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华人医学物理师

作者医院工程师汪金龙前几日于质子中国发布的文章《质子治疗设备小型化与非主辐射》，其中介绍了几款小型化的质子放疗设备，它们的共同特点是，一个加速器托起一个辐射头，感觉有点“资源”浪费。能否做到既实现小型化，又实现一托二或一托多(三个或三个以上辐射头)呢？

在先前的文章《一种新型医用质子治疗系统(专利)：可大幅降低质子治疗系统成本》中，介绍了一种用一个加速器，通过旋转系统，与多个辐射头对接的质子治疗系统，实现了一托多。是否还有其它方式呢？以下是思考的答案。

思路来自顾本广先生主编的《医用加速器》第十八章第二节关于30MeV医用回旋加速器CYCIAE-30(中国科学院原子能科学研究院研制)的介绍，其中提到了CYCIAE-30有两个束流通道。虽然CYCIAE-30是可变能量加速器(15~30MeV)，但对固定能量的等时性回旋加速器来说，安排两个束流通道，在理论上也是可能的，以《医用加速器》十九章介绍的比利时IBA等时性回旋加速器为例，它有四个扇形磁极，期间的两个相对的谷空间用来安放高频腔，另外两个谷空间可用来安装束流引出装置。两个束流引出装置(主要是静电偏转器)应能纵向或横向移动一个距离，当一个装置引出束流时，另一个装置让出环形束流的轨迹。假设上述想法成立，就有了下述的双头回旋质子加速器，见下图。当然，从想法到现实，还有许多工作要做。如等时性回旋加速器采用六个扇形磁极，其中三个相间的谷空间用来安放高频腔，另外三个相间的谷空间可用来安装束流引出装置，就有了一托三回旋质子加速器，见下图。这个想法要对等时性回旋加速器动大手术，难度更大。如若想实现一托三以上的配置，采用拙文《一种新型医用质子治疗系统(专利)：可大幅降低质子治疗系统成本》介绍的旋转对接方式更为方便；文中提到了“能量选择系统”的第二方案，此次设计将其落实，见下图。

作者将能量选择系统分为两个部分，前降能负责射程调节的约2/3，后降能负责射程调节的约1/3，前降能器通过其后(右方向)的准直器消除过于发散的射线，再通过后边的两个合计45°的偏转磁铁来消除能散；后降能器的后面只有消除几何发散的准直器，没有再安排消除能散的设备，笔者以为这时的能散已经不多了。前后降能的结构和原理相同，组合使用更为方便。保留后降能，是为实现拉峰照射。更多关于拉峰照射的信息请见质子中国往期报道《一种质子加速器束流配送系统(一)：拉峰照射》、《一种质子加速器束流配送系统(二)：变野拉峰照射》、《一种质子加速器束流配送机构(三)：拉峰照射》。

图中的电器部件严格按唐劲天等主编的《肿瘤质子放射治疗学》中关于IBA质子加速器的描述排布，遗憾的是，作者不知它们的实际尺寸和间距，所以，都是示意性的。这次还对机架结构做了进一步调整，意图使受力结构更优，见下图。

以下图结束本篇。

接下来，作者将继续为大家带来关于降低质子治疗系统成本的系列文章，敬请期待。(质子中国编辑报道)

连卫东文章链接

一种质子加速器束流配送系统(一)：拉峰照射

一种质子加速器束流配送系统(二)：变野拉峰照射

一种质子加速器束流配送机构(三)：拉峰照射

一种新型医用质子治疗系统(专利)：可大幅降低质子治疗系统成本

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