高能射线治疗设备包括X-射线立体定向放射外科治疗系统、医用电子直线加速器、医用回旋加速器、医用中子治疗机、医用质子治疗机。高能射线治疗定位设备包括放射治疗模拟机、适形治疗多页光栏，是帮助定位放射部位的仪器设备。

肿瘤放射治疗是利用放射线治疗肿瘤的一种局部治疗方法。放射线包括放射性同位素产生的α射线、β射线、γ射线和各类X射线治疗机或加速器产生的X射线、电子线、质子束及其他粒子束等。高能X线包括钴-60产生的伽玛线，伽玛射线对细胞有杀伤力，医疗上用来治疗肿瘤。它的百分深度剂量曲线存在剂量建成区，优于以前的深部X线机产生的中低能X线，在临床应用中可以起到保护照射区皮肤的作用。高能γ线在治疗肿瘤时，深部肿瘤得到较高剂量的同时，皮肤免予高剂量照射。而高能X线百分深度剂量曲线在达到最大剂量后有一个陡降，也就是说在高能高剂量平区后有一个剂量陡峭的跌落区，用这样一个剂量分布特点来治疗表浅的偏体位一侧的病变时，就可以很好地保护照射区后面的正常组织。

放射治疗的疗效取决于放射敏感性，不同组织器官以及各种肿瘤组织在受到照射后出现变化的反应程度各不相同。放射敏感性与肿瘤细胞的增殖周期和病理分级有关，即增殖活跃的细胞比不增殖的细胞敏感，细胞分化程度越高放射敏感性越低，反之愈高。此外，肿瘤细胞的氧含量直接影响放射敏感性，早期肿瘤体积小，血运好，乏氧细胞少时疗效好，晚期肿瘤体积大，瘤内血运差，甚至中心有坏死，放射敏感性低；生长在局部的鳞癌，较在臀部和四肢的肿瘤血运好，敏感性高；肿瘤局部合并感染，血运差（乏氧细胞多），放射敏感性下降。因此，保持照射部位清洁，预防感染、坏死，是提高放疗敏感性的重要条件。医用高能射线设备的主要用途之一是通过高能量的伽马射线对体内的肿瘤组织放射性地治疗，杀死坏死的肿瘤组织，从而达到治疗的目的。

氢原子通过加速器高能加速，成为穿透力很强的电离放射线，这就是质子放射线。质子治疗是放射线治疗的一种。质子进入人体后，在射程终点处形成一个尖锐的剂量峰，称为布拉格（Bragg）峰。通过调制能量展宽Bragg峰可以使Bragg峰覆盖肿瘤。另外，质子入射通道上能量损失较小，侧散射也很小，其前后左右正常组织所受剂量较小，故具有较好的放射物理学性能。在质子线治疗中，可利用专门的机器和器具，结合布拉格峰的深度和患者不同病灶的形状进行照射。因此可集中剂量，只瞄准病灶实施照射，同时降低了对正常组织的影响。利用质子放射进行治疗的就是医用质子治疗机，属于医用高能射线设备。

医用回旋加速器是粒子加速器的一种，其设计制造的理论基础是拉摩尔定律和劳伦斯回旋加速理论。现代回旋加速器则结合了托马斯提出的磁场强度随方位角变化的自调磁（AVF）原理，采用规律变化的磁场系统，修正粒子加速过程中的相位移动、相对速度减慢和粒子回旋频率变化等，提高粒子加速效率和聚焦度。在恶性肿瘤早期诊断与肿瘤分期分级、临床疗效评估与随访监测，良、恶性病变鉴别，协助临床治疗方案决策和放疗生物靶区确定，以及探索肿瘤生物学特征等方面具有极为重要的作用，在心脑血管疾病、神经变性疾病、癫痫等的诊断、评估等方面有独特价值，临床的应用不断增加。

根据加速粒子电荷的不同，一般分为正离子回旋加速器和负离子回旋加速器；根据可加速粒子的种类，又可分为单粒子加速器和多粒子加速器。现代医用回旋加速器大多是负离子回旋加速器，多数可加速带负电荷的质子和氘核，又属于多粒子加速器。负离子回旋加速器加速的离子均为带负电的氢离子，优点是加速后高能粒子束流最终的引出效率高，几乎可达100%；缺点是获得高强度H^-离子源的难度较大。由于生产正电子核素的许多核反应是由正离子轰击靶材料的原子核来完成的，高能粒子束流引出时需要特定装置将其转变为正离子。

医用高能射线设备对于肿瘤的治疗以及医学临床研究的发展具有重要意义，拓展高能射线设备的性能以及临床应用对于疾病的防治都有重要作用，从而实现现代化医疗。

质子治疗机