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德國制造了世界最大醫(yī)療設(shè)備，重670噸四層樓高！

 

來源： 放療大雜燴

2012年德國制造了一臺全球最大、最先進、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。

▲海德堡360°重離子治療一體機

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海德堡360°重離子治療一體機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提供質(zhì)子和重離子治療的大型醫(yī)療機構(gòu)，因劃時代的化療創(chuàng)新技術(shù)和針對腫瘤的獨特治療系統(tǒng)而聞名于全世界。

▲海德堡重離子放射治療中心

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，接近一個足球場的大小，共有2座建筑，一個供各種人員辦公用。一個是帶屏蔽的建筑，安裝有加速器和三個治療室，建筑共3層，2層在地下。

▲海德堡重離子放射治療中心

HIT中心的全體工作人員，包括醫(yī)生、護士物理師、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小時連續(xù)運行，治療每天早晚兩班。

▲HIT總體方案圖

海德堡360°重離子治療一體機是由一臺同步加速器，一臺離子源、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。

加速器引出的粒子束通過輸運線，分別送到三個治療室和一個實驗區(qū)，兩個水平治療室，每室有一個固定治療頭，一個旋轉(zhuǎn)治療室有一個旋轉(zhuǎn)治療頭。

▲360°重離子治療一體機加速器

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。

加速器的束流引出時間是1~10s，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。

2012年10月19日，這個世界首臺360°質(zhì)子刀和重離子刀治療一體機開始全面運行工作，首先為三位患者提供放射治療。2013年開始，在滿負(fù)荷運轉(zhuǎn)的情況下，預(yù)計每年能為750例患者提供治療。

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HIT中心一共有三層，兩層在地下。還有一個是帶屏蔽的建筑，安裝有加速器和三個治療室。

360°重離子治療一體機是一個巨大的鋼結(jié)構(gòu)。它長25米，直徑13米，重670噸，其中600噸裝置可以毫米級精度旋轉(zhuǎn)。

360°重離子治療一體機的粒子束技術(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。

海德堡大學(xué)醫(yī)院HIT-Betriebs GmbH的物理學(xué)家，技術(shù)人員和軟件專家團隊負(fù)責(zé)360°重離子治療一體機的運營和技術(shù)改進。

360°重離子治療一體機非常精確，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。

▲360°重離子治療一體機治療腫瘤

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，基于機器人的治療臺可以通過六種方式進行調(diào)整。

▲360°重離子治療一體機治療患者

光柵掃描被集成到360°重離子治療一體機中，這種極其精確的照射方法以毫米為單位掃描腫瘤，可以保護健康組織且只治療腫瘤區(qū)域。

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°重離子治療一體機的各部分組成如下圖所示。

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。

2.兩級直線加速器：離子在高頻結(jié)構(gòu)中加速到高達(dá)10％的光速。

3. 同步加速器：六個60°磁鐵將離子束彎曲成圓形路徑。在大約一百萬個軌道中，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。

5.治療室：光束通過窗口進入治療室。患者被放置在治療臺上，該治療臺由計算機控制的機器人精確調(diào)節(jié)。

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。計算機程序?qū)D像與用于治療計劃的圖像匹配，以精確地調(diào)整患者。

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。

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。