医用重离子加速器

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1、..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，德等兴旺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、省医学科学研究院、省肿瘤医院合作、军区总医院参与的省科技重大工程——“重离子束辐射治疗癌症的关系就是开发研究〞，于2006年12月开场临床研究。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，绝大局部病人无明显不良反响，治疗后病人的..word.zl...第三章医用重离子加速器医用重离子加速器提供的重

2、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，德等兴旺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、省医学科学研究院、省肿瘤医院合作、军区总医院参与的省科技重大工程——“重离子束辐射治疗癌症的关系就是开发研究〞，于2006年12月开场临床研究。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，绝大局部病人无明显不良反响，治疗后病人的..word.zl...随访率达96%以上，使我国成为国际上第4个有能力进展重离子治癌临床研究的国家。第一节重离子治癌原

3、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；对肿瘤周围安康组织损伤小；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，到达普通电离辐照(..word.zl...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展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展治癌装置的

4、建造和治癌根底及临床应用研究，这使得重离子治癌成为放射治疗领域的前沿性研究课题。一、重离子治癌的科学依据和优势放射治疗的主要原那么就是给予肿瘤尽可能大的辐射剂量，..word.zl...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

5、子在接近其射程末端时损失其大局部初始动能，形成一个高剂量的能量损失峰，这就是Bragg..word.zl...峰，在其射程末端之后，即Bragg峰之后很少有剂量吸收；同时离子在其入射通道上损失的能量较小，因而形成一个相对低剂量的坪区。这就是重离子束特有的与X射线和r射线的深度剂量分布相比是倒转的深度剂量分布。重带电粒子的电离能量损失以著名的贝蒂一布洛克公式表示为+相对论项〔3-1〕其中是单位路径上的能量损失，W为动能，Z为靶物质原子序数，为靶物质的电子密度，I为原子平均激发能,和e分别是电子的静止质量与电荷，v为粒子的速度，z为粒子的原子序数。这种形式的能量损失是形成重离

6、子束倒转深度剂量分布的根源。..word.zl...这种倒转的深度剂量分布可以将其Bragg峰区瞄准肿瘤，而使其前后及周围的安康组织受损很小。而且，离子束Bragg峰位的深度可以通过改变人射离子束的能量来调节(如图3-1)，因而治疗时Bragg峰位可准确地调整在肿瘤靶区上。图3-1治癌重离子束在水介质中能量与射程的关系曲线..word.zl...为到达对实体瘤的治疗，可以实施不同能量粒离子束对靶区的照射，从而形成不同Bragg峰在靶区的叠加。尽管它会导致峰坪剂量比的减小，但叠加的深度剂量分布仍远好于常规辐射治疗。图3-2显示出了Bragg峰的叠加，施加于碳离子束通道正常组

7、织的剂量仍低于靶区的剂量。图3-2为到达对实体瘤靶区的治疗不同能量及强度碳离子束Bragg曲线的叠加图3-3显示了当展宽Bragg..word.zl...峰围一样时，碳离子束与质子束深度有效剂量分布的比拟。从图3-3可以看到，在束流通道上的正常组织经受一样剂量的条件下，碳束在肿瘤靶区的有效剂量是质子的1.5倍。图3-4显示了各种射线与重离子束深度剂量分布的比拟。从图中可以看出不管是X,r射线，还是电子束，它们均呈指数衰减型剂量分布，无法控制将其大局部剂量调整到肿瘤上，而且损失总是表层浅层最大，直至较深处安康组织仍能受到较大伤害