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第一部分 基础和概况3

第1章 绪言3

第2章 质子和重离子放射治疗的历史回顾6

2.1放射治疗技术发展史6

2.2质子治疗技术发展史7

2.3重离子治疗发展史12

2.4中国质子和重离子治疗的发展经历13

第3章 质子和重离子治疗的物理性能和基础17

3.1质子治疗的物理性能和基础17

3.2重离子治疗的物理性能30

第4章 质子和重离子治疗的生物性能36

4.1离子治疗的生物效应36

4.2相对生物有效性的一些特点37

4.3扩展布拉格峰分布质子流的相对生物有效性39

4.4辐照使癌细胞死亡的原因40

4.5重离子治疗的生物效应41

4.6扩展布拉格峰分布碳离子流的相对生物有效性42

4.7氧增比43

4.8治疗计划中对RBE的处理方法44

第5章 质子和重离子治疗的工作原理46

5.1质子治疗的基本工作原理46

5.2重离子治疗的工作原理50

第6章 质子和重离子治疗的临床治疗参数53

6.1临床治疗参数53

6.2美国能源部在1993年发表的质子医用装置的临床治疗参数55

第7章 质子和重离子治疗在放射治疗中的定位56

7.1评估治疗效果的判断标准56

7.2评估和比较不同粒子治疗优缺点的判断标准56

7.3质子和重离子、X射线、电子在放射治疗中的比较57

7.4质子和碳离子在放射治疗中的比较58

7.5质子和重离子治疗发展的原因和局限性60

第8章 国际上对质子和重离子治疗的不同看法62

8.1欧、美、日、中放疗界对质子和重离子治疗的看法63

8.2美国官方对粒子和常规放疗的意见63

8.3国际肿瘤医学界对质子和重离子治疗的意见66

8.4对质子和重离子治疗持怀疑反对态度的意见67

第9章 质子和重离子治疗肿瘤的适应类型69

9.1引言69

9.2质子和重离子治疗的肿瘤适应类型的分类70

9.3治疗肿瘤的适应性指示71

9.4 1968～1998年的30年质子治疗总结72

9.5 2001～2009年质子治疗的肿瘤类型74

9.6 21世纪碳离子治疗的肿瘤类型82

9.7质子和重离子治疗的肿瘤适应患者市场87

第10章 国际上质子和重离子治疗的发展概况88

10.1美国目前质子治疗的发展概况88

10.2日本质子和重离子治疗的发展概况90

10.3欧洲建造重离子治疗中心的有关情况91

10.4预测今后质子和重离子治疗装置的应用前景93

第11章 全球的质子和重离子治疗中心概况95

11.1已停止运行的装置95

11.2运行中的装置96

11.3正在建造中的专用质子和重离子治疗中心97

11.4新建的中心平均年治疗患者数98

第12章 全球的质子和重离子治疗装置99

12.1质子和重离子治疗装置分代方法99

12.2国际上运行治疗的质子和重离子治疗中心（场所）的分类100

12.3世界上正在建造的质子和重离子治疗中心（场所）的分类101

12.4国际上能提供交钥匙整体治疗系统的供应商和类型101

第一部分参考文献103

第二部分 治疗装置和系统107

第13章 质子和重离子治疗系统的结构107

13.1质子治疗系统的结构107

13.2重离子治疗系统的结构109

第14章 质子和重离子的束流产生装置——加速器110

14.1对质子和重离子加速器的要求110

14.2质子和重离子治疗加速器的技术参数110

14.3质子和重离子治疗加速器的类型112

14.4世界上各治疗中心用的同步加速器性能特性113

14.5直线加速器114

14.6同步加速器117

14.7回旋加速器132

第15章 质子能量选择系统138

15.1引言138

15.2系统的总体结构140

15.3能量选择和发射度控制段141

15.4束流能量和能散度控制段142

15.5运用效率143

第16章 质子和重离子治疗用的旋转机架144

16.1质子治疗用的旋转机架144

16.2碳离子治疗用的旋转机架148

16.3新型Riesenrad型离子旋转机架150

16.4新型FFAG永磁结构的超轻质子旋转机架151

16.5新型IBA的超导碳离子旋转机架方案152

16.6旋转机架的技术要求153

16.7旋转机架的类型153

16.8等中心旋转机架的分类154

16.9旋转机架的基本结构155

16.10旋转机架的电子光学156

16.11旋转机架的控制158

第17章 束流输运系统159

17.1引言159

17.2总体安排160

17.3固定治疗头的支束线输运线160

17.4直线节周期性输运段161

17.5旋转治疗头的支束线输运线161

第18章 质子和重离子治疗用的治疗头162

18.1引言162

18.2束流横向扩展法162

18.3散射法治疗头164

18.4铅笔束扫描治疗头168

18.5扫描治疗中器官的运动问题177

18.6瑞士PSI旋转扫描治疗头的扫描方法181

18.7世界各大治疗中心所采用的扫描方法184

18.8世界各大治疗中心所采用的治疗头实例191

第19章 质子和重离子的精密定位和准直系统198

19.1患者精密定位的内容198

19.2患者肿瘤固定装置200

19.3患者精密定位椅201

19.4患者精密定位床202

19.5患者精密准直系统203

19.6数字化影像定位系统211

19.7机器人患者定位系统214

19.8影像引导下的放疗定位新技术216

19.9动态适应的放疗定位新技术219

19.10锥形束CT和四维CT222

19.11容积CT扫描223

第20章 质子和重离子的治疗计划系统225

20.1引言225

20.2治疗计划系统的基本功能229

20.3治疗计划系统的基本图像操作230

20.4散射束流场的治疗计划设计工作231

20.5扫描调强治疗计划设计工作235

20.6美国瓦里安公司的EcpseTM治疗计划系统238

20.7国际医科达公司的XIO治疗计划系统242

第21章 质子和重离子治疗辐射安全系统245

21.1引言245

21.2安全要求和标准246

21.3危险分析246

21.4连锁分析和其质量论证247

21.5断开束流的方法248

21.6束流中断部件248

21.7控制系统和安全系统之间的关系248

21.8瑞士PSI的安全系统250

21.9比利时IBA的安全连锁系统252

21.10治疗参数的测量验证、数据库和档案管理系统256

21.11水、电、空调、冷却水等通用系统的运行稳定性257

第22章 粒子束流测量和剂量学258

22.1引言258

22.2束流测量259

22.3粒子剂量学264

22.4绝对测量吸收剂量方法267

22.5剂量的质量验证269

22.6监示单位的计算271

第23章 质子和重离子治疗控制系统274

23.1引言274

23.2控制系统的设计目的274

23.3控制系统的设计原则275

23.4控制系统的分系统和控制功能276

23.5治疗控制硬件系统的结构279

23.6治疗控制硬件系统的层次281

23.7治疗控制软件系统的设计准则284

23.8质子治疗控制软件系统的层次和对应功能285

23.9治疗控制软件系统的结构286

第24章 质子和重离子治疗系统的调试和验收288

24.1引言288

24.2验收测试和调试的区别289

24.3治疗参数和束流参数间的关系290

24.4验证系统的任务和分类292

24.5调试和验收的基本原则294

24.6测试、总调、验收和质量检验的准备工作296

24.7测试总调和质量验证的表达方法299

第25章 质子和重离子治疗系统的QA、调试和验收的实例302

25.1引言302

25.2质子和重离子放疗的QA303

25.3美国M.D.Anderson质子治疗中心的调试和QA实例307

25.4美国Florida质子治疗中心的调试和QA实例324

25.5美国MGH质子治疗中心NPTC的患者专用装置和铅笔扫描调试实例334

25.6韩国癌症中心建成验收实例344

第26章 肿瘤信息系统349

26.1引言349

26.2肿瘤信息系统的发展历史349

26.3整合型计算机化的OIS中的功能件352

26.4 OIS的效果353

26.5国际Elekta公司的IMPAC’s MOSAIQ OIS354

26.6美国Varian公司的ARIA肿瘤信息系统357

第27章 专用质子和重离子治疗中心的系统集成和整合361

27.1系统集成和整合361

27.2系统集成所需的技术和方法362

27.3专用质子和重离子治疗中心的系统集成363

27.4中心系统集成的基本方案365

27.5实施中的难点和关注点368

第28章 质子和重离子治疗装置的运行和维护371

28.1引言371

28.2装置的治疗控制系统的运行模式371

28.3不同职员的控制权限373

28.4患者定位装置的机械运动和操作373

28.5质子和重离子的治疗辐照流程374

28.6如何进行运行和维护379

28.7治疗中心的人员编制383

第二部分参考文献384

第三三部分 专用质子和重离子治疗中心391

第29章 美国和加拿大的质子治疗中心391

29.1美国Loma Linda大学专用质子治疗中心391

29.2美国M.D.Anderson质子治疗中心395

29.3美国Florida质子治疗中心400

29.4美国费城大学Roberts质子治疗中心404

29.5美国中西部质子放疗研究所406

29.6美国ProCure质子治疗中心409

29.7美国麻省总医院Francis H.Burr质子治疗中心412

29.8美国北Illinois质子治疗和研究中心414

29.9美国Hampton大学质子治疗研究所415

29.10加拿大TRIUMF癌症治疗中心417

第30章 日本专用质子和重离子治疗中心420

30.1日本重离子医用加速器中心420

30.2日本兵库重离子医学中心424

30.3日本群马重离子治疗中心428

30.4日本筑波大学质子医学研究中心432

30.5日本若狭弯WERC的质子治疗中心433

30.6日本南东北质子治疗中心435

30.7日本松元相泽医院质子治疗中心436

第31章 德国和欧洲其他国家的质子和重离子治疗中心437

31.1德国慕尼黑的Rinecker质子治疗中心437

31.2德国海德堡重离子治疗中心441

31.3瑞士PSI质子治疗中心451

31.4德国GSI重粒子物理研究所454

31.5奥地利离子治疗和研究中心456

31.6捷克布拉格质子治疗中心459

31.7意大利轻离子治疗中心460

第32章 中国质子和重离子治疗中心与韩国国家癌症中心464

32.1中国淄博万杰医院博拉格质子治疗中心464

32.2中国北京质子医疗中心467

32.3中国兰州重离子治癌中心470

32.4中国上海市质子重离子医院471

32.5中国台湾长庚医院质子暨放射治疗中心473

32.6中国台湾台大医院质子治疗中心476

32.7中国香港养和医院质子治疗中心477

32.8韩国国家癌症中心479

第33章 下一代紧凑型质子治疗装置481

33.1引言481

33.2美国MEVION S250（Monarch 250TM PBRT）紧凑型质子治疗装置483

33.3美国介质壁型加速器小型质子治疗装置488

33.4激光加速器型质子治疗装置492

33.5美国ProTorn Radiance 330TM紧凑型质子治疗装置493

33.6分布式质子放射治疗496

第34章 研制中的新型离子治疗方案498

34.1美国BNL的快周期RCS方案498

34.2医用粒子加速器的PAMELA方案500

34.3意大利TERA的Cyclinac方案502

34.4图像引导的直线强子治疗方案505

34.5日本PMRC的激光治疗方案506

第三部分参考文献509

第四部分 治疗中心的设计和建造515

第35章 治疗中心的设计515

35.1治疗中心的类型515

35.2治疗中心的设备和面积516

35.3资金和使用517

35.4患者和工作人员的流向517

第36章 建造的阶段、要点、设备选型和谈判519

36.1建造的工作内容和阶段519

36.2筹建治疗中心的有关要点520

36.3选择治疗装备的类型521

36.4外商谈判的项目内容和方法523

第37章 治疗中心的建筑525

37.1引言525

37.2建筑要求526

37.3辐射安全措施528

37.4节能措施530

37.5通用设备530

第38章 建筑的辐射屏蔽532

38.1屏蔽的基本原理532

38.2束流损失和辐射源534

38.3辐射区的分类和剂量限值536

38.4屏蔽材料538

38.5迷宫和穿透管道539

第39章 环境保护安全541

39.1概述541

39.2系统运行时产生的辐射和有害物质541

39.3质子束流损失及中子产额542

39.4进入天空的中子源强543

39.5气载放射性流出物排放量543

39.6放射性固体废物和加速器结构材料的活化544

39.7土壤和地下水的活化545

39.8电磁辐射和噪声545

39.9可能发生对环境影响的事故545

第40章 场所和环境的监测546

40.1加速器的辐射场及对监测器的要求546

40.2辐射监测器布点的选择547

40.3（区域）高辐射水平中子和γ射线监测器547

40.4（环境）低辐射水平中子和γ射线监测系统549

40.5 ANM型高灵敏度中子探测器550

40.6 AGM型区域γ射线监测器551

40.7数据采集与处理系统552

第四部分参考文献553

附录一“2000～2011年质子和重离子治疗与其装置论文集”的目录555

附录二 作者简介557

附录三 媒体对作者工作的评论558