單點(diǎn)照射用于均勻地向小目標(biāo)(如細(xì)胞系)輸送劑量。為了獲得深度方向上的均勻性，研究人員采用束流中心軸上劑量率的平坦部分，在這幾厘米的深度上劑量、束斑大小以及劑量率基本是恒定的。對(duì)于橫向均勻性，研究人員將射野大小定義為給定高斯束流的95%等劑量面。瞬時(shí)劑量率可通過(guò)調(diào)節(jié)束流流強(qiáng)和束斑大小來(lái)實(shí)現(xiàn)。前者可通過(guò)回旋加速器內(nèi)部的垂直偏轉(zhuǎn)器實(shí)現(xiàn)，后者可通過(guò)插入不同數(shù)量的射程移位器來(lái)改變束斑大小。此外，為了表征束流的特性并估計(jì)相應(yīng)的劑量率，研究人員采用CCD閃爍探測(cè)器測(cè)量射束的尺寸，用大敏感面積平行板電離室測(cè)量了射束在水中的深度劑量曲線(xiàn)，并用法拉第杯測(cè)量傳輸質(zhì)子的質(zhì)子束，結(jié)合控制系統(tǒng)測(cè)量的傳輸時(shí)間計(jì)算出劑量率。

在橫向U方向的掃描中，研究人員評(píng)估了250 MeV能量下掃描磁鐵(sweeper)的性能，并定義了一種新的掃描磁鐵校準(zhǔn)，用于獲得等間距的掃描點(diǎn)。此外，研究人員還探索了T方向快速掃描的可能性，通過(guò)利用轉(zhuǎn)向磁鐵實(shí)現(xiàn)T方向光斑掃描間隔在100 ms量級(jí)，這遠(yuǎn)快于治療床的運(yùn)動(dòng)速度。

研究人員進(jìn)行了兩種不同的FLASH束流調(diào)節(jié)，圖3展示了其中主要的一種FLASH優(yōu)化調(diào)節(jié)。研究人員將實(shí)際測(cè)量的束流包絡(luò)與TRANSPORT模擬的結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。空氣中測(cè)量到的束流發(fā)散在U方向和T方向分別為(0.5±0.3) mrad和(2.0±0.3) mrad。在距離噴嘴41 cm，等中心后5 cm處的束斑形狀近乎圓形，其1σ的束斑大小為(3.5±0.1) mm。

圖3.對(duì)應(yīng)于主要的FLASH束流調(diào)節(jié)的束流。負(fù)值對(duì)應(yīng)U方向的束斑尺寸，正值對(duì)應(yīng)T方向的束斑尺寸；實(shí)線(xiàn)：TRANSPORT模擬結(jié)果；紅點(diǎn)：束流輪廓測(cè)量結(jié)果

在回旋加速器束流超過(guò)500 nA時(shí)，機(jī)架耦合點(diǎn)的傳輸效率為(86±1)%。此外，研究人員觀(guān)察到束流流強(qiáng)對(duì)束流初始相空間和束流傳輸效率的影響并不大。最小的束流傳輸效率是在回旋加速器運(yùn)行流強(qiáng)為1 nA及以下時(shí)出現(xiàn)，但也達(dá)到了(82±1)%。

射程移位器可以實(shí)現(xiàn)從19.6 g/cm²到37.9 g/cm²深度方向上的點(diǎn)掃描。測(cè)量的射程分別對(duì)應(yīng)250 MeV和170 MeV能量。前者是通過(guò)不加射程移位器實(shí)現(xiàn)，后者則是通過(guò)插入全部40塊射程移位器實(shí)現(xiàn)的。在最小化束斑畸變的前提下，橫向掃描的最大范圍在U方向和T方向分別為8~24 cm和0.5~1.7 cm。

研究人員優(yōu)化了250 MeV束流的傳輸，使得傳輸效率可以達(dá)到86%，并且等中心處的束流照射流強(qiáng)可以超過(guò)680 nA。研究人員表示束流損失主要發(fā)生在治療室的上游，在機(jī)架上基本沒(méi)有損失，因此滿(mǎn)足了設(shè)施的輻射防護(hù)要求。另外，研究人員表示通過(guò)對(duì)法拉第杯進(jìn)行每天的校準(zhǔn)，可以確保劑量能夠被精確的傳輸。基于射程移位器和束斑尺寸之間的關(guān)系，無(wú)需復(fù)雜的單散射或雙散射系統(tǒng)即可實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)的束斑尺寸。研究人員也已經(jīng)測(cè)試了不同組合的射程移位器數(shù)量和距機(jī)架?chē)娮斓木嚯x下束斑的尺寸，這使得該裝置可以靈活地適應(yīng)外部用戶(hù)的要求。

此外，需要注意的是，在比較不同束流參數(shù)得到的各種結(jié)論時(shí)，有幾個(gè)方面需要特別注意：其中最重要的一點(diǎn)是平均劑量率與瞬時(shí)劑量率之間的差異。根據(jù)機(jī)器類(lèi)型和劑量傳輸技術(shù)的不同，兩種劑量率可能有很大不同。另一方面，在不同的動(dòng)物和細(xì)胞模型中進(jìn)行的研究表明在高平均劑量率下，F(xiàn)LASH效應(yīng)會(huì)展現(xiàn)出來(lái)。然而，在不同的研究中觀(guān)察到的劑量率閾值并不完全一致，這促使一些作者提出，不僅僅瞬時(shí)劑量率扮演了一個(gè)重要角色，總照射時(shí)間以及(宏觀(guān))脈沖內(nèi)的最小劑量也同樣是重要的影響因素。(質(zhì)子中國(guó) 編輯報(bào)道)