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失峰，这就是Bragg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dxdW​=m0​v24πe4z2Zρ​lnI2m0​v2​相对论项 （3-1）其中dxdW​是单位路径上的能量损失，W为动能，Z为靶物质原子序数，ρ为靶物质的电子密度，I为原子平均激发能,m0​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子束倒转深度剂量分布的根源。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健康组织受损很小。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峰位可精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为达到对实体瘤的治疗，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织的剂量仍低于靶区的剂量。图3-2 为达到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峰范围相同时，碳离子束与质子束深度有效剂量分布的比较。从图3-3可以看到，在束流通道上的正常组织经受相同剂量的条件下，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较。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，无法控制将其大部分剂量调整到肿瘤上，而且损失总是表层浅层最大，直至较深处健康组织仍能受到较大伤害。2.小的射程歧离与横向散射由于离子束能量沉积的统计特性，会产生射程歧离。射程歧离导致其Bragg峰的加宽。这种歧离效应相对重离子束的绝对射程而言非常小。列如对于射程为10cm的质子和碳离子束，它们的射程歧离分别为各自射程的1.0%和0.3%。重离子束治疗中另外一个特点就是重离子束贯穿靶物质期间多重散射导致的离子横向散射小。图3~4就是初始直径为4mm的质子与碳离子束随贯穿深度增加，束流半高宽（FWHM的变化情况。可以看到，碳离子束贯穿深度达到20cm时(对应于初始能量约为350MeV/u),横向散射为初始的25%，对于常发肿瘤深度而言（9～13cm）,仅为5%～10%，相应的质子束则分别为170%和50%～90%。从上面可以看出，对于深度为15cm左右的肿瘤，重离子束剂量范围的精度可以控制在1mm水平上，质子束是5mm。3.束流配送的灵活性重离子束可以通过摆动磁铁和散射体配合多叶准直器进行束流配送，达到被动的适形治疗；也可以用扫描磁铁引导束流对肿瘤靶区各断层轮廓精确地扫描照射治疗，达到主动适形治疗。对于受患者因呼吸而运动的内脏器官及组织肿瘤，还可以根据瘤的实时位置，改变扫描磁铁电流，从而引导束流主动跟上肿瘤的运动，达到对运动肿瘤的主动适形治疗；还可以根据治疗的要求，选择如患者（肿瘤）旋转等方式进行束流配送达到适形治疗的目的。而X射线、r射线无法通过扫描做到适形治疗，最多只能用多叶准直器限制照射野同肿瘤断层轮廓适形，但不易做到精确，而且深度剂量也难以控制。（二）重离子与其他辐射的比较通过上面对重离子治疗癌原理及重离子束优势的叙述，我们可以将用X、r射线、质子束和重离子束(碳离子束)对肿瘤进行治疗的效果进行比较，见表3-1。日本的放射治疗学家在参考了本国及欧美诸国的重离子治疗资料后，认为重离子对一些难治癌症可望会有良好的治疗，见表3-2。因此，大力发展医用重离子加速器，开展重离子治疗的临床应用研究，对提高我国人民的健康水平具有重要意义。表3-1重离子与其他辐射治疗的比较X、r射线      质子束      重离子束相对生物效应     小         小        大正常组织所受剂量   大        较小       最小治愈率       低         高        高费用       低         高        高表3-2重离子束对一些难治癌症的预期疗效癌症类别    临床特点      低LET治疗法缺点     重离子预期疗效胰腺癌     发现晚        给足剂量困难     周围脏器损伤小，可局部治愈脑瘤     必须保护正常组织    给足剂量困难     脑损伤减小，局部治愈率提高头颈部癌   必须保护功能      存在放射损伤     损伤降到10%以下食道癌     发现晚        给足剂量困难     损伤显著减小，治愈率提高骨软组织肉瘤 对射线不敏感     放射损伤严重     损伤减小，不需截肢子宫颈癌   放疗适应症      治愈率较高，损伤也大  治愈率更高，损伤减小垂体瘤     不转移        60%病例疗效好     最有效疗法前列腺癌   多为局限性癌     40%病例治疗不需手术   完全不需要手术治疗膀胱癌    保持功能最重要    手术治疗损伤功能    可局部控制，保持功能直肠癌    保持功能最重要    损伤膀胱功能      提高治愈率，保持功能肺癌     患者增多趋势    对晚期仅做对症放疗  有望提高早期肺癌治愈率并保持功能肝癌     患者增多趋势     有手术得救病例     保持功能比手术更好三、重离子治癌现状治疗、这里也有必要对重离子治癌的现状进行评述，以其对重离子治癌有更深刻的认识。回顾重离子治癌的历史我们可以发现，重离子治癌一般都先在大的物理研究中心现有的重离子加速器上实现，然后待技术成熟后向建于医院内的医用加速器发展。美国伯克利实验室于1957年在世界上首先利用其高能同步回旋重离子加速器BEVALAC提供的高能重离子束，开始进行重离子治癌临床试验研究，在上世纪九十年代初就收治各种难治癌症患者2500多名，其中用4He离子束治疗的癌症患者就有2000多人，用12C和20Ne离子束治疗的有440多人。尽管BEVALAC的束流配送系统不是很完善，但是对于选定的肿瘤，肿瘤局部控制率较X、r和电子束等治疗提高了2～3倍，取得了很高的肿瘤治愈功率，较利用X、r和电子束等的常规放射治疗有明显优越性（见表3-3）。由于BEVALAC于1992年关闭，使得重离子治癌临床试验暂停，但对先前接受重离子治疗的肿瘤患者晚期效应的跟踪和临床治疗 评价 LEC评价法下载LEC评价法下载评价量规免费下载学院评价表文档下载学院评价表文档下载 等研究仍在继续。表3-3美国伯克利实验室的20Ne离子束治疗效果日本在政府“对癌十年 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 ”的支持下，从1983年开始了重离子治癌的基础及应用研究，于1993年在国立放射线医学综合研究所(NIRS)建成了目前世界上首台医用重离子加速器(HIMAC),专门用于重离子治癌及放射医学研究。HIMAC治疗装置主要包括同步加速器、束流配送和辐照系统、患者定位系统和治疗 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 系统，其离子束种类是4He~Ar，束流强度为107~1010pps,最大能量可达800MeV/u剂量率控制在5Gy/min左右。1994年6月第一批患者在HIMAC接受了碳离子束治疗，到2001年6月已治疗肿瘤患者917列，其中包括头颈部肿瘤、脑瘤、肺癌、肝癌、前列腺癌、宫颈癌、食道癌和软组织肉瘤等。对于头颈部肿瘤，取得了大于80%的局部肿瘤控制率的结果；对于总体治疗，在没有明显并发症的前提下，都取得了良好的疗效，肿瘤生长抑制率很高。表3~4列出了到1998年3月，HIMAC治疗过的患者在治疗后12个月时的局部控制率。正是受HIMAC治疗结果的鼓舞，日本又于1996年在兵库（Hyogo）开始兴建另一台医用重离子加速器(PATRO),该同步加速器可提供230MeV的质子束，230MeV/u的氦离子束和320MeV/u的碳离子束，治疗装置已于2000年建成，治疗中心设有50个床位。2001年开始接受患者治疗，到2001年11月已治疗癌症患者30例。表3-4HIMAC治疗后12个月时的肿瘤局部控制率在欧洲，1996年德国重离子研究中心(GSI)在他们的以物理研究为目的的重离子加速器上建成治癌装置。GSI借鉴了美国伯克利实验室20Ne离子束及日本NIRS12C离子束的治疗特点和治疗经验，开发和应用了先进的光栅磁扫描系统和正电子发射断层术两大技术手段，达到了重离子束适形放射治疗和束流实时在线监控。1997年12月GSI开始用高能碳离子束治疗了两例颅底瘤患者，治疗后三个月的临床跟踪研究表明颅低瘤基本消失。到2001年底,GSI共收治颅内肿瘤患者117人，在没有明显毒副作用的前提下，总体疗效非常显著，因而重离子治癌在德国甚至欧洲产生了很大的影响。GSI从1998年下半年起开始了一项为期5年的临床研究，计划治疗几百位颅底和脑部肿瘤患者，最终将重离子治癌新疗法介绍到德国的各大医院，使得每年几千列的肿瘤患者能从这种先进的治疗手段中获益。正是在这种形势下，GSI联合德国癌症研究中心(DKFZ)向德国政府提出 申请 关于撤销行政处分的申请关于工程延期监理费的申请报告关于减免管理费的申请关于减租申请书的范文关于解除警告处分的申请 ，计划在德国海德堡建造一台专用于治癌的医用重离子加速器，该项目得到德国政府的批准，政府投资1，417亿马克，先期待重离子治疗机架(Gantry)的设计与研制已由GSINN完成，加速器已于2002年5月开始动工兴建，预计该治疗装置可于2006年开始接受患者。欧洲癌症研究与治疗联盟（EORTC）于1985年终法国尼斯举行会议，向欧共体申请提出要在医院建造一台欧洲轻离子医用加速器（EULIMA）。1986年又在西欧核子中心（CERN）开来第二次会议，法国、瑞士、前南斯拉夫和比利时等九国参加。1993年，意大利出来强子治疗网计划，包括中子、质子和重离子的医学研究和临床治疗。该计划也是跨国性的，有意大利、法国和瑞士等国参加。目前已经开展了一些技术基础研究，主要内容是医用加速器的设计，剂量学的精确测量，包括方法、技术和装置，例如平行板电离室和多丝正比室等。此外，还有剂量与鞭体积的适形技术，例如点扫描和线扫描，以及计算机控制显示读出系统。在我国，兰州重离子研究装置(HIRFL)于1988年建成出束，具备了开展重离子治癌技术基础研究的条件，因而我国于1995年将“重离子治癌技术的研究”列入了攀登计划(B)“核医学与放射治疗中先进技术的基础研究”项目中。通过近5年代研究工作，我们进行了大量的放射物理，放射生物学实验以及一些治癌技术的研究，为重离子束临床治癌积累了一些必要的基础数据，做了一定的技术准备。2000年以来在HIRFL治癌装置开展中能重离子束浅层(2.5~3.3cm)肿瘤的临床治疗实验；2006年，国家重大科学工程兰州重离子加速器冷却储存环（HIRFL-CSR）建成出束后，可顺利地将其提供的高能重离子束用来治疗人体内任意深度的肿瘤。第二节 医用重离子加速器方案为保证精确的剂量配送和患者安全，重离子治疗装置必须满足一系列临床 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 和技术规范，这些规范决定了医用重离子加速器及束流配送系统的设计。因此。本节首先讨论重离子治疗装置的临床规范和技术规范，进行讲述医用重离子加速器的设计方案。一，医用重离子加速器的临床规范和技术规范当讨论治疗装置的规范时，区分治疗装置临床规范和加速器技术规范是容易的事情。临床规范即为重离子治疗装置应满足癌症患者临床治疗的要求，而技术规范是重离子加速器为满足临床规范而制定的技术要求。（一）离子种类运用重离子进行放射治疗就是希望重离子加速器可以提供从物理学及生物学特性上都较佳的束流，经大量的重离子放射物理及放射生物学基础研究工作目前认为碳离子束是最佳的治癌重离子束，因而医用重离子加速器都应能提供碳离子束，以满足重离子治疗的需要，同时也要考虑重离子治疗与常规低能线密度放射治疗及质子治疗的兼容性，这是对医用重离子加速器首要的临床及技术规范。这是碳离子就可作为参考束流进行医用重离子加速器的设计以及加速器最大输出能量的确定，如果需要比碳离子更高LET的治疗时，加速器也应提供与碳离子每个核子能量相同的氧离子，所有的这些来自都应能在共同的加速器系统中得以加速，离子源更换离子种类要方便。（二）离子能量及射程相同能量的重离子束在不同组织的射程不一，对于不同部位的肿瘤，治疗时需要重离子的能量也不一样。一般而言，对于绝大多数肿瘤而言，需要重离子在水中的射程处在20~300mm之间，射程小于20mm的离子束，需通过被动方式的射程调节装置降能来实现。对碳离子束而言，加速器引出的束流能量约为85～430MeV/u,而相同能量范围内的氧离子，射程要减小0.75倍。这一能量间隔相应的束流磁刚度从1.03～6.6T·m变化。根据相关文献，射程调节的分辨为1mm,即离子束射程可以1mm间隔调节，若离子束射程在20～300mm之间变化，则相应的能量阶梯为(300-20)1=281个。然而上面的这个简单计算并未考虑单个Bragg峰的宽度依赖于束流射程这一因素，由于射程歧离随束流射程的增大而增加，因而相应束流Bragg峰的半高宽也增大。考虑了这一因素，射程调节的分辨率也应根据束流的射程而改变，最新资料推荐，当离子射程小于22cm（碳离子相应能量为350MeV/u时射程分辨应为1mm而当射程大于22cm时，射程分辨率应为1.5mm。  必须指出的是，上面讨论的射程分辨率临床规范并不与展宽离子束Bragg峰时所需叠加单个Bragg峰的步长一致。当肿瘤体积较大时，若展宽Bragg峰是由步长为1mm放射分辨率的离子束叠加而成，那么就需要很多能量的离子束来完成对肿瘤的治疗因而治疗的时间就会显著增加。在这种情况下，只有在展宽Bragg峰内剂量分布的不均匀性小于5%，则离子束的射程可以2～4mm的步长改变。(三) 加速器类型的选择两种类型的重离子加速器可以克服提供上述能量范围的重离子束，它们分别是回旋加速器和同步加速器。经典回旋加速器由于未克服相对论效应当影响，其能量不能满足要求，可用于重离子治疗的有等时性回旋加速器，同步回旋加速器及超导回旋加速器。在相同束流磁刚度的情况下，回旋加速器的主磁铁需要较小的空间，这时由于回旋加速器主磁铁固有的性质决定的，而且可采用超导技术提高磁铁的磁通密度。然而回旋加速器磁铁的重量甚至高于同步加速器磁铁的几倍，这几乎抵消了由于空间尺寸减小而节约的费用。回旋加速器提供连续输出的离子束，因而控制系统相对简单，但离子束能量的离散度大，能量歧离与平均能量的比值一般大于10−2束流的这一初始能量歧离会对束流Bragg峰的最终宽度及Bragg峰后沿剂量下降梯度造成很大影响。另一方面，回旋加速器本身仅能提供固定能量的离子束，与同步加速器相比灵活性较小，只能通过被动方式的射程调节装置来改变束流能量，尽管操作起来方便，但当束流线中吸收体较厚时，束流通过吸收体产生的核碎片及次级粒子显著增加并导致束流品种恶化。另外，高能超导回旋加速器是一种较新的加速器设计思想，需要较大的加速器研究与开发工作。同步加速器需要一个叫昂贵的离子注入系统和一个更复杂的控制系统。“注入—— 加速——引出”周期性的运行模式造成引出束流具有典型的微观时间结构。束流只是在机器周期的引出相被引出，而注入相对和加速相并没有束流被引出。对于慢引出模式运行的同步加速器，束流脉冲可持续几秒时间。另一方面，同步加速器的加速过程可以在一个希望的水平下被中止，因此可引出不同能量的离子束。原理上讲，每一个束流脉冲的能量都可以被单独调节，称此为脉冲对脉冲式的主动能量改变。很明显，束流能量可主动改变的特性非常适合三维适形束流配送，而且同步加速器提供束流的能量离散度较小，通常能量歧离与平均能量的比值小于1014，大大小于回旋加速器束流的此值，束流脉冲间的能量变化小于10−3，因而加速器克服了束流初始能量歧离大的弊端。与回旋加速器相比，同步加速器可在较短的时间内更换离子种类，易于保养与维修。通过上面对回旋和同步加速器优点的比较，可以清楚地看到同步加速器以其固有的能量灵活性，便捷的离子种类更换，高的治疗三维适行程度以及相对容易的保养与维修等优点，成为医用重离子加速器的首选。目前已经运行的日本千叶重离子医用加速器及兵库医用重离子加速器都采用了同步加速方案，而且德国海德堡计划新建的医用重离子加速器也采用了同步加速器方案，因此，本章对医用重离子加速器方案的讨论也着重在同步加速器方面。(四)剂量与束流强度规范在放射治疗中靶物质的吸收剂量定义为单位质量的能量沉积，它是一个宏观量，也称物理剂量。假如离子束在其贯穿靶物质期间的能量损失变化不大时，靶物质的吸收剂量D可表示为D[Gy]=1.6×10−9LET[keV/μm]×F[cm−2]×ρ1​[cm3/g]     (3-2)其中LET是离子束的传能线密度，F是离子束的通量，即单位面积上的离子贯穿数，ρ为靶物质密度。在放射治疗中，必须改变初始离子束的能量，使其以均匀的剂量照射整个肿瘤靶区，以期产生均匀的生物效应，如癌细胞的致死。通常每次治疗施于靶区的剂量约为1～2Gy,考虑了重离子的相对生物学效应后，每次治疗的有效剂量约为3～3.5Gy有效剂量与物理吸收剂量的关系如下           De​=D×RBE     (3-3)         其中De​为有效剂量D是物理吸收剂量，RBE为重离子的相对生物学效应。由于重离子治疗是一种新的方法，因而重离子治疗方案大都需要借鉴目前大量的常规辐射治疗的成功经验，这就需要将重离子辐照产生的生物学效应同目前大量研究的X或r射线的数据做对比，以X或r射线的数据来估计重离子产生的效应，这就是相对生物学效应的实质。也是为什么在重离子治疗中引入有效剂量的原因。离子束Bragg峰后沿剂量宽度有100%下降到30%水平的距离要求小于30%，同时射程末端的横向剂量半影(由80%到20%剂量水平的距离)小于4mm，靶区剂量的非均匀性好于±5%。这些临床规范就需要治疗装置的束流配送系统中尽可能避免使用射程调节与射程调制器，以同步加速器主动变能配合束流扫描进行束流配送为佳。为达到在几分钟的一次治疗时间内对靶区实施2Gy物理剂量的照射，就需要考虑加速器提供束流的强度。以Bragg峰区LET为100keV/μm的碳离子束对靶区实施2Gy的照射为例，由式(3`~2)可得到需要离子的通量为1.2×105离子/mm2，再假定运用同步加速对10cm×10cm面积实施照射，则束流强度为1×109离子/脉冲。对于其他离子，必须考虑LET的不同，又式(3-1)可近似得到LET∝z2这里z是离子的原子序数，这是加速器的最大束流强度与离子种类的关系如表3~5所列。更普遍的，为对1升体积的靶区在小于1min之内实施2Gy的照射，束流大于109离子脉冲就足够了。然而，达到一定剂量水平所需要的离子通量依赖于靶区的大小和在体内的深度，表3~6是不同深度1升体积的靶区以6Gy/min的剂量率照射时对加速器所能提供不同离子束束流强大的要求。表3-6束流强度规范对于采用束流扫描的主动适行治疗方式，不仅最大束流强度是一个重要的量，而且束流强度的动态变化范围也是至关重要的。由于在对靶区较深断层治疗时，也对较浅断层进行了预照射，因此最大与最小流强度比应为1000，且至少能以20个强度台阶调节束流强度。（五）其他规范重离子治疗一个很重要的特性就是适形程度很高，这就需要在一个尽可能短的照射时间内完成治疗，以减小患者移动而带来的定位上的误差，而且短的治疗时间也受到在治疗期间处于固定位置患者的欢迎。更重要的是，辐照时间还影响到一个治疗装置可以治疗患者的总数，因此，也会影响对每一个患者的治疗费用。采用逐断层精确扫描的治疗照射时间要大于靠扩展束流的被动照射治疗时间，根据目前重离子治疗的经验，每一辐照野的照射时间约为6~8min。由于照射时间还与肿瘤体积和形状有关，所以上述规范只是一个典型的照射时间而不是一个固定的限制。同步加速器采用慢引出技术可以展宽束流脉冲宽度，为了高效地利用束流脉冲，常建议加速器的引出时间在1~10s之间，脉冲占空比接近50%，这就使得在上一个能量断层治疗结束后立刻开始一个新的加速周期，从而减小总的照射治疗时间，同时也能在10~20ms的时间内切断引出。这种性能非常有利于针对随呼吸而运动的肿瘤的照射治疗。束流在治疗装置等中心的定位精度要好于±0.5mm在引出脉冲束流期间，束流位置的稳定性要好于束斑半高度FWHM的±15%。束斑的临床规范由横向半影来决定，在不考虑束流在患者体内多重散射因素的影响时半影为2mm,对于横载面内束流强度呈高斯型分布的离子束，束斑点半高宽(FWHM)与半影的关系为FWHM=ln5​−ln1.25​2ln2​​×半影≈2.1×半影 (3-4)     若半影为2mm, 则束斑的半高宽约为4mm。对于一些类型及位置的肿瘤，可以充许较大的束斑半高宽以减小辐照治疗时间，这时束斑可有4～10mm以2mm间距变化，并且希望束流强度在横载面内呈高斯型分布，以利用束流在不同扫描点叠加形成均匀的剂量分布。对配有治疗机架的治疗室，不论采用散射体还是束流扫描方式的束流配送系统，最大辐射野都应为20cm×20cm对于水平束流线，还可以考虑跟达的辐照野。束流配送系统中的散射体或扫描磁铁可等效地看作重离子辐射源，这个辐射源到治疗机架转动轴的距离成为等效源轴距，患者体表剂量和靶区剂量之比随等效源轴距的增加而减小，有文献推荐治疗室的等效源——轴距SAD应大于3m，对于水平束流线，这意味着散射体或扫描磁铁到治疗装置中心的距离应大于3m。最后，本章将德国海德堡医用离子加速器治疗装置临床规范和加速器的技术规范列于表3-7 以期学习者或研究者能对当今先进医用重离子加速器有更深入的理解。表3-7德国海德堡医用重离子加速器治疗装置临床规范和加速器的技术规范二、医用重离子加速器所有医用重离子加速器都是由离子注入系统、主加速器以及高能束流输运系统等三部分组成的，因而本节对医用重离子加速器方案的讨论也都紧紧围绕上面三个方面，这里先对本节的内容做了如下的简单概述，希望有助于学习者或研究者理解本节的要点。事实上，重离子加速器方案也都包括上述三个系统，只是将加速器提供的束流应用于治疗目的，使得加速器的一些技术设计必须满足治疗的临床规范。有时为了形成多射野照射治疗，还必须设计离子束转动机架，这样形成了医用重离子加速器方案，如图3-3从甘肃省肿瘤医院了解到，中科院近代物理研究所与省肿瘤医院合作开展的“重离子束治疗癌症”项目即将于年内开始首次应用于人体临床治疗。国内第一台浅层重离子治癌装置已在中科院兰州近代物理研究所研制成功。应用离子束治癌，代表了放射治疗领域中的最先进技术，如果正式用于临床，将对促进我国放射治疗水平的提高具有重要意义。据了解，我国是继美国、德国和日本三国之后第四个掌握这一先进技术的国家。通过这个装置对动物的实验，取得的效果相当好。重离子在治疗鼻窦癌、前列腺癌和恶性肉瘤的效果很显著，局部控制率分别达到87%、92%和58%，而放射性治疗是21%、60%和28%。它与目前使用的X和Y放射治疗肿瘤疾病相比，其最大特点是杀伤力大、准确、不会与正常组织发生冲突。今年年底，该装置将首先在甘肃省肿瘤医院实施浅层重离子临床治癌。重离子治疗癌症装置即将用于临床日中科院近代物理研究所与省肿瘤医院合作开展的“重离子束治疗癌症”项目即将于年内开始首次应用于人体临床治疗。国内第一台浅层重离子治癌装置已在中科院兰州近代物理研究所研制成功。应用离子束治癌，代表了放射治疗领域中的最先进技术。我国是继美国、德国和日本三国之后第四个掌握这一先进技术的国家。通过这个装置对动物的实验，取得的效果相当好。重离子在治疗鼻窦癌、前列腺癌和恶性肉瘤的效果很显著，局部控制率分别达到87%、92%和58%，而放射性治疗是21%、60%和28%。它与目前使用的X和Y放射治疗肿瘤疾病相比，其最大特点是杀伤力大、准确、不会与正常组织发生冲突。今年年底，该装置将首先在甘肃省肿瘤医院实施浅层重离子临床治癌。