爱诺美康

束流能量及大小会直接影响临床参数

影像技术的不断改进，以及质子治疗在照射剂量的边界精度方面已有所改善。我们期待着影像技术的进一步改善；要求治疗机构能够升级及轻松替换过时的影像设备。位于马萨诸塞州剑桥的哈佛回旋加速器质子治疗中心，初是作为一个研究机构而设计的，后经改造用于治疗患者。其治疗患者的经验来自于物理实验室，而非门诊治疗机构，而今已并非如此。

海外医疗服务机构爱诺美康介绍到，新近建成的质子治疗机构，都在设计中考虑到患者的就医体验。室内光线充足，并传达出一种希望和恢复的感觉。将来的质子治疗中心布局，将会使患者和员工均感受到更具亲和性。员工将会发现，中心布局极为高效，并早受在此工作。新的治疗中心将设有休息区、会议区以及培训区，从而实现临床医师和设备维护人员，以少的停机时间来运营整个中心。无论是独立的中心，还是较大医疗机构内，将来的粒子治疗机构将扩展成为一个集医学、工程和建筑艺术于一身的综合体。

粒子加速器增加带电粒子的动能。从粒子治疗的目的看，这就相当于增加粒子在患者体内的穿透深度。洛伦兹力定理描述了这个加速器的物理过程，首先一个电场瓦可在一个带电荷粒子上产生一个作用力，使粒子可以沿着电场方向加速；其次，当一个速度带电粒子在磁场中运动时，在粒子上会产生一个和运动方向及磁场相垂直的力。因此，电场可以增加粒子能量，而磁场可以描述粒子的运动。将适当能量的带电粒子传递到患者体内，技术是由粒子向患者体内肿瘤方向的加速、偏转和聚焦所组成的。一束粒子流是一群在束流位置、束流角度和速度上差别很小的粒子的集合体，束流中的大多数粒子将根据整体系统的性能到达肿瘤靶区。

治疗装置用的粒子加速器，必须满足以下一些条件，加速器的束流参数必须满足所要治疗肿瘤的临床束流要求。然而至今对此要求，还没有明确的质量量化规范。因为这种要求与装置的临床使用方法有关，也就是说，和医师选择的治疗部位和治疗模式有关。整体治疗系统的可利用率必须>95%。加速器仅是系统中众多部件之一，所以其可利用率必须>99%。设计治疗系统时，人们不禁要问，一个治疗装置内用几个加速器才算优化？或是一个治疗室用一个加速器合算吗？这个问题一部分与必须使用的治疗室数目有关，但也和停机状态时收入减少及维护费用有关。整套系统必须紧凑到足以安装在一座医疗建筑内。

通常情况下，建筑空间横跨长度<8m。然而，当粒子治疗应用更广时，此类机构就会需要并且建造更多的治疗室，而那时一台较大的加速器就对整个占地和价格等影响不会太大。反之，某些医用装置没有多个治疗室的空间或需求，小型加速器的设计就更引人人胜。加速器必须易于运行，在医院环境下的设备维修，和运行工作人员的数量，不能像在物理实验环境下那么多。当然“容易”是相对而言，和人员训练水平有关。

临床应用对加速器要求的影响，加速器的优化是为了确保能产生、符合临床治疗要求的射线及传递模式。束流传递模式的类型可以决定所需的束流参数。在笔形束模式下，未调制束流动态地定位在靶区内，束流参数和靶区就能确定临床治疗参数。如果在束流路径中插入额外的材料来控制束流，如把束流扩展开或将能量扩宽，那就还需要调节加速器的束流参数，来满足适用的临床束流 要求。

海外医疗服务机构爱诺美康介绍到，束流能量及分散的束流大小，都会直接影响临床治疗参数。如剂量率、射程、后沿剂量下降和侧向半影等。此外，束流的路径中插人的材料也会影响参数。将束流全部阻挡的部件，将减少束流的射程和增加束流的后沿剂量下降和侧向半影。将束流部分阻挡的部件，能用来将侧向半影锐化，如果用双散射法来扩展束流，那么水中33~43cm的射程，则需要能量为230~270MeV的质子束。调强放射治疗是一种可选的先进治疗模式，大多数治疗装备内都采用此项技术。对于这种新技术，除考虑常用的参数如能量和流强之外，加速器束流的宏观时间结构，动态参数能量、流强、位置各自的时间变化率，也是十分重要的。

加速器的类型，是一种用控制电场的方法，达到有效加速带电粒子的装置。直线加速器的电场控制，是使粒子沿直线路径进行加速，直线加速器的长度与电场的强度，和加速器的能量增益成正比。非常规技术如介质壁直线加速器正在研制中，而目前的常规直线加速器，还不足以产生足够的电场强度，来建造紧凑型的重离子加速系统。

为了在一个紧凑的机器中加速带电粒子，必须有效地重复利用电场；为此，像回旋加速器和同步加速器，迫使粒子重复地通过一个相同的电场，使粒子不断加速的循环型加速器已普遍投入应用。但是通常情况下，对应治疗使用的粒子能量的圆形加速器尺寸仍较大，所以还需保留单独的加速器实体，和束流馈线将加速器束流分别送入各治疗室。目前正在研制如常规电子直线加速器那样的一个治疗室，配一个加速器的新方案。