中国科学院近代物理研究所重离子束治癌进展

介绍了中国科学院近代物理研究所在重离子束治癌研究和治疗装置研制方面的最新进展, 以及中国科学院近代物理研究所重离子束治癌的发展规划。     

重离子束治癌

本文回顾了辐射治癌的历史发展和国内外动态，讨论了重离子束与常规辐射相比在肿瘤治疗上的优势，提出了为治疗应用的重离子束的主要参数以及兰州重离子研究装置（HIRFL）拟建的冷却储存环（CSR）上建立治疗实验室的初步考虑。     

超声治癌与无损测温研究

至今已有很多关于超声治癌的研究。热疗已上升为治疗癌肿的主要方法之一。文中简述了热疗的历史发展，生物物理学基础和超声热疗的技术面貌，报道了对肿瘤或前列腺烧疗的高强度相控聚焦超声技术，它可在１０ｓ以内使肿瘤内升温超过７０℃。     

重离子治癌相关研究

癌症是现代医学的难题, 一直危害着人类的健康。放射治疗是癌症治疗的有效手段之一。由于重离子束在物理学和生物学性质上所具有的优势, 它已成为放疗用的最佳射线。简述了重离子治癌的发展历程、 现状以及特点, 详细讨论了在医学物理和放射生物学研究领域值得关注的若干热点问题。Being a challenge to modern medicine, cancer endangers people’s health. Radiotherapy is one of the most successful means to treat cancer. Owing to their advantages in physics and biology, heavy ions have become the optimal particles used in radiotherapy. The features of heavy ion therapy are described, and several hot topics in medical physics and radiobiology are discussed in detail.     

光敏药物与激光治癌

 “癌魔”作乱于人世已有它漫长的历史,近年似乎更为猖獗.世界许多国家曾大量耗资与“癌魔”宣战,其结果如何?大量事实证明进展甚微,“癌魔”的幽灵依然在世界各地游荡.然而,光敏药物与激光的出阵,为人们战胜“癌魔”提供了新的希望.     

重离子束治癌

本文回顾了辐射治癌的历史发展和国内外动态,讨论了重离子束与常规辐射相比在肿瘤治疗上的优势,提出了为治疗应用的重离子束的主要参数以及在兰州重离子研究装置（ＨＩＲＦＬ）拟建的冷却储存环（ＣＳＲ）上建立治疗实验室的初步考虑． Historical background and trends at home and abroad for radiation therapy arelooked back in the paper. The advantages of heavy ion beam in comparision with conventional radiation in tumour treatment are discussed. The main parameters of heavy ion beams fortherapy application and a tentative idea constructing treatment rooms at Cooling StorageRing(CSR) of Heavy Ion Research Facility in Lanzhou (HIRFL) are proposed.     

HIRFL的辐照治癌终端

为了进行重离子束流的肿瘤治疗和生物效应的研究,HIRFL正在建造一个辐照治癌终端.主要介绍了该终端的束流制备方法和束流线的布局、性能参数和束流光学设计计算结果. A new experimental terminal is being constructed at HIRFL for research program of proton and heavy ion therapies and irradiation effects of living things . The beam preparation method and the layout, performance and beam optics calculation of the beam line are presented.     

快中子治癌

 快中子治癌研究是核科学技术在医学领域的应用研究项目,是核粒子束流应用于肿瘤放射治疗的前沿研究重要课题之一.这是涉及到放射物理学、放射生物学、放射肿瘤学等学科交叉的研究课题.     

基于FLUKA平台的重离子治癌模拟实验

重离子治癌是指利用大型重离子加速器产生的高能带电重离子束辐照病灶来治疗恶性肿瘤的一种新型放射治疗方法.与传统的常规放射治疗方法相比,重离子束治疗癌症具有特殊的布拉格峰和高RBE优势.相关研究目前已成为放射治疗领域的前沿和热点,同时作为核科学前沿也常被引入到相关专业教学中,由于使用大型重离子加速器的实验教学很难引入高校,为了更好地展示加速器在核医学实验和临床治疗中的使用过程和效果,本文利用FLUKA软件作为操作平台,模拟了用碳离子束治疗脑部肿瘤的实验过程,并根据模拟结果调节参数,给出优化的治疗方案,使学生更深刻的掌握重离子与物质相互作用过程以及重离子治癌的基本原理.     

东山再起的快中子治癌

 1920年,英国著名物理学家、核物理之父卢瑟福在研究原子核的过程中,提出了可能存在一种质量与质子相似但不带电的中性粒子的假设,这一预见为中子的发现敲响了第一声晨钟.1932年初.约里奥·居里夫妇在实验中拍摄到一张云室照片,随即发表在某刊物上,这张照片清楚不过地记录了中子从含氢蜡片中打出反冲质子的径迹.但是居里夫妇竟然和这位人们期待了十多年的来客擦肩而过,错误地解释为高能γ射线在氢核上的康普顿散射.一个多月后,卢瑟福的学生、英国物理学家查德威克应用能量守恒和动量守恒的概念,证实了打击反冲质子的并不是高能γ射线,而是一个质量非常接近于质子的中性粒子,并被命名为“中子”.为此,查德威克获得了1935年的诺贝尔物理学奖.     

我国超声波疗法的新进展

超声波疗法是一种有效的治疗方法,临床应用广泛。我国超声波疗法,在治疗脑血管疾病所致偏瘫、坐骨神经痛、支气管炎、冠心病、颈肩腰腿软组织疼痛、关节、软组织损伤、肩关节周围炎、上尿路结石、中心性视网膜炎、带状疱疹、手足部癣、神经性皮炎、急慢性上颌窦炎等病的基础上,近年来又取得进展,予以综述与评论。     

用于重离子治癌的大面积平行板雪崩计数器

简单介绍了重离子治癌的原理, 叙述了一种用于重离子治癌的大面积平行板雪崩计数器, 它主要由入射窗、 x位置栅极、 中心阳极、 y位置栅极和出射窗组成. 使用C3F8气体, 气压700 Pa, 阳极电压为700 V, 两阴极接地, 电子学成形时间常数为2 μs, 测试得到的位置分辨修正后为0.54 mm(FWHM). 通过与国内外同类装置比较, 认为这一分辨已经满足了重离子治癌装置的要求. he principle of the heavy ion therapy is introduced in this article. In order to precisely determine the irradiation profiles and positions of scanned heavy ion beams, we developed a large area parallel plate avalanche counter(PPAC). The detector consists of one anode, two cathodes and two windows with 250 mm×250 mm active area . It was measured at an anode voltage of 700 V and with flowing C3F8 gas at the pressure of 700 Pa. A position resolution of 0.54 mm by correction was obtained with an α source. As compared with the similar devices, we consider the position resolution of the PPAC can satisfy the requirement of the facility of heavy ion therapy.     

重离子治癌的磁扫描照射野形成法

在论述重离子治癌照射的基本思想及其特点的基础上,着重对磁扫描照射野形成的两种技术路线——点扫描和栅扫描的优缺点进行了分析阐述.初步给出了 HIRFL上的重离子治癌终端磁扫描相关参数. The basic principle and characteristic of irradiation in heavy ion radiotherapy are introduced. Based on the basic principle and characteristic of irradiation in heavy ion radiotherapy, two magnetic scan methods for creating uniform irradiation field--the spot scan and the raster scan, are compared briefly. The parameter requests to the magnetic scanning system of the heavy ion radiotherapy facility planned in IMP(Institute of Modern Physics) are presented.     

重离子治癌装置治疗室与其机器人坐标系的统一

治疗室与其机器人是重离子治疗装置（HIMM）精准治疗系统的重要组成部分,为了提升重离子放疗过程中患者摆位的精度和效率,研究一种使用激光跟踪仪和其配套软件SA将运载治疗床的机器人基座坐标系与治疗室坐标系统一的方法,通过图形拟合的方法确定了标定点在法兰盘坐标系中的坐标;通过数学模型的搭建完成了机器人法兰盘坐标系和基座标系之间的坐标变换;利用SA软件中最佳拟合算法求出了治疗室坐标系与机器人坐标系之间的变换矩阵,完成了坐标系的统一。在HIMM中的实际应用表明,坐标系的统一方法的使用不但简化了标定点在法兰盘中心坐标系中坐标的标定,简化了法兰盘中心坐标系和基座标系转换的计算过程,而且标定精度良好、效率更高,更加符合重离子精准治疗系统及其他工业应用。     

重离子治癌终端的束流强度及剂量监测系统

为实现重离子肿瘤治疗临床实验中对照射束流状态的实时监测,研制了束流强度及剂量监测系统,包括积分电离室、后续电流频率转换电路及LabVIEW数据获取处理三部分。利用闪烁体探测器和标准剂量计测试了系统的线性响应和得到剂量的准确性,结果表明：系统在束流临床照射流强范围内的线性响应好于90%,其实时反馈的临床照射剂量偏差小于5%。同时束流强度及剂量监测系统与安全控制系统相结合,保证束流照射状态满足临床照射的安全要求。     

重离子治癌终端的束流强度及剂量监测系统

 为实现重离子肿瘤治疗临床实验中对照射束流状态的实时监测,研制了束流强度及剂量监测系统,包括积分电离室、后续电流频率转换电路及LabVIEW数据获取处理三部分。利用闪烁体探测器和标准剂量计测试了系统的线性响应和得到剂量的准确性,结果表明：系统在束流临床照射流强范围内的线性响应好于90%,其实时反馈的临床照射剂量偏差小于5%。同时束流强度及剂量监测系统与安全控制系统相结合,保证束流照射状态满足临床照射的安全要求。     

在我国开展质子治癌研究的建议

 在中国科学院高能物理研究所,已建成了我国第一台快中子治癌研究装置.它利用北京质子直线加速器提供的35MeV质子束,轰击铍靶,产生平均能量约20MeV的快中子束,经准直后用于治癌研究.在进行了大量快中子放射物理学和放射生物学实验的基础上,自1991年11月起,已正式进行临床治癌研究,至今已治疗60余病例.从结束治疗三个月以上的病例分析,有效率达80%,其中有显著效果(完全缓解)的达40%,一般有效(部分缓解)40%.     

武威重离子治癌装置高能束线的准直安装

武威重离子治癌装置高能线爬升段上下跨度约为18 m,由于超大超重元件的悬空安装和狭小的安装空间及通视条件不足,使得就位时磁铁的位置及角度与地面做标定时不同,给准直安装工作带来了挑战。借助于激光跟踪仪和三维控制网,通过多重坐标转换,探索了一种新的方法,消除了爬升段磁铁调节时角度带来的偏差,有效提高了准直安装的工作效率,使得最后所有的磁铁安装各向安装误差均控制在0.10 mm以内,其结果优于该装置的精度要求,为整体安装进度提前提供了有力保证。