附件14 质子和重离子加速器放射治疗技术 临床应用质量控制指标 （2017年版） 一、适应证符合率 定义：符合质子或重离子放射治疗临床适应证的患者例次数占同期质子或重离子放射治疗总例次数的比例。 计算公式： ×100% 适应证符合率= 符合该机构制定的临床治疗适应证的例次数 同期质子或重离子放射治疗总例次数 意义：反映医疗机构质子或重离子放射治疗的规范性。 二、病理诊断率 定义：实施质子或重离子放射治疗前有明确病理诊断的患者数占同期质子或重离子放射治疗患者总数的比例。 计算公式： 病理诊断率= 接受质子或重离子放射治疗前有明确病理诊断的患者数 ×100% 同期质子或重离子放射治疗患者总数 意义：反映医疗机构质子或重离子放射治疗的规范性。 三、临床TNM分期比例 定义：根据AJCC/UICC临床TNM分期标准，对于接受质子或重离子放射治疗的患者进行分期。临床TNM分期比例是指对实施质子或重离子放射治疗的患者进行各临床TNM分期的患者数占同期质子或重离子放射治疗患者总数的比例。 计算公式：
临床TNM分期比例= 进行各临床TNM分期的患者数 ×100% 同期质子或重离子放射治疗患者总数 意义：反映医疗机构质子或重离子放射治疗的规范性。 四、MDT执行率 定义：MDT（Multidiciplinary Team）是指多学科综合治疗团队。MDT执行率是指实施质子或重离子放射治疗的患者，治疗前执行MDT的患者数占同期质子或重离子放射治疗患者总数的比例。 计算公式： MDT执行率= 治疗前执行MDT的患者数 ×100% 同期质子或重离子放射治疗患者总数 意义：反映医疗机构质子或重离子放射治疗的规范性。 五、知情同意书签署率 定义：实施质子或重离子放射治疗的患者，治疗前签署知情同意书的患者数占同期质子或重离子放射治疗患者总数的比例。 计算公式： ×100% 知情同意书签署率= 治疗前签署知情同意书的患者数 同期质子或重离子放射治疗患者总数 意义：反映医疗机构质子或重离子放射治疗的规范性。 六、治疗方案完成率 定义：实施质子或重离子放射治疗的患者，完成既定治疗方案的患者数占同期质子或重离子放射治疗患者总数的比例。 计算公式：
近日，在新闻看到了上海市重离子医院正式开业，标志着我国跻身于全球最尖端的肿瘤放疗“粒子俱乐部”，成为了唯一拥有质子重离子治疗能力的发展中国家。作为一名中国人，对于我国医疗技术的进步，深感荣幸。 据不完全统计，2012年中国癌症发病人数为306.5万，约占全球发病的五分之一；死亡人数为220.5万，约占全球癌症死亡人数的四分之一。全国每六分钟就有一人被确诊为癌症，每天有8550人成为癌症患者，每七到八人中就有一人死于癌症。 对于数以百万计的癌症患者来说，上海重离子医院的开业无疑是一个大大的福音，至少病痛得以减轻；至少又多了希望。那么，重离子治疗技术到底是什么呢？ 全球顶级医疗资源整合者厚朴方舟介绍，目前世界上仅德国、日本、美国等少数发达国家拥有质子重离子放射治疗技术。日本放射线医学综合研究所（简称“放医研”）2014年4月20日举办了公众开放活动，该所重离子医科学中心病院治疗课第2治疗室主任山田滋发表演讲，介绍了重离子束疗法在消化器官等的癌症方面取得的成绩。 放医研从1994年开始利用基于碳离子线的重离子束疗法治疗癌症。2003年，重离子束疗法被日本相关机构认定为先进医疗手段。到2014年，该疗法的年治疗量达到约900例，治疗登记数量累计超过8200例。作为抗癌剂及手术的并用疗法表现出色 山田列举了重离子束疗法的效果与手术不相上下、甚至超过手术的成绩。比如，在肿瘤直径在5cm以上、可实施手术的肝细胞癌症治疗中，重离子束疗法的5年生存率达到44％，与手术相同。 即便是公认很难治疗的胰腺癌，重离子束疗法作为与抗癌剂并用的疗法也具有有效性。该疗法与名为吉斯他滨(Gemcitabine)的抗癌剂并用时，2年生存率达到54％，在胰腺癌的治疗中表现出色。此外，术前的重离子束治疗对于胰腺癌也有良好的治疗效果，该疗法作为与抗癌剂及手术等并用的治疗方法取得了出色的成绩。 另一方面，重离子束疗法给人的印象是治疗成本高。重离子束治疗设施的建设费用大约为100亿～300亿日元，每位患者需支付的治疗费也需300万日元左右（约18万元人民币）。 而上海质子重离子医院，据新闻报导介绍，目前每个疗程平均费用在27.8万元，预计第一年接收患者300人，相比于日本成熟的医疗器械与医学技术，患者的接纳率，以及相应的治疗环境及服务，上海质子重离子医院可谓不尽人意，虽然增加了患者的希望，可是相关的环节却仍差距过大。 喜的是技术手段的更新及落实应用，悲的是高昂的价格和接收人数，悲喜交加，也会让患者更加的患得患失吧。 这也是为何许多患者通过厚朴方舟前往日本治疗的原因，国内医院高昂的费用，收治的能力，服务的好坏，都限制了患者在质子重离子医院治疗的决心。当然，对于国内医疗技术的进步也要恭喜，同时期待更加完善的医疗制度与医疗费用，让更多癌症患者得以治愈。
第三章医用重离子加速器 医用重离子加速器提供的重离子束主要应用于重离子束治癌，而提供的放射性核素以在核医学方面的应用为主。重离子束治癌在美，日，德等发达国家已进入到临床试验阶段，而放射性核素在核医学方面的应用大都处于试验研究阶段。由中国科学院近代物理研究所、甘肃省医学科学研究院、甘肃省肿瘤医院合作、兰州军区兰州总医院参与的甘肃省科技重大项目——“重离子束辐射治疗癌症的关系就是开发研究”，于2006年12月开始临床研究。到目前，已应用重离子束放射治疗浅表肿瘤受试者127名，效果显著，绝大部分病人无明显不良反应，治
疗后病人的随访率达96%以上，使我国成为国际上第4个有能力进行重离子治癌临床研究的国家。 第一节重离子治癌原理 一、概述 重离子束与物质相互作用的特殊机理使得它在肿瘤治疗方面具有一系列明显的优点：重离子束治疗精度高达(毫米量级);剂量相对集中，照射治疗时间短，疗效高；对肿瘤周围健康组织损伤小；重离子束治疗能做到实时监测，便于控制辐照位置和剂量。 以上优点使得重离子束的治疗作用可
以与手术刀媲美，达到普通电离辐照(此处普通电离辐照指x、r及电子束)治疗难以实现的疗效，因而重离子束被称为是21世纪最理想的放射治疗用射线。也正是由于重离子束在放射治疗中的上述优点，世界上许多国家都倾注了大量的人力和物力进行医用重离子束加速器的研制，或利用已有的重离子加速器进行治癌装置的建造和治癌基础及临床应用研究，这使得重离子治癌成为放射治疗领域的前沿性研究课题。 二、重离子治癌的科学依据和优势 放射治疗的主要原则就是给予肿瘤尽
可能大的辐射剂量，将癌细胞杀死，同时又尽可能地保护肿瘤周围和辐射通道上的正常组织使其少受损伤。由于普通电离辐照对剂量深度分布均呈指数衰减或略微上升而后衰减的特征，使治疗受到很大限制；而重离子束以其独特的放射物理学和放射生物学性质，在放射治疗上独具优势。 （一）重离子束的物理特性 1.特殊的深度剂量分布 荷电重离子贯穿靶物质时主要是通过与靶原子核外电子的碰撞损失其能量，随离子能量的降低，这种碰撞的概率增大。因此，离子在接近其射程末端时损失其大部分初始动能，形成一个高剂量的能量损
卫生部办公厅关于印发《质子和重离子加速器放射治疗技术 管理规范（试行）》的通知 卫办医政发〔2009〕198号 各省、自治区、直辖市卫生厅局，新疆生产建设兵团卫生局：为贯彻落实《医疗技术临床应用管理办法》，做好质子和重离子加速器放射治疗技术审核和临床应用管理，保障医疗质量和医疗安全，我部组织制定了《质子和重离子加速器放射治疗技术管理规范（试行）》。现印发给你们，请遵照执行。 二〇〇九年十一月十三日
质子和重离子加速器 放射治疗技术管理规范（试行）为规范质子和重离子加速器放射治疗技术（以下简称质子和重离子放射治疗技术）的临床应用，保证医疗质量和医疗安全，制定本规范。本规范为技术审核机构对医疗机构申请临床应用质子和重离子放射治疗技术进行技术审核的依据，是医疗机构及其医师开展质子和重离子放射治疗技术的最低要求。 本规范所称质子和重离子放射治疗技术是指通过加速器产生离子如质子、碳离子等实施诊断或治疗的技术。不包括应用普通加速器产生的X线、电子线和钴60产生的 线实施放射治疗的技术。 一、医疗机构基本要求 （一）医疗机构开展质子和重离子放射治疗技术应当与其功能、任务相适应。 （二）三级甲等医院，有卫生行政部门核准登记的放射治疗专业和其他相关的医学影像科诊疗科目。 （三）放射治疗科。 1.放射治疗科应有临床医师、放射物理师、技师、加速器维修保养工程技术人员和护师。 2.开展放射治疗工作10年以上，放射治疗科床位不少于30张。
3.具有CT模拟定位机、带多叶光栅的直线加速器、逆向治疗计划系统、质量保证和质量控制设备等。 4.配备可发射质子、碳离子等的加速器。 5.已经开展图像引导放射治疗、调强适形放射治疗、立体定向放射治疗和三维适形放射治疗等技术。 6.放射治疗技术水平已达到三级甲等医院放射治疗专业重点科室要求，在本省（自治区、直辖市）三级甲等医院中处于领先地位。 （四）影像诊断科室。 1.具备磁共振（MRI）、计算机X线断层摄影（CT）和正电子发射计算机断层显像仪（PET-CT）等影像诊断设备。 2.具备影像网络传输系统。 3.开展影像诊断工作5年以上。 4.影像诊断技术水平达到三级甲等医院影像诊断专业重点科室要求，在本省（自治区、直辖市）三级甲等医院中处于领先地位。 （五）有至少2名具备质子和重离子放射治疗技术临床应用能力的本院在职医师，有经过相关知识和技能培训并考核合格的其他专业技术人员。 二、人员基本要求 （一）放射治疗医师。 1.取得《医师执业证书》，执业范围是医学影像和放射
质子、重离子放射治疗的介绍 一、质子治疗 质子治疗：氢原子核中的质子通过粒子加速器释放高能量射线的治疗。 二、重离子治疗 重离子，是指重于2号元素氦并被电离的粒子。所谓重离子就是比电子重的粒子。应用于放射线治疗的重离子通常是指碳素离子。 利用重离子加速器将碳离子加速到光速的70%左右，再利用形成的碳离子束流进行照射。
三、粒子（质子、重离子）治疗的优势 a. X射线进入人体时在皮肤附近释放的能量最高，进入人体后则会逐步降低能量，所以到达肿瘤时就不一定是能量最高杀伤力最强的时刻，达不到充分的治疗效果；而且射线会在穿透肿瘤后继续释放能量，损害周围的正常组织。而粒子，可以进行调节，达到我们的期盼：在皮肤附近以及到达肿瘤之前抑制能量的释放，一旦到达肿瘤时便会瞬间释放大剂量的能量，经过肿瘤后又马上停止释放能量（布拉格峰，Bragg 峰）。简而言之，就是射线在体内的分布较传统射线更集中，更优质。减少毒副反应，减少第二原发肿瘤。 b. 重离子和质子有足够的放射剂量能到达体内更深部位的肿瘤。
四、粒子（质子、重离子）治疗的适应症 没有远处转移，（原则上）没有淋巴结转移，局限在某一部位的肿瘤，适合进行质子重离子治疗。黑色素瘤、骨和软组织肉瘤、脊索瘤、高危前列腺癌、胰腺癌和术后复发的直肠癌，重离子放疗显示了很好的疗效。 血液内的肿瘤、空腔脏器内如胃、肠等肿瘤以及乳腺肿瘤等不适合质子重离子治疗。
五、质子治疗和重离子治疗的区别 重离子在生物学效应方面优于质子。因为重离子能够对肿瘤细胞DNA 产生直接作用，使DNA 的双链同时受到损伤，且不受氧浓度的影响，使正常癌细胞或乏氧癌细胞产生不可修复的致死性损伤，从而彻底杀死癌细胞。而质子在对癌细胞DNA 损伤的程度不如重离子。因此，这一点上，重离子比质子具有更强的杀灭抵抗放射肿瘤细胞的能力。但是在重离子放射线照射过程中，产生的离子碎片对肿瘤前部和形成的末端小尾巴对治疗的影响, 尤其是对末端横向散射的影响, 以及如何进行有效评估等问题的研究，目前还不是很清楚。 质子治疗的布拉格峰尾部衰减更快，没有拖尾现象，给予靶区外正常组织的剂量很小，在这点上，质子要优于重离子。 所以，目前质子/ 重离子治疗领域，仍以质子放疗为主，重离子放疗技术尚未完全成熟。
粒子加速器：particle accelerator 一种用人工方法产生快速带电粒子束的装置。粒子加速器有三个基本组成部分：粒子源；真空加速系统和导引、聚焦系统。粒子加速器的效能通常以粒子所能达到的能量来表征。粒子能量在100MeV以下的称为低能加速器，能量在0.1～1GeV间的称为中能加速器，能量在1GeV以上的称为高能加速器。按照被加速粒子的种类，加速器可分为电子加速器、质子加速器和重粒子加速器等。按照加速电场和粒子轨道的形态，又可分为四大类：直流高压式加速器、电磁感应式加速器、直线谐振式加速器和回旋谐振式加速器。它们各自都有适于工作的粒子品种、能量范围以及性能特色。近年来，大中型的粒子加速器（如重离子加速器和高能加速器等）往往采用多种加速器的串接组合：例如由直流高压型加速器作预加速器，注入直线谐振式加速器加速至中间能量，再注入回旋谐振式加速器加速至终能量。这样的系统有利于发挥每一类加速器的效率和特色。（撰写：陈佳滠审订：关遐令） 串列加速器：tandem accelerator 利用一个高压使带电粒子获得两次加速的静电型加速器。串列加速器的直流高压通常由输电系统将电荷从低电位输送到高压电极上而形成。它的工作原理是将由负离子源产生负离子注入到加速器主体中，在高压电极的正电场的作用下，经低能段加速管被第一次加速。当负离子到达高压电极后，通过电子剥离器并被剥掉2个或多个电子，变为正离子。在高压电极作用下，正离子经高能段加速管再次被加速。图为中国原子能科学研究院的HI-13串列加速器主体外貌。（撰写：秦久昌审订：关遐令） 高压倍加器：Cockcroft-Walton accelerator 利用倍压整流方法产生直流高压，对离子或电子加速。其倍压整流工作原理如图所示，主要由高压变压器，高压整流器和高压电容器等组成。在无负载时，倍压整流线路输出的高压V随倍压级数n增加而线性增加，可表达为V-2nVa，式中Va为高压变压器T的次级绕组交流电压峰值。当有负载时，随着级数n的增加，线路的电压降和电压波动会严重增加，因此级数n不能太高。一般倍压整流器可输出直流高压从几百千伏（大气中）到兆伏级（高气压下）。高压倍加器由高压倍压整流电源，离子源（或电子枪），加速管、聚焦和传输系统，真空和控制系统组成。高压倍加器的输出功率较大，可以用作较理想的中子源，X光源少离子注入机。（撰写：秦久昌审订：关遐令） 静电加速器：electrostatic accelerator; Van de Graff accelerator 一种利用直流高压静电场对带电普子进行加速的高压型加速器。1933年美国范德格拉夫首先提出一种新的起电原理：一个圆筒形金属高压电极由几根绝缘柱支承。位于底部的电晕针排加电压后，电晕放电产生的离子（或电子），由橡胶带输送到高压电极上形成直流高压。早期静电加速器工作在大气中，由于气体击穿，限制了高压进一步升高，最高电压为6MV。后来发展为高气压型静电加速器，即把静电发生器，离子源和加速管等封在钢筒内，充以高压绝缘气体，大大地提高了电场击穿场强。静电加速器结构如图所示。静电加速器较其他加速器有如下特点：被加速离子的能量连续可调、离子的能量单一、可加速多种离子或电子、离子束聚焦良好、离子束靶点小。静电加速器是低能核物理实验的理想工具，同时还广泛应用于离子注入，材料分析、材料辐照等领域。（撰写：秦久昌审订：关遐令） 电子直线加速器：electron linac; electron linear accelerator 利用射频电场来加速电子的直线轨道加速器，由电子枪、加速管、射频功率源、射频传输、真空、冷却水、束流引出和控制等系统组成。迄今全世界已有数千台电子直线加速器用于放射治疗、无损探测、辐照加工和科学研究诸多领域。电子能量从几兆电子伏到几十吉电子伏，长度从几十厘米到几千米。现有的大部分电子直线加速器都工作在S波段，目前正在研制X波段加速结构。这种新结
试验方法 一、试验目的 通过试验，获得器件单粒子事件截面与入射离子LET 的关系，为评价器件的单粒子效应敏感性提供数据。 二、试验原理 用i（通常要求i ≥5）种不同LET的离子，以倾角θ（i）入射到芯片表面，入射到芯片表面的离子总数为Φ（i），检测器件发生的单粒子事件数N（i）。利用公式（1）和（2）计算LET（i）的离子照射下器件的单粒子事件截面σ（i）和LET(i)eff： σ（i）=N（i）/（Φ（i）×cosθ（i）） (1) 式中： i——不同LET离子的种类数； σ（i）——第i 种LET 离子的单粒子事件截面，单位为平方厘米每器件或平方厘米每位（cm2/器件或cm2/位）； N（i）——第i种LET离子测得的单粒子事件数； Φ（i）——第i种LET离子的总注量； θ（i）——第i种LET离子的入射角，单位为度（°）。 LET(i)eff = LET（i）/cosθ（i） (2) 式中： LET（i）eff ——以θ角入射的第i种LET离子的有效LET值； LET（i）——第i种LET离子的LET值。 画出单粒子事件截面σ（i）和入射离子LET（i）eff的关系曲线，如图1 所示。由σ~ LET曲线得出反映器件单粒子事件敏感性的两个关键参数：单粒子事件饱和截面σsat和LET阈值LETth。 由单粒子事件饱和截面σsat和LET阈值LETth，结合空间辐射环境模型，可预示器件在各种空间环境中的单粒子事件率。 图1 σ～LET关系曲线
三、试验设备 a. 辐射源； （回旋加速器；串列静电加速器；锎源）； b. 束流测量系统； c.单粒子效应测试系统； （存储器类电路的测试；微处理器类复杂数字电路的测试；模拟电路的测试；数－模 混合电路的测试）； d. 单粒子锁定的测试； e. 试验板和电缆； f. 温度测量系统。 四、试验程序 a.制定试验方案（见附录A）； b.样品准备； 除非另有规定，一批产品的试验样品数量应不少于3 只。器件可以是不经筛选的，但应经测试合格。每一个器件应编号，并按编号记录数据。需要时，试验前样 品应开帽。需要时，应去除芯片表面的保护层。测量并记录芯片的尺寸，照相记录 芯片的特征。开帽后应对试验样品进行测试，只有测试合格的样品方可进行后续试 验。 c.粒子选择； 粒子选择的要求如下： a) 参照与被试器件结构、工艺最接近的器件的单粒子试验数据，判断被试器件的 单粒子事件LET阈值范围； b) 根据预估的器件单粒子事件LET阈值确定离子种类和能量。如果要试验获得σ ~LET曲线，以便进行单粒子事件率预估，则选用的离子种类和能量点数应至少具 备5种以上不同的有效LET值。离子的有效LET 应能覆盖被试器件从刚开始出现单 粒子事件到单粒子事件达到饱和截面所相应的LET范围； c) 选择的离子在硅中有足够的射程，通常要求大于30μm； d) 可以采用倾斜入射以获得有效LET 的增加。但离子的射程必须满足要求，且离 子在通过敏感区体积内的LET变化不大。有效LETeff计算见公式（2），且倾角不 应大于60°。增加入射角度对单粒子锁定不一定有效； e) 单粒子翻转试验时的注量率的选择以每秒钟内产生不大于1 次~4次错误为宜； f) 若总注量达到107离子数/cm2未出现错误，则认为在该LET值下器件单粒子效应 不敏感，可以增加入射离子有效LET值； g) 若翻转总数达到100个（或规定值），或总注量达到107离子数/cm2（以先到者 为准），或辐照到规范规定的时间，则停止辐照，根据规范变换有效LET。 d.试验装置安装调试； e.束流调整和测量； f.试验数据记录； g.数据分析处理； 计算垂直入射到器件表面每种LET离子的总注量Φ（i）eff，见公式（4）： Φ（i）eff=Φ（i）×cosθ (4) 式中：
质子和重离子加速器 放射治疗技术管理规范（试行） 为规范质子和重离子加速器放射治疗技术（以下简称质子和重离子放射治疗技术）的临床应用，保证医疗质量和医疗安全，制定本规范。本规范为技术审核机构对医疗机构申请临床应用质子和重离子放射治疗技术进行技术审核的依据，是医疗机构及其医师开展质子和重离子放射治疗技术的最低要求。 本规范所称质子和重离子放射治疗技术是指通过加速器产生离子如质子、碳离子等实施诊断或治疗的技术。不包括应用普通加速器产生的X线、电子线和钻60产生的实施放射治疗的技术。 一、医疗机构基本要求 （一）医疗机构开展质子和重离子放射治疗技术应当与其功能、任务相适应。 （二）三级甲等医院，有卫生行政部门核准登记的放射治疗专业和其他相关的医学影像科诊疗科目。 （三）放射治疗科。 1. 放射治疗科应有临床医师、放射物理师、技师、加速器维修保养工程技术人员和护师。 2. 开展放射治疗工作10年以上，放射治疗科床位不少 于30张 3. 具有CT模拟定位机、带多叶光栅的直线加速器、逆向治疗
计划系统、质量保证和质量控制设备等。 4. 配备可发射质子、碳离子等的加速器。 5. 已经开展图像引导放射治疗、调强适形放射治疗、立体定向放射治疗和三维适形放射治疗等技术。 6. 放射治疗技术水平已达到三级甲等医院放射治疗专业重点科室要求，在本省（自治区、直辖市）三级甲等医院中处于领先地位。 （四）影像诊断科室。 1. 具备磁共振（MRI）、计算机X线断层摄影（CT）和正电子发射计算机断层显像仪（PET-CT等影像诊断设备。 2. 具备影像网络传输系统。 3. 开展影像诊断工作5年以上。 4. 影像诊断技术水平达到三级甲等医院影像诊断专业重点科室要求，在本省（自治区、直辖市）三级甲等医院中处于领先地位。 （五）有至少2名具备质子和重离子放射治疗技术临床应用能力的本院在职医师，有经过相关知识和技能培训并考核合格的其他专业技术人员。 二、人员基本要求 （一）放射治疗医师。 1. 取得《医师执业证书》，执业范围是医学影像和放射 治疗专业的本院在职医师。 2. 有1名以上具有主任医师专业技术职务任职资格，并有10
加速器概述 accelerator 定义 定义：一种使带电粒子增加速度（动能）的装置。加速器可用于原子核实验、放射性医学、放射性化学、放射性同位素的制造、非破坏性探伤等。粒子增加的能量一般都在0.1兆电子伏以上。加速器的种类很多，有回旋加速器、直线加速器、静电加速器、粒子加速器、倍压加速器等。加速器是用人工方法把带电粒子加速到较高能量的装置。利用这种装置可以产生各种能量的电子、质子、氘核、α粒子以及其它一些重离子。利用这些直接被加速的带电粒子与物质相作用，还可以产生多种带电的和不带电的次级粒子，象γ粒子、中子及多种介子、超子、反粒子等。目前世界上的加速器大多是能量在100兆电子伏以下的低能加速器，其中除一小部分用于原子
核和核工程研究方面外，大部分用于其他方面，象化学、放射生物学、放射医学、固体物理等的基础研究以及工业照相、疾病的诊断和治疗、高纯物质的活化分析、某些工业产品的辐射处理、农产品及其他食品的辐射处理、模拟宇宙辐射和模拟核爆炸等。近年来还利用加速器原理，制成各种类型的离子注入机。以供半导体工业的杂质掺杂而取代热扩散的老工艺。使半导体器件的成品率和各项性能指标大大提高。很多老工艺不能实现的新型器件不断问世，集成电路的集成度因此而大幅度提高。加速器的发展 1919年英国科学家卢瑟福(E.Rutherford)用天然放射源中能量为几个MeV、速度为2×109厘米/秒的高速α 粒子束（即氦核）作为“炮弹”，轰击厚度仅为0.0004厘米的金属箔的“靶”，实现了人类科学史上第一次人工核反应。利用靶后放置的硫化锌荧光屏测得了粒子散射的分布，发现原子核本身有结构，从而激发了人们寻求更高能量的粒子来作为“炮弹”的愿望。 静电加速器（1928年）、回旋加速器（1929年）、倍压加速器（1932年）等不同设想几乎在同一时期提了出来，并先后建成了一批加速装置。 粒子加速器particle accelerator 用人工方法产生高速带电粒子的装置。是探索原子核和
离子源及加速器的国内外发展 2.1离子源及其主要类型 离子源是加速器的重要部件，它的目的是将样品物质电离成带电地原子离子或分子离子。其工作原理为：热发射或者场致发射产生电子后在放电室内部被加速，得到能量，然后电子开始撞击气体分子使气体分子发生离解、电离，然后形成等离子体（等离子体离子源），最后用引出系统在等离子体中引出离子束。离子源应该具有电离效率高，聚焦性能好，离子初始能量发散小，传输效率高，离子流稳定等特点。根据不同使用条件以及用途，目前已研制出多种类型的离子源。使用比较广泛的就有弧放电离子源、PIG离子源、双等离子体离子源和双彭源。这些离子源都是以气体放电为基础的,因此常被统称为弧源。高频离子源却是利用稀薄气体进行高频放电来令气体电离，一般都用来生产低电荷态的正离子，有时也生产负离子，用作负离子源来使用。而新型的重离子源的出现，使得重离子的电荷态得到显著提高,其中比较稳定的有电子回旋共振离子源(ECR)以及电子束离子源(EBIS)。负离子源性能较好就有转荷型以及溅射型两种。在一定条件下，以气体放电作为基础的各类离子源，都可以提供一部分的负离子束流。 图2.1离子源
①高频离子源 图2.2高频离子源 利用稀薄气体中高频放电使气体发生电离，主要产生低电荷的正离子，不过有时候也生产负离子。 在高频电场之中，自由电子与气体中地原子发生(或分子)碰撞，最后发生电离。从而带电粒子倍增，最后形成无极放电，生产了大量的等离子体。高频离子源的放电管通常使用派勒克斯玻璃或者石英管来制造。高频场则可以由管外螺线管线圈来产生，也可以使用套在管外的圆形电极产生。前者通常称为电感耦合，后者则称之为电容耦合。高频振荡器的频率通常为10 ～10 Hz，输出功率则可以达到数百瓦或以上。 从高频离子源中引出离子的方法主要有两种，其一是在放电管顶端插入一根钨丝来作为正极，而在放电管的尾端则安装一个带孔地负电极，并将该孔做成管形，方便从中引出离子流。其二则是可以把正极做成帽形，然后装它在引出电极地附近，并且放电区就在它的另外一边。但无论采用那一种引出的方式，金属电极都使要用石英或玻璃包裹起来，这可减少离子会在金属表面的复合。
肿瘤的三大治疗方法是：外科疗法(手术)、化学疗法、放射线疗法。其中，放射线疗法的最大优点是无需切除器官，能够保持器官的形态与功能的完整 那什么是重离子呢? 有什么好处呢?重离子指比a粒子(氦4)重的离子，如碳12、氖22、钙45、铁56、氪84和铀238等。很简单的来理解重离子：原子量比氦原子大的离子，称为重离子。重离子线就是：加速带电的氦，碳，及氖离子至接近光速，使其处于高能状态。重离子疗法是将碳离子加速到光速的70%左右，利用形成的碳离子束进行照射的一种放射线疗法。以日本为中心，全世界范围内都在展开相关的基础研究和临床实验。重离子线在细胞杀伤性方面表现优异，对于体内深部的肿瘤、以及对传统放疗和化疗有抵抗性的难治癌症也能带来令人期待的效果。 放射治疗作为癌症治疗的3大方法之一,近年来得到了长足的发展。由于重离子束相对其他射线来说,具有倒转的深度剂量分布和高的相对生物学效应等优势, 所以重离子已被誉为21世纪放疗最理想射线，最佳治疗恶性肿瘤的方法。 重离子可以治疗各种癌症, 效果显著 肝癌篇: 肝癌对常规放疗抗拒，伴肝硬化、肝功能异常时放疗可能还会加重肝脏损伤。截至2008年，日本对259例肝癌患者采用重离子治疗。共实施了不同剂量，不同照射次数的4种治疗方案。其结果，3年局部控制率81%-96%。值得提出的是，对于肿瘤直径3-5cm，单发的肝癌患者采用重离子治疗的结果，1年，3年及5年总生存率分别为94%，81%和75%。其疗效大大超过了传统治疗手段。 食道癌篇:目前，食道癌局部治疗的方法以手术或化疗为主，为了防止淋巴结转移，一般会在手术中进行淋巴清扫术。日本的全国食道癌调查显示，接受手术治疗的临床I期的五年生存率为76.3％，其他分期的五年生存率分别为：ⅡA 51.5%，ⅡB34.0%，Ⅲ19.8%，ⅣA 13.7%。开胸开腹的食道癌手术的侵袭性很大，术后并发症并不少见。并且接受切除手术的半数患者会复发。复发中的一半情况都是局部复发。而一般化疗与放疗并用的副作用，如白血球减少、肺炎、心囊积液等的风险也很高。放医研2008年4月进行的2周8次的碳离子束照射临床试验中，所有病例中都未发现上述治疗中出现的严重副作用。唯一出现的治疗后不良反应只有食道炎（症状包括吞咽时疼痛等，为了缓和症状可以适当改变饮食形式或营养输液等），但这些症状在照射后2～4周后会消失，患者可以恢复从前的饮食习惯。治疗结果：T1b、T2期的患者在重离子治疗后进行病灶组织活检，绝大多数未发现癌细胞。除一名T1b期的患者以外，在手术均中未发现淋巴结转移。可以说，对于T1b期的食道癌来说，重离子治疗是一种根治性的疗法
辽宁辐照加速器研发制造项目可行性研究报告 规划设计/投资分析/产业运营
报告摘要说明 在辐照加工领域，按照射线能量强度的不同，电子加速器可分为高能 （5Mev以上）、中能（0.8Mev-5Mev）、低能（0.1Mev-0.8Mev）三大系列，高能电子加速器技术最为复杂，射线穿透能力最强，在食品灭菌保质、药 品和医疗器械灭菌等要求较高的领域，均需使用高能电子加速器。中、低 能电子加速器适合应用于材料改性。 辐照加速器的应用范围非常广阔，可广泛应用于工业生产中的材料改性、新材料制作、环境保护、加工生产、医疗卫生用品灭菌消毒和食品灭 菌保鲜等。然而由于辐照加速器行业属于高科技行业，专业性非常强，绝 大多数研究开发人员都具有硕士以上学位。目前国内辐照加速器的生产和 技术研究仅局限在各大院校、研究所和几家技术实力雄厚的企业，使得辐 照加速器并未得到大规模推广应用。 该辐照加速器项目计划总投资20002.53万元，其中：固定资产投 资15776.85万元，占项目总投资的78.87%；流动资金4225.68万元，占项目总投资的21.13%。 本期项目达产年营业收入37123.00万元，总成本费用28956.52 万元，税金及附加361.52万元，利润总额8166.48万元，利税总额9654.41万元，税后净利润6124.86万元，达产年纳税总额3529.55万
元；达产年投资利润率40.83%，投资利税率48.27%，投资回报率30.62%，全部投资回收期4.77年，提供就业职位502个。 据估计，我国目前对外从事辐照加工的单位约有300家左右，钴源占比较高，约170家，加速器（中低能为主）略小，约110家，从事灭菌的高能加速器所占的比例更小，大约20家，而且区域非常集中，主要集中在长三角、珠三角、京津唐和山东半岛地区。 辐照加速器的应用范围非常广阔，可广泛应用于工业生产中的材料改性、新材料制作、环境保护、加工生产、医疗卫生用品灭菌消毒和食品灭菌保鲜等。然而由于辐照加速器行业属于高科技行业，专业性非常强，绝大多数研究开发人员都具有硕士以上学位。目前国内辐照加速器的生产和技术研究仅局限在各大院校、研究所和几家技术实力雄厚的企业，使得辐照加速器并未得到大规模推广应用。
第４８卷第１０期原子能科学技术Ｖｏｌ．４８，Ｎｏ．１０ ２０１４年１０月Ａｔｏｍｉｃ Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｏｃｔ．２０１４ 重离子加速器同步定时触发系统的实现 赵 江１，２，陈又新１，黄玉珍１，张华剑１，２，吴凤军１，２， 闫怀海１，周忠祖１，高大庆１ （１．中国科学院近代物理研究所，甘肃兰州 ７３００００；２．中国科学院大学，北京 １０００４９） 摘要：同步定时触发系统是重离子同步加速器的控制核心，控制磁场电源对带电离子束进行同步加速，其对可靠性和定时精度要求高。在重离子治癌、材料辐照等领域的发展中，为了满足这些领域对重离子同步加速器小型化的需求，本文以ＮＩＯＳＩＩ为核心处理器，结合ＦＰＧＡ上的可编程片上系统（ＳＯＰＣ），实现了一种基于可编程硬件的同步定时触发系统。该系统可控制延时精度，且使用灵活、可靠，易升级，向小型化的同步加速器及重离子治癌等应用工程提供了切实可行的方案。 关键词：重离子；治癌；加速器；定时系统；ＦＰＧＡ 中图分类号：ＴＰ２７３ 文献标志码：Ａ 文章编号：１０００－６９３１（２０１４）１０－１８９９－０５ ｄｏｉ：１０．７５３８／ｙｚｋ．２０１４．４８．１０．１８９９ Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｔｉｍｉｎｇ Ｔｒｉｇｇｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ Ｈｅａｖｙ Ｉｏｎ Ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ ＺＨＡＯ Ｊｉａｎｇ１，２，ＣＨＥＮ Ｙｏｕ－ｘｉｎ１，ＨＵＡＮＧ Ｙｕ－ｚｈｅｎ１，ＺＨＡＮＧ Ｈｕａ－ｊｉａｎ１，２，ＷＵ Ｆｅｎｇ－ｊｕｎ１，２，ＹＡＮ Ｈｕａｉ－ｈａｉ １，ＺＨＯＵ Ｚｈｏｎｇ－ｚｕ１，ＧＡＯ Ｄａ－ｑｉｎｇ１（１．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｍｏｄｅｒｎ Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００００，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００４９，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｔｉｍｉｎｇ ｔｒｉｇｇｅｒ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｃｏｒｅ ｏｆ ａ ｈｅａｖｙ ｉｏｎ ｓｙｎ－ｃｈｒｏｔｒｏｎ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌｓ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｉｅｌｄ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｔｏ ａｃｃｅｌｅｒａｔｅ ｃｈａｒｇｅｄ ｉｏｎ ｂｅａｍ．Ｔｈｅｈｉｇｈ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｔｉｍｉｎｇ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ａｒｅ ｒｅｑｕｉｒｅｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ．Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐ－ｍｅｎｔ ｏｆ ｓｏｍｅ ｄｏｍａｉｎｓ，ｓｕｃｈ ａｓ ｔｈｅ ｈｅａｖｙ－ｉｏｎ ｃａｎｃｅｒ ｔｈｅｒａｐｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｍａｔｅｒｉａｌ ｉｒｒａｄｉａ－ｔｉｏｎ，ａ ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｔｉｍｉｎｇ ｔｒｉｇｇｅｒ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ ｓｙｎｃｈｒｏｔｒｏｎ ｗａｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｍｅｅｔｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｍｉｎｉａｔｕｒｉｚｉｎｇ ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ．Ｔｈｉｓ ｓｙｓｔｅｍ ｗａｓ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｒ ＮＩＯＳＩＩ ａｎｄ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ＳＯＰＣ ｏｎ ＦＰＧＡ．Ｉｔ ｉｓ ｆｌｅｘｉｂｌｅ，ｒｅｌｉａｂｌｅ，ｅａｓｙｔｏ ｕｐｇｒａｄｅ，ａｎｄ ｈａｓ ｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅ ｄｅｌａｙ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ．Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ，ａｓ ａ ｆｅａｓｉｂｌｅ ｓｃｈｅｍｅ，ｃａｎｂｅ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｍｉｎｉａｔｕｒｉｚｅｄ ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ ａｎｄ ａｎｙ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｌｉｋｅ ｈｅａｖｙ－ｉｏｎ ｃａｎｃｅｒ ｔｈｅｒａｐｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｈｅａｖｙ ｉｏｎ；ｃａｎｃｅｒ ｔｈｅｒａｐｙ；ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ；ｔｉｍｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ；ＦＰＧＡ 收稿日期：２０１３－１１－２５；修回日期：２０１４－０２－１１ 基金项目：国家自然科学基金资助项目（１１１０５２０４）；中国科学院西部之光人才培养计划资助项目（Ｙ４１６０１０ＸＢ０） 作者简介：赵 江（１９７８—），男，甘肃陇南人，高级工程师，博士研究生，核技术及应用专业
2007 LA物理师模拟试卷 一单选题（共120小题，每小题只有一个选项是正确的） 1 L壳层最多可容纳的电子数为多少？ A 2 B4 C6 D8 E10 2 光子能量的表达式是哪项？（C为光速，h是普朗克常数） A E=hC B E= hC/λ C E=hλ D E=hλ/C E E=Cλ 3 只有当入射X（γ）光子能量大于多少时才能发生电子对效应？ A 200Kev B 400Kev C 1.02Mev D 1.25 Mev E 1.33 Mev 4 用于放射治疗吸收剂量校准及日常监测的主要方法是： A 量热法 B 电离室法C热释光法 D 半导体法 E 胶片法 5 指形电离室壁多选用什么材料？ A 铝 B 碳C石墨 D 酚醛树脂E塑料 6 电离室的有效测量点规定在电离室中心点的哪个方向（面向电离辐射入射方向）? A 前方 B 后方 C右侧方 D左侧方 E中心点 7 如以r表示电离室的半径，则钴-60γ射线的有效测量点位于： A 0.1r B 0.3r C 0.5r D 0.75r E 几何中心 8 关于胶片在剂量学中的应用哪项描述错误？ A 检查射野的平坦度和对称性 B 获取离轴比及百分深度剂量等剂量学数据 C 验证相邻射野间剂量分布的均匀性 D 验证治疗计划系统剂量计算的精确度 E 验证低能X射线的剂量分布误差 9 以水为吸收介质，康普顿效应占优势的能量段是： A 1-10Kev B 10-30Kev C 30Kev-25Mev D 25-100Mev E 100-125Mev 10 以下哪项为天然放射性同位素？ A 镭-226 B 铯-137 C 钴-60 D 铱-192 E 碘-125 11 近距离治疗所用源位于200Kev-2Mev能量段的同位素所具有的物理特征是： A 剂量率常数不变 B 剂量率常数随能量变化 C 剂量率常数随组织结构变化 D 与生物组织的相互作用服从康普顿弹性散射规律 E 光电效应占主导地位
重离子治癌的发展历程 1895年，威廉·康拉德·伦琴发现了X射线。这是一种非常容易穿透人体的短波电磁辐射。他很快便察觉到，没有穿透人体的那部分能量会被人体所吸收，正是这部分能量为人体组织带来了杀灭癌细胞的生物效应。 从X射线被发现还不到两个月时间，欧洲和北美就开始利用X射线拍摄活着的患者的内脏照片，不仅如此，它更开始被用于治疗恶性肿瘤等形形色色的疾病。正如我们现在所知，X光射束是高能光子形成的，在穿透人体时会失去其强度。因此，在治疗人体深层肿瘤时，靶区体积的上游会吸收到相对更高的剂量，而下游也会接受到相当多的剂量。尽管如此，光子束在今天还是最为普遍的肿瘤治疗方法。肿瘤的最新放射疗法所采用的是直线加速器（Linac）——一种瞄准靶区，将电子加速至数十MeV，产生高能光子束的装置。适形调强放疗（IMRT）是使光子束瞄准靶区，从多个不同方向进行照射，以此降低治疗体积外侧的不必要的剂量。这种光子束治疗一般被称为“传统型”的放射治疗，与下文将要探讨的质子束和重离子等新型疗法是有很大区别的。 上世纪50年代，LBNL制造出了6GeV（GeV：十亿电子伏特）的同步加速器（Synchrotron）——高能质子同步稳相加速器（bevatron）。到70年代初期，已经能够对原子序数为6-18的粒子进行加速，使其能量可以达到用于放射线物理学和放射线生物学研究的程度。70年代，LBNL建造了一台名为“贝巴拉克（Bevilac）”的复合型加速器。在这台加速器里应用了superHILAC（巨型重离子直线加速器），可以将更重的重离子射入高能质子同步稳相加速器（bevatron），其能量最大被加速至 2.1GeV/核子。“贝巴拉克”将质子或其它重粒子加速到具有足够大的能量，使其能以高强度穿透人体深层，为深层肿瘤治疗的医学研究打开了更广阔的天地。 重离子兼具优异的物理学特性和生物学特性，可用来有效的治疗肿瘤。与质子束相比，重离子在透射过人体时，由于发生的散射很少，能量分散也很小，剂量可以在射程结束后急剧地降为0。这就意味着，与光子束和质子束相比，重离子的照射野的边界宽度要窄得多。相比光子束和质子束，重离子能够更加准确地描摹与重要器官相邻的靶体积，从而可以把更多的剂量集中照射于靶体积上。在临床上，重粒子治疗在提高肿瘤控制率和减少正常组织并发症的发生率上被寄予厚望。 1975年到1992年之间，加州大学旧金山分校的Joseph R. Castro教授与他的研究小组使用184英寸的同步电子回旋加速器所产生的氦束，以及利用“贝巴拉克”产生的更重的重离子的展宽布拉格峰，实施了人体肿瘤治疗的临床试验。他们所使用的重离子的范围是4He~28Si，但使用最多的离子是20Ne。依照美国国家规约（NCOG/RTOG）接受治疗的患者人数中，氦束约有700人，氖束约有300人，接受氦束治疗的患者主要是软骨瘤、脊索瘤、脑膜瘤和其他原发性颅底肿瘤。在使用20Ne束对发生于副鼻腔、鼻部、唾液腺等颅底范围内的病变的治疗上，获得了优异的5年局部控制率。 HIMAC共有3个治疗室，其中一个治疗室同时拥有一根水平束和一根垂直束，其他两个治疗室分别拥有一根水平束或垂直束。除此以外还有二次（放射线）射束室、生物学实验室和物理实验室，这些实验室均配备了水平束。直至目前（2010年2月），辻井博彦教授和
质子和重离子加速器放射治疗技术 临床应用质量控制指标 （2017年版） 一、适应证符合率 定义：符合质子或重离子放射治疗临床适应证的患者例次数占同期质子或重离子放射治疗总例次数的比例。 计算公式： 适应证符合率= 符合该机构制定的临床治疗适应证的例次数 ×100% 同期质子或重离子放射治疗总例次数 意义：反映医疗机构质子或重离子放射治疗的规范性。 二、病理诊断率 定义：实施质子或重离子放射治疗前有明确病理诊断的患者数占同期质子或重离子放射治疗患者总数的比例。 计算公式： 病理诊断率= 接受质子或重离子放射治疗前有明确病理诊断的患者数 ×100% 同期质子或重离子放射治疗患者总数 意义：反映医疗机构质子或重离子放射治疗的规范性。 三、临床TNM分期比例 定义：根据AJCC/UICC临床TNM分期标准，对于接受质子或重离子放射治疗的患者进行分期。临床TNM分期比例是指对实施质子或重离子放射治疗的患者进行各临床TNM分期的患者数占同期质子或重离子放射治疗患者总数的比例。 计算公式： 临床TNM分期比例= 进行各临床TNM分期的患者数 ×100% 同期质子或重离子放射治疗患者总数
四、MDT执行率 定义：MDT（Multidiciplinary Team）是指多学科综合治疗团队。MDT执行率是指实施质子或重离子放射治疗的患者，治疗前执行MDT的患者数占同期质子或重离子放射治疗患者总数的比例。 计算公式： MDT执行率= 治疗前执行MDT的患者数 ×100% 同期质子或重离子放射治疗患者总数 意义：反映医疗机构质子或重离子放射治疗的规范性。 五、知情同意书签署率 定义：实施质子或重离子放射治疗的患者，治疗前签署知情同意书的患者数占同期质子或重离子放射治疗患者总数的比例。 计算公式： 知情同意书签署率= 治疗前签署知情同意书的患者数 ×100% 同期质子或重离子放射治疗患者总数 意义：反映医疗机构质子或重离子放射治疗的规范性。 六、治疗方案完成率 定义：实施质子或重离子放射治疗的患者，完成既定治疗方案的患者数占同期质子或重离子放射治疗患者总数的比例。 计算公式： 治疗方案完成率= 完成既定治疗方案的患者数 ×100% 同期质子或重离子放射治疗患者总数