關注腫瘤放射治療技術，發展多模式引導的一體化光子放射治療裝備
中船重工集團某成員單位通過智海平台徵集項目合作方，致力於多模式引導的一體化光子放射治療裝備的產業化開發。
更多信息敬請登錄www.csicmakers.com。
項目背景
隨著我國腫瘤患者的增加，對放射治療的精度和療效提出了更高的要求，具備多模式引導能力的高端精準放療設備的需求持續擴大。目前以醫科達、瓦里安為代表的國外公司已有多型精準放療產品投入市場，技術優勢明顯，而國內的相關研究尚處於起步階段。
本項目研製的多模式引導的一體化光子放射治療裝備，其核心是高能醫用加速器系統，具備多模式引導能力，重點攻克20MeV高能醫用加速器及其核心部件、精準放療系統（含多模式引導系統、動態MLC等）、自適應TPS和支持多中心互聯的放療網路系統等關鍵技術，實現國產化，打破國外壟斷，提高我國放療設備的總體水平，惠及民生。
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01項目簡介
研製具備核心自主知識產權的多模式引導的一體化高能醫用加速器系統，通過臨床驗證，突破高能醫用加速器、精準放射治療系統、自適應TPS、支持多中心互聯的放療網路系統的關鍵技術，實現系統和關鍵部件的國產化，打破國外壟斷。
02項目特點及優勢
（1）高能醫用直線加速器。
研發國內能量最高的高能醫用直線加速器（X線能量16MV，電子線能量20MeV，劑量率600cGy/min），與當前國內廠家生產的低能加速器比較，治療範圍廣、治療方案靈活。系統採用模塊化的布局，可以適配MLC、多模式圖像、劑量引導系統。
電子線的表面劑量高，組織深部劑量下降快的深度劑量特性，使它在淺表腫瘤治療中具有對人體深部組織殺傷小的優勢，特別適宜皮膚癌、乳腺癌等淺表腫瘤的治療。
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高能加速器具備高低兩檔X射線，能夠針對不同深度腫瘤選擇合適的X射線進行個性化的治療，療效好、副反應小。
採用高劑量率行波加速管、高效率大功率速調管等國產核心部件，治療速度快、損耗小、穩定性好。
（2）基於CBCT、紅外與EPID的多模式圖像和劑量引導系統與自適應放療計劃系統協同進行放射治療計劃的自適應優化。
本系統不僅可以利用KV級CBCT影像採集系統在治療前採集患者當前分次治療的最新三維解剖影像信息，定量病人腫瘤形態變化帶來的劑量誤差；而且可以根據MV級EPID系統在治療時監控加速器出束信息重建評估病人體內劑量偏差；根據治療周期內累積劑量誤差分析結果，自適應放療計劃系統可以基於當前分次的CBCT影像為新的計劃影像，對計劃進行重優化產生新的自適應放療計劃。
（3）提升速調管征管工作效率到55%以上。
對於S波段的速調管，電子槍的導流係數低，導致整管效率不高，現在主要廠家量產管型的效率在40%到45%之間。基於S波段中能速調管研究電子束相位聚焦的原理，預期可以提升整管效率到55%以上。對於效率提升的研究不僅可以提升整個數字診療裝備的能量利用效率，還可以為其他高能速調管提升效率的研究做好鋪墊，為下一步研究指明方向。
（4）利用劑量反饋、位置反饋、速度反饋結合，採用多重PID演算法，對MLC進行實時動態控制，實現動態模式下的容積調強功能。
普通的醫用加速器容積調強每隔一定機架角度（一般為2º、4º、6º）設定一個離散的MLC子野，造成了眾多照射野中的絕大部分對靶區貢獻不大的問題。利用劑量反饋、位置反饋和速度反饋三個反饋，以位置環、速度環、劑量環三個PID閉環結合的方式，與當前加速器的射線的開啟和關閉結合，依據設定的治療計劃對MLC進行動態調節，使得MLC在容積調強過程中始終和當前的劑量情況高度契合。本創新點可以提高患者治療靶區的劑量增益，降低正常組織遭受的劑量。
（5）大功率電源加賦能變壓器多次充電的高壓脈衝調製器，實現脈衝電壓的高穩定性。
當前醫用加速器的脈衝調製器普遍採用高壓電源加模擬線的方式進行工作，系統前級電壓高，控制複雜，成本高。本課題採用大功率較低電壓的電源加賦能變壓器多次對模擬線充電，模擬線輸出電壓通過主脈衝變壓器進行第二級升壓，最後輸出給微波源的柔性高壓調製器方案，可以大幅度提高高壓的穩定性（高壓穩定性可達0.1%），同時利用調節每次脈衝充電的幅度和充電脈衝的個數，能夠在很大範圍內實現對高壓的連續調節。
03項目應用前景
（1）經濟效益
將成功研發基於CBCT/紅外/EPID多模式引導的高能醫用直線加速器，突破高能行波加速管、大功率速調管、動態MLC、多模式圖像引導系統、自適應TPS、支持多中心互聯的放療網路系統等一批腫瘤放射治療設備方面的核心技術與部件，實現圖像引導高能加速器的國產化，獲得醫療器械註冊證。完成產業化后，將具備年產60套的能力，將打破國外在高端醫用加速器上的壟斷，佔有30%以上的國內市場份額，實現每年9億以上的銷售收入。
（2）社會效益
將突破一批制約我國放療設備產業向高技術（大功率微波、電真空、放射物理、精密機械、精準放療等技術）、高附加值下游產品領域發展的關鍵性工藝技術問題，帶動相關學科整合與技術集成，促進放射治療產品的升級換代，提升產業整體競爭力，打破跨國公司對高端放療裝備的技術壟斷，推動地區經濟增長新產業群的形成。
可迅速提高我國的放療技術水平，普及現代放療技術，讓醫院減輕負擔，進而帶動整個放療價格標準的下調，降低國家醫療費用的支出，造福廣大的腫瘤患者，讓更多的患者能夠得到合理的治療，緩解腫瘤患者看病難、看病貴的實際問題，提高全民的健康醫療水平。
04項目進展階段
（1）研製了高加速梯度、寬能譜範圍的中高能行波加速管。
在設計中綜合了加速梯度、束流負載特性等指標，保證了加速器在輸出較大電子能量範圍，輻射野不小於40cm×40cm的情況下，劑量率達到450cGy/min。
（2）突破了大型醫療裝備整機電磁兼容性能控制技術。
運用軍用大型裝備電磁兼容設計、測試和管理技術，解決了產品內部高壓、微波大功率、強電磁場所造成的相互干擾問題，提高了整機的工作穩定性和運行可靠性。
（3）研製了12MW大功率數字式高壓脈衝調製器。
採用脈間恆流多重充電方案，保證脈間幅度波動＜0.5%，最大輸出功率高達12MW，體積小、性能穩定。
（4）研製了大功率反饋式微波系統。
運用微波大功率合成技術，使注入加速管的微波能量能在1～6MW的較寬範圍內調節，滿足了整機寬能量範圍輸出的要求。
（5）大束流柵控電子槍及高速自動束流控制系統。
研製了大束流柵控電子槍，在較低的工作溫度下提供加速器需要的大束流。柵極採用鍍金網柵形式，束流通過率達到95%以上，柵極發射束流小，束斑發散小，具有良好的可控性，壽命達到1000高壓小時以上。研發了高速自動束流控制系統，束流穩定時間≤0.5s，適應動態調強和劑量動態控制等治療要求。
（6）突破了部分精準放療的關鍵技術。
在十二五期間，HM-J-16型的加速器集成了內置MLC、具備EPID圖像引導系統的適配功能，突破了調強放射治療技術，已經具備國內領先的精準放射治療能力。
05項目方主要能力
公司長期進行腫瘤放射診療設備的研發、生產，致力於將軍用技術轉化到先進的放射診療產品上，在國內首次研發成功了HM-J-16型中高能雙光子醫用直線加速器，是目前國內能檔最多、能量最高的醫用直線加速器，該產品已獲授權發明專利18項，實用新型專利14項，具有完全的核心自主知識產權，獲中船重工科技進步一等獎、中國技術市場協會金橋獎，獲國家重點新產品、江蘇省首台套重大裝備等認定。
建有國內領先的醫用直線加速器生產研發基地，擁有1萬多平方米的生產、研發場地和6個加速器屏蔽調試機房，具備項目實施所需的研發和生產場地要求。
公司固定資產上億元，擁有大型儀器設備百餘套，其中包括三維場強測試儀、平板射線指標測試儀、高精度劑量儀、高性能頻譜分析儀、數字邏輯分析儀、微波矢量網路分析儀、大功率微波測試源、任意波形發生器等高端進口設備，並擁有配套的氣候環境實驗室、電磁兼容實驗室、高壓實驗室、微波實驗室等實驗場地。
公司建有企業院士工作站、江蘇省博士后創新實踐基地、放療設備工程技術研究中心等研發平台，擁有研發人員百餘人，其中高級職稱的40人，與國內眾多科研院所和院校進行了長期的產學研合作，具備很強的科研保障能力。
06合作方及合作方式要求
合作方要求：
（1）從事加速管研發的單位；
（2）從事微波電真空器件研究的單位；
（3）從事精準放療技術研究的單位；
（4）從事電磁兼容、電子對抗研究的單位；
（5）大型三甲醫院。
合作方式要求：
為研發合作。
07項目融資需求
公司現已投入近4000萬元資金用於項目的研發，現採取股權出讓的方式進行融資，融資額度為6000萬元。
項目詳情敬請垂詢
中船重工集團智海平台
項目洽談：（010）53255367; 53255068
聯繫郵箱：[email protected]