作為放射性治療腫瘤的一種,質(zhì)子治療因其獨特的物理特性,使其在某些特定腫瘤的治療方面具有一定的優(yōu)越性,同時其優(yōu)越的術中治療感受、術后生活質(zhì)量和較高的生存率,使其成為目前放射性治療的一個焦點。中國科學院上海應用物理研究所與上海市瑞金醫(yī)院合作共建國內(nèi)首臺質(zhì)子治療裝置APTRON,目前裝置處于認證階段。作為基于同步加速器的質(zhì)子治療裝置的核心部件之一,質(zhì)子直線注入器通常由質(zhì)子源、低能束線、RFQ直線加速器、中能束線以及漂移管直線加速器DTL幾個部分組成。為加快質(zhì)子治療裝置的國產(chǎn)化、小型化和產(chǎn)業(yè)化進程,本論文基于目前在線運行的進口的直線注入器PL-7,以整個注入器的緊湊性、運行維護方便和降低成本為出發(fā)點,在滿足國產(chǎn)同步加速器注入要求下,對質(zhì)子治療同步加速器直線注入器中的RFQ和DTL直線加速腔體進行設計�；贏PTRON質(zhì)子治療裝置,本論文以ECR離子源和LEBT出口束流為基準,對緊湊型質(zhì)子直線注入器的進行初步設計,主要內(nèi)容包括:1)低能端預加速器射頻四極場直線加速器RFQ的物理設計和相關的電磁諧振結構設計仿真;2)高能端的主加速段基于KONUS動力學的漂移管直線加速器的物理設計。對于低能端預加速... 

【文章來源】：中國科學院大學(中國科學院上海應用物理研究所)上海市

【文章頁數(shù)】：177 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１癌癥病例增長趨勢圖??

第１章引言??采用帶有偏轉系統(tǒng)的引出裝置，采用離子泵來保證加速管內(nèi)的真空狀態(tài)，詳細部??件及分系統(tǒng)組成見圖１．２?［３］。該系統(tǒng)的放療事業(yè)發(fā)展大致可以概括為：??１）常規(guī)放射治療——上世紀１８年代以前；??２）立體定向放療——９０年代初期——ＳＲＳ?（ｙ刀）和ＳＲＴ?（Ｘ刀）；??３）三維適形放療——９０年代中期——３Ｄ－ＣＲＴ；??４）適形調(diào)強放射治療——９０年代末期——ＩＭＲＴ；??５）圖像引導放射治療——當今——ＩＧＲＴ和ＤＧＲＴ?（圖像引導ＭＲＩ和??ＣＴ）。??Ｙ射線或Ｘ射線在體內(nèi)的能量的沉積隨深度的增加而逐漸降低，這就意味著??射線的能量主要沉積在人體表層，加大了對表層或者路徑中正常細胞的損傷。??電子偏轉??槍？■力隱ｅ?磁鐵??脈沖調(diào)制器?磁控管??照射系統(tǒng)??圖１．２醫(yī)用電子／光子治療加速器結構原理圖??１．２．２質(zhì)子重離子治療加速器??質(zhì)子重離子的能量主要沉積在一定能量深度的病灶細胞處，而在其他細胞處??沉積的能量較少［５］［６］。目前質(zhì)子治療相對成熟，碳離子治療對裝置的要求更高，??截止２０１６年底，根據(jù)國際粒子治療聯(lián)合會ＰＴＣＯＧ數(shù)據(jù)顯示，全球共有超過１４??萬例患者接受過質(zhì)子治療，超過２萬例患者接受過碳離子治療％１（）］。表１．１中展??示了質(zhì)子和重離子治療的異同點，質(zhì)子治療和重離子治療均可降低對正常組織細??３??

緊湊型質(zhì)子治療同步加速器直線注入器ＲＦＱ和ＤＴＬ的研宄??胞的損傷，而質(zhì)子治療的優(yōu)勢在于成本低、可以使用旋轉機架多角度治療、實際??劑量準確度高；碳離子的主要優(yōu)勢在于其ＲＢＥ較高，可以直接打斷腫瘤細胞的??ＤＮＡ雙鏈，從而起到殺死腫瘤細胞的作用，同時碳離子的橫向半影較�。郏福撸保牵�。??表１．１質(zhì)子治療和重離子治療的比較??￣￣｜質(zhì)子治療?｜重離子治療??低成本?高成本（相當于２－３個質(zhì)子治療裝置）??可使用機架實現(xiàn)多角度治療通常采用固定束??ＲＢＥ?范圍�。ǎ保保保�?ＲＢＥ?范圍大（１．５－３．４）??不同點?＿?—，，、??不確定度低?不確定度髙??ＲＢＥ與Ｘ射線治療相近?更高的ＲＢＥ??橫向半影較大?橫向半影較小??相同點降低正常組織劑量及二次腫瘤發(fā)生風險??在治療過程中，根據(jù)腫瘤細胞在身體內(nèi)的深度不同，質(zhì)子束能量在７０—２５０??ＭｅＶ范圍內(nèi)調(diào)整，使得質(zhì)子束在腫瘤內(nèi)引起的腫瘤細胞損傷最大化，同時使得??接近體表的組織細胞接受最少的輻射損傷，下面主要介紹質(zhì)子治療加速器。??圖１．３?ＩＢＡ公司Ｓ２Ｃ２超導質(zhì)子回旋加速器丨１１】一??４??

【參考文獻】：
期刊論文
[1]RF design and study of a 325 MHz 7 Me V APF IH-DTL for an injector of a proton medical accelerator[J]. Xuan Li,Yue-Hu Pu,Fan Yang,Xiu-Cui Xie,Qiang Gu,Jian Qiao,Ming-Hua Zhao.  Nuclear Science and Techniques. 2019(09)
[2]2014年中國惡性腫瘤發(fā)病和死亡分析[J]. 陳萬青,李賀,孫可欣,鄭榮壽,張思維,曾紅梅,鄒小農(nóng),顧秀瑛,赫捷.  中華腫瘤雜志. 2018 (01)
[3]Precise magnetic field control of the scanning magnets for the APTRON beam delivery system[J]. Chun-Hui Miao,Ming Liu,Chong-Xian Yin,Zhen-Tang Zhao.  Nuclear Science and Techniques. 2017(12)
[4]中國散裂中子源RFQ的研制[J]. 肖永川,歐陽華甫,薛康佳,劉盛進,曹秀霞,呂永佳,黃濤.  核技術. 2015(12)
[5]中國癌癥防治三年行動計劃（2015-2017年）[J].   中老年保健. 2015(11)
[6]RF and field measurements of the SSC-LINAC RFQ[J]. LIU Ge,LU YuanRong,YIN XueJun,ZHANG XiaoHu,DU Heng,JIANG PeiYong,LI ZhongShan,LI XiaoNi,HE Yuan,WANG Zhi,GAO ShuLi,YANG YaQing,ZHU Kun,YAN XueQing,CHEN JiaEr,YUAN YouJin,XIA JiaWen,ZHAO HongWei.  Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2014(07)
[7]中國質(zhì)子、重離子放療裝置建設現(xiàn)狀[J]. 肖平,賈少微.  罕少疾病雜志. 2014(02)
[8]ATPF–a dedicated proton therapy facility[J]. 方守賢,關遐令,唐靖宇,陳沅,鄧昌東,董海義,傅世年,焦毅,舒航,歐陽華甫,邱靜,石才土,孫虹,韋杰,楊梅,張旌.  中國物理C. 2010(03)
[9]光子加速器的理論研究[J]. 余瑋,馬錦秀,徐至展,盛政明.  光學學報. 1993(06)

博士論文
[1]緊湊型重離子射頻四極場直線加速器的理論設計與研究[D]. 王科棟.中國科學院大學(中國科學院近代物理研究所) 2019
[2]中國材料輻照裝置CMIF前端射頻四極場加速器的設計與測試[D]. 李晨星.蘭州大學 2018
[3]低能量強流高電荷態(tài)RFQ加速器的研究[D]. 馬偉.中國科學院大學(中國科學院近代物理研究所) 2018



本文編號：2985193