质子治疗相关设备技术特点

质子治疗相关设备技术特点

毛勋

中广核医疗科技(绵阳)有限公司  广东 深圳   518038

摘要：在社会快速发展的形势下，医疗事业的发展随之取得了良好的成绩，就当下实际情况来说，手术、化疗和放疗是治疗恶性肿瘤的最为有效的方法，通常在实践中都是结合病人的肿瘤的性质、范围以及对身体各个器官和组织造成的不良影响情况来针对各个患者制定最佳的治疗费方案。带电离子束放疗治疗方法的出现为现当代放疗技术的发展起到了积极的助动作用。带电离子束主要涉及到由回旋加速器或者是同步加速器运行形成的质子或者是重离子，因为这项质量方法具有较强的安全性和实用性所以受到了人们的广泛关注，得到了大范围的运用。

关键词：质子治疗；设备技术；特点

引言：质子治疗方法与普通的放疗治疗方法存在明显的差别，集中体现在：普通放疗的过程中射线穿过人体之后能量会明显的降低，这样不会对肿瘤靶区剂量分布造成诸多的影响，并且也会导致周围组织会遭到辐射而出现损伤的情况。质子治疗方法中质子束在整个肿瘤区的剂量分布情况相抵较好，可以被彻底的释放，这样就可以保证治疗的效果，并且人体组织所遭受到的损伤也相对较小。所以质子治疗不但可以促进肿瘤治疗效果的提升，对于保证病人机体基本功能也可以起到积极的作用。

1质子治疗特点

质子束在进入到人体组织的时候，Bragg曲线会形成一个地平坦区域，在射线的末尾就会产生快速上升的Bragg峰，峰后的能量会快速的下降到零的状态[1]。质子治疗其实质就是借助质子能量损失在射线的收尾阶段，对于质子能量束进行良好的调控，逐渐的延伸Bragg峰的覆盖范围，促使质子的能量能够接触到整个肿瘤区域的各个位置。在接触肿瘤之前，质子对于人体的其他组织的损害较小，并且质子会集中在肿瘤的位置，肿瘤后的正常组织往往并不会受到影响。质子治疗系统所运用的是全智能的操作方式，使用到的药物材料较少，并且在通过治疗之后通常三十分钟就可以恢复自由活动。如果人体的组织受到任何的损坏都会对儿童的成长造成一定的限制，质子治疗对于非靶向器官以及组织的损害相对较小，所以在儿童肿瘤治疗中非常的常见。在能量相同的情况下，质子束流相对于离子束流在同样的组织中所造成的生物学效应相对较小，质子束流对于正常组织的损伤也相对于离子较少，在进行病情治疗的时候能够灵活的选择照射的角度，所以质子治疗在肿瘤治疗领域中受到了人们的广泛认可。

2主工艺技术分析

2.1加速器

加速器所形成的质子束流的质量能够达到后端治疗的要求标准，质子加速器按照性能可以划分为两种，也就是同步加速器以及回旋加速器V[2]。同步加速器直径一般在5~8m，并且需要将质子直线加速器当做注入设施，其所具备的优越性主要为能量把控领会，束流质量较高，单件规格性对较小。回旋加速器的直径通常为4.0~4.6m，总质量约200t，其最为重要的特征就是鞥能够产生连续的束流，适合与当前最为前沿的快速扫描治疗技术进行整合运用，但是能量相对较为固定，引出效率较差。在科学技术快速发展的带动下，紧凑型超导桂轩加速器引出效率不断地提升，并且被运用到了诸多医院中，与老旧的回旋加速器相对比其成本相对较低。在临床中为了尽可能的缩减治疗的时间和治疗的次数，回旋加速器得到了全面的运用，快速调强扫描技术被大范围的运用到了质子治疗之中，等时性超导回旋加速器整个规格较小，重量较轻，流强能够在短时间内不断地变化，运行效率较高，能耗相对较少，在实践中能够与快速调强质子治疗技术进行整合运用。加速器的性能情况往往都与病情治疗效果存在一定的关联，引出束的位置以及强度需要进行良好的把控，从而为点扫描治疗给予更好地辅助。

2.2束流传输系统

束流传输系统在实践中的作用就是提高从加速器中产生的质子流的运行速度，结合肿瘤治疗方法以及实际需要来对能量和品质加以调控，结合治疗实际需要将束流调换到适合的治疗舱[3]。从加速器产生的质子束刘通过能量转换系统以及束流传传输系统之后都会被传递到旋转机架治疗或者是固定束治疗室之中，最后都是从治疗开始就对束流性能进行切实的调整，从而为治疗工作的实施给予保障。结合病人实际情况以及对对于质子能量的实际需要，回旋加速器在束流传输线上都需要运用降能器对质子能量进行适当的调节，从而满足病灶深度的实际需要。为了保证治疗的效果，束流传输系统务必要具备良好的能量调节能力，良好的束流传输效率。当下，由一些外国企业所研究生产出来的超导束流传输系统有效的降低了铁磁以及旋转机架的规格，但是超导磁铁在整个磁场的切换效率方面相对于一般的磁场较差。

2.3旋转机架

束流传输系统其是将旋转机架当做介质来完成束流的旋转和方向的调节操作，从多个方向针对病灶实施照射，尽可能的规避对人体其他组织的损害，并且也可以完成对人体器官和组织的保护[4]。

2.4治疗头

通过长时间的研究和发展，治疗头逐渐的从最开始的散射束治疗转变为快速铅笔束扫描头治疗的方法。当下，呼吸门控等技术整体水平还没有达到成熟的状态，散射书治疗头治疗人体的运动器官方面还存在较强的潜能。铅笔束扫描治疗头束流在实践中的使用效率相对较高，单位剂量率相对较大，可以有效的控制减少肿瘤照射的时长，从而促使其他组织能够尽可能的降低遭到照射剂量损害的程度

[5]。其束流的调制时间也需要进行严格的把控，束流控制方式相对较为复杂，对于准确性的要求较高，对于束流线原部件的要求都非常高，这样对于提升肿瘤治疗的效率和效果都是非常有帮助的。

2.5定位与验证系统

患者肿瘤定位和验证系统主要包括头罩固定、体模固定，激光定位、摄像头可视定位和双源CT、CBCT等数字化影像定位系统等。后端治疗系统通常采用激光定位和CBCT图像引导相结合的方式。激光定位灯放置在旋转机架治疗头上，具有定位标记靶区的位置及保证体位重复性的功能，而且在放疗的实施过程中，它除了保证体位重复性及治疗准确性外还可充当源皮距灯，具有摆位功能。在治疗室内采用CBCT图像引导方式，可以在三维范畴情况下比较患者治疗位置的CT影像和治疗计划的CT影像间的差别，给出比常用正交准直系统更精确的定位结果[6]。

结语

总的来说，质子治疗因为准确性较高，不会产生较多的副作用，所以在国内外的医疗领域中得到了人们的关注。因为质子治疗中心的建设成本较大，并且占用的客供件较大所以其发展受到了诸多的限制，当下质子治疗设备正在朝着小规模的方向发展，但是小型化设备的发生并不能建立在降低设备性能的基础上。当下，我国中科院伤害应用物理研究所等相关机构都加强对质子治疗设备的研发力度，这样对于我国癌症治疗领域的发展带来了诸多的助益。

参考文献：

[1]方春锋,侯俊,徐寿平,杨涛,曲宝林,曹林,朱龙林,解东,续达悦.质子治疗系统原理及其应用[J].中国医学装备,2021,18(04):187-192.

[2]申太华.质子治疗系统技术发展研究[J].中国医院建筑与装备,2020,21(09):129-132.

[3]申太华.质子治疗系统设备安装实践[J].中国医院建筑与装备,2018,19(10):82-84.

[4]赵木.国产化装备质子治疗中心建设若干问题研究[J].中国工程咨询,2017(11):31-33.

[5]唐劲天.肿瘤质子治疗技术研究进展[J].基础医学与临床,2005(02):97-101.

[6]刘世耀.质子治疗设备的现状和发展[J].基础医学与临床,2005(02):123-127.