一、所属领域

本项目属于医疗设备关键核心部件，主要用于医用电子直线加速器中产生X射线。

二、项目介绍

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。

3. 竞争优势分析

目前国内市场没有单独销售束流模块的企业。国际品牌如瓦里安、医科达不对国内开放加速管、束流模块及控制系统等核心部件，国内加速器厂商均尝试自己研制束流模块，但性能指标较国外厂商有差距。

本项目设计的S波段高性能束流模块大量采用国产核心部件，经过具有自主知识产权的关键核心技术的攻关，实现高性能、低成本。在科技部“十三五”项目支持下，已完成三套工程样机并交付。

4. 市场应用前景

我国在放射治疗领域上与世界先进水差距较大。具体从设备数量上，我国每百万人口仅有1.5台放疗设备，不仅远低于美国的13.2台/百万人口，也低于相似经济发展水平的土耳其、巴西等国家。发达国家大约60%的癌症病人需要接受放射治疗，但在我国该比例仅有21%；与此同时各大放疗中心确处于严重负荷状态，每天运行超过18小时，而病人治疗仍需较长的排队。基于我国目前经济发展现状与医疗卫生需求，我国放疗设备数量不足，具有较大的市场需求。

5. 发展规划

在科技部“十三五”项目支持下，完成三套工程样机研制并通过测试，同时完成相关技术文档已交付整机厂商西安大医集团。基于该工程样机的医用加速器目前已进入临床实验阶段。

未来拟针对高性能S波段束流模块进行批量制造，建立生产线，实现设计、生产、测试和售后服务。

三、合作需求

寻求医用加速器相关企业开展业务合作。

四、团队介绍

团队包括教授3人，副教授2人，博士/硕士若干，本项目主要完成人陈怀璧教授，是中国核学会粒子加速器分会常务理事、加速器应用委员会主任。负责研制各类型加速管与束流模块、曾获国家科技进步一等奖、国家自然科学二等奖、中国专利金奖等荣誉称号，是科技部“十三五”项目，“高性能电子直线加速器”课题负责人。

五、联系方式

E-mail：ott@tsinghua.edu.cn

成果编号：2021181

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