医用质子/重离子加速器辐射屏蔽设计概述

近年来我国医用质子/重离子加速器治癌产业开始飞速发展。粒子加速器运行时会产生次级辐射从而危及环境、公众及工作人员的辐射安全,可靠的辐射屏蔽设计是装置运行时辐射安全的必要保障。本文简要分析了医用质子/重离子加速器辐射屏蔽设计的一般考虑因素;介绍了几种常用的屏蔽计算方法并给出了计算实例。本文的研究内容对未来将要建造的医用质子/重离子加速器的辐射屏蔽设计具有一定的参考意义。

医用质子重离子加速器循环冷却水系统低能耗运行模式研究与节能成效分析

研究医用质子重离子加速器冷却水系统低能耗控制方法,在保障运行可靠性的同时降低能耗。分析质子重离子加速器配电系统在各类工作模式下的电流数据以及循环冷却水负载温度数据,区分数据特征;分析模式切换时的电流变化和冷却水负载温度变化,研究模式转换的判断方法,制定控制方案。方案实施后,年度综合能耗下降19.3%。这一方案降低了系统运行成本,可作为质子重离子加速器能耗控制以及新系统设计的参考方案。

医用重离子加速器辐射水平分析及监测评价

为掌握我国自主研发的医用重离子加速器辐射水平,通过模拟计算给出瞬时辐射、气态流出物感生放射性源强,结合加速器大厅及治疗室辐射屏蔽设计,计算贯穿辐射及空气浸没外照射途径对工作人员和公众辐射所致剂量。根据医用重离子加速器运行后实际工况进行辐射环境监测,对所致工作人员和公众辐射剂量进行计算,工作人员最大年辐射剂量约为3.94×10^(-2)mSv,公众人员最大年辐射剂量约为8.53×10^(-7)mSv,模拟计算与实测结果相互印证,模型可用于辐射屏蔽设计的数据支撑。对加速器运行以来工作人员个人年累积剂量资料进行复核,工作人员及公众辐射剂量均满足剂量限值要求。

医用质子重离子加速器应用现状及发展趋势

质子和重离子束治疗肿瘤,是当今国际社会公认的最尖端放疗技术。为促进我国高端放疗设备的发展进步,提高肿瘤患者的生活质量,对医用质子、重离子加速器及其放疗技术的应用研究具有重要的现实意义。该文在简要概述质子、重离子治癌的基础上,总结和分析了国内外医用质子加速器和医用重离子加速器相关的应用现状,并结合实际提出了医用质子、重离子加速器及其放疗技术未来的发展趋势,为我国高端放疗设备的进步和发展战略研究提供参考。

医用质子重离子同步加速器冷却水系统控制优化方法与实践

目的:研究西门子医用质子重离子同步加速器冷却水系统温度控制的方法。方法:将回水温度变化作为控制程序的输入变量,采用预测方法控制阀门开度,并增加回水端水箱容量以提高温度缓冲能力。结果:优化后的系统能够适应质子重离子加速器多种负载状态,对32℃以内的冷却水负载能够消除2℃峰值,使进水温度控制在(27±1)℃以内。故障统计发现,温度偏离故障率由原来的64%降低至8%。结论:优化后的3层循环结构冷却水系统能够适应西门子质子重离子同步加速器的运行要求。

复合泵在医用重离子加速器上的应用研究

同步加速器是医用重离子加速器的主加速部件。考虑到其设计空间紧凑的特点及其真空系统的设计要求,采用将非蒸散型吸气剂泵(NEG)组件嵌入国产溅射离子泵(SIP)空腔内组成的复合泵作为真空系统的主泵。本文测试了复合泵的抽气性能,测试并估算了复合泵的H2饱和容量和再生周期,计算了同步加速器真空系统的压力分布。测试及计算结果表明:相比于SIP,复合泵对N2的抽速提高了20%,对H2的抽速提高了70%～100%,且具有更高的极限真空度,其再生周期为2年,压力分布能够满足同步加速器真空系统的设计要求。

医用质子重离子加速器纯水分析系统设计及应用效果评估

目的:基于上海市质子重离子医院质子重离子加速器设备(IONTRIS系统),设计在线纯水分析系统,通过运行数据统计,评估该系统的应用效果。方法:应用西门子S7-300 PLC控制系统,从纯水系统内的传感器中采集在线数据;分析设备运行规律,设置报警限值;使用WINCC软件开发上位机监控及分析系统,实时处理在线数据;通过系统应用前后单月耗材应用成本比较,评估该系统的应用效果。结果:应用在线纯水分析系统后,实现了纯水系统状态的实时监控,耗材的使用效率得到提高。结论:在线纯水分析系统的应用对于提高运行效率有较好的作用。

医用重离子加速器薄壁真空室研制

中国科学院近代物理研究所研制的医用重离子加速器装置是我国第1台拥有自主知识产权的医用重离子加速器,其高频脉冲二极磁铁使用RAMPING工作模式且磁场上升速率为1.6 T/s,所以安装在高频脉冲磁铁内的真空室采用一种薄壁加筋结构不锈钢真空室以减少涡流对离子束稳定性的影响。然而由于薄壁加筋不锈钢真空室占用磁铁气隙尺寸偏大,不仅造成了磁铁造价成本偏高,更是提高了运维成本。基于以上原因,本文提出陶瓷内衬薄壁(0.3 mm)真空室,并研制了原理样机。测试结果表明:样机真空度进入了10-10 Pa量级范围,并可有效减小磁铁气隙,是未来加速器薄壁真空室的发展方向。

质子重离子加速器设备冷却水系统停机故障预防与应急优化

目的:通过对上海市质子重离子医院(SPHIC)质子重离子加速器设备(IONTRIS系统)冷却水系统故障进行分析,研究停机故障预防与应急优化方法,并评估这些方法的应用效果。方法:分析停机故障原因,实施停机故障预测诊断和改造方案。安装电压补偿器应对外电网波动,采用机械振动检测的方法预防水泵故障,设计并安装应急定压装置及故障快速切换系统应对定压装置故障,同时设计安装泄漏应急系统以降低水泄漏故障的风险。结果:实施优化应急方案后,提高了IONTRIS系统加速器冷却水系统故障应急能力。结论:大型医用设施的设计及运行需充分考虑安全性和冗余性的要求及故障诊断与应急的方案。

质子重离子加速器系统设备运行模式探讨

上海市质子重离子医院拥有的PT设备的主加速器采用的是同步加速器，整个加速器系统由离子源、低能柬流传输段、直线加速器舱段、中能束流传输段、同步环、高能束流传输段、治疗室等组成，全长共190m，其系统组成分为离子源系统、粒子加速系统、粒子输运系统、粒子诊断系统、射频系统、真空系统、患者输送定位系统、治疗计划系统及辅助个人安全防护系统、工艺冷却水系统、供电系统和暖通系统等。

电网波动对质子重离子加速器工艺冷却水系统的影响与应对方案

质子重离子系统的加速器系统由离子注入系统、主加速器、高能柬流输运系统和辅助系统组成。其辅助系统大体包括：电力系统、工艺冷却水系统、HVAC空调系统、安全防护系统、压缩空气辅助系统、真空控制和抽取系统等。其中工艺冷却水系统对加速器系统的正常运行起到极其重要的作用。

如何建设医养结合的特色项目——兰州重离子医用加速器应用示范区设计

文章以兰州重离子医用加速器应用示范区设计为例,从以人为本的适老化设计理念出发,阐述了整体布局设计和功能区域设计的原则和特点,探讨了医院内建设医养特色项目的方法和经验。

日本研制出大型医用重离子加速器——HIMAC

日本研制出大型医用重离子加速器——ＨＩＭＡＣ在日本的千叶市，加速器物理学家平尾安夫及其同事们正在对世界上第一个仅为医疗目的而设计的大型加速器——千叶重离子医用加速器（ＨＩＭＡＣ）进行最后的那部分工作。这个由平尾设计的造价为３亿美元的装置在完成了最后阶...

某国产医用重离子加速器治疗装置辐射监测水平

为了解某国产医用重离子加速器辐射防护情况,以该装置为研究对象,使用X/γ剂量率仪和中子剂量当量率仪测量治疗室、同步环机房、屏蔽墙体外等区域X/γ剂量率和中子剂量当量率。测试结果表明:重离子加速器治疗装置工作场所辐射剂量的贡献者主要是中子、其次是γ射线,中子剂量当量率可比γ剂量率高出一至几个量级。治疗室内中子辐射剂量水平为几十上百mSv/h。试运行期间,回旋加速器机房、同步加速器大厅和治疗装置屏蔽体外周围环境辐射水平在标准规定范围内。

Probeam型医用质子治疗系统机房屏蔽分析与测量结果比较

质子治疗系统使用能量在70~250 MeV范围内的质子进行肿瘤治疗,损失或预期使用的质子与靶物体产生能量范围宽、角度分布差异大的中子谱,成为质子治疗系统屏蔽设计的主要考虑源项。本文采用点核模型估算Probeam型质子治疗系统机房外中子周围剂量当量率,与测量结果进行比较分析,验证屏蔽结构的有效性。

小型医用质子同步加速器的慢引出设计

围绕北京医用质子同步加速器的方案，研究设计了１／３整数共振的慢引出系统。利用该系统，可获得较高的引出效率（大于９５％）、较小的引出束流发射度（在静电切割器处，积分发射度为０．１５πｍｍｍｒａｄ）、较窄的引出动量分散（０．

医用质子加速器及其吸收剂量的测量

本文简单介绍了质子治疗装置的组成及其特性。并介绍了国外质子治疗中心的临床和装置的有关规范 ,质子束流的检定。

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。

医用质子加速器扩展束流与笔形束流的感生放射性辐射剂量

目的:通过比较医用质子加速器两种不同束流引出方式的X/γ射线感生放射性辐射剂量差异,从而采取相应措施降低治疗室的环境辐射水平,减少医用质子加速器工作人员的累积辐射剂量。方法:模拟患者治疗的肿瘤辐射野,分别在质子加速器扩展束流治疗室和笔形束流治疗室进行15 CGE的质子射线照射,射线停止60 s后,进入治疗室利用两台Neutron RAE II检测仪同时对射线输出窗口和治疗床等中心这两个位置进行X/γ射线感生放射性辐射剂量测量,并记录数据。按以上出束条件和测量步骤,重复测量3次,每次间隔30 min。结果:扩展束流射线输出窗的3次测量值依次为32.3、63.2、70.1μSv/h,在治疗床等中心的3次测量值依次为4.5、5.6、7.7μSv/h,两个测量点的感生放射性辐射剂量率均随着测量次序依次增加。笔形束流射线输出窗的3次测量值依次为3.2、2.3、2.1μSv/h,在治疗床等中心的3次测量值依次为0.21、0.18、0.18μSv/h,两个测量点的感生放射性辐射剂量率均与测量次序无关。在输出窗位置,扩展束流的测量平均值是笔形束流测量平均值的21.8倍;在治疗床等中心位置,扩展束流的测量平均值是笔形束流测量平均值的31.2倍。结论:在出束剂量和时间相同的情况下,笔形束流的感生辐射剂量较小,其机房环境辐射水平远远低于扩展束流机房,对工作人员有更好的保护作用。

医用质子加速器计量浅谈

医用电子直线加速的计量检定规程已经颁布实施,JJG589-2008《医用电子加速器辐射源》能够对电子加速器的输出剂量量值溯源。但是,对于质子加速器尚无对应的计量检定规程。本文详细介绍了医用质子加速器的原理、应用及其未来发展前景,阐述了计量在质子加速器行业的重要性。并结合实例对加速器吸收剂量的测量和计量问题进行探讨。