医用回旋加速器
【医用回旋加速器】详细说明
近年来,随着核医学科建设的不断发展壮大,分子显像越来越多的应用到临床。PET/CT 已在全球临床医学领域得到广泛应用。正电子示踪剂是实施PET检查的先决条件,而要生产PET检查所需示踪剂中的放射性核素,医用回旋加速器是必需设备,起着至关重要的作用。回旋加速器生产正电子示踪剂的基础理念就是利用P/N(质子/中子)反应,用高能量的质子轰击靶原子核,将其中一个中子击出,质子留下,形成半衰期很短的新原子核。经过放化合成系统,通过化学反应,将新原子核标记到生理性代谢物质上(如葡萄糖、氨基酸、胆碱等),生成P ET检查所需的示踪剂。
设备主要特点：
（1）一键化操作：该设备整合了一套同位素发射器，基于显微放射化学技术和自动化质量控制，为生成PET示踪剂标记提供了有效、便捷的工具。
?简单的图形用户操作界面，可以导航客户对于设备的操作；
?嵌入式生产和自动化质量控制处理，使得对于操作人员的专业要求最小化；
?确保已有的技术人员能够快速、熟练的操作设备，并进行PET示踪剂标记；
（2）小型化设计理念：全新自屏蔽系统，占地小，低功率；
?一个完整PET示踪剂标记实验室，占地约30平方米；
?自屏蔽回旋加速器和显微化学系统，将辐射降到最低；
?运行维护成本低；
（3）高效率、低成本、快速制备：
?对于一个用户，可实现单次剂量制备；
?FDG工业剂量的快速生产；
?耗材：剂量合成卡和试剂盒；
?低设施要求；
?有效的降低运行成本；
（4）灵活、适用性强：适用于临床和科学研究；对于目前的临床需要，可实现临床P ET 示踪剂标记、FDG，也可用于将来放射性同位素研究。
?一个FDG剂量的单次剂量生产，每隔30分钟；
?F-18、C11生产；
?先进的F-18标记功能；
（5）低辐射：更低的能量使得该设备对环境、用户或操作人员的辐射更低，同时自屏蔽系统更是降低了这种影响。
技术指标：
1）低能量、正离子放射性同位素发生器
束特点
离子质子
内束能量7.5MeV
内束电流<5uAmps for F-18 内靶端口3（非同时）
物理设计：
电极直径74.8mm
Extraction半径35mm
Dee系统 4
Dee操作电压16kV Max.
频率72mHz
磁场
1.2Tesla 平均，最大1.8 Tesla
物理尺寸：
磁铁重量 3.5吨
回旋加速器高度0.37m
回旋加速器直径 1.25m
2）发生器屏蔽系统
外壳材料1/4inch 钢
屏蔽材料密实混凝土和硼化聚乙烯直径 2.39m
高度 1.63m
重量21吨
3）化学平台
尺寸81.3x68.6x101.6cm 辐射区域边界<1mR/hour
重量0.5吨
4）多靶端口和简单F-18靶设计最大化运行时间，并降低用户暴
漏时间
靶体体积<300ul
靶电流<5uAmps
靶材料不锈钢
F-18规格1mCi 轰击时间每分钟5）FDG生成
最终放射场1-~13mCi’s
最终生产量 2.0ml
控制系统人机界面、嵌入式控制耗材试剂盒、剂量合成卡7）安装要求
空间垂直高度 2.45m
空间宽度和长度 5.50m
电源240V，70Amps，单相冷却水系统6Kw 在16摄氏度
医用回旋加速器
【医用回旋加速器】详细说明 近年来,随着核医学科建设的不断发展壮大,分子显像越来越多的应用到临床。PET/CT 已在全球临床医学领域得到广泛应用。正电子示踪剂是实施PET检查的先决条件,而要生产PET检查所需示踪剂中的放射性核素,医用回旋加速器是必需设备,起着至关重要的作用。回旋加速器生产正电子示踪剂的基础理念就是利用P/N(质子/中子)反应,用高能量的质子轰击靶原子核,将其中一个中子击出,质子留下,形成半衰期很短的新原子核。经过放化合成系统,通过化学反应,将新原子核标记到生理性代谢物质上(如葡萄糖、氨基酸、胆碱等),生成P ET检查所需的示踪剂。 设备主要特点： （1）一键化操作：该设备整合了一套同位素发射器，基于显微放射化学技术和自动化质量控制，为生成PET示踪剂标记提供了有效、便捷的工具。 ?简单的图形用户操作界面，可以导航客户对于设备的操作； ?嵌入式生产和自动化质量控制处理，使得对于操作人员的专业要求最小化； ?确保已有的技术人员能够快速、熟练的操作设备，并进行PET示踪剂标记； （2）小型化设计理念：全新自屏蔽系统，占地小，低功率； ?一个完整PET示踪剂标记实验室，占地约30平方米； ?自屏蔽回旋加速器和显微化学系统，将辐射降到最低； ?运行维护成本低； （3）高效率、低成本、快速制备： ?对于一个用户，可实现单次剂量制备； ?FDG工业剂量的快速生产； ?耗材：剂量合成卡和试剂盒； ?低设施要求； ?有效的降低运行成本；
（4）灵活、适用性强：适用于临床和科学研究；对于目前的临床需要，可实现临床P ET 示踪剂标记、FDG，也可用于将来放射性同位素研究。 ?一个FDG剂量的单次剂量生产，每隔30分钟； ?F-18、C11生产； ?先进的F-18标记功能； （5）低辐射：更低的能量使得该设备对环境、用户或操作人员的辐射更低，同时自屏蔽系统更是降低了这种影响。 技术指标： 1）低能量、正离子放射性同位素发生器 束特点 离子质子 内束能量7.5MeV 内束电流<5uAmps for F-18 内靶端口3（非同时） 物理设计： 电极直径74.8mm Extraction半径35mm Dee系统 4 Dee操作电压16kV Max. 频率72mHz 磁场 1.2Tesla 平均，最大1.8 Tesla 物理尺寸： 磁铁重量 3.5吨 回旋加速器高度0.37m 回旋加速器直径 1.25m 2）发生器屏蔽系统 外壳材料1/4inch 钢 屏蔽材料密实混凝土和硼化聚乙烯直径 2.39m 高度 1.63m 重量21吨 3）化学平台
医用回旋加速器结构性能分析与技术进展_朱虹
.20《中国医疗器械信息》2011年第17卷第4期 Vol.17 No.4 收稿日期：2011-03-29 作者简介：朱虹，南京军区南京总医院核医学科主任；方可元，化学工程师 PET/CT(Positron emission computed tomography/CT ，正电子发射型计算机断层显像/X 线CT 显像仪)利用图像融合技术，综合了PET 功能、分子代谢影像与CT 精细解剖影像的优势，结合正电子放射性核素标记的多种分子探针的应用，在恶性肿瘤早期诊断与肿瘤分 期分级、临床疗效评估与随访监测，良、恶性病变鉴别， 协助临床治疗方案决策和放疗生物靶区确定，以及探 索肿瘤生物学特征等方面具有极为重要的作用，在心 脑血管疾病、神经变性性疾病、癫痫等的诊断、评估 等方面有独特价值，在临床的应用不断增加[1,2]。标 记各种分子探针所必需的正电子放射性核素如18F(氟-18)、11C(碳-11)、13N(氮-13)等的半衰期一般都很短， 依赖于医用回旋加速器即时生产制备。随着我国PET/CT 应用的迅速发展，对医用回旋加速器的需求也快速增长，据2010年全国调查，国内医用回旋加速器需求的年增长率达两位数[2]。本文分析医用回旋加速器的结构组成和性能特点，介绍相关技术进展。1 医用回旋加速器工作原理[3~5]回旋加速器是“粒子加速器”的一种，其设计、制造的理论基础是拉摩尔定律和劳伦斯回旋加速理论。现代回旋加速器则结合了托马斯提出的磁场强度随方位角变化的AVF 原理，采用规律变化的磁场系统，修正粒子加速过程中的相位移动、相对速度减慢和粒子回旋频率变化等，提高粒子加速效率和聚焦度。图 1 回旋加速器工作原理示意图 1.1经典劳伦斯(https://www.sodocs.net/doc/0618227695.html,wrence)回旋加速器回旋加速器的核心结构是磁场系统和射频(RF)系统，性能要求很高。为防止带电粒子运动中与其他原子碰撞损失能量，需置于真空(系统)，因此对真空条件的要求也很高。图1是经典的https://www.sodocs.net/doc/0618227695.html,wrence 回旋加 速器原理示意图，两块磁铁上、下隔开放置，在两磁 极间形成一个均匀磁场(B)，两个半圆形的金属扁盒 (D 形盒)隔开相对放置其中，D 形盒与高频振荡电源相联，在两个D 形盒的间隙处产生为粒子加速的交变
医用回旋加速器培训考试题及答案
小型医用回旋加速器培训考试题及答案 （一）简述等时性回旋加速器的基本工作原理，并说明与相对论效应的关系？ 答：①回旋加速器由离子源产生的带电粒子在两D盒缝隙中被电场加速进入D盒内，在罗仑兹 力作用下做圆周运动，离子来到D盒缝隙时，高频电场的方向正好使离子再次加速，随后进入 另一边的D盒内作圆周运动，如此周而复始的来到D盒缝隙，实现多次加速，离子圆周运动半 径r 随速度v 增加，能量不断增加，最后达到引出半径r时，获得最大能量，被引出打到靶上。 保证粒子每次通过D盒缝隙均被加速的条件是：高频电场的频率f D 为带电粒子的回旋频率f C 的整倍数h，f D = h f C h 称为谐波数。 ②相对论效应使f C随m 增加而减小，逐渐f D = h f C 不再满足，粒子的速度达到极限。突破相 对论效应限制：使f C 不随m 增加而减小，可设计磁场的分布使其强度B 随粒子轨道半径r的 增加而增加，并刚好抵消m 的增加，从而使f C 保持恒定。最后实现等时性加速。 （二）写出计算粒子加速器的最高能量计算公式，说明公式内符号的代表意义及单位。用公式计算能量18MeV 回旋加速器，质子引出的半径是多少？ 答：能量计算公式：W = 48（BR）2Z2/A , B-引出半径处的平均磁感应强度（Tesla） R—引出轨道半径（m），Z—离子的电荷数，A—离子的原子量数 例如：W=18MeV, 对质子Z=1，A=1，在引出半径处B=1.3T带入上式 （BR）2= 18/48=0.375，BR=√0.375 =613，R=0.613m/1.3 =471mm≈480mm (三）画出14MeV小回旋加速器高频D电路等效电路图（电容耦合），并说明等效电路图中符号的意义 答: 14MeV回旋加速器是外部离子源，两个D形盒在中心连接在一起，D电路等效电路图如下，CK1，CK2 分别为D电路耦合电容，C1，C2 为D盒对地等效电容，L1，L2 为地电路的等效电感。R1， R2为回路等效电阻。 左D输入右D输入 （四）等时性回旋加速器高频D电路的频率如何决定？举例说明。 答：回旋加速器高频D电路的频率由粒子加速器的回旋频率决定， 回旋加速器的高频频率必须等于粒子加速器的回旋频率的整数倍。 粒子的回旋频率fc= ω/2π= Z e B/2πmc , 简化后得fc =15.2?Z/A?B 如果B=1.3特斯拉，Z/A =1 ，fc = 15.2?1.3 = 19.76≈20MHz (基波) 如果是2倍频加速fc=20X2=40MHz。 （五）说出高频放大器输出功率最大时，末级输出阻抗与D电路同轴线阻抗最佳 匹配条件，不匹配将产生何影响？ 答：同轴线的特性阻抗应当和末极放大器输出阻抗匹配，必须是D电路和同轴线谐振在高频 频率时阻抗为纯电阻，同轴线特性阻抗为50欧姆，放大器末级输出阻抗也应当接近50欧 姆。当不匹配时，高频放大器反射功率增大，谐振腔失谐，D电路损耗增大。 （六）简述负氢离子源的基本工作原理？