。通常，具有空氣磁忍的磁體包括圍繞磁忍的磁體線圈，所述 磁忍是非鐵磁性材料，諸如空氣。例如，空氣磁忍磁體可包括圍繞空氣的自支撐線圈。在一 些實施方式中，空氣磁忍磁體可包括圍繞絕緣體的線圈，所述絕緣體諸如陶瓷或塑料，其可 包括或不包括空氣。
[0059] 在一些情形中，空氣磁忍相比鐵磁忍更有優勢。例如，粒子束在X和/或Y方向上 運動（例如，偏轉）的量至少部分地基于施加至磁體的電流（稱作為"磁體電流"）的量確 定。掃描磁體通常具有一定運動（或偏轉）范圍，其是磁體使波束移動的范圍。在該范圍 的極端，諸如在邊緣處，更大量的電流施加至掃描磁體W實現相對更大量的波束偏轉。具有 鐵磁忍的一些類型的掃描磁體在運些極端處會飽和，導致了電流和磁體運動之間的非線性 關系。也就是說，由磁體產生的偏轉量可W與施加至磁體的電流的量成非線性比例。由于 該非線性，在一些情形中，使用磁體電流難W確定和/或設置一些波束位置。因此，當使用 具有鐵磁磁忍的掃描磁體時，需要執行一些校準和/或補償來校正諸如上述的非線性。
[0060] 相反，具有空氣磁忍的掃描磁體不會W與具有鐵磁忍的掃描磁體相同的方式飽 和。例如，空氣磁忍磁體不飽和或相比具有鐵磁忍的磁體較少飽和。因此，電流和磁體運動 之間的關系可W是更加線性的，特別是在范圍極端處，使得至少在一些情形中，基于磁體電 流進行波束位置的確定更加精確。運一增強的線性還能夠使得波束運動更加精確，特別是 在范圍極端處。也就是說，由于在使用空氣磁忍掃描磁體時，電流和波束運動之間的關系通 常在更大范圍上更加線性，使用空氣磁忍掃描磁體可更加容易再生成波束運動。運是有利 的，由于福射祀標的深度方向分層會需要多次掃描，每次掃描提供總累積福射劑量的一定 百分比。針對同一區域的多次劑量輸送的精度，諸如通過使用空氣磁忍掃描磁體能夠獲得 的精度，能夠影響治療的療效。
[0061] 盡管電流和磁體運動之間的關系在空氣磁忍磁體中更加線性，在一些情形中，空 氣磁忍磁體相對具有鐵磁忍的磁體來說更易受雜散磁場的影響。運些雜散磁場會在由臺架 所產生的掃描磁體的運動期間影響掃描磁體。因此，在使用具有空氣磁忍的掃描磁體的一 些實施方式中，施加至掃描磁體W移動波束的電流可W校準W考慮掃描磁體相對于患者的 位置（或，相應地，考慮臺架的位置，由于臺架的位置對應于掃描磁體關于患者的位置）。例 如，可W確定掃描磁體的性能，并且在必要時校正臺架的不同旋轉位置（角度），例如通過 基于旋轉位置增加或減少一些所施加的電流。
[0062] 在一些實施方式中，掃描磁體可具有由空氣和鐵磁材料（例如，鐵）一起組成的磁 忍。在運些實施方式中，可W考慮前述因素來確定磁忍中空氣和鐵磁材料的量和配置。
[0063] 在一些實施方式中，電流傳感器118可W連接至、或另外地關聯至掃描磁體108。 例如，電流傳感器可W與掃描磁體通信但不與其連接。在一些實施方式中，電流傳感器采樣 施加至磁體的電流，該電流可包括用于控制X方向上波束掃描的線圈的電流和/或用于控 制Y方向上波束掃描的線圈的電流。電流傳感器可W在對應粒子束中脈沖發生的時刻或W 超過粒子束中脈沖發生頻率的頻率來采樣通過磁體的電流。在后者的情形中，確定磁體電 流的樣本與通過下述離子腔探測的脈沖相關聯。例如，使用離子腔（下述）探測的脈沖的時 刻可W實時地關聯來自電流傳感器的樣本，進而在各次脈沖時確定磁體線圈中的電流。因 此，使用磁體電流，能夠確定福射祀標上（例如，福射祀標的深度方向層上）每個脈沖并因 此粒子劑量輸送的位置。基于波束路徑中能量降能器的位置（例如，盤片數量）可確定深 度方向分層的位置。
[0064] 在操作期間，量值（例如磁體電流的數值）可W針對劑量輸送的每個位置連同劑 量的量（例如，強度）一起進行存儲。計算機系統，其可W在加速器上或遠程于加速器并且 其可包括存儲器及一個或多個處理設備，它可W將磁體電流關聯至福射祀標內的坐標，并 且運些坐標可W連同劑量的量一起進行存儲。例如，可W通過深度方向分層編號和笛卡爾 XY坐標或通過笛卡爾別Z坐標（其中層對應Z坐標）來確定位置。在一些實施方式中，磁 體電流的量值和坐標位置連同每個位置處的劑量一起進行存儲。該信息可W存儲在加速器 上的存儲器中或遠程于加速器的存儲器中。如下文更加詳細的描述，在掃描期間可W使用 該信息來施加多個劑量到相同位置W實現目標累積劑量。
[0065] 在一些實施方式中，離子腔109通過探測氣體中由入射福射引起所產生的離子對 的數量，來探測由粒子束施加至福射祀標上各位置的劑量（例如，一個或多個單次劑量）。 離子對的數量對應由粒子束提供的劑量。該信息反饋回計算機系統并連同提供劑量的時間 一起存儲在存儲器中。該信息可關聯至提供劑量的位置和/或此刻磁體電流的量值并與其 一起存儲，如上所述。
[0066] 如下文更加詳細的描述，在一些實施方式中，掃描系統是開環運行的，在該情形 中，粒子束越過福射祀標自由且連續地運動，從而W射線基本覆蓋祀標。隨著射線被輸送， 通過粒子治療控制系統實現的劑量測定記錄（例如，存儲）每個位置處射線的量W及對應 輸送射線的位置處的信息。輸送射線的位置可W記錄為坐標或記錄為坐標或者一個或多個 磁體電流值，并且射線輸送的量可W記錄為W戈瑞（gray)為單位的劑量。由于該系統是開 環運行的，射線輸送與粒子加速器的操作（例如，針對其RF周期）不是同步的。然而，劑量 測定可與粒子加速器的操作同步。更加具體而言，隨著劑量被輸送（也就是說，考慮到技術 限制，在時間上盡可能的接近輸送），劑量測定記錄所輸送的每個劑量的量和位置。由于劑 量輸送與加速器的操作（例如，每個RF周期輸送一個脈沖）同步，在一些實施方式中，記錄 劑量和位置的劑量測定與對祀標的福射劑量輸送同步地、或基本同步地操作，并因此與粒 子加速器的操作、諸如其RF周期同步。
[0067] 圖7示出了范圍調節器115,其是能量降能器110的示例實施方式。在一些實施方 式中，諸如圖7中所示的，范圍調節器包括一系列盤片116。運些盤片可由一種或多種下述 示例材料制成：碳、被或其他低原子量材料。然而，替代運些示例材料或除其之外，可使用其 他材料。
[0068] 一個或多個盤片可移動進入、或移出于波束路徑W進而影響粒子束的能量，并因 此影響粒子束在福射祀標中的穿透深度。例如，移動進入粒子束路徑的盤片越多，則由盤片 吸收的能量越多，而粒子束將具有的能量越少。相反，移動進入粒子束路徑的盤片越少，貝U 由盤片吸收的能量越少，而粒子束將具有的能量越多。較高的能量粒子束相比較低能量粒 子束來說，通常更深地穿透到福射祀標中。在本文中較高"和"較低"指代為相對術語，并 且不具有任何特定數字內涵。
[0069] 盤片可物理地移動進入、W及移出于粒子束的路徑。例如，如圖8所示，盤片116a 沿箭頭117的方向在粒子束路徑內和粒子束路徑外的各位置之間移動。運些盤片是計算機 控制的。通常，移動進入粒子束路徑的盤片的數量對應于福射祀標發生掃描的深度。例如， 福射祀標能夠分割為截面或深度方向分層，它們每個對應于福射深度。范圍調節器的一個 或多個盤片能夠移動進入、或移出于波束路徑到達福射祀標，從而對福射祀標的運些截面 或深度方向分層的每一個進行適當的能量福射。在福射祀標的局部（例如，其截面）掃描 期間，范圍調節器可W相對于粒子束靜止，除了其盤片移動進入和移出于粒子束的路徑。可 替代地，圖7和8的范圍調節器可更換為至少在一些時間上追蹤粒子束運動的范圍調節器， 進而使得能夠使用較小的盤片。
[0070] 在使用上述類型的范圍調節器的實施方式中，移動進入波束路徑中的盤片的數量 確定/設定待掃描的福射祀標的深度方向分層。例如，如果兩個盤片移動進入波束路徑，該 分層將相比一個盤片或沒有盤片移動進入波束路徑來說更加淺層。該分層可W基于移動進 入波束路徑的盤片數量來確定并存儲在存儲器中。在一些實施方式中，盤片可具有不同厚 度。在運些實施方式中，各個盤片的厚度還影響待掃描的分層（例如，粒子束將多深地穿透 祀標）。
[0071] 在一些實施方式中，粒子加速器可W是可變能量粒子加速器，諸如在2013年6月 12日提交的美國專利申請號No. 13/916,401中描述的示例粒子加速器，其內容通過引用結 合于此。在使用可變能量粒子加速器的示例系統中，對于本文所述類型的能量降能器的需 求較少，運是因為粒子束的能量級可被粒子加速器控制。例如，在利用可變能量粒子加速器 的一些系統中，可不需要能量降能器。在利用可變能量粒子加速器的一些系統中，可仍然使 用能量降能器來改變波束能量級。
[0072] 在一些實施方式中，在治療福射祀標前確定治療方案。該治療方案可存儲在存儲 器中，該存儲器可被控制粒子治療系統操作的計算機系統訪問。該治療方案可包括關于粒 子治療系統如何提供福射治療的信息。例如，該治療方案可規定針對特定福射祀標如何執 行掃描。在一些實施方式中，該治療方案規定將執行光柵掃描。光柵掃描包括產生粒子束 越過福射祀標的連續運動。例如，掃描磁體連續地運動W掃描（例如，運動）越過福射祀標 的粒子束，從而生成粒子束在福射祀標至少部分層上的連續運動。該運動可W在福射祀標 的整層上或僅在某層的部分上連續。在一些實施方式中，波束沿福射祀標的整層或某層的 一部分上W恒定速度運動。在一些實施方式中，波束沿福射祀標的整層或某層的一部分上 的速度可W變化。例如，相比層的邊緣，粒子束可W更快地移動越過該層的內部。運動速度 可在治療方案中規定。
[0073] 在一些實施方式中，該治療方案還可規定待施加至福射祀標各層上不同位置處的 福射（粒子）的目標累積劑量。該劑量在通過施加一個或多個粒子劑量來實現的意義上來 講是累積的。例如，福射祀標上的相同位置（例如，在XYZ空間）可W被福射十次，每次具 有10 %的目標累積劑量，從而達到目標累積劑量。在一些實施方式中，該治療方案無需規定 每個位置、多個位置的劑量的量、或運些位置將被福射的次數。也就是說，在一些實施方式 中可W從治療方案中省略該信息。而是，在一些實施方式中，粒子束的強度可在每個福射情 形中事先設置W提供特定福射劑量。粒子束然后可W開環方式在福射祀標的一層上掃描， 而無需反饋W運動至下一位置。隨著粒子束被掃描，確定波束的位置W及確定該位置處的 對應劑量。運種確定可在與掃描和輸送的大致相同時間做出（也就是說，考慮到技術限制， 在時間上盡可能接近輸送）。在該位置處的累積劑量，其包括當前劑量W及當前治療期間先 前輸送的任何劑量，與來自治療方案的目標累積劑量進行對比。如果運兩者不匹配，則在后 續掃描期間可W施加額外的劑量至該位置。由于不會總是精確地清楚將在每次掃描期間輸 送多少福射至一個位置，該位置被掃描的次數也不是事先設定的。類似的，由于在對一個位 置每次掃描時實際輸送的福射量會有波動，每次掃描的精確福射量也無需事先設定。因此， 在一些實施方式中，該信息無需包括在治療方案中。
[0074] 在一些實施方式中，該治療方案還可包括粒子束在每層上掃描的一種或多種模 式。該治療方案還可規定能量降能器的盤片數量，從而實現特定能量級/層。其他實施方 式可包括除上述規定之外的信息或替代上述規定的信息。
[00巧]在一些實施方式中，福射祀標的整個治療方案可包括針對福射祀標不同截面 (層）的不同治療方案。針對不同截面的治療方案可包含相同信息或不同信息，諸如上面所 提供的。
[0076] 在一些實施方式中，掃描系統可包括準直器120 (圖3)W校準粒子束，其可包括相 對于福射祀標可確定位置的孔徑，從而限定粒子束的范圍并進而改變施加至福射祀標的斑 點形狀。例如，準直器可置于波束路徑中能量降能器的下行束并且在粒子束撞擊福射祀標 之前。準直器可包含粒子束穿過的區域（例如，桐或傳輸材料）W及繞該桐的其他材料（例 如，黃銅），該材料抑制或阻止粒子束的通過。
[0077] 在一些實施方式中，準直器可包括限定邊緣的結構。該結構可包括諸如黃銅的材 料，其抑制粒子束的傳輸。該結構可控制W在關于福射祀標的二維上運動，從而使得至少部 分結構處于至少部分粒子束和福射祀標之間。例如，該結構可在與粒子束交叉并且平行于、 或基本平行于正在治療的福射祀標的截面的平面的X和Y方向上運動。W該方式使用準直 器是有益的，運是因為它能夠用于定制粒子束到達患者的截面形狀，進而限制粒子束延伸 超出福射祀標的量。可W使用的準直器和能量降能器的示例在2013年12月20日提交的 美國專利申請No. 14/137,854中描述，并且其通過引用結合于此。
[0078] 如上所指出的，在一些實施方式中，W開環方式進行掃描，例如，通過使用一個或 多個處理設備實現的開環控制系統，諸如控制粒子治療系統的計算設備。在該示例中，開環 掃描包括移動粒子束越過福射祀標W利用射線基本覆蓋該祀標。在一些實施方式中，運動 與加速器的操作不同步，例如與RF頻率不同步，而是在操作加速器時獨立于加速器的操作 來運行。例如，粒子束的運動可W是連續的，且不基于粒子加速器的RF周期。連續運動可 W在福射祀標的整個層或層的一部分上發生。然而，如本文所述的，劑量測定可與對福射祀 標的粒子束脈沖輸送同步。在劑量測定與粒子束脈沖輸送同步的示例中，劑量測定還與加 速器的操作同步（例如，與RF頻率同步，其中RF頻率用于引起來自離子源等離子體柱的粒 子束脈沖）。
[0079] 粒子束的個體劑量的福射水平（例如，來自加速器的單個脈沖）可事先設定。例 如，每個個體劑量可規定W戈瑞為單位。個體劑量可W是、或對應于施加至福射祀標某位置 (例如XYZ坐標）的目標累積劑量的百分比。在一些實施方式中，個體劑量可W是目標累積 劑量的100%，并因此，僅需要單次掃描來輸送針對福射祀標每個位置的單次福射劑量（例 如，一個或多個粒子脈沖）。在一些實施方式中，個體劑量可W小于目標累積劑量的100%， 導致需要該相同位置的多次掃描W對福射祀標輸送多次福射劑量。個體劑量可W是目標 累積劑量的任意合適百分比，諸如：1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、 12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、 55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%，或運些值之間的任意百分比。
[0080] 可W根據治療方案來控制掃描磁體電流W掃描福射祀標的深度方向分層。可通過 在粒子束路徑上從距離補償器適當地定位一個或多個能量降能器和/或通過設定可變能 量粒子加速器的能量級來選定分層。隨著該分層被掃描，電流傳感器采樣施加至掃描磁體 的電流。磁體電流的量可被記錄、例如存儲在存儲器中。如果使用多于一個磁體或磁體線 圈，磁體電流的量可連同磁體或線圈的特性一起存儲。另外，電流可與福射祀標內的坐標 (例如，笛卡爾XYZ坐標）關聯，并且除了對應的磁體電流之外或替代對應的磁體電流，可W 存儲運些坐標。如上所解釋的，電流傳感器可W采樣磁體電流并將該采樣時間關聯于輸送 福射劑量（例如，脈沖）的時間。
[0081] 在運一方面，離子腔109可隨著劑量輸送來探測輸送至福射祀標的劑量強度。每 個劑量的強度連同每個所輸送劑量的位置被記錄（例如，存儲在存儲器中）。如所指出的， 每個所輸送劑量的位置可W通過坐標、磁體電流、或使用一些其他合適度量來存儲。如上所 指出的，劑量測定一一劑量驗證一一可與劑量輸送同步，并因此與加速器的輸出（其對應于 RF頻率，如上所述）同步。因此，在一些實施方式中，每次輸送劑量時，基本即刻確定該劑量 的強度，并且基本即刻確定施加劑量的位置。該信息可W存儲在一張或多張表格中（例如， 每層一張表格或每層多張表格）或其他合適的計算機存儲結構中。
[0082] 在一些實施方式中，表格可W隨著輸送額外劑量而更新。例如，表格可保持對每個 位置處所輸送劑量的量的連續追蹤