近日，欧洲核子研究中心(CERN)传来新进展，其正在开发的一种新型超导磁体原型被命名为Fusillo，因其独特的绳状缠绕和巨型意大利面形状而备受瞩目。这项技术的最初目标是应用于紧凑型粒子加速器，例如CERN实验ISOLDE的新储存环，但其潜在的应用前景远不止于此，还可能对医学领域产生重大影响，尤其是强子疗法。

Frédéric Garnier 控制将内线圈架插入外线圈架的过程。外线圈架上的凹槽清晰可见，电缆随后会被送入其中。(图片：M. Struik/CERN)

强子疗法是一种先进的放射疗法，通过使用质子束或轻离子照射癌组织，实现对肿瘤的精准打击。与传统使用光束的X射线相比，离子束在照射路径上释放的能量较少，而在特定点释放的能量较多，从而能够减少对肿瘤周围健康组织的辐射损伤，并允许安全地施用更高剂量，加速肿瘤破坏过程。此外，强子疗法对周围组织的损伤较小，导致毒性率较低，使患者在治疗期间和治疗后感觉更好。

然而，强子治疗设施的建设和运营成本高昂，尤其是所需的磁体价格昂贵，且通常需要大电流和氦冷却等资源。因此，尽管全球已建造超过一百个强子治疗设施，但主要分布在欧洲、亚洲和美国，非洲尚无此类设施，南美洲也仅有一个在建。

CERN开发的Fusillo磁体有望改变这一现状。这是一种弯曲倾斜余弦θ (CCCT) 偶极子演示器，具有许多优势：所需电流低得多，成本相对较低，设计简化，需要的单个部件更少，因此比其他磁体更紧凑。更重要的是，Fusillo预计可以通过干冷却方式冷却，无需使用液氦，进一步降低了运营成本。

Fusillo的设计基础是将电缆缠绕成两个嵌套线圈，线圈沿着所谓的“线圈架”的凹槽倾斜。内线圈与外线圈的倾斜方向相反，共同在管内产生偶极场。为了生产一种可以用低电流供电的磁铁，CERN团队决定将多根绝缘电线扭成绳状，然后缠绕在线圈架上。这种设计使得电流能够绕线圈运行多圈，从而形成一个可用强度为3特斯拉的电磁铁，而所需电流量仅为300安培。

自2014年以来，CERN一直在开发斜余弦-θ (CCT) 概念，并成功应用于高亮度大型强子对撞机(LHC)。目前，CERN团队已经花费了大约2.5年的时间建造了一个弯曲的CCT演示器，即Fusillo。建造阶段即将结束，新磁铁的首次全尺寸测试计划于4月进行。经过几次子尺寸评估后，测试将把磁铁与模拟结果进行比较，并确定开发过程的下一步。

预计在未来五年内，类似Fusillo的磁铁将首先应用于HIE-ISOLDE的新储存环，然后可能会进一步开发用于其他应用，包括强子疗法。