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CT 222
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QA 303
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 OIS 354
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