一种医用质子加速器巨轮式旋转机架：可降低旋转机架制造成本
从《一种新型医用质子治疗系统(专利)：可大幅降低质子治疗系统成本》开始，作者为降低质子治疗系统的成本想了许多办法，还剩一个更大的难题，就是如何降低旋转机架的制造成本。
《肿瘤质子放射治疗学》中介绍了比利时IBA公司的质子加速器锥形机架，它体现了旋转机架的基本特征，射束进入机体后，先经一个45°偏转磁铁，使之上扬，再经一个135°偏转磁铁，使射束垂直指向机架转轴，包括射束的漂移空间和辐射头的安装空间，机架的体积扩展得很大，长度和直径都达到了9 m，总重也达100 t。这么个庞然大物，还要求其转动时中心点位置变化小于1 mm，其制作难度可想而知，制作成本也可想而知。
为缩小机架体积，前人想了许多办法，有代表性的是《医用加速器》描述的一种偏心筒式机架，它有三块偏转磁铁，第一块磁铁使射束向上偏转35°，第二块35°偏转磁铁再使射束恢复水平，第三块90°偏转磁铁使射束垂直指向机架转轴，这样下来，机架长度缩短为8 m，直径减少到4 m，但重量并没有减少，达到了120 t，由于等中心偏离了旋转中心，治疗床需配合机架的旋转。
后来又有人发明了螺旋形机架和超旋形机架，使偏转磁铁的数量达到4块和5块，虽然减小了机架，但重量却未减。 究其原因，如射束在机架中多次偏转，偏转磁铁的数目就要增加，保证射束品质的聚束设备和导向设备等也要增加，减小体积与增加重量形成了一对矛盾。
解决问题的关键是减少射束在机架中的偏转次数，如只需一次偏转，机架结构就简单多了。
按这个思路，作者设计了一种射束在机架内只作一次90°偏转的旋转机架。
为查找有关参数，作者再次翻阅了《医用加速器》的有关章节，在第二十章“医用重离子加速器”第二节发现了这样一段描述：“近年来奥地利的重粒子Austron计划研究了一种同属偏心型的巨轮式机架，如图20-20(d)所示。90°偏转磁铁将束流偏离中心轴，束流射向位于巨轮上且绕中心轴转动的患者吊篮，巨轮的半径为7 mm。”这句话印证了作者的想法。
下图展示了巨式旋转机架的全貌。
一个圆柱形水平基座； 一个带外齿的回旋支撑轴A； 一个外环加工有大带轮的回旋支撑轴B； 一个片状中空机架； 一个90°射束偏转机构； 一个反向等角度旋转连动机构； 一个台面水平的治疗床安装平台； 一个治疗床。
其中：
回旋支撑轴A和回旋支撑轴B安装在片状机架两侧，上下错开，并保持轴心线平行；
90°射束偏转机构安装在片状机架内，其引入射束的轴心线与回旋支撑轴A的轴心线重合，其引出射束的轴心线与回旋支撑轴B的轴心线垂直相较于等中心；
圆柱形水平基座安装在回旋支撑轴A的外侧；
治疗床安装平台安装在回旋支撑轴B的外侧；
治疗床安装在治疗床安装平台上；
反向等角度旋转连动机构安装在机架上，通过一个小齿轮和一个小带轮分别与带外齿的回旋支撑轴A和外环加工有大带轮的回旋支撑轴B活动连接，在限定小齿轮与回旋支撑轴A直径之比和小带轮与回旋支撑轴B直径之比相等的条件下，治疗床安装平台会相对于机架反向等角度旋转，过程中治疗床安装平台的台面始终保持水平；
配重安装在片状机架顶部内部，图中配置的是作者喜爱的五轴治疗床。
下图演示的是机架旋转和非共面照射。
为防止患者恐高，为患者搭建个封闭的空间，见下图。
图中白色的封闭棚使用的是轻质材料，黄色的为地板。
机架的突出特征是大小回旋支撑轴和反向旋转连动机构，回旋支撑轴不需特别制作，它们的尺寸都是网上可以查到的。
如果是一个质子治疗中心配置多个旋转机架，就不见得要求它们都能实现共面加非共面照射，比如，对体部肿瘤而言，共面照射就够了，头部肿瘤也不见得都需要非共面照射，为此作者又单独设计了一款共面照射巨轮式旋转机架，见下图。
上图中，一个三轴治疗床没有经过治疗床支架直接安装在回旋支撑轴B的外环上，详见下图。
床板的前端搭在一排滚轮中的最后一个滚轮上，最前排的滚轮距等中心约200 mm，这样安排是为保证，在肿瘤照射区域，床板即使有弯曲，弯曲的垂直距离也很小。
为患者创造一个全封闭的空间，最重要的是要保证安全，也让患者自我感觉安全。简单包装后的效果如下图。
还以回旋质子加速器为例。
按《肿瘤质子放射治疗学》的描述，作者将全部能量调整系统的功能部件放在了旋转过渡桥上，桥的一边与质子加速器旋转平台连体，另一边经两个顶针轴承搭在环形滚台上。
作为一个质子治疗中心，共面和非共面照射怎样组合才算合理呢，作者以为共面照射总多过非共面照射的情况，据此，按三比二的比例配置共面和非共面照射的机架，见下图。
作者对后降能器也做了修改，见下图。
质子设备小型化的探索：一种双头回旋质子加速器