近日，歐洲核子研究中心(CERN)傳來新進展，其正在開發(fā)的一種新型超導磁體原型被命名為Fusillo，因其獨特的繩狀纏繞和巨型意大利面形狀而備受矚目。這項技術的最初目標是應用于緊湊型粒子加速器，例如CERN實驗ISOLDE的新儲存環(huán)，但其潛在的應用前景遠不止于此，還可能對醫(yī)學領域產(chǎn)生重大影響，尤其是強子療法。

Frédéric Garnier 控制將內線圈架插入外線圈架的過程。外線圈架上的凹槽清晰可見，電纜隨后會被送入其中。(圖片：M. Struik/CERN)

強子療法是一種先進的放射療法，通過使用質子束或輕離子照射癌組織，實現(xiàn)對腫瘤的精準打擊。與傳統(tǒng)使用光束的X射線相比，離子束在照射路徑上釋放的能量較少，而在特定點釋放的能量較多，從而能夠減少對腫瘤周圍健康組織的輻射損傷，并允許安全地施用更高劑量，加速腫瘤破壞過程。此外，強子療法對周圍組織的損傷較小，導致毒性率較低，使患者在治療期間和治療后感覺更好。

然而，強子治療設施的建設和運營成本高昂，尤其是所需的磁體價格昂貴，且通常需要大電流和氦冷卻等資源。因此，盡管全球已建造超過一百個強子治療設施，但主要分布在歐洲、亞洲和美國，非洲尚無此類設施，南美洲也僅有一個在建。

CERN開發(fā)的Fusillo磁體有望改變這一現(xiàn)狀。這是一種彎曲傾斜余弦θ (CCCT) 偶極子演示器，具有許多優(yōu)勢：所需電流低得多，成本相對較低，設計簡化，需要的單個部件更少，因此比其他磁體更緊湊。更重要的是，F(xiàn)usillo預計可以通過干冷卻方式冷卻，無需使用液氦，進一步降低了運營成本。

Fusillo的設計基礎是將電纜纏繞成兩個嵌套線圈，線圈沿著所謂的“線圈架”的凹槽傾斜。內線圈與外線圈的傾斜方向相反，共同在管內產(chǎn)生偶極場。為了生產(chǎn)一種可以用低電流供電的磁鐵，CERN團隊決定將多根絕緣電線扭成繩狀，然后纏繞在線圈架上。這種設計使得電流能夠繞線圈運行多圈，從而形成一個可用強度為3特斯拉的電磁鐵，而所需電流量僅為300安培。

自2014年以來，CERN一直在開發(fā)斜余弦-θ (CCT) 概念，并成功應用于高亮度大型強子對撞機(LHC)。目前，CERN團隊已經(jīng)花費了大約2.5年的時間建造了一個彎曲的CCT演示器，即Fusillo。建造階段即將結束，新磁鐵的首次全尺寸測試計劃于4月進行。經(jīng)過幾次子尺寸評估后，測試將把磁鐵與模擬結果進行比較，并確定開發(fā)過程的下一步。

預計在未來五年內，類似Fusillo的磁鐵將首先應用于HIE-ISOLDE的新儲存環(huán)，然后可能會進一步開發(fā)用于其他應用，包括強子療法。