[話題]粒子線回旋加速器、同步加速器的區別在哪裡?

2021-01-21 CPTN重離子質子

CPTN編者按:很多讀者對粒子線醫療設備的加速器感興趣,但也有很多困惑,其中一點就是,究竟是回旋加速器好,還是同步加速器好?我們搜集整理了一些資料,供大家討論。


關於質子的直線加速器、回旋加速器、同步加速器的有什麼區別?

此前,就此話題CPTN訪問過著名醫學物理師、美國佛羅裡達質子中心李左峰教授,李左峰表示:


1、關於質子的直線加速器:

質子還沒有直線加速器,英國有一家號稱直線加速器,在英國和美國各籤了一家,但是第一,是機器還沒有出來;第二,號稱成本低,佔地面積小,但是我看了一下繪圖,他們兩個治療室比我們現在三個治療室佔地還大;第三個,因為好奇也問了一些加速器的專家,他們說那個技術肯定比現有的還要貴,直線加速器沒有臨床應用過。


2、關於質子的回旋加速器與同步加速器的區別:

(1)同步和迴旋最大的差別是同步是脈衝波,迴旋是連續波;

(2)同步是用加速器調能量,迴旋是用降能系統調能量,同步本身的放射汙染比較少,回旋加速器在降能系統附近的中子產生的比較高。但是從總的佔地面積來說,迴旋和同步差別不大。


3、關於哪個更好?

從我作為一個臨床醫學物理師的角度來看,我更關注在臨床上哪個技術更好用,哪個束流效率更高。做散射的話,同步加速器的劑量率太低,尤其是做大分割治療,比如一個比較大的腫瘤只需要三五次的治療,那就要高劑量率,而同步的劑量率偏低。在點掃描上,同步與迴旋的劑量率沒有區別。但點掃描需要調強,調強時需要儘快的調試,同步加速器的局限是每兩三秒出一個脈衝,所以它的調強下限是2、3秒鐘調一次,迴旋的話我們可以做到半秒鐘左右,調強速度越快對治療效率越高,這樣同步的效率反而變低了。


從臨床上,我更喜歡回旋加速器一些。迴旋技術出現的比較早,可能在調試上需要的經驗比較多。同步加速器上日立在開發可以在一個脈衝之內調強的技術,但是還不知道什麼時候能出來。回旋加速器的廠家是:IBA、瓦裡安、Mevion、ProNova、住友;同步加速器:日立、三菱、東芝。


關於質子重離子回旋加速器與同步加速器的區別?

據中科院高能所著名專家劉世耀撰寫了《質子和重離子治療及其裝置》(修訂版)中顯示:


1、回旋加速器:

體積小,重量重,引出的能量固定不變,需要用外設的能量選擇器調節能量,束流是穩定和連續的,平均流強大,可以加速質子和碳離子,可以用常溫磁鐵也可以用超導磁鐵。


2、同步加速器:

按引出束流時間可以分快脈衝和慢脈衝周期,按聚焦方式可以分為弱聚焦、強聚焦和交變梯度聚焦(FFAG)。特點是環形、大直徑、重量輕、束流是脈衝周期性,引出能量可變,不需要外設能量選擇器,平均流強較低,可以加速質子和碳離子。可以用常溫磁鐵,也可以用超導磁鐵。


關於重離子為什麼要用同步加速器?

據CPTN從一些重離子研發機構人士處獲悉:

有的廠商做重離子的加速器做了十年,後來放棄了,主要的問題是,重離子的回旋加速器在束流出來後需要減能,減能時到達體內的深度無法控制,所以到目前為止重離子用的都是同步加速器。


做同步加速器,很多歐美廠商就沒有技術起點。日本的三家,日立,三菱,東芝,特別是日立和三菱,都是早期做國家大型項目同步加速器的,是從大的往小改的。歐美一些廠商早期是做回旋加速器的,是從小往大改的,質子都能做,但是重離子卻沒有能力製造了。


還有相關研究人員表示:

淺層用回旋加速器,深層的用同步加速器。現在近物所有兩個回旋加速器,可以治療淺層2.6釐米以內的腫瘤。我們研發的重離子同步加速器的能量是最高的,應該是超過了日本的。加速的重離子可以穿透一米的距離,都可以給大象治病了。


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