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瑞士保羅謝爾研究所

時間:2019-06-21 瀏覽:次 來自:新里程美家

  瑞士保羅謝爾研究所(Paul Scherrer Institute,簡稱PSI)位于瑞士北部的蘇黎世和巴塞爾之間的阿勒河畔,是瑞士zui大的國家研究所,是歐洲科學和技術的多學科研究中心之一。PSI以瑞士著名的物理學家保羅·謝爾(Paul Scherrer,1890-1969)的名字命名,保羅·謝爾生前在世界著名的瑞士聯邦理工學院ETH從事教學和研究,為瑞士的自然科學研究發展作出了巨大貢獻,其在1940年指導建造了瑞士聯邦理工學院的diyi個回旋加速器,為瑞士在粒子治療方面的研究打下了堅實的基礎。

  

  瑞士PSI參與制造出世界diyi臺質子調強的點掃描治療頭,其質子治療中心(CPT)是全球首個操作質子束照射深部腫瘤的緊湊型掃描臺架的質子中心。

  PSI開發的點掃描技術,通過質子筆形束的劑量點的掃描和疊加,可以建立所需的劑量分布,并且可以在三維中精確地調整劑量以適應腫瘤的形狀。

  PSI開發的點掃描技術能夠以極高的精度照射位于體內深處的惡性腫瘤,阻止其生長,同時保護受照射目標周圍的健康組織。至今已運行二十多年,其成功的治療效果受到業界肯定,PSI不論設備,還是臨床試驗,在全世界首屈一指。

  點掃描的優點

  1) 點掃描可以將全三維適形治療作為常規治療。

  2) 一般情況下,不需要患者專用部件,若再結合準直器和補償器,則可以形成一個比雙散射更完美的散射系統。

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

  4) 在靶體積中有更好的劑量均勻度。

  

  PSI團隊在質子治療腫瘤治療方面積累了30多年的經驗。自1984年以來,已有超過7000名眼部黑色素瘤患者接受了PSI的治療。PSI成為治療這種罕見疾病全世界zui富經驗的機構。PSI針對深部腫瘤開發的diyi個質子治療臺自1996年開始運作,它已經治療了來自歐洲各地的1200多名患者,其中近450名是兒童或青少年,這些患者患有腦、顱底或脊髓腫瘤或肉瘤。

  由于質子治療在降低照射后晚期副反應方面較常規治療更為優越,尤其適合于兒童和青少年腫瘤患者的治療。自2004年以來,質子治療中心(CPT)與蘇黎世大學兒童醫院麻醉科合作,將近300名年齡在1歲至9歲之間的兒童能夠在鎮靜狀態下接受治療。

  為了營造舒適的氛圍,PSI在兒童候診室配備了適合不同年齡段的兒童的玩具。還使用獎勵系統(例如,在每次治療后為項鏈添加彩色珍珠)有助于在治療期間鼓舞兒童堅持治療。在治療期間不需要麻醉的年齡較大的兒童可以聽CD或聽通過音響系統向他們朗讀的故事,并且護理人員將提供精心的陪伴。

  適應癥

  深部腫瘤:腦膜瘤(良性和惡性)、低級別膠質瘤(1級和2級)、顱底和頭頸部腫瘤(H&N腫瘤)、肉瘤,脊索瘤和軟骨肉瘤等

  小兒腫瘤:葡萄膜黑色素瘤、血管瘤、結膜和虹膜的黑色素瘤等

  PSI的研究領域

  PSI在與國際著名學術機構、研究機構和工業界的合作中,將研究重點放在基礎研究和應用研究,特別是與可持續發展有關的領域和對教育和培訓具有重要意義、但超出大學專科系院能力的領域。PSI在固態物理、材料科學、基本粒子物理、生命科學、核與非核能研究及與能源有關的生態學的研究中非常活躍,是世界能源研究領域的領導者,也是瑞士一家從事這方面研究工作的研究所。

  1988年1月1日,瑞士原子核研究所與瑞士聯邦反應堆研究所合并組建了PSI,阿勒河下游的山谷因此成為一個重要的研究中心,并很快贏得了較高的國際聲譽。PSI現有雇員1200人,它同國際、國內多所大學和研究院所等建立了良好的合作關系。

  PSI為來自瑞士國內和國際科學界,特別是凝聚態、材料科學和生物學領域的客戶提供技術和設備支持。PSI擁有散裂中子源(SINQ)、瑞士同步輻射光源(SLS)、繆介子源(SμS)等大型科研設施,是瑞士科學界主要的實驗室之一,也是世界上僅有的兩個能提供同步輻射X射線、中子和介子三類探針的大型研究基地之一。這三類探針功能互補,每年大約為2000余位世界各地的科學家提供凝聚態或基本物理、化學、生物學和材料科學等領域的高水平實驗支持。通過在PSI開展的研究,不僅讓他們獲得新的發現,并積極促進其在工業上的應用。2017年,PSI還建成相干X射線光源即SwissFEL。這使得PSI的綜合優勢將更加突出。

  PSI在研制和運行需要高標準技術、經驗和專業的大型復雜研究設施方面有其獨特的優勢。例如,PSI的設計人員通過一些特殊的技巧來讓SLS所產生射線的能量達到與歐洲同步輻射裝置ESRF(European Synochrotron Radiation Facility)相同的功能,將現有的用來增加X射線密度和擴大波長范圍的波蕩器技術發揮到了極限。盡管這臺加速器的周長只有288米,可產生的電子束能量達到了2.4 GeV,而成本只有8900萬美元,比ESRF建設成本的三分之一還要少。

  科學研究

  PSI的科學研究項目,得益于大型科技設施。這些涉及廣泛的研究課題,可以歸納為三個大的領域:物質結構、能源與環境以及人類健康。

  PSI擁有世界上僅有的連續中子源SINQ、瑞士第三代同步輻射光源SLS、世界上功率zui強的連續束流繆介子源SµS等大規模科研設備,能夠深入觀察各種物質和材料內部的演變過程。其中某些設備不僅是在瑞士,甚至全世界,都是獨一無二的。瑞士大學和企業的研究人員也可以有機會使用這些大型設備。每年,來自瑞士和世界各國的2000多名科學家到PSI進行他們在世界上其他地方無法進行的實驗。除科學研究以外,PSI還擁有瑞士的用質子治療特殊癌癥的設備。2010年后,PSI把重點放在了大型設備SwissFEL上。這是一個X射線自由電子激光器,它可顯示在極短時間內原子和分子的結構變化,符合瑞士科研發展的需求。

  強流質子加速器

  預注入器提供870 keV極低能量的束流,而注入器2是個有4個扇形磁鐵的環形回旋加速器,設計非常專業化,實現了具有挑戰性的目標,提供72 MeV高品質高強度質子束。1984年,注入器2開始運行后取代了可變能量注入器1,向590 MeV環形回旋加速器提供高強度高品質的72 MeV質子束。

  可變能注入器1延遲至2010年12月3日才正式退役,它為原子和核物理、放射化學、重元素、生物學研究等領域的研究服務了37年。

  散裂中子源SINQ

  散裂中子源SINQ(Swiss Spallation Neutron Source)是世界上diyi個連續波散裂中子源,中子通量1014 n/cm2/s。中子散射是獲得物質結構和凝聚態動態的zui有效方法之一。用液態氘慢慢冷卻中子,將它們的頻譜改變到較低能量,這些中子對生物物質材料的研究特別有價值。從固態物理與化學的基本原理,以及從材料科學到生物學、醫學和環境科學廣泛的領域均可用中子進行研究。除了散射技術,非衍射方法如成像技術等也不斷增強與工業應用的相關性。

  同步輻射光源SLS

  同步輻射光源SLS(Swiss Light Source)屬第三代同步輻射光源。SLS的設計優先考慮的是初級電子束和次級光子束的高亮度、寬波段和穩定的溫度條件。

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