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S波段醫用加速器束流模塊

1. 痛點問題惡性腫瘤是威脅人類健康的主要疾病，已成為我國城鄉居民死亡的第一原因。根據世界衛生組織（WHO）統計，腫瘤治療采用手術、放療、化療三大手段進行綜合治療，對惡性腫瘤的治愈率（5年生存率）可達到45%，其中的40%（絕對值的18%）由放射治療貢獻。在最新統計數據中，發達國家的治愈率已上升至55%，其中放射治療貢獻40%，對應絕對值的22%。隨著技術不斷發展，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化率低，相關研究落后。早在1976年我國成功研制首臺國產醫用直線電子加速器，達到世界先進水平。但未能結合數字化和圖像診療等技術，我國廠商與國外先進水平迅速拉開差距，國產設備市占率從2000年初的50%迅速下降至不足10%。目前這種放療設備嚴重依賴進口的情況，造成一定的經濟負擔，也不利于國內放射治療物理師和相關工程技術人員的培養，客觀上限制了放射治療技術在我國的推廣與應用。因此從我國公共衛生事業的發展與戰略角度，亟需解決放療設備國產化問題。醫用直線加速器利用高能X射線或電子線對腫瘤進行照射。束流模塊是醫用直線加速器中產生高能X射線或電子線的部分，是其中的關鍵核心部件，類似于汽車的發動機。衡量醫用加速器性能的重要指標“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醫用直線加速器性能提升的“卡脖子”技術，劑量率、穩定性和可靠性是其關鍵，也是國產設備和進口產品存在水平差距的主要因素。突破高性能束流模塊的關鍵技術，對于振興國產醫用加速器產業發展、實現高端醫療器械“自主可控”的國家戰略具有重要意義。 2. 解決方案本項目通過對緊湊的優化屏蔽系統、高精度的機械對中系統、集成冷卻和高精度溫控系統、功率源及加速管匹配等核心技術的攻關，S波段高性能束流模塊實現劑量率1400MU/min，為國際同類產品的先進水平。可靠性方面，已開展可靠性測試，無故障時間大于1800小時，高壓無故障時間大于200小時，該指標可實現束流模塊在醫院較高負荷使用環境下一年內無故障。合作需求尋求醫用加速器相關企業開展業務合作。

清華大學 2021-12-13

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