevion Medical Systems, Inc. Générateur programmable de forme d'onde à radiofréquence pour un synchrocyclotron
EP3294045A1 (fr) * 2004-07-21 2018-03-14 Mevion Medical Systems, Inc. Générateur de forme d'onde de fréquence radio programmable pour un synchrocyclotron
EP3557956A1 (fr) * 2004-07-21 2019-10-23 Mevion Medical Systems, Inc. Générateur de forme d'onde de fréquence radio programmable pour un synchrocyclotron
USRE48047E1 (en) 2004-07-21 2020-06-09 Mevion Medical Systems, Inc. Programmable radio frequency waveform generator for a synchrocyclotron
WO2009056165A1 (fr) * 2007-10-29 2009-05-07 Ion Beam Applications S.A. Dispositif et procédé de modulation de courant d'un faisceau rapide dans un accélérateur de particules
JP2011501391A (ja) * 2007-10-29 2011-01-06 イオン・ビーム・アプリケーションズ・エス・アー 粒子加速器におけるビーム電流の高速変調のための装置及び方法
US8410730B2 (en) 2007-10-29 2013-04-02 Ion Beam Applications S.A. Device and method for fast beam current modulation in a particle accelerator
US8896238B2 (en) 2007-10-29 2014-11-25 Ion Beam Applications S.A. Device and method for fast beam current modulation in a particle accelerator
WO2010149740A1 (fr) * 2009-06-24 2010-12-29 Ion Beam Applications S.A. Dispositif et procédé pour la production de faisceau de particules
US9451688B2 (en) 2009-06-24 2016-09-20 Ion Beam Applications S.A. Device and method for particle beam production
US9681531B2 (en) 2012-09-28 2017-06-13 Mevion Medical Systems, Inc. Control system for a particle accelerator
US9723705B2 (en) 2012-09-28 2017-08-01 Mevion Medical Systems, Inc. Controlling intensity of a particle beam

Also Published As

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