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S波段医用加速器束流模块

1. 痛点问题恶性肿瘤是威胁人类健康的主要疾病，已成为我国城乡居民死亡的第一原因。根据世界卫生组织（WHO）统计，肿瘤治疗采用手术、放疗、化疗三大手段进行综合治疗，对恶性肿瘤的治愈率（5年生存率）可达到45%，其中的40%（绝对值的18%）由放射治疗贡献。在最新统计数据中，发达国家的治愈率已上升至55%，其中放射治疗贡献40%，对应绝对值的22%。随着技术不断发展，放射治疗将在未来扮演更重要的作用。我国放射治疗装备国产化率低，相关研究落后。早在1976年我国成功研制首台国产医用直线电子加速器，达到世界先进水平。但未能结合数字化和图像诊疗等技术，我国厂商与国外先进水平迅速拉开差距，国产设备市占率从2000年初的50%迅速下降至不足10%。目前这种放疗设备严重依赖进口的情况，造成一定的经济负担，也不利于国内放射治疗物理师和相关工程技术人员的培养，客观上限制了放射治疗技术在我国的推广与应用。因此从我国公共卫生事业的发展与战略角度，亟需解决放疗设备国产化问题。医用直线加速器利用高能X射线或电子线对肿瘤进行照射。束流模块是医用直线加速器中产生高能X射线或电子线的部分，是其中的关键核心部件，类似于汽车的发动机。衡量医用加速器性能的重要指标“剂量率”主要由束流模块决定，目前国际主流加速器的剂量率在1200MU/min左右。束流模块是目前制约国产医用直线加速器性能提升的“卡脖子”技术，剂量率、稳定性和可靠性是其关键，也是国产设备和进口产品存在水平差距的主要因素。突破高性能束流模块的关键技术，对于振兴国产医用加速器产业发展、实现高端医疗器械“自主可控”的国家战略具有重要意义。 2. 解决方案本项目通过对紧凑的优化屏蔽系统、高精度的机械对中系统、集成冷却和高精度温控系统、功率源及加速管匹配等核心技术的攻关，S波段高性能束流模块实现剂量率1400MU/min，为国际同类产品的先进水平。可靠性方面，已开展可靠性测试，无故障时间大于1800小时，高压无故障时间大于200小时，该指标可实现束流模块在医院较高负荷使用环境下一年内无故障。合作需求寻求医用加速器相关企业开展业务合作。

清华大学 2021-12-13