德国制造世界最大医疗设备,重670吨四层楼高,绝对的巨型重器!

智能制造IM 2023-12-05 20:01
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来源:疯狂机械控、机械cax360


德国制造以过硬的产品质量被大家认可,在医疗器械领域也是世界领先。2012年德国制造了一台全球最大、最先进、最复杂也是最昂贵的医疗器械:海德堡360°重离子治疗一体机。


▲海德堡360°重离子治疗一体机


01


海德堡360°重离子治疗一体机是由德国西门子公司建造,重达670吨。放置在海德堡重离子放射治疗中心(Heidelberg Heavy Ion Therapy Center,简称为HIT),它是欧洲唯一一家能同时提供质子和重离子治疗的大型医疗机构,因划时代的化疗创新技术和针对肿瘤的独特治疗系统而闻名于全世界。


海德堡重离子放射治疗中心


2004年海德堡大学附属医院和德国州政府共同投资1.19亿欧元在海德堡建立该放射中心。HIT中心占地面积5027平方米,接近一个足球场的大小,共有2座建筑,一个供各种人员办公用。一个是带屏蔽的建筑,安装有加速器和三个治疗室,建筑共3层,2层在地下。


▲海德堡重离子放射治疗中心


HIT中心的全体工作人员,包括医生、护士物理师、工程师、技术员和助理等共70多人。每周一到周六工作6天,加速器24小时连续运行,治疗每天早晚两班。


▲HIT总体方案图


海德堡360°重离子治疗一体机是由一台同步加速器,一台离子源、RFQ和直线加速器串接形成的预直线加速器作为注入器组成。



加速器引出的粒子束通过输运线,分别送到三个治疗室和一个实验区,两个水平治疗室,每室有一个固定治疗头,一个旋转治疗室有一个旋转治疗头。


▲360°重离子治疗一体机加速器


加速器可加速四种治疗用粒子、质子、铍、碳和氧离子,碳重离子的能量是50~430 MeV/n,相当在水中等效20~300 mm。



加速器的束流引出时间是1~10 s,在垂直和水平方向的束流直径是4~10 mm,根据不同离子的类型,粒子强度是从1×106~4×1010离子/每次引出。治疗肿瘤的对象是目前难以治愈的脑瘤、前列腺瘤和软组织肉瘤。



2012年10月19日,这个世界首台360°质子刀和重离子刀治疗一体机开始全面运行工作,首先为三位患者提供放射治疗。2013年开始,在满负荷运转的情况下,预计每年能为750例患者提供治疗。


02


HIT中心一共有三层,两层在地下。还有一个是带屏蔽的建筑,安装有加速器和三个治疗室。



360°重离子治疗一体机是一个巨大的钢结构。它长25米,直径13米,重670吨,其中600吨装置可以毫米级精度旋转。



360°重离子治疗一体机的粒子束技术和建筑设施是由达姆施塔特重型研究中心完成。旋转结构由MT Aerospace建造,MT Aerospace是卫星和望远镜建设的全球领导者。治疗患者的技术是在西门子医疗与HIT-Betriebs GmbH专家合作的背景下开发的。



海德堡大学医院HIT-Betriebs GmbH的物理学家,技术人员和软件专家团队负责360°重离子治疗一体机的运营和技术改进。



360°重离子治疗一体机非常精确,以高达75%的光速到达患者,可以穿透到组织中30厘米并且偏离目标不超过1毫米。


▲360°重离子治疗一体机治疗肿瘤


360°重离子治疗一体可从任何角度用重离子(碳,氦,氧)和质子(氢)照射肿瘤。此外,基于机器人的治疗台可以通过六种方式进行调整。


▲360°重离子治疗一体机治疗患者


光栅扫描被集成到360°重离子治疗一体机中,这种极其精确的照射方法以毫米为单位扫描肿瘤,可以保护健康组织且只治疗肿瘤区域。



特别是肿瘤在高度辐射敏感位置或者诸如视神经附近的复杂位置,可以通过选择最佳射束入射角来减小这些器官的损伤。



03


海德堡360°重离子治疗一体机的各部分组成如下图所示。



1.离子源:这是产生正电荷原子 - 离子束的地方。使用氢气获得质子,使用二氧化碳获得碳离子。


2.两级直线加速器:离子在高频结构中加速到高达10%的光速。



3. 同步加速器:六个60°磁铁将离子束弯曲成圆形路径。在大约一百万个轨道中,离子被加速到高达75%的光速。

 

4.朝向治疗室的方向:磁铁引导并将光束聚焦在真空管中。



5.治疗室:光束通过窗口进入治疗室。患者被放置在治疗台上,该治疗台由计算机控制的机器人精确调节。


6.位置控制:使用数字X射线系统,在照射之前创建图像。计算机程序将图像与用于治疗计划的图像匹配,以精确地调整患者。



7. 旋转架:旋转光束传输系统使治疗光束能够以最佳角度朝向患者。


8. 旋转架中的处理室:这是光束离开旋转架光束线的地方。两个旋转数字x射线系统用于在照射之前通过图像引导来优化患者位置。



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