重离子整体分离环RFQ加速器的升级改造

Chinese Physics C(HEP&NP)Vol.32, ,Mar.,2008

RFQ *

1)

( , 100871)

RFQ(ISR RFQ) , RFQ ; 2.45GHz O+ECR ; ;1MeV ISR RFQ ; .

RFQ

1

1MeV RFQ(ISR

RFQ) 1999 , C+,N+,O+,

O? 65keV [1,2],

RFQ O+,O? ,

[3].1MeV ISR

RFQ 1.

11MeV ISR RFQ

/(keV/u) 1.375

/(keV/u)65.0

/MHz26.0

/cm260.0

/cm75.0

/kV70.0

/kW24.5

/μA660

/(%)86

/(k?·m)520

2008–01–07

* (10455001 10605003)

1)E-mail:yrlu@https://www.wendangku.net/doc/9e10451473.html,

262—264

RFQ 263

264Chinese Physics C(HEP&NP)Vol.32

Received7January2008

*Supported by NSFC(10455001,10605003)

1)E-mail:yrlu@https://www.wendangku.net/doc/9e10451473.html,

质子和重离子加速器放射治疗技术临床应用质量控制指标

附件14 质子和重离子加速器放射治疗技术 临床应用质量控制指标 （2017年版） 一、适应证符合率 定义：符合质子或重离子放射治疗临床适应证的患者例次数占同期质子或重离子放射治疗总例次数的比例。 计算公式： ×100% 适应证符合率= 符合该机构制定的临床治疗适应证的例次数 同期质子或重离子放射治疗总例次数 意义：反映医疗机构质子或重离子放射治疗的规范性。 二、病理诊断率 定义：实施质子或重离子放射治疗前有明确病理诊断的患者数占同期质子或重离子放射治疗患者总数的比例。 计算公式： 病理诊断率= 接受质子或重离子放射治疗前有明确病理诊断的患者数 ×100% 同期质子或重离子放射治疗患者总数 意义：反映医疗机构质子或重离子放射治疗的规范性。 三、临床TNM分期比例 定义：根据AJCC/UICC临床TNM分期标准，对于接受质子或重离子放射治疗的患者进行分期。临床TNM分期比例是指对实施质子或重离子放射治疗的患者进行各临床TNM分期的患者数占同期质子或重离子放射治疗患者总数的比例。 计算公式：

临床TNM分期比例= 进行各临床TNM分期的患者数 ×100% 同期质子或重离子放射治疗患者总数 意义：反映医疗机构质子或重离子放射治疗的规范性。 四、MDT执行率 定义：MDT（Multidiciplinary Team）是指多学科综合治疗团队。MDT执行率是指实施质子或重离子放射治疗的患者，治疗前执行MDT的患者数占同期质子或重离子放射治疗患者总数的比例。 计算公式： MDT执行率= 治疗前执行MDT的患者数 ×100% 同期质子或重离子放射治疗患者总数 意义：反映医疗机构质子或重离子放射治疗的规范性。 五、知情同意书签署率 定义：实施质子或重离子放射治疗的患者，治疗前签署知情同意书的患者数占同期质子或重离子放射治疗患者总数的比例。 计算公式： ×100% 知情同意书签署率= 治疗前签署知情同意书的患者数 同期质子或重离子放射治疗患者总数 意义：反映医疗机构质子或重离子放射治疗的规范性。 六、治疗方案完成率 定义：实施质子或重离子放射治疗的患者，完成既定治疗方案的患者数占同期质子或重离子放射治疗患者总数的比例。 计算公式：

质子和重离子加速器放射治疗技术管理规范(试行)

卫生部办公厅关于印发《质子和重离子加速器放射治疗技术 管理规范（试行）》的通知 卫办医政发〔2009〕198号 各省、自治区、直辖市卫生厅局，新疆生产建设兵团卫生局：为贯彻落实《医疗技术临床应用管理办法》，做好质子和重离子加速器放射治疗技术审核和临床应用管理，保障医疗质量和医疗安全，我部组织制定了《质子和重离子加速器放射治疗技术管理规范（试行）》。现印发给你们，请遵照执行。 二〇〇九年十一月十三日

质子和重离子加速器 放射治疗技术管理规范（试行）为规范质子和重离子加速器放射治疗技术（以下简称质子和重离子放射治疗技术）的临床应用，保证医疗质量和医疗安全，制定本规范。本规范为技术审核机构对医疗机构申请临床应用质子和重离子放射治疗技术进行技术审核的依据，是医疗机构及其医师开展质子和重离子放射治疗技术的最低要求。 本规范所称质子和重离子放射治疗技术是指通过加速器产生离子如质子、碳离子等实施诊断或治疗的技术。不包括应用普通加速器产生的X线、电子线和钴60产生的 线实施放射治疗的技术。 一、医疗机构基本要求 （一）医疗机构开展质子和重离子放射治疗技术应当与其功能、任务相适应。 （二）三级甲等医院，有卫生行政部门核准登记的放射治疗专业和其他相关的医学影像科诊疗科目。 （三）放射治疗科。 1.放射治疗科应有临床医师、放射物理师、技师、加速器维修保养工程技术人员和护师。 2.开展放射治疗工作10年以上，放射治疗科床位不少于30张。

3.具有CT模拟定位机、带多叶光栅的直线加速器、逆向治疗计划系统、质量保证和质量控制设备等。 4.配备可发射质子、碳离子等的加速器。 5.已经开展图像引导放射治疗、调强适形放射治疗、立体定向放射治疗和三维适形放射治疗等技术。 6.放射治疗技术水平已达到三级甲等医院放射治疗专业重点科室要求，在本省（自治区、直辖市）三级甲等医院中处于领先地位。 （四）影像诊断科室。 1.具备磁共振（MRI）、计算机X线断层摄影（CT）和正电子发射计算机断层显像仪（PET-CT）等影像诊断设备。 2.具备影像网络传输系统。 3.开展影像诊断工作5年以上。 4.影像诊断技术水平达到三级甲等医院影像诊断专业重点科室要求，在本省（自治区、直辖市）三级甲等医院中处于领先地位。 （五）有至少2名具备质子和重离子放射治疗技术临床应用能力的本院在职医师，有经过相关知识和技能培训并考核合格的其他专业技术人员。 二、人员基本要求 （一）放射治疗医师。 1.取得《医师执业证书》，执业范围是医学影像和放射

医用重离子加速器

第三章医用重离子加速器 医用重离子加速器提供的重离子束主要应用于重离子束治癌，而提供的放射性核素以在核医学方面的应用为主。重离子束治癌在美，日，德等发达国家已进入到临床试验阶段，而放射性核素在核医学方面的应用大都处于试验研究阶段。由中国科学院近代物理研究所、甘肃省医学科学研究院、甘肃省肿瘤医院合作、兰州军区兰州总医院参与的甘肃省科技重大项目——“重离子束辐射治疗癌症的关系就是开发研究”，于2006年12月开始临床研究。到目前，已应用重离子束放射治疗浅表肿瘤受试者127名，效果显著，绝大部分病人无明显不良反应，治

疗后病人的随访率达96%以上，使我国成为国际上第4个有能力进行重离子治癌临床研究的国家。 第一节重离子治癌原理 一、概述 重离子束与物质相互作用的特殊机理使得它在肿瘤治疗方面具有一系列明显的优点：重离子束治疗精度高达(毫米量级);剂量相对集中，照射治疗时间短，疗效高；对肿瘤周围健康组织损伤小；重离子束治疗能做到实时监测，便于控制辐照位置和剂量。 以上优点使得重离子束的治疗作用可

以与手术刀媲美，达到普通电离辐照(此处普通电离辐照指x、r及电子束)治疗难以实现的疗效，因而重离子束被称为是21世纪最理想的放射治疗用射线。也正是由于重离子束在放射治疗中的上述优点，世界上许多国家都倾注了大量的人力和物力进行医用重离子束加速器的研制，或利用已有的重离子加速器进行治癌装置的建造和治癌基础及临床应用研究，这使得重离子治癌成为放射治疗领域的前沿性研究课题。 二、重离子治癌的科学依据和优势 放射治疗的主要原则就是给予肿瘤尽

可能大的辐射剂量，将癌细胞杀死，同时又尽可能地保护肿瘤周围和辐射通道上的正常组织使其少受损伤。由于普通电离辐照对剂量深度分布均呈指数衰减或略微上升而后衰减的特征，使治疗受到很大限制；而重离子束以其独特的放射物理学和放射生物学性质，在放射治疗上独具优势。 （一）重离子束的物理特性 1.特殊的深度剂量分布 荷电重离子贯穿靶物质时主要是通过与靶原子核外电子的碰撞损失其能量，随离子能量的降低，这种碰撞的概率增大。因此，离子在接近其射程末端时损失其大部分初始动能，形成一个高剂量的能量损

质子重离子放射治疗的介绍和比较

质子、重离子放射治疗的介绍 一、质子治疗 质子治疗：氢原子核中的质子通过粒子加速器释放高能量射线的治疗。 二、重离子治疗 重离子，是指重于2号元素氦并被电离的粒子。所谓重离子就是比电子重的粒子。应用于放射线治疗的重离子通常是指碳素离子。 利用重离子加速器将碳离子加速到光速的70%左右，再利用形成的碳离子束流进行照射。

三、粒子（质子、重离子）治疗的优势 a. X射线进入人体时在皮肤附近释放的能量最高，进入人体后则会逐步降低能量，所以到达肿瘤时就不一定是能量最高杀伤力最强的时刻，达不到充分的治疗效果；而且射线会在穿透肿瘤后继续释放能量，损害周围的正常组织。而粒子，可以进行调节，达到我们的期盼：在皮肤附近以及到达肿瘤之前抑制能量的释放，一旦到达肿瘤时便会瞬间释放大剂量的能量，经过肿瘤后又马上停止释放能量（布拉格峰，Bragg 峰）。简而言之，就是射线在体内的分布较传统射线更集中，更优质。减少毒副反应，减少第二原发肿瘤。 b. 重离子和质子有足够的放射剂量能到达体内更深部位的肿瘤。

四、粒子（质子、重离子）治疗的适应症 没有远处转移，（原则上）没有淋巴结转移，局限在某一部位的肿瘤，适合进行质子重离子治疗。黑色素瘤、骨和软组织肉瘤、脊索瘤、高危前列腺癌、胰腺癌和术后复发的直肠癌，重离子放疗显示了很好的疗效。 血液内的肿瘤、空腔脏器内如胃、肠等肿瘤以及乳腺肿瘤等不适合质子重离子治疗。

五、质子治疗和重离子治疗的区别 重离子在生物学效应方面优于质子。因为重离子能够对肿瘤细胞DNA 产生直接作用，使DNA 的双链同时受到损伤，且不受氧浓度的影响，使正常癌细胞或乏氧癌细胞产生不可修复的致死性损伤，从而彻底杀死癌细胞。而质子在对癌细胞DNA 损伤的程度不如重离子。因此，这一点上，重离子比质子具有更强的杀灭抵抗放射肿瘤细胞的能力。但是在重离子放射线照射过程中，产生的离子碎片对肿瘤前部和形成的末端小尾巴对治疗的影响, 尤其是对末端横向散射的影响, 以及如何进行有效评估等问题的研究，目前还不是很清楚。 质子治疗的布拉格峰尾部衰减更快，没有拖尾现象，给予靶区外正常组织的剂量很小，在这点上，质子要优于重离子。 所以，目前质子/ 重离子治疗领域，仍以质子放疗为主，重离子放疗技术尚未完全成熟。

加速器类型

粒子加速器：particle accelerator 一种用人工方法产生快速带电粒子束的装置。粒子加速器有三个基本组成部分：粒子源；真空加速系统和导引、聚焦系统。粒子加速器的效能通常以粒子所能达到的能量来表征。粒子能量在100MeV以下的称为低能加速器，能量在0.1～1GeV间的称为中能加速器，能量在1GeV以上的称为高能加速器。按照被加速粒子的种类，加速器可分为电子加速器、质子加速器和重粒子加速器等。按照加速电场和粒子轨道的形态，又可分为四大类：直流高压式加速器、电磁感应式加速器、直线谐振式加速器和回旋谐振式加速器。它们各自都有适于工作的粒子品种、能量范围以及性能特色。近年来，大中型的粒子加速器（如重离子加速器和高能加速器等）往往采用多种加速器的串接组合：例如由直流高压型加速器作预加速器，注入直线谐振式加速器加速至中间能量，再注入回旋谐振式加速器加速至终能量。这样的系统有利于发挥每一类加速器的效率和特色。（撰写：陈佳滠审订：关遐令） 串列加速器：tandem accelerator 利用一个高压使带电粒子获得两次加速的静电型加速器。串列加速器的直流高压通常由输电系统将电荷从低电位输送到高压电极上而形成。它的工作原理是将由负离子源产生负离子注入到加速器主体中，在高压电极的正电场的作用下，经低能段加速管被第一次加速。当负离子到达高压电极后，通过电子剥离器并被剥掉2个或多个电子，变为正离子。在高压电极作用下，正离子经高能段加速管再次被加速。图为中国原子能科学研究院的HI-13串列加速器主体外貌。（撰写：秦久昌审订：关遐令） 高压倍加器：Cockcroft-Walton accelerator 利用倍压整流方法产生直流高压，对离子或电子加速。其倍压整流工作原理如图所示，主要由高压变压器，高压整流器和高压电容器等组成。在无负载时，倍压整流线路输出的高压V随倍压级数n增加而线性增加，可表达为V-2nVa，式中Va为高压变压器T的次级绕组交流电压峰值。当有负载时，随着级数n的增加，线路的电压降和电压波动会严重增加，因此级数n不能太高。一般倍压整流器可输出直流高压从几百千伏（大气中）到兆伏级（高气压下）。高压倍加器由高压倍压整流电源，离子源（或电子枪），加速管、聚焦和传输系统，真空和控制系统组成。高压倍加器的输出功率较大，可以用作较理想的中子源，X光源少离子注入机。（撰写：秦久昌审订：关遐令） 静电加速器：electrostatic accelerator; Van de Graff accelerator 一种利用直流高压静电场对带电普子进行加速的高压型加速器。1933年美国范德格拉夫首先提出一种新的起电原理：一个圆筒形金属高压电极由几根绝缘柱支承。位于底部的电晕针排加电压后，电晕放电产生的离子（或电子），由橡胶带输送到高压电极上形成直流高压。早期静电加速器工作在大气中，由于气体击穿，限制了高压进一步升高，最高电压为6MV。后来发展为高气压型静电加速器，即把静电发生器，离子源和加速管等封在钢筒内，充以高压绝缘气体，大大地提高了电场击穿场强。静电加速器结构如图所示。静电加速器较其他加速器有如下特点：被加速离子的能量连续可调、离子的能量单一、可加速多种离子或电子、离子束聚焦良好、离子束靶点小。静电加速器是低能核物理实验的理想工具，同时还广泛应用于离子注入，材料分析、材料辐照等领域。（撰写：秦久昌审订：关遐令） 电子直线加速器：electron linac; electron linear accelerator 利用射频电场来加速电子的直线轨道加速器，由电子枪、加速管、射频功率源、射频传输、真空、冷却水、束流引出和控制等系统组成。迄今全世界已有数千台电子直线加速器用于放射治疗、无损探测、辐照加工和科学研究诸多领域。电子能量从几兆电子伏到几十吉电子伏，长度从几十厘米到几千米。现有的大部分电子直线加速器都工作在S波段，目前正在研制X波段加速结构。这种新结

质子和重离子加速器放射治疗技术管理规范方案

质子和重离子加速器 放射治疗技术管理规范（试行） 为规范质子和重离子加速器放射治疗技术（以下简称质子和重离子放射治疗技术）的临床应用，保证医疗质量和医疗安全，制定本规范。本规范为技术审核机构对医疗机构申请临床应用质子和重离子放射治疗技术进行技术审核的依据，是医疗机构及其医师开展质子和重离子放射治疗技术的最低要求。 本规范所称质子和重离子放射治疗技术是指通过加速器产生离子如质子、碳离子等实施诊断或治疗的技术。不包括应用普通加速器产生的X线、电子线和钻60产生的实施放射治疗的技术。 一、医疗机构基本要求 （一）医疗机构开展质子和重离子放射治疗技术应当与其功能、任务相适应。 （二）三级甲等医院，有卫生行政部门核准登记的放射治疗专业和其他相关的医学影像科诊疗科目。 （三）放射治疗科。 1. 放射治疗科应有临床医师、放射物理师、技师、加速器维修保养工程技术人员和护师。 2. 开展放射治疗工作10年以上，放射治疗科床位不少 于30张 3. 具有CT模拟定位机、带多叶光栅的直线加速器、逆向治疗

计划系统、质量保证和质量控制设备等。 4. 配备可发射质子、碳离子等的加速器。 5. 已经开展图像引导放射治疗、调强适形放射治疗、立体定向放射治疗和三维适形放射治疗等技术。 6. 放射治疗技术水平已达到三级甲等医院放射治疗专业重点科室要求，在本省（自治区、直辖市）三级甲等医院中处于领先地位。 （四）影像诊断科室。 1. 具备磁共振（MRI）、计算机X线断层摄影（CT）和正电子发射计算机断层显像仪（PET-CT等影像诊断设备。 2. 具备影像网络传输系统。 3. 开展影像诊断工作5年以上。 4. 影像诊断技术水平达到三级甲等医院影像诊断专业重点科室要求，在本省（自治区、直辖市）三级甲等医院中处于领先地位。 （五）有至少2名具备质子和重离子放射治疗技术临床应用能力的本院在职医师，有经过相关知识和技能培训并考核合格的其他专业技术人员。 二、人员基本要求 （一）放射治疗医师。 1. 取得《医师执业证书》，执业范围是医学影像和放射 治疗专业的本院在职医师。 2. 有1名以上具有主任医师专业技术职务任职资格，并有10

直线加速器 物理师试卷

2007 LA物理师模拟试卷 一单选题（共120小题，每小题只有一个选项是正确的） 1 L壳层最多可容纳的电子数为多少？ A 2 B4 C6 D8 E10 2 光子能量的表达式是哪项？（C为光速，h是普朗克常数） A E=hC B E= hC/λ C E=hλ D E=hλ/C E E=Cλ 3 只有当入射X（γ）光子能量大于多少时才能发生电子对效应？ A 200Kev B 400Kev C 1.02Mev D 1.25 Mev E 1.33 Mev 4 用于放射治疗吸收剂量校准及日常监测的主要方法是： A 量热法 B 电离室法C热释光法 D 半导体法 E 胶片法 5 指形电离室壁多选用什么材料？ A 铝 B 碳C石墨 D 酚醛树脂E塑料 6 电离室的有效测量点规定在电离室中心点的哪个方向（面向电离辐射入射方向）? A 前方 B 后方 C右侧方 D左侧方 E中心点 7 如以r表示电离室的半径，则钴-60γ射线的有效测量点位于： A 0.1r B 0.3r C 0.5r D 0.75r E 几何中心 8 关于胶片在剂量学中的应用哪项描述错误？ A 检查射野的平坦度和对称性 B 获取离轴比及百分深度剂量等剂量学数据 C 验证相邻射野间剂量分布的均匀性 D 验证治疗计划系统剂量计算的精确度 E 验证低能X射线的剂量分布误差 9 以水为吸收介质，康普顿效应占优势的能量段是： A 1-10Kev B 10-30Kev C 30Kev-25Mev D 25-100Mev E 100-125Mev 10 以下哪项为天然放射性同位素？ A 镭-226 B 铯-137 C 钴-60 D 铱-192 E 碘-125 11 近距离治疗所用源位于200Kev-2Mev能量段的同位素所具有的物理特征是： A 剂量率常数不变 B 剂量率常数随能量变化 C 剂量率常数随组织结构变化 D 与生物组织的相互作用服从康普顿弹性散射规律 E 光电效应占主导地位

2017年版质子和重离子加速器放射治疗技术

质子和重离子加速器放射治疗技术 临床应用质量控制指标 （2017年版） 一、适应证符合率 定义：符合质子或重离子放射治疗临床适应证的患者例次数占同期质子或重离子放射治疗总例次数的比例。 计算公式： 适应证符合率= 符合该机构制定的临床治疗适应证的例次数 ×100% 同期质子或重离子放射治疗总例次数 意义：反映医疗机构质子或重离子放射治疗的规范性。 二、病理诊断率 定义：实施质子或重离子放射治疗前有明确病理诊断的患者数占同期质子或重离子放射治疗患者总数的比例。 计算公式： 病理诊断率= 接受质子或重离子放射治疗前有明确病理诊断的患者数 ×100% 同期质子或重离子放射治疗患者总数 意义：反映医疗机构质子或重离子放射治疗的规范性。 三、临床TNM分期比例 定义：根据AJCC/UICC临床TNM分期标准，对于接受质子或重离子放射治疗的患者进行分期。临床TNM分期比例是指对实施质子或重离子放射治疗的患者进行各临床TNM分期的患者数占同期质子或重离子放射治疗患者总数的比例。 计算公式： 临床TNM分期比例= 进行各临床TNM分期的患者数 ×100% 同期质子或重离子放射治疗患者总数

四、MDT执行率 定义：MDT（Multidiciplinary Team）是指多学科综合治疗团队。MDT执行率是指实施质子或重离子放射治疗的患者，治疗前执行MDT的患者数占同期质子或重离子放射治疗患者总数的比例。 计算公式： MDT执行率= 治疗前执行MDT的患者数 ×100% 同期质子或重离子放射治疗患者总数 意义：反映医疗机构质子或重离子放射治疗的规范性。 五、知情同意书签署率 定义：实施质子或重离子放射治疗的患者，治疗前签署知情同意书的患者数占同期质子或重离子放射治疗患者总数的比例。 计算公式： 知情同意书签署率= 治疗前签署知情同意书的患者数 ×100% 同期质子或重离子放射治疗患者总数 意义：反映医疗机构质子或重离子放射治疗的规范性。 六、治疗方案完成率 定义：实施质子或重离子放射治疗的患者，完成既定治疗方案的患者数占同期质子或重离子放射治疗患者总数的比例。 计算公式： 治疗方案完成率= 完成既定治疗方案的患者数 ×100% 同期质子或重离子放射治疗患者总数

7质子和重离子加速器放射治疗技术管理规范

附件13 质子和重离子加速器 放射治疗技术管理规范 （2017年版） 为规范质子和重离子加速器放射治疗技术（以下简称质子和重离子放射治疗技术）临床应用，保证医疗质量和医疗安全，制定本规范。本规范是医疗机构及其医务人员开展质子或重离子放射治疗技术的最低要求。 本规范所称质子和重离子放射治疗技术是指通过加速器产生质子、重离子等实施放射治疗的技术。不包括应用普通加速器产生的X线、电子线和钴60产生的 线实施放射治疗的技术。 一、医疗机构基本要求 （一）医疗机构开展质子或重离子放射治疗技术应当与其功能、任务和技术能力相适应。 （二）有卫生计生行政部门核准登记的肿瘤科、放射治疗科、病理科及医学影像科等相关诊疗科目。 （三）有10年以上的调强放射治疗技术（IMRT）肿瘤

治疗经验，年收治肿瘤患者不少于10000例。 （四）辐射防护条件满足国家标准要求，取得卫生监督和环保部门的许可证。 （五）放射治疗科。 1.有临床医师、放射物理师、技师、加速器维修保养工程技术人员和护师。 2.开展放射治疗工作10年以上，年收治放射治疗患者不少于2000例。 3.具有CT模拟定位机、带多叶光栅的直线加速器、逆向治疗计划系统、质量保证和质量控制设备等。 4.具有三维图像引导技术，开展在线三维图像引导放射治疗、调强适形放射治疗、立体定向放射治疗技术均在3年以上，每项技术治疗患者不少于100例。 5.按照国家卫生计生行政部门相关设备配置要求，规范配备质子或重离子放射治疗系统设备。 （六）医学影像科。 1.有磁共振（MRI）、计算机X线断层摄影（CT）和正

电子发射计算机断层显像仪（PET-CT）等影像诊断设备。 2.有医学影像图像管理系统。 3.开展影像诊断（含核医学）工作10年以上。 （七）有至少3名具备质子或重离子放射治疗技术临床应用能力的本医疗机构注册医师。有至少3名具备质子或重离子放射治疗技术临床应用能力的本医疗机构在职物理师。有经过质子或重离子放射治疗技术相关知识和技能培训合格的、与开展质子或重离子放射治疗技术相适应的其他专业技术人员。 二、人员基本要求 （一）放射治疗医师。 1.取得《医师执业证书》，执业范围是医学影像和放射治疗专业。 2.有10年以上肿瘤放射治疗工作经验，取得副主任医师及以上专业技术职务任职资格。 3.经过省级卫生计生行政部门指定的培训基地关于质子或重离子放射治疗技术相关专业系统培训，具备开展质子或

重离子加速器数字电源回读系统

第５２卷第６期 原子能科学技术Vol ．５２，No ．６ ２０１８年６月Atomic Energy Science and Technology Jun ．２０１８ 重离子加速器数字电源回读系统 张华剑１，２，吴凤军２，黄玉珍２，高大庆２，陈 皓２，张 帅２，崔 渊１，２ （１．中国科学院大学，北京 １０００４９；２．中国科学院近代物理研究所，甘肃兰州 ７３００００） 摘要：为提高数字电源回读数据的精确性、抑制噪声、降低成本，开发设计了全数字化回读系统。在本系统中，发送端的数字电源控制器通过光纤模块，按专用协议以２kHz 频率发送４种数据；接收端的数字信号采集设备接收、存储每台电源的回读数据，并标记以时间戳。系统采用有效机制保证每条数据通路的时钟同步，并提供了数据分析图形化界面。经现场测试，验证了系统的性能，达到了设计目的，使全数字化回读首次在重离子医用加速器励磁电源系统上得到成功应用。基于其较好的抗干扰性和经济性，未来可在重离子加速器中推广应用。 关键词：数字电源回读系统；高速串行数据传输；数据时间戳；海量数据处理；重离子加速器 中图分类号：TL ５０３．５ 文献标志码：A 文章编号：１０００-６９３１（２０１８）０６-１１３２-０７ 收稿日期：２０１７-０９-０４；修回日期：２０１７-１０-３１ 基金项目：国家自然科学基金资助项目（１１４０５２３９） 作者简介：张华剑（１９８４—），女，四川仁寿人，工程师，博士研究生，加速器电源技术专业 网络出版时间：２０１８-０１-１２；网络出版地址：http ：∥kns ．cnki ．net ／kcms ／detail ／１１．２０４４．T L ．２０１８０１１１．１０１６．００６．html ｄｏｉ：１０．７５３８／y zk ．２０１７．y ouxian ． ０５３４ＤｉｇｉｔａｌＰｏｗｅｒＳｕｐｐｌｙＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＳｙｓｔｅｍｆｏｒＨｅａｖｙＩｏｎＡｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ ZHANG Huajian １，２，WU Fengjun ２，HU ANG Yuzhen ２，GAO Daqing ２， CHEN Hao ２，ZHANG Shuai ２，CUI Yuan １，２（１．ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００４９，Ｃｈｉｎａ； ２．ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭｏｄｅｒｎＰｈｙｓｉｃｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ： A new full -digital power supply measurement system was designed to achieve better measurement accuracy ，improved noise suppression ，and lower cost ．In the pro -p osed system ，four kinds of data are sent from digital pow er supply regulator via an optical interface with a frequency of ２kHz ．A set of high -p erformance digital signal acquisition equipment receives ，time -stamps and stores data of each pow er supply ．Data analysis g raphical user interface was provided ．Actual use of the system indicates that it fulfills design requirements ．Digital measurement is firstly applied in power supply system of heavy ion medical accelerator ．It can be popularized in future heavy ion accel -erator based on its strong anti -interference and economy ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：digital power supply measurement system ；high speed serial data transmis -sion ；data time stamp ；massive data processing ；heavy ion accelerator 在重离子加速器调束过程中，电源回读系 统对分析电源运行状态进而优化束流品质起着 至关重要的作用。对于典型的电源回读系统，每台电源配备１台电流监测设备（如DCCT 零万方数据

重离子治癌的发展历程

重离子治癌的发展历程 1895年，威廉·康拉德·伦琴发现了X射线。这是一种非常容易穿透人体的短波电磁辐射。他很快便察觉到，没有穿透人体的那部分能量会被人体所吸收，正是这部分能量为人体组织带来了杀灭癌细胞的生物效应。 从X射线被发现还不到两个月时间，欧洲和北美就开始利用X射线拍摄活着的患者的内脏照片，不仅如此，它更开始被用于治疗恶性肿瘤等形形色色的疾病。正如我们现在所知，X光射束是高能光子形成的，在穿透人体时会失去其强度。因此，在治疗人体深层肿瘤时，靶区体积的上游会吸收到相对更高的剂量，而下游也会接受到相当多的剂量。尽管如此，光子束在今天还是最为普遍的肿瘤治疗方法。肿瘤的最新放射疗法所采用的是直线加速器（Linac）——一种瞄准靶区，将电子加速至数十MeV，产生高能光子束的装置。适形调强放疗（IMRT）是使光子束瞄准靶区，从多个不同方向进行照射，以此降低治疗体积外侧的不必要的剂量。这种光子束治疗一般被称为“传统型”的放射治疗，与下文将要探讨的质子束和重离子等新型疗法是有很大区别的。 上世纪50年代，LBNL制造出了6GeV（GeV：十亿电子伏特）的同步加速器（Synchrotron）——高能质子同步稳相加速器（bevatron）。到70年代初期，已经能够对原子序数为6-18的粒子进行加速，使其能量可以达到用于放射线物理学和放射线生物学研究的程度。70年代，LBNL建造了一台名为“贝巴拉克（Bevilac）”的复合型加速器。在这台加速器里应用了superHILAC（巨型重离子直线加速器），可以将更重的重离子射入高能质子同步稳相加速器（bevatron），其能量最大被加速至 2.1GeV/核子。“贝巴拉克”将质子或其它重粒子加速到具有足够大的能量，使其能以高强度穿透人体深层，为深层肿瘤治疗的医学研究打开了更广阔的天地。 重离子兼具优异的物理学特性和生物学特性，可用来有效的治疗肿瘤。与质子束相比，重离子在透射过人体时，由于发生的散射很少，能量分散也很小，剂量可以在射程结束后急剧地降为0。这就意味着，与光子束和质子束相比，重离子的照射野的边界宽度要窄得多。相比光子束和质子束，重离子能够更加准确地描摹与重要器官相邻的靶体积，从而可以把更多的剂量集中照射于靶体积上。在临床上，重粒子治疗在提高肿瘤控制率和减少正常组织并发症的发生率上被寄予厚望。 1975年到1992年之间，加州大学旧金山分校的Joseph R. Castro教授与他的研究小组使用184英寸的同步电子回旋加速器所产生的氦束，以及利用“贝巴拉克”产生的更重的重离子的展宽布拉格峰，实施了人体肿瘤治疗的临床试验。他们所使用的重离子的范围是4He~28Si，但使用最多的离子是20Ne。依照美国国家规约（NCOG/RTOG）接受治疗的患者人数中，氦束约有700人，氖束约有300人，接受氦束治疗的患者主要是软骨瘤、脊索瘤、脑膜瘤和其他原发性颅底肿瘤。在使用20Ne束对发生于副鼻腔、鼻部、唾液腺等颅底范围内的病变的治疗上，获得了优异的5年局部控制率。 HIMAC共有3个治疗室，其中一个治疗室同时拥有一根水平束和一根垂直束，其他两个治疗室分别拥有一根水平束或垂直束。除此以外还有二次（放射线）射束室、生物学实验室和物理实验室，这些实验室均配备了水平束。直至目前（2010年2月），辻井博彦教授和

质子和重离子加速器放射治疗技术管理规范

质子和重离子加速器 放射治疗技术管理规范 （2017年版） 为规范质子和重离子加速器放射治疗技术（以下简称质子和重离子放射治疗技术）临床应用，保证医疗质量和医疗安全，制定本规范。本规范是医疗机构及其医务人员开展质子或重离子放射治疗技术的最低要求。 本规范所称质子和重离子放射治疗技术是指通过加速器产生质子、重离子等实施放射治疗的技术。不包括应用普通加速器产生的X线、电子线和钴60产生的 线实施放射治疗的技术。 一、医疗机构基本要求 （一）医疗机构开展质子或重离子放射治疗技术应当与其功能、任务和技术能力相适应。 （二）有卫生计生行政部门核准登记的肿瘤科、放射治疗科、病理科及医学影像科等相关诊疗科目。 （三）有10年以上的调强放射治疗技术（IMRT）肿瘤

治疗经验，年收治肿瘤患者不少于10000例。 （四）辐射防护条件满足国家标准要求，取得卫生监督和环保部门的许可证。 （五）放射治疗科。 1.有临床医师、放射物理师、技师、加速器维修保养工程技术人员和护师。 2.开展放射治疗工作10年以上，年收治放射治疗患者不少于2000例。 3.具有CT模拟定位机、带多叶光栅的直线加速器、逆向治疗计划系统、质量保证和质量控制设备等。 4.具有三维图像引导技术，开展在线三维图像引导放射治疗、调强适形放射治疗、立体定向放射治疗技术均在3年以上，每项技术治疗患者不少于100例。 5.按照国家卫生计生行政部门相关设备配置要求，规范配备质子或重离子放射治疗系统设备。 （六）医学影像科。 1.有磁共振（MRI）、计算机X线断层摄影（CT）和正

电子发射计算机断层显像仪（PET-CT）等影像诊断设备。 2.有医学影像图像管理系统。 3.开展影像诊断（含核医学）工作10年以上。 （七）有至少3名具备质子或重离子放射治疗技术临床应用能力的本医疗机构注册医师。有至少3名具备质子或重离子放射治疗技术临床应用能力的本医疗机构在职物理师。有经过质子或重离子放射治疗技术相关知识和技能培训合格的、与开展质子或重离子放射治疗技术相适应的其他专业技术人员。 二、人员基本要求 （一）放射治疗医师。 1.取得《医师执业证书》，执业范围是医学影像和放射治疗专业。 2.有10年以上肿瘤放射治疗工作经验，取得副主任医师及以上专业技术职务任职资格。 3.经过省级卫生计生行政部门指定的培训基地关于质子或重离子放射治疗技术相关专业系统培训，具备开展质子或

离子源及加速器的国内外发展简介

离子源及加速器的国内外发展 2.1离子源及其主要类型 离子源是加速器的重要部件，它的目的是将样品物质电离成带电地原子离子或分子离子。其工作原理为：热发射或者场致发射产生电子后在放电室内部被加速，得到能量，然后电子开始撞击气体分子使气体分子发生离解、电离，然后形成等离子体（等离子体离子源），最后用引出系统在等离子体中引出离子束。离子源应该具有电离效率高，聚焦性能好，离子初始能量发散小，传输效率高，离子流稳定等特点。根据不同使用条件以及用途，目前已研制出多种类型的离子源。使用比较广泛的就有弧放电离子源、PIG离子源、双等离子体离子源和双彭源。这些离子源都是以气体放电为基础的,因此常被统称为弧源。高频离子源却是利用稀薄气体进行高频放电来令气体电离，一般都用来生产低电荷态的正离子，有时也生产负离子，用作负离子源来使用。而新型的重离子源的出现，使得重离子的电荷态得到显著提高,其中比较稳定的有电子回旋共振离子源(ECR)以及电子束离子源(EBIS)。负离子源性能较好就有转荷型以及溅射型两种。在一定条件下，以气体放电作为基础的各类离子源，都可以提供一部分的负离子束流。 图2.1离子源

①高频离子源 图2.2高频离子源 利用稀薄气体中高频放电使气体发生电离，主要产生低电荷的正离子，不过有时候也生产负离子。 在高频电场之中，自由电子与气体中地原子发生(或分子)碰撞，最后发生电离。从而带电粒子倍增，最后形成无极放电，生产了大量的等离子体。高频离子源的放电管通常使用派勒克斯玻璃或者石英管来制造。高频场则可以由管外螺线管线圈来产生，也可以使用套在管外的圆形电极产生。前者通常称为电感耦合，后者则称之为电容耦合。高频振荡器的频率通常为10 ～10 Hz，输出功率则可以达到数百瓦或以上。 从高频离子源中引出离子的方法主要有两种，其一是在放电管顶端插入一根钨丝来作为正极，而在放电管的尾端则安装一个带孔地负电极，并将该孔做成管形，方便从中引出离子流。其二则是可以把正极做成帽形，然后装它在引出电极地附近，并且放电区就在它的另外一边。但无论采用那一种引出的方式，金属电极都使要用石英或玻璃包裹起来，这可减少离子会在金属表面的复合。

质子和重离子加速器放射治疗技术临床应用质量控制指标

质子和重离子加速器放射治疗技术临床应用质量控制指 标 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

附件14 质子和重离子加速器放射治疗技术 临床应用质量控制指标 （2017年版） 一、适应证符合率 定义：符合质子或重离子放射治疗临床适应证的患者例次数占同期质子或重离子放射治疗总例次数的比例。 计算公式： 适应证符合率= ×100% 意义：反映医疗机构质子或重离子放射治疗的规范性。 二、病理诊断率 定义：实施质子或重离子放射治疗前有明确病理诊断的患者数占同期质子或重离子放射治疗患者总数的比例。 计算公式： 病理诊断率= ×100% 意义：反映医疗机构质子或重离子放射治疗的规范性。 三、临床TNM分期比例 定义：根据AJCC/UICC临床TNM分期标准，对于接受质子或重离子放射治疗的患者进行分期。临床TNM分期比例是指对实施质子或重离子放射治疗的患者进行各临床

TNM分期的患者数占同期质子或重离子放射治疗患者总数的比例。 计算公式： 临床TNM分期比例= ×100% 意义：反映医疗机构质子或重离子放射治疗的规范性。 四、MDT执行率 定义：MDT（Multidiciplinary Team）是指多学科综合治疗团队。MDT执行率是指实施质子或重离子放射治疗的患者，治疗前执行MDT的患者数占同期质子或重离子放射治疗患者总数的比例。 计算公式： MDT执行率= ×100% 意义：反映医疗机构质子或重离子放射治疗的规范性。 五、知情同意书签署率 定义：实施质子或重离子放射治疗的患者，治疗前签署知情同意书的患者数占同期质子或重离子放射治疗患者总数的比例。 计算公式： 知情同意书签署率= ×100% 意义：反映医疗机构质子或重离子放射治疗的规范

医用电子直线加速器介绍.

医用电子直线加速器介绍1.外照射治疗机 同位素远距离治疗机 深部X射线治疗机 医用电子加速器 医用质子加速器 医用中子发生器 医用重离子加速器 医用-介子发生器 2.内照射治疗机 射线后装机 中子后装机 3.立体定向放射外科治疗装置 γ-刀 X-刀 质子刀 中子立体定向放疗装置

医用电子直线加速器按其能量范围分为低、中、高三类。 四、医用电子直线加速器的原理 1.基本原理 2.系统框图 3.主要组成部分

●加速系统 ●辐射系统 ●剂量检测系统 ●机架、治疗床及辐射头运动系统 ●控制系统 ●温控及充气系统 4.加速系统 加速系统是医用电子直线加速器的核心。由加速管、微波传输系统、微波功率源、脉冲调制器等组成。

加速管由电子枪、加速结构、引出系统、离子泵组成。电子枪产生供加速的电子，其阴极被加热后产生热发射电子，在阴极和阳极间的高压电场作用下，以一定的初始能量从阳极中心孔道穿出注入加速结构。 加速结构有行波和驻波两种加速结构，是对电子进行加速的核心器件。微波功率经耦合波导馈入后，在其中产生行波或驻波电磁场。驻波结构可以在同样长度上比行波获得更高的能量增益。引出系统的作用是将电子束引出，分为直束式和偏转式两种，低能机的加速管较短，大多采用直束式，中、高能机的加速管较长，必须采用带偏转磁铁的偏转式引出系统。离子泵用以吸收气体，使加速管里维持真空状态。 4.2微波传输系统 微波传输系统主要包括： 弯波导及直波导

定向耦合器 吸收水负载 三端环流器 4.3微波功率源 低、中能机常用磁控管作微波功率源。 磁控管是微波自激震荡器，体积小，工作电压低，但其工作频率易漂移，因此需采用自动稳频系统，提高频率稳定度。 高能机需较高的微波功率，常用多腔速调管作为微波功率源。速调管是微波功率放大器，体积大，工作电压高，需要有前置激励来驱动，频率比较稳定，但也需自动调频系统使其与负载变化保持一致。

医用直线加速器

医用直线加速器 医用加速器是生物医学上的一种用来对肿瘤进行放射治疗的粒子加速器装 置。带电粒子加速器是用人工方法借助不同形态的电场，将各种不同种类的带电 粒子加速到更高能量的电磁装置，常称“粒子加速器”，简称为“加速器”。要 使带电粒子获得能量，就必须有加速电场。依据加速粒子种类的不同，加速电场 形态的不同，粒子加速过程所遵循的轨道不同被分为各种类型加速器。目前国际 上，在放射治疗中使用最多的是电子直线加速器。 电子直线加速器 电子直线加速器是利用具有一定能量的高能电子与大功率微波的微波电场相互作用，能量电子直接引出，可作电子线治疗。电子打击重金属靶，产生韧致辐射，发射X射线，作X线治疗。根据电子与微波电场的作用方式不同，电子直线加速器分为行波加速器和驻波加速器。一个最简单的电子直线加速器至少要包括，一个加速场所（加速管），一个大功率微波源和波导系统，控制系统，射线均整和防护系统。当然市场上作为商品的设备要远比这些复杂，但这些基本部件都是必不可少的。 基本介绍 医用加速器按照能量区分可以分为低能机、中能机和高能机。 不同能量的机器的X 线能量差别不大一般为4/6/8MeV，有的到10MeV。按照X 能量的档位加速器分为单光子、双光子和多光子。 低中高能机的区分主要在于给出的电子线的能量。 和高能物理用电子直线加速器相比，1—50MeV 属于低能范围，但对临床 使用，能量为50MeV 的医用电子直线加速器属于高能范围。 低能医用电子直线加速器 (1)只提供一挡X-辐射，用于治疗深部肿瘤，x-辐射能量4—6MV，采用驻 波方式时加速管总长只有30cm 左右，无需偏转系统，同时还可省去聚焦系统 及束流导向系统，加速管可直立于辐射头上方，称为直束式。直束式的一个 优点是靶点对称。

直线加速器(LA)物理师部分11

For personal use only in study and research; not for commercial use 直线加速器（LA）物理师部分 第一章放射物理基础 1.1 介绍 基本物理常数重要推导物理常数物理量和单位四种基本作用力基本粒子非电离辐射和电离辐射光子致电离辐射质能关系辐射量和单位 1.2 原子与原子核结构 原子结构组成和特性卢瑟福原子模型玻尔氢原子模型及四个假定玻尔氢原子模型能级结构多电子原子壳层模型核结构核反应放射性放射性活度放射性衰变衰变常数半衰期比放射性活度平均寿命递次衰变核素活化放射性衰变方式及特点 1.3 电子相互作用 电子与轨道电子相互作用电子与原子核相互作用阻止本领总质量能量阻止本领质量阻止本领质量碰撞阻止本领质量辐射阻止本领限制性阻止本领质量散射本领传能线密度 1.4 光子相互作用 间接电离光子辐射光子束衰减性质半价层十分之一价层线性衰减系数质量衰减系数原子和电子衰减系数能量转移系数能量吸收系数光子相互作用类型光电效应相干（瑞利）散射康普顿效应对效应光致核反应各种效应的相对优势 第二章剂量学原则，量和单位 2.2 光子注量和能量注量 粒子注量能量注量粒子注量率能量注量率粒子注量谱能量注量谱； 2.3 比释动能 比释动能 2.4 CEMA Cema 2.5 吸收剂量 吸收剂量 2.6 阻止本领 阻止本领阻止本领比线性阻止本领质量阻止本领非限制性质量碰撞阻止本领限制性质量碰撞阻止本领软性碰撞硬性碰撞 2.7 不同剂量学量间的关系 能量注量和比释动能的关系碰撞比释动能辐射比释动能总比释动能 注量和吸收剂量的关系比释动能和吸收剂量的关系碰撞比释动能和照射量的关系 2.8 空腔理论 Bragg-Gray 空腔理论Spencer－Attix 空腔理论Burlin 空腔理论