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质子治疗装备研发在2022年取得进展

发表时间:2022-12-30 作者:李冬 浏览次数:

电磁所承担的十三五重点研发计划“基于超导回旋加速器的质子放疗装备研发”项目中3项课题任务“束流输运与能量选择系统”(秦斌教授团队)、“治疗头与治疗终端系统集成”(谭萍研究员团队)、“放疗装备支撑系统”(樊宽军教授团队),本年度取得重要进展。

束流输运与能量选择系统。束流输运系统负责质子束从加速器引出后到各个治疗室终端的传递,需要解决束流稳定传输、能量精确调制等关键问题,是实现精准质子治疗的核心系统之一。2022年,课题组完成固定束线及首套旋转机架束线在我校质子中心的吊装入场与安装调试,实现8类共92台套磁铁、束测探针、真空室的集成装配与准直,达到全束线±0.2mm准直精度要求;完成磁铁高精度电流源的现场安装与测试工作,全部电源均获得医疗设备电气安全及电磁兼容认证;自主研发了面向束流输运系统快速响应的分布式控制系统BCS及安全联锁系统,经测试具有良好的可靠性及设备安全性。这些工作为后续的回旋加速器入场及带束调试奠定良好基础。课题组针对质子治疗小型化趋势,开展了大动量接受度超导机架设计研究,在今年的“首届中国-日本粒子治疗技术创新与合作论坛”、“第二届中国肿瘤粒子治疗工程技术大会”、“International Workshop on Fixed Field alternating gradient Accelerators (FFA’22)”等国际及国内会议做受邀或口头报告,获得持续关注。

固定束流输运线的安装集成与准直

治疗头与治疗终端系统。治疗头是质子治疗装备中最靠近病人的束流控制和在线监测硬件,是最终实现精准癌症治疗并确保病人安全的核心部件。在国家重点研发计划课题的支持下,应用电磁工程研究所开展了铅笔束扫描治疗头及其三维适形剂量精确控制系统的研制工作,同时与治疗计划系统、图像引导系统、患者定位系统等进行了集成设计,为最终实现质子治疗安全与质量控制提供关键支撑。本年度已经在电气学院应用电磁所大楼实验室开展了第一套扫描治疗头的子系统集成调试,并完成了临床典型多层扫描计划的零剂量调试,在无束流条件下可根据治疗计划系统给定的扫描点和路径进行了扫描磁铁电流及磁场的控制与监测,测试验证了系统三维适形剂量精确控制的功能。在华中科技大学质子中心现场,我们进一步开展了第一套扫描治疗头与机架、患者定位等终端子系统的集成调试,完成了初步机械集成与旋转实验。

治疗头子系统与治疗室终端系统的机械集成

质子放疗装备支撑系统。质子放疗装备工艺支撑平台研制和质子加速器大楼辐射环评工作取得阶段性成果。工艺支撑平台主要为整个放疗装备提供稳定的温湿度环境、配电与接地、工艺冷却水、吊装等基础工艺条件支撑,目前已完成调试,并已为束流传输线、旋转机架、治疗头等核心装备进场、集成、调试提供了支撑,预计2023年初完成验收;加速器大楼辐射环评是整个项目基建工程建设与出束调试的前提条件,2022年完成了医学质子加速器研究与应用大楼辐射防护设计与环境影响评价报告,该项工作已通过由省生态环境厅组织的专家评审,预计于2023年初取得《辐射安全许可证》。