重离子治疗装置的准直关键技术研究与应用
发布时间：2021-06-25 01:38
重离子治疗装置是由中国科学院近代物理研究所研制的中国第一台拥有自主知识产权的医用重离子加速器。重离子治疗装置打破了发达国家对大型高端医疗器械的市场垄断,已经由研究阶段转向市场产业化。国产重离子治疗装置同步环周长仅为50余米,其高能输运线（HEBT）的高差达19米,是目前同类装置中最为紧凑也是高差最大的治疗装置,其元件结构复杂、安装空间狭小、安装工期紧迫、所有关键元件都要求亚毫米量级精度安装。由于其作为医疗器械的特殊性和设计结构的紧凑性,产业化后的重离子治疗装置对准直安装的精度和效率都有更高的要求,准直测量作为一项贯穿于重离子治疗装置建造始终的关键技术,将面临着严峻的挑战。本论文以在建的重离子治疗装置为研究基础,以提升装置安装元件的准直精度、提高准直安装的效率为研究目标,通过对准直精度影响因素的分析研究,以及对准直方法的优化和准直技术的创新,提高了重离子治疗装置元件的准直精度和准直安装效率。论文的主要研究成果及创新包含以下几个方面:1.通过对磁场测量系统的设计结构、测量原理及定位要求的研究,借助于激光跟踪仪等高精度测量仪器与光学仪器的联合测量,提出了一套基于磁铁标定数据的磁场测量定位准直...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所)甘肃省
【文章页数】：139 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
重离子治疗装置总体布局图
允蔷哂卸捞氐纳疃燃亮糠?布，也就是重离子束的Bragg峰[7]，治疗期间通过生物组织的重离子束，所沉积的剂量较小，即在治疗中可以控制束流在肿瘤组织处释放最大剂量。因此，可以通过调节重离子束的能量，使Bragg峰精确地落在肿瘤上，进而准确地杀死恶性肿瘤细胞，同时又可以避免对患者健康组织的损害，从而使得在放疗过程中对人体正常细胞的损伤最小化。所以，重离子的治疗效果要优于常规的放射性束线，而且，在治疗中也一般不会因为正常细胞受照而诱发新的疾病产生，重离子治疗所产生的副作用也要比常规射线放疗的副作用校图1.2光子放疗射线和重离子射线在水中的相对剂量分布
重离子治疗装置的准直关键技术研究与应用4（2）常规的光子放射治疗由于在肿瘤处所沉积的能量较小，在放射治疗过程中往往只能使癌细胞DNA的单链断裂，而只有单链断裂的癌细胞DNA经过一段时间后还有可能进行自我修复，这也就是说，在使用常规射线放射治疗的一段时间后肿瘤还有复发的可能性。重离子束的另一个特性就是相对生物学效应要比常规射线高，在使用重离子束进行放射治疗的过程中，重离子束进入患者的人体组织后，在癌细胞密度较大的地方所沉积的能量密度要比其它地方高，高密度的能量所产生的强大杀伤力能够使癌细胞DNA的双链断裂，进而能更好地控制肿瘤的转移与复发[8]。图1.3重离子束生物学效应示意图（3）重离子放射治疗的另一个特性是对氧的依赖性较小，敏感性较高。科学家研究表明，肿瘤细胞之所以不受控制地衍生是具有非同寻常的供血系统，诱导许多的癌细胞变成了乏氧细胞。在使用光子等常规射线的放射治疗时，由于对乏氧细胞的敏感性较差，这会导致大量的乏氧癌细胞在光子放疗过程中能躲避射线的杀伤而继续存活。重离子束放疗不同于常规光子放疗，常规光子放疗中对癌细胞的杀伤往往需要依赖氧的存在，而重离子束则不需要。因为重离子的治疗机理和光子不同，重离子是通过高密度电子的电离作用使肿瘤细胞的DNA双链断裂，它的氧增比较小，所以，使用重离子治疗对于光子治疗无效的乏氧肿瘤也具有较好的治疗效果[3,9]。（4）由于重离子束与生物组织的原子核相互作用后会产生正电子发射体这一特性，在使用重离子放射治疗之前就可以使用这一特性对患者体内的肿瘤位置及形状进行外部成像，然后与定制的治疗计划所用的CT图像进行对比，再根据
【参考文献】：
期刊论文
[1]关节测量臂在上海光源元件标定中的应用[J]. 柯明,于成浩. 强激光与粒子束. 2009(12)
[2]上海光源准直测量工作的组织实施[J]. 于成浩,殷立新,杜涵文,赵振堂. 测绘通报. 2009(03)
[3]兰州冷却环总体设计[J]. 夏佳文,詹文龙,魏宝文,原有进,宋明涛. 高能物理与核物理. 2006(04)
[4]兰州重离子加速器冷却储存环磁场测量系统[J]. 何源,韩少斐,马力祯,袁平,刘维军,熊慧,苏雅龙,张思玲. 原子能科学技术. 2005(03)
[5]CSR的准直安装[J]. 汪守金,满开弟,郭艺珍,蔡国柱,郭玉辉. 强激光与粒子束. 2002(04)
[6]LTD500激光跟踪测量系统原理及应用[J]. 李广云. 测绘工程. 2001(04)
博士论文
[1]普通摄像机光学图像引导的重离子放射治疗技术研究[D]. 申国盛.中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所) 2018
[2]合肥光源升级改造测量准直及测量精度的研究[D]. 王巍.中国科学技术大学 2016
[3]重离子对运动肿瘤靶区的适形照射治疗方法研究[D]. 贺鹏博.中国科学院研究生院（近代物理研究所） 2015
[4]7MeV/U重离子回旋加速器设计与研制[D]. 郝焕锋.中国科学院研究生院（近代物理研究所） 2014
[5]激光跟踪仪高精度坐标测量技术研究与实现[D]. 范百兴.解放军信息工程大学 2013
[6]数字近景工业摄影测量关键技术研究与应用[D]. 黄桂平.天津大学 2005
硕士论文
[1]近景摄影测量在桥梁变形监测中的应用[D]. 梁菲.重庆交通大学 2010
本文编号：3248233
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所)甘肃省
【文章页数】：139 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
重离子治疗装置总体布局图
允蔷哂卸捞氐纳疃燃亮糠?布，也就是重离子束的Bragg峰[7]，治疗期间通过生物组织的重离子束，所沉积的剂量较小，即在治疗中可以控制束流在肿瘤组织处释放最大剂量。因此，可以通过调节重离子束的能量，使Bragg峰精确地落在肿瘤上，进而准确地杀死恶性肿瘤细胞，同时又可以避免对患者健康组织的损害，从而使得在放疗过程中对人体正常细胞的损伤最小化。所以，重离子的治疗效果要优于常规的放射性束线，而且，在治疗中也一般不会因为正常细胞受照而诱发新的疾病产生，重离子治疗所产生的副作用也要比常规射线放疗的副作用校图1.2光子放疗射线和重离子射线在水中的相对剂量分布
重离子治疗装置的准直关键技术研究与应用4（2）常规的光子放射治疗由于在肿瘤处所沉积的能量较小，在放射治疗过程中往往只能使癌细胞DNA的单链断裂，而只有单链断裂的癌细胞DNA经过一段时间后还有可能进行自我修复，这也就是说，在使用常规射线放射治疗的一段时间后肿瘤还有复发的可能性。重离子束的另一个特性就是相对生物学效应要比常规射线高，在使用重离子束进行放射治疗的过程中，重离子束进入患者的人体组织后，在癌细胞密度较大的地方所沉积的能量密度要比其它地方高，高密度的能量所产生的强大杀伤力能够使癌细胞DNA的双链断裂，进而能更好地控制肿瘤的转移与复发[8]。图1.3重离子束生物学效应示意图（3）重离子放射治疗的另一个特性是对氧的依赖性较小，敏感性较高。科学家研究表明，肿瘤细胞之所以不受控制地衍生是具有非同寻常的供血系统，诱导许多的癌细胞变成了乏氧细胞。在使用光子等常规射线的放射治疗时，由于对乏氧细胞的敏感性较差，这会导致大量的乏氧癌细胞在光子放疗过程中能躲避射线的杀伤而继续存活。重离子束放疗不同于常规光子放疗，常规光子放疗中对癌细胞的杀伤往往需要依赖氧的存在，而重离子束则不需要。因为重离子的治疗机理和光子不同，重离子是通过高密度电子的电离作用使肿瘤细胞的DNA双链断裂，它的氧增比较小，所以，使用重离子治疗对于光子治疗无效的乏氧肿瘤也具有较好的治疗效果[3,9]。（4）由于重离子束与生物组织的原子核相互作用后会产生正电子发射体这一特性，在使用重离子放射治疗之前就可以使用这一特性对患者体内的肿瘤位置及形状进行外部成像，然后与定制的治疗计划所用的CT图像进行对比，再根据
【参考文献】：
期刊论文
[1]关节测量臂在上海光源元件标定中的应用[J]. 柯明,于成浩. 强激光与粒子束. 2009(12)
[2]上海光源准直测量工作的组织实施[J]. 于成浩,殷立新,杜涵文,赵振堂. 测绘通报. 2009(03)
[3]兰州冷却环总体设计[J]. 夏佳文,詹文龙,魏宝文,原有进,宋明涛. 高能物理与核物理. 2006(04)
[4]兰州重离子加速器冷却储存环磁场测量系统[J]. 何源,韩少斐,马力祯,袁平,刘维军,熊慧,苏雅龙,张思玲. 原子能科学技术. 2005(03)
[5]CSR的准直安装[J]. 汪守金,满开弟,郭艺珍,蔡国柱,郭玉辉. 强激光与粒子束. 2002(04)
[6]LTD500激光跟踪测量系统原理及应用[J]. 李广云. 测绘工程. 2001(04)
博士论文
[1]普通摄像机光学图像引导的重离子放射治疗技术研究[D]. 申国盛.中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所) 2018
[2]合肥光源升级改造测量准直及测量精度的研究[D]. 王巍.中国科学技术大学 2016
[3]重离子对运动肿瘤靶区的适形照射治疗方法研究[D]. 贺鹏博.中国科学院研究生院（近代物理研究所） 2015
[4]7MeV/U重离子回旋加速器设计与研制[D]. 郝焕锋.中国科学院研究生院（近代物理研究所） 2014
[5]激光跟踪仪高精度坐标测量技术研究与实现[D]. 范百兴.解放军信息工程大学 2013
[6]数字近景工业摄影测量关键技术研究与应用[D]. 黄桂平.天津大学 2005
硕士论文
[1]近景摄影测量在桥梁变形监测中的应用[D]. 梁菲.重庆交通大学 2010
本文编号：3248233
本文链接：https://www.wllwen.com/yixuelunwen/yundongyixue/3248233.html
最近更新
教材专著
