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质子

仪器设备

质子***设备介绍 

质子整体系统可以区分为:

回旋加速器系统(cyclotron system)、

能量选择系统(energy selection system)、

射束传导系统(beam transport system)、

旋转机座系统(gantry system)、

射束形成系统(beam delivery system)、

病患定位系统(patient position system)。

1、回旋加速器系统

回旋加速器内部利用环绕于两座圆柱型纯铁周围的线圈(coil)产生固定方向磁场(magnetic field)，使得垂直于磁力线行进中的带电质子能在内部改变方向作旋转运动，并在适当地点与时机下利用微波射频器(RF)提供质子每次回旋过程中都能在该处得到特定能量且增加回旋半径。为了要让加速器内的质子不会与其他物质作用而损失能量，因此内部都保持真空的状态。当质子被加速到相当大能量后，利用偏向电场装置(deflector)使质子作适度的角度偏转，将其导引出回旋加速器。在运动力学与电磁物理相互作用下，质子回旋频率不但固定(单位时间旋转圈数固定)而且每回旋一圈就能得到固定的能量，因此该加速器被称为回旋加速器。长庚医院质子中心的质子***设备，就是使用回旋加速器所产生固定的230MeV能量质子射线应用于临床的放射***。

2、能量选择系统 

质子能量愈高穿透深度也愈深，由于**相当大深度依部位而不同，因此质子***必须要选择适当的能量。回旋加速器产生的能量固定为230MeV，为了临床***的需求必须利用特殊的能量选择系统来降低至所需的能量。该系统包含了降能器(energy degrader)，以及一系列限制射束大小及能量扩散的装置。

3、射束传导系统

射束传导系统是由双极磁铁、四极磁铁、调束线圈及射束监控器所组成， 其中双极磁铁是用来偏转质子行进路径；四极磁铁是使质子射束聚焦；调束线圈是用以微调质子射束方向；射束监控器则是监控射束表现特性之用。利用一系列的磁铁导引质子在真空管路内行进，并且在路径中设置监控质子位置、大小的射束监控器，使得质子射束进入***室之前能维持良好的品质管控。

4、旋转机座系统

本中心质子设备具有四间的***室。质子经过回旋加速器加速到足够的能量，并经过射束传导系统传导至各***室，作为***人体深部**。 由于无法同一时间将质子传导至所有***室，因此每次只能使用一固定的***室，其他***室则作病患的固定及定位准备。为了能够由各方向来*****，因此每间***机在高度17米的空间内均设置一座庞大的旋转机座，每一机座直径10.6米、重量140吨，内部配备一系列的双极 磁铁、四极磁铁、调束线圈及射束监控器来导引质子至***室内的旋转中心点上，该中心点精细度要求必须在1毫米的误差度内。

5、射束形成系统

质子***机本身具备两种的***技术，依据*****的个别需求提供笔尖式扫描技术(Pencil beam scanning)及扰动式技术(Wobbling)的选择。 扰动式技术(Wobbling)的原理是利用质子窄射束经过二个轴向X,Y的磁 场及散射薄片，以一定半径旋转扩展为较大范围的宽射束，之后经过山 形滤器(Ridge Filter)纵轴扩展为SOBP，***经过补偿器(Compensator) 及准直仪(Collimator)顺形后抵达人体。 另一方法可以减少这些不必要的正常组织剂量，即是利用渐层堆叠法 (Layer Stacking)搭配可改变照野大小的多叶式准直仪(MLC)，就可以构 成如图的剂量分布图，可以发现橘**块正常组织的剂量大幅减少， 这也是我们质子中心所使用的先进技术。因为回旋加速器出来的能量是 固定的(230MeV)，所以透过能量选择器(ESS)可改变抵达***部位的能量 大小，不同的能量抵达**的深度皆不同，因此可以透过调节机制将肿 瘤分为等厚度的若干层，由相当深的那一层开始***起，逐步往浅部堆叠， 同时搭配多叶式准直仪即可尽量达成**3D顺形的目标。  

笔尖式扫描技术(Pencil beam scanning)的原理是利用质子窄射束经过二个轴向X,Y的磁场，直接以扫描之方式将剂量分布在照野内。因为该技术可以藉由控制照野内每一点的剂量权重达到"强度调控质子***(IMPT)" 的目标，此先进技术将是质子***相当佳化的计画并必成为未来质子*** 发展的趋势。 

6、病患定位系统

数位影像摄影定位系统: 为确保病患质子***位置之准确性，因此每间质子***室均配置数位影 像摄影导引系统，该系统取像模式可分为三种： 数位X光摄影模式、透 视摄影模式以及电脑断层扫描摄影模式。 

X光摄影定位系统

A.数位X光摄影模式可同时拍摄两张互为正交的二维影像，作为***位 置比对的资料。 

B.******摄影模式可看到病灶处因呼吸等因素所造成的动态位移，并结合 质子设备进行呼吸调控***。 

C.电脑断层扫描模式可以比对电脑***计画系统模拟影像，以确保*** 位置的准确性。 

数位X光摄影模式

 机器手臂***床(Robotic Couch): 

经由数位影像摄影定位系统决定病患在***床上之正确摆设位置 后，该资料立即传送至机器手臂***床执行六度空间的位移。机器手臂治 疗床是结合工业界电脑机械手臂及放射***床发展出来特殊功能之床， 机器手臂***床共有6个驱动马达，可以沿着六个轴向移动及旋转，其精 确度可以达到0.01毫米。它除了可以测量病人的体重( 相当大承重量为200 公斤) ，还可藉由量测出体重来补偿因为重量造成的倾斜，是目前放射 ***设备 相当先进也是相当精细的***床。   

质子中心

长庚纪念医院质子暨放射***中心

 质子***中心，分别针对乳*、肝*、肺*、脑瘤、妇*、口腔*、食道*、咽喉*、胰脏*、鼻咽*、鼻窦*、恶性肉瘤、唾液腺*、小儿**、摄护腺*、大肠直肠*、眼球黑色素瘤、血*与淋巴*、生殖泌尿道**等***。

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