德國制造以過硬的產(chǎn)品質(zhì)量被大家認(rèn)可,,在醫(yī)療器械領(lǐng)域也是世界領(lǐng)先,。2012年德國制造了一臺(tái)全球最大,、最先進(jìn)、最復(fù)雜也是最昂貴的醫(yī)療器械:海德堡360°重離子治療一體機(jī),。
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, X' J( Y9 B. b& e0 t; v▲海德堡360°重離子治療一體機(jī) 4 D5 ?1 |6 P% [* y, z0 t
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海德堡360°重離子治療一體機(jī)是由德國西門子公司建造,,重達(dá)670噸。放置在海德堡重離子放射治療中心(Heidelberg Heavy Ion Therapy Center,,簡稱為HIT),,它是歐洲唯一一家能同時(shí)提供質(zhì)子和重離子治療的大型醫(yī)療機(jī)構(gòu),因劃時(shí)代的化療創(chuàng)新技術(shù)和針對腫瘤的獨(dú)特治療系統(tǒng)而聞名于全世界,。
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▲海德堡重離子放射治療中心 D; B1 o( v+ j3 f% [
2004年海德堡大學(xué)附屬醫(yī)院和德國州政府共同投資1.19億歐元在海德堡建立該放射中心,。HIT中心占地面積5027平方米,,接近一個(gè)足球場的大小,共有2座建筑,,一個(gè)供各種人員辦公用,。一個(gè)是帶屏蔽的建筑,安裝有加速器和三個(gè)治療室,,建筑共3層,,2層在地下。
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▲海德堡重離子放射治療中心
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HIT中心的全體工作人員,,包括醫(yī)生,、護(hù)士物理師、工程師,、技術(shù)員和助理等共70多人,。每周一到周六工作6天,加速器24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行,,治療每天早晚兩班,。 & } e* i- j5 b2 ?! y) q# ]2 E c
▲HIT總體方案圖
5 Y p# J4 ^6 l9 x! M u海德堡360°重離子治療一體機(jī)是由一臺(tái)同步加速器,一臺(tái)離子源,、RFQ和直線加速器串接形成的預(yù)直線加速器作為注入器組成,。
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加速器引出的粒子束通過輸運(yùn)線,分別送到三個(gè)治療室和一個(gè)實(shí)驗(yàn)區(qū),,兩個(gè)水平治療室,,每室有一個(gè)固定治療頭,一個(gè)旋轉(zhuǎn)治療室有一個(gè)旋轉(zhuǎn)治療頭,。 ' {1 p, y1 U: y' P8 b: C/ w
▲360°重離子治療一體機(jī)加速器 & b3 P4 i- v; w+ w( E+ _* q
加速器可加速四種治療用粒子,、質(zhì)子、鈹,、碳和氧離子,,碳重離子的能量是50~430 MeV/n,,相當(dāng)在水中等效20~300 mm,。
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加速器的束流引出時(shí)間是1~10 s,在垂直和水平方向的束流直徑是4~10 mm,,根據(jù)不同離子的類型,,粒子強(qiáng)度是從1×106~4×1010離子/每次引出。治療腫瘤的對象是目前難以治愈的腦瘤,、前列腺瘤和軟組織肉瘤,。
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2012年10月19日,這個(gè)世界首臺(tái)360°質(zhì)子刀和重離子刀治療一體機(jī)開始全面運(yùn)行工作,,首先為三位患者提供放射治療,。2013年開始,在滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下,預(yù)計(jì)每年能為750例患者提供治療,。 : s! p, }' l; a
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HIT中心一共有三層,,兩層在地下。還有一個(gè)是帶屏蔽的建筑,,安裝有加速器和三個(gè)治療室,。
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360°重離子治療一體機(jī)是一個(gè)巨大的鋼結(jié)構(gòu)。它長25米,,直徑13米,,重670噸,其中600噸裝置可以毫米級(jí)精度旋轉(zhuǎn),。
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360°重離子治療一體機(jī)的粒子束技術(shù)和建筑設(shè)施是由達(dá)姆施塔特重型研究中心完成,。旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)由MT Aerospace建造,MT Aerospace是衛(wèi)星和望遠(yuǎn)鏡建設(shè)的全球領(lǐng)導(dǎo)者,。治療患者的技術(shù)是在西門子醫(yī)療與HIT-Betriebs GmbH專家合作的背景下開發(fā)的,。
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海德堡大學(xué)醫(yī)院HIT-Betriebs GmbH的物理學(xué)家,技術(shù)人員和軟件專家團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)360°重離子治療一體機(jī)的運(yùn)營和技術(shù)改進(jìn),。 7 ~$ ]% N0 j* a; d3 s9 z
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360°重離子治療一體機(jī)非常精確,,以高達(dá)75%的光速到達(dá)患者,可以穿透到組織中30厘米并且偏離目標(biāo)不超過1毫米,。 $ E% p0 Q8 G" j1 f7 ^ B
▲360°重離子治療一體機(jī)治療腫瘤 0 g8 a: r/ t+ P
360°重離子治療一體可從任何角度用重離子(碳,,氦,氧)和質(zhì)子(氫)照射腫瘤,。此外,,基于機(jī)器人的治療臺(tái)可以通過六種方式進(jìn)行調(diào)整。 ! b1 Y/ E2 \9 @# b' t" K
▲360°重離子治療一體機(jī)治療患者
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光柵掃描被集成到360°重離子治療一體機(jī)中,,這種極其精確的照射方法以毫米為單位掃描腫瘤,,可以保護(hù)健康組織且只治療腫瘤區(qū)域。 5 g( t" a9 }& s2 v: C7 I
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特別是腫瘤在高度輻射敏感位置或者諸如視神經(jīng)附近的復(fù)雜位置,,可以通過選擇最佳射束入射角來減小這些器官的損傷,。
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海德堡360°重離子治療一體機(jī)的各部分組成如下圖所示。 5 q. Q- @& p, |2 l/ C
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1.離子源:這是產(chǎn)生正電荷原子 - 離子束的地方,。使用氫氣獲得質(zhì)子,,使用二氧化碳獲得碳離子。 0 r$ W2 N! `" t0 v( W4 z
2.兩級(jí)直線加速器:離子在高頻結(jié)構(gòu)中加速到高達(dá)10%的光速,。
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3. 同步加速器:六個(gè)60°磁鐵將離子束彎曲成圓形路徑,。在大約一百萬個(gè)軌道中,離子被加速到高達(dá)75%的光速,。 4.朝向治療室的方向:磁鐵引導(dǎo)并將光束聚焦在真空管中,。 ) U. o3 [/ I8 M$ L- W8 G
5.治療室:光束通過窗口進(jìn)入治療室,。患者被放置在治療臺(tái)上,,該治療臺(tái)由計(jì)算機(jī)控制的機(jī)器人精確調(diào)節(jié),。
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6.位置控制:使用數(shù)字X射線系統(tǒng),在照射之前創(chuàng)建圖像,。計(jì)算機(jī)程序?qū)D像與用于治療計(jì)劃的圖像匹配,,以精確地調(diào)整患者。 4 y# Q0 x9 t9 s, {5 O& J. G% G; A
7. 旋轉(zhuǎn)架:旋轉(zhuǎn)光束傳輸系統(tǒng)使治療光束能夠以最佳角度朝向患者,。 o- ~ a. ^, H7 E; S \
8. 旋轉(zhuǎn)架中的處理室:這是光束離開旋轉(zhuǎn)架光束線的地方,。兩個(gè)旋轉(zhuǎn)數(shù)字x射線系統(tǒng)用于在照射之前通過圖像引導(dǎo)來優(yōu)化患者位置。 來源: 瘋狂機(jī)械控,。 & H/ N, ]1 t6 _9 |, `( |0 T6 k( i' @
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