质子回旋加速器
来源:中国医药报   日期:2018-10-16

  质子治疗是世界上普遍使用的、被广泛证明、科学有效的最先进的癌症治疗手段之一。

  2018年1月26日,中核集团“癌症治疗230MeV超导质子回旋加速器”核心部件——高频腔系统通过源地验收。至此,中核集团已成功完成该加速器主要大型设备研制工作,标志着中核集团全面掌握该加速器设计和制造技术,下一步将进入整机总装和测试阶段,向实现临床应用、造福广大癌症患者迈出坚实一步。我国已自主建成世界先进的质子回旋加速器,并有望投入使用后在癌症的早期诊断与治疗研究方面取得重大的突破。

  之前,质子治疗关键设备基本被国外垄断,中核集团在2014年即开始布局癌症治疗230MeV超导质子回旋加速器技术,力争突破国外在这一重大医疗设备领域的垄断地位,逐步实现我国恶性肿瘤、心脑血管疾病等重大疾病诊断和治疗的设备国产化,力争在国际高端医疗设备领域中占有一席之地,带动我国核医疗技术水平的跨越式发展。

  日前,中国原子能科学研究院自主研发的世界先进质子回旋加速器建成,此次建成的100兆电子伏质子回旋加速器可将质子加速至接近一半光速,是国际上最大的紧凑型强流质子回旋加速器,也是中国目前自主创新、自行研制的能量最高的质子回旋加速器,无论是经济性还是实用性上而言都达到了国际先进水平。

  作为核科学研究的重要平台,该加速器一旦投入使用即可开展中子物理、新核素合成、质子生物医学效应、质子辐照效应、现代医疗等方面研究,特别是有望在癌症的早期诊断与治疗的研究方面取得重大突破。放射性治疗是目前癌症治疗的重要手段之一,与X射线和电子束照射相比,质子束对正常组织损伤小,副作用小,因此轰击癌细胞的过程中将最大限度的保护认同正常组织。

  超导回旋加速器与同能量常温回旋加速器相比,研制和运行成本低,在技术上具有创新性、市场竞争力强,代表着国际上最先进的癌症粒子治疗方向。癌症治疗230MeV超导质子回旋加速器属于中核集团“龙腾2020”科技创新计划,由原子能院自主创新、自行设计、具有完全自主常识产权。

  高频腔作为该加速器的核心部件,为质子加速提供能量。高频腔系统采用螺旋形结构,主体由无氧铜材料加工而成。为保证腔体性能,控制形变,原子能院回旋加速器技术研究中心技术人员,与厂家联合攻关,解决了诸多加工工艺难题,成功研制了谐振腔系统。该腔体是我国首次自主研发适用于超导回旋加速器的无氧铜螺旋形4腔体组合,将有效提高超导回旋加速器的圈能量增益、提高加速器引出效率。

  据了解,癌症是全球性疾病的主要死亡原因,质子治疗适用于黑色素瘤、颅内肿瘤、眼癌、前列腺癌、肺癌、肝癌等疾病的治疗,具有显著的经济、社会效益。

  从研究层面而言,质子回旋加速器的研发非常具有实际意义。物理学家利用加速器解决了宇宙从何而来,能量如何产生等基础物理问题。同时它在大家的生活中也有着广泛的应用,如在医疗方面,多数大中型医院都利用它生产治疗用同位素,以及中子测井,食物的消毒也会用到这项技术。