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S波段醫(yī)用加速器束流模塊

1. 痛點(diǎn)問題惡性腫瘤是威脅人類健康的主要疾病，已成為我國城鄉(xiāng)居民死亡的第一原因。根據(jù)世界衛(wèi)生組織（WHO）統(tǒng)計(jì)，腫瘤治療采用手術(shù)、放療、化療三大手段進(jìn)行綜合治療，對(duì)惡性腫瘤的治愈率（5年生存率）可達(dá)到45%，其中的40%（絕對(duì)值的18%）由放射治療貢獻(xiàn)。在最新統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中，發(fā)達(dá)國家的治愈率已上升至55%，其中放射治療貢獻(xiàn)40%，對(duì)應(yīng)絕對(duì)值的22%。隨著技術(shù)不斷發(fā)展，放射治療將在未來扮演更重要的作用。我國放射治療裝備國產(chǎn)化率低，相關(guān)研究落后。早在1976年我國成功研制首臺(tái)國產(chǎn)醫(yī)用直線電子加速器，達(dá)到世界先進(jìn)水平。但未能結(jié)合數(shù)字化和圖像診療等技術(shù)，我國廠商與國外先進(jìn)水平迅速拉開差距，國產(chǎn)設(shè)備市占率從2000年初的50%迅速下降至不足10%。目前這種放療設(shè)備嚴(yán)重依賴進(jìn)口的情況，造成一定的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，也不利于國內(nèi)放射治療物理師和相關(guān)工程技術(shù)人員的培養(yǎng)，客觀上限制了放射治療技術(shù)在我國的推廣與應(yīng)用。因此從我國公共衛(wèi)生事業(yè)的發(fā)展與戰(zhàn)略角度，亟需解決放療設(shè)備國產(chǎn)化問題。醫(yī)用直線加速器利用高能X射線或電子線對(duì)腫瘤進(jìn)行照射。束流模塊是醫(yī)用直線加速器中產(chǎn)生高能X射線或電子線的部分，是其中的關(guān)鍵核心部件，類似于汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)。衡量醫(yī)用加速器性能的重要指標(biāo)“劑量率”主要由束流模塊決定，目前國際主流加速器的劑量率在1200MU/min左右。束流模塊是目前制約國產(chǎn)醫(yī)用直線加速器性能提升的“卡脖子”技術(shù)，劑量率、穩(wěn)定性和可靠性是其關(guān)鍵，也是國產(chǎn)設(shè)備和進(jìn)口產(chǎn)品存在水平差距的主要因素。突破高性能束流模塊的關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)于振興國產(chǎn)醫(yī)用加速器產(chǎn)業(yè)發(fā)展、實(shí)現(xiàn)高端醫(yī)療器械“自主可控”的國家戰(zhàn)略具有重要意義。 2. 解決方案本項(xiàng)目通過對(duì)緊湊的優(yōu)化屏蔽系統(tǒng)、高精度的機(jī)械對(duì)中系統(tǒng)、集成冷卻和高精度溫控系統(tǒng)、功率源及加速管匹配等核心技術(shù)的攻關(guān)，S波段高性能束流模塊實(shí)現(xiàn)劑量率1400MU/min，為國際同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平。可靠性方面，已開展可靠性測(cè)試，無故障時(shí)間大于1800小時(shí)，高壓無故障時(shí)間大于200小時(shí)，該指標(biāo)可實(shí)現(xiàn)束流模塊在醫(yī)院較高負(fù)荷使用環(huán)境下一年內(nèi)無故障。合作需求尋求醫(yī)用加速器相關(guān)企業(yè)開展業(yè)務(wù)合作。

清華大學(xué) 2021-12-13

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