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[转贴] 加速器在医学中的应用

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发表于 2010-2-6 12:12 | 显示全部楼层 |阅读模式

加速器在医学中的应用


中国原子能科学研究院老科协


罗丙坤


在医学中应用射线治疗肿瘤,已有近百年的历史,最初放疗医生仅能使用软X—射线以及少量的天然放射性核素,如Ra等。上世纪50年代后。60Co治疗机大量普及,这是利用人工放射性核素60Co放出的高能γ—射线,杀死癌细胞。有人统计,从70年代今,我国共生产过大约700台各类60Co治疗机,包括所谓的γ—刀,这类机器结构相对简单,易于操作维修,由于技术上不断革新,使其性能逐步完善,目前在放射治疗领域,仍然占有一定的市场,但这类机器,射线能量固定,剂量率偏低,不能完全满足放疗要求。

粒子加速器技术的发展,使其造价和体积都减小,适合在医院环境下使用,利用加速器作为放疗用的射线源,尤其是电子类加速器,已经大量普及,并部分取代了60Co治疗机,它的最大优点是,能量更高而且可调,剂量率高,可开可停,安全可靠。目前在我国的近500家放射治疗机构里,安装了大约300台电子类加速器,机型主要为电子直线加速器,早期还安装过少量的电子感应加速器。近期一种极为先进的跑道式电子回旋加速器,它能分级调整能量,并有配套的技术设备,这种加速器已经在我国西部一家医院建成,开始用于临床治疗。国外还有人正在研制一种名为断层放疗装置的机器,它把CT机和加速器合二而一,在实现放射治疗的同时,完成CT成像。这种电子类加速器所产生的高能电子和X—射线,是应用最早也是目前应用最广的一种加速器放疗手段。

无论是钴源还是电子类加速器射线源,在放疗中,由于Xγ射线的性质,在杀死癌细胞的同时,都会对周围的正常细胞,产生较大的损伤。


上世纪中期,有人提出用质子束作放疗,它的最大优点是吸收剂量相对集中,调整质子束能量,使其射程的终点达到病灶时,能量降低到1MeV左右,此时吸收剂量急剧增加,可提高3倍,这能更有效地杀死癌细胞,并使正常组织接受的剂量减少。目前利用质子束治疗的专用加速器,已能商业化生产,它要求加速器的能量在70—235MeV范围内可调,目前的主要机型为回旋加速器,也有人在设计质子直线加速器,我国已有几家医院,正在建造这种质子治疗装置。


在核医学中,还利用中子射线来治疗,但早期大多利用原有作核物理研究用的加速器,经过改造,加以利用,直到90年代末期,世界上才有了第一台专用的超导回旋加速器,用于中子治疗,它要求加速器有足够强的束流和与之配套的技术设备,我国的科学家利用一台35MeV的质子直线加速器,也已开展了中子治疗的临床研究,接受治疗的患者,已过数百人。


在核医学中,一种更为先进的方法是硼中子俘获治疗,比之前述的任何一种方法来,更能降低对正常细胞的伤害,其基本原理是:利用所谓的现代单克隆技术,将10硼原子连接到单克隆药物上,而后者具有自动导向癌细胞的特点(被誉为生物导弹),它将10硼原子聚集在肿瘤上,然后用高通量热中子照射,使10硼发生核反应,进而生成a 离子和7锂的反冲核,这两种质量更高的带正电离子,电离密度更高,其射程分别为5m m9m m,正好与癌细胞的直径相当,具有良好的区域性,能最有效的杀死癌细胞,而最大限度地减少对正常组织的损伤,这种方法,需要高通量的热中子流,这要由低能、强流质子加速器来完成,由它产生的低能,强流质子束,去轰击锂靶或铍靶,而产生强中子流,经过慢化(降低能量)后,进行治疗。目前,倍受关注的机型是高频四极场加速器,国外已建成这种专用的加速器,我国的科学家也已经做出样机,另外还有一种称之为真空绝缘型串列加速器,也有望能满足这一要求。


在核医学中,使用的放射性同位素,约有80种,其中只有1/3由核反应堆生产,其余2/3要用加速器完成,尤其是缺中子短寿命同位素。90年代以来,正电子发射断层照相术(PET)的发展和普及,要求有稳定可靠,易于操作维护的放射性同位素示踪剂生产设备,加速器是理想的配套设备,目前,10—30MeV的紧凑型回旋加速器是主流机型,在我国各地的医院里,已经有11台以上的这种加速器在运转,还有多台在建造中,也有少数用质子直线加速器的,但成本较高,这类加速器生产的同位素,不仅用于诊断,还可直接用于临床治疗或医学研究。


在医学中,加速器还有许多用途,少数先进国家,已开始利用重离子束治疗,因为它的电离密度更高,这要求有合适的重离子加速器以及相关的技术设备,国外已建成了这种放疗专用的重离子加速器,开始临床治疗,用加速器产生的高剂量射线源,还用来对医疗器械、医用材料等进行灭菌消毒。总之,在医学中,加速器的应用,越来越广泛,它将在放射治疗中,担当极其重要的角色。

http://www.bjkp.gov.cn/lnkpwk/k30328-02.htm

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鹤无声 + 30 多谢提供
jackyyue + 30 多谢提供

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发表于 2010-2-6 14:55 | 显示全部楼层
很好的科普知识!!!
发表于 2010-2-6 15:05 | 显示全部楼层
 楼主| 发表于 2010-2-6 15:18 | 显示全部楼层
回复 3# 鹤无声


    超鸟,不是超人。。。
发表于 2010-2-6 15:25 | 显示全部楼层
回复 4# superbird


    我觉得超人比超鸟好听吧
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