質子治療:看看我的布拉格峰

2021-02-12 知識裡

                     先從X射線說起

  電子直線加速器產生的高能X射線是放療中應用的主要射線,X射線穿過人體表面,進入人體內部,將攜帶的能量投放到腫瘤上。這個過程中有個美中不足:在X射線前往腫瘤的路上以及離開腫瘤的途中,在沿途也會釋放一定的能量,這樣就會對正常組織造成一定的損傷。

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  對於X射線的這個美中不足,另一種射線就拿著offer來上班了,而且受到越來越多的重視,他的名字,稱作質子。沒錯,就是住在原子核裡的質子同志。其實除了質子,還有其他重離子。

  對於質子同志,他有這樣一個特點:在他穿過體表,前往腫瘤的途中,質子釋放的能量很低(相對於X線來說),當他到達腫瘤區域時,投放的能量突然增加,而離開腫瘤區域後,能量投放的又很少(因為能量基本上都投放在了腫瘤上),有人形象地描述為定點爆破。

  質子的這個特點,就像是有一個能量的高峰,把這個高峰放在腫瘤上,這樣就會對腫瘤造成很大的殺傷,而且對周圍的正常組織能夠更好的保護。

  質子的這個高峰,用專業術語來說,是具有布拉格(Bragg)峰,就像驅逐艦投放的深水炸彈,只在一定深度爆破。

  

                       質子加速器

  質子治療中應用的設備,稱作質子加速器,顧名思義,給質子加速,也就是給質子賦能。跟電子相比,質子要重很多(質子的質量是電子的1836倍),電子直線加速器原本就比較複雜了,而質子加速器更加龐大、更加複雜。

                               組成

  質子加速器主要包括這幾個成員:回旋加速器、束流輸運系統、束流配送系統、劑量監測系統、患者定位系統和控制系統等。其中回旋加速器是核心,負責給質子加速,質子獲得的能量就是這個環節完成的。

                             質子刀

  質子加速器也被稱作質子刀,其實這跟能量分布(劑量分布)有關,因為質子具有布拉格峰的特點,使得腫瘤的劑量很高,周圍的正常組織劑量很低,這樣從腫瘤區域到正常組織區域,劑量分布呈現陡降(暴跌)的現象,像刀一樣鋒利,因此被形象地稱作質子刀。

                               後記

  關於質子治療、質子加速器的文章也比較多、寫的也很精彩,這篇只是根據自己學習和理解的,加以分享。

  不足之處,歡迎指正。

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