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瑞士保罗谢尔研究所

时间:2019-06-21 浏览:次 来自:新里程美家

  瑞士保罗谢尔研究所(Paul Scherrer Institute,简称PSI)位于瑞士北部的苏黎世和巴塞尔之间的阿勒河畔,是瑞士zui大的国家研究所,是欧洲科学和技术的多学科研究中心之一。PSI以瑞士著名的物理学家保罗·谢尔(Paul Scherrer,1890-1969)的名字命名,保罗·谢尔生前在世界著名的瑞士联邦理工学院ETH从事教学和研究,为瑞士的自然科学研究发展作出了巨大贡献,其在1940年指导建造了瑞士联邦理工学院的diyi个回旋加速器,为瑞士在粒子治疗方面的研究打下了坚实的基础。

  

  瑞士PSI参与制造出世界diyi台质子调强的点扫描治疗头,其质子治疗中心(CPT)是全球首个操作质子束照射深部肿瘤的紧凑型扫描台架的质子中心。

  PSI开发的点扫描技术,通过质子笔形束的剂量点的扫描和叠加,可以建立所需的剂量分布,并且可以在三维中精确地调整剂量以适应肿瘤的形状。

  PSI开发的点扫描技术能够以极高的精度照射位于体内深处的恶性肿瘤,阻止其生长,同时保护受照射目标周围的健康组织。至今已运行二十多年,其成功的治疗效果受到业界肯定,PSI不论设备,还是临床试验,在全世界首屈一指。

  点扫描的优点

  1) 点扫描可以将全三维适形治疗作为常规治疗。

  2) 一般情况下,不需要患者专用部件,若再结合准直器和补偿器,则可以形成一个比双散射更完美的散射系统。

  3) 所有束流都用在患者身上,因此辐射活性小,中子本底小,束流利用率高。

  4) 在靶体积中有更好的剂量均匀度。

  

  PSI团队在质子治疗肿瘤治疗方面积累了30多年的经验。自1984年以来,已有超过7000名眼部黑色素瘤患者接受了PSI的治疗。PSI成为治疗这种罕见疾病全世界zui富经验的机构。PSI针对深部肿瘤开发的diyi个质子治疗台自1996年开始运作,它已经治疗了来自欧洲各地的1200多名患者,其中近450名是儿童或青少年,这些患者患有脑、颅底或脊髓肿瘤或肉瘤。

  由于质子治疗在降低照射后晚期副反应方面较常规治疗更为优越,尤其适合于儿童和青少年肿瘤患者的治疗。自2004年以来,质子治疗中心(CPT)与苏黎世大学儿童医院麻醉科合作,将近300名年龄在1岁至9岁之间的儿童能够在镇静状态下接受治疗。

  为了营造舒适的氛围,PSI在儿童候诊室配备了适合不同年龄段的儿童的玩具。还使用奖励系统(例如,在每次治疗后为项链添加彩色珍珠)有助于在治疗期间鼓舞儿童坚持治疗。在治疗期间不需要麻醉的年龄较大的儿童可以听CD或听通过音响系统向他们朗读的故事,并且护理人员将提供精心的陪伴。

  适应症

  深部肿瘤:脑膜瘤(良性和恶性)、低级别胶质瘤(1级和2级)、颅底和头颈部肿瘤(H&N肿瘤)、肉瘤,脊索瘤和软骨肉瘤等

  小儿肿瘤:葡萄膜黑色素瘤、血管瘤、结膜和虹膜的黑色素瘤等

  PSI的研究领域

  PSI在与国际著名学术机构、研究机构和工业界的合作中,将研究重点放在基础研究和应用研究,特别是与可持续发展有关的领域和对教育和培训具有重要意义、但超出大学专科系院能力的领域。PSI在固态物理、材料科学、基本粒子物理、生命科学、核与非核能研究及与能源有关的生态学的研究中非常活跃,是世界能源研究领域的领导者,也是瑞士一家从事这方面研究工作的研究所。

  1988年1月1日,瑞士原子核研究所与瑞士联邦反应堆研究所合并组建了PSI,阿勒河下游的山谷因此成为一个重要的研究中心,并很快赢得了较高的国际声誉。PSI现有雇员1200人,它同国际、国内多所大学和研究院所等建立了良好的合作关系。

  PSI为来自瑞士国内和国际科学界,特别是凝聚态、材料科学和生物学领域的客户提供技术和设备支持。PSI拥有散裂中子源(SINQ)、瑞士同步辐射光源(SLS)、缪介子源(SμS)等大型科研设施,是瑞士科学界主要的实验室之一,也是世界上仅有的两个能提供同步辐射X射线、中子和介子三类探针的大型研究基地之一。这三类探针功能互补,每年大约为2000余位世界各地的科学家提供凝聚态或基本物理、化学、生物学和材料科学等领域的高水平实验支持。通过在PSI开展的研究,不仅让他们获得新的发现,并积极促进其在工业上的应用。2017年,PSI还建成相干X射线光源即SwissFEL。这使得PSI的综合优势将更加突出。

  PSI在研制和运行需要高标准技术、经验和专业的大型复杂研究设施方面有其独特的优势。例如,PSI的设计人员通过一些特殊的技巧来让SLS所产生射线的能量达到与欧洲同步辐射装置ESRF(European Synochrotron Radiation Facility)相同的功能,将现有的用来增加X射线密度和扩大波长范围的波荡器技术发挥到了极限。尽管这台加速器的周长只有288米,可产生的电子束能量达到了2.4 GeV,而成本只有8900万美元,比ESRF建设成本的三分之一还要少。

  科学研究

  PSI的科学研究项目,得益于大型科技设施。这些涉及广泛的研究课题,可以归纳为三个大的领域:物质结构、能源与环境以及人类健康。

  PSI拥有世界上仅有的连续中子源SINQ、瑞士第三代同步辐射光源SLS、世界上功率zui强的连续束流缪介子源SµS等大规模科研设备,能够深入观察各种物质和材料内部的演变过程。其中某些设备不仅是在瑞士,甚至全世界,都是独一无二的。瑞士大学和企业的研究人员也可以有机会使用这些大型设备。每年,来自瑞士和世界各国的2000多名科学家到PSI进行他们在世界上其他地方无法进行的实验。除科学研究以外,PSI还拥有瑞士的用质子治疗特殊癌症的设备。2010年后,PSI把重点放在了大型设备SwissFEL上。这是一个X射线自由电子激光器,它可显示在极短时间内原子和分子的结构变化,符合瑞士科研发展的需求。

  强流质子加速器

  预注入器提供870 keV极低能量的束流,而注入器2是个有4个扇形磁铁的环形回旋加速器,设计非常专业化,实现了具有挑战性的目标,提供72 MeV高品质高强度质子束。1984年,注入器2开始运行后取代了可变能量注入器1,向590 MeV环形回旋加速器提供高强度高品质的72 MeV质子束。

  可变能注入器1延迟至2010年12月3日才正式退役,它为原子和核物理、放射化学、重元素、生物学研究等领域的研究服务了37年。

  散裂中子源SINQ

  散裂中子源SINQ(Swiss Spallation Neutron Source)是世界上diyi个连续波散裂中子源,中子通量1014 n/cm2/s。中子散射是获得物质结构和凝聚态动态的zui有效方法之一。用液态氘慢慢冷却中子,将它们的频谱改变到较低能量,这些中子对生物物质材料的研究特别有价值。从固态物理与化学的基本原理,以及从材料科学到生物学、医学和环境科学广泛的领域均可用中子进行研究。除了散射技术,非衍射方法如成像技术等也不断增强与工业应用的相关性。

  同步辐射光源SLS

  同步辐射光源SLS(Swiss Light Source)属第三代同步辐射光源。SLS的设计优先考虑的是初级电子束和次级光子束的高亮度、宽波段和稳定的温度条件。

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