医用质子加速器及其吸收剂量的测量

　　0　引言

　　早期质子治疗所应用的加速器都是用于物理实验或生产同位素的加速器,经改装后,用于质子治疗。1992年由美国Loma Linda大学医学中心与费米实验室合作,研制成功世界首台医疗专用质子零梯度同步回旋加速器[1]。并投入临床使用。

　　目前国内尚没有开展质子治疗,山东万杰医院正在安装由美国引进的质子治疗设备,国内另有几家医院也正考虑研究引进该设备,这为我国开展质子治疗做好准备。然而质子治疗设备的组成,其辐射场均匀性、深度剂量曲线等剂量学参数的特性,以及吸收剂量的测量方法,对我国有关的物理技术人员都是新课题。为此我们研究了有关文献,将其介绍给医院从事剂量测量的物理师及计量检定的同仁们,仅供参考。

　　1　质子治疗装置

　　质子治疗装置通常由质子加速器、束流输运、束流配送和剂量监测系统4部分所组成,现将其具体的功能简单介绍如下:

　　1·1质子加速器

　　质子加速器实际是用人工方法使带电粒子(质子)在电场中加速到所需要的能量,并产生一定质子束流的装置。用于质子治疗的加速器必须满足如下条件:加速后的质子最大能量不能低于250MeV,在70~250MeV范围内能量连续可调,在10cm×10cm×10cm靶体积内能输出的剂量率为几Gy/min,相当于束流强度约为nA数量级。通常用于治疗的质子加速器有如下种类:同步加速器、回旋加速器、直线加速器等。

　　1·2　束流输运系统

　　束流输运系统的基本功能是将加速器所产生的质子输送到治疗室或质子束实验室。加速器所产生的质子先进入主束线,由偏转磁铁来控制束流,转入不同的支线。固定束治疗室的质子束是从固定方向对病灶进行照射(治疗)的,而固定束又分为水平、垂直和倾斜束。转动束治疗室设有转动支架,质子束可以从不同方向对病灶进行治疗,但是转动支架的价格昂贵,目前只有少数质子治疗中心拥有。根据加速器的具体配置情况,质子治疗中心可以设有一个或几个治疗室。质子束实验室主要用于其剂量标定和放射生物实验的场所。

　　1·3　束流配送系统

　　该系统实际是辐射野成形系统,具有能量调节、能量调制、束流扩展和束流准直等功能。加速器所产生的质子束直径约为1·0cm,通常需使用扩展质子Bragg峰的方法使其能覆盖整个肿瘤。其中,

　　①能量调节是指对一特定照射野进行治疗时选定质子能量,使Bragg峰的后沿落在靶区的后方边界上。

　　②能量调制是指照射过程中使其能量扩展Bragg峰的宽度与肿瘤厚度相当,能量调节与调制主要用吸收体使质子能量衰减。