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20/10/2022

Plansee 开发高性能旋转 X 射线阳极,力图实现新形式的癌症疗法

微束放射治疗是一种治疗癌组织的新方法。该治疗方法用于通过辐射靶向并破坏癌细胞,同时保护健康组织。为了使医院能够提供这种疗法,Plansee 以全新的规模开发了一种旋转 X 射线阳极。

高性能旋转 X 射线阳极

放射治疗是一种针对癌细胞的标准无创疗法。然而,放射治疗的挑战在于如何施加足够高的辐射量,在不伤害周围健康组织的前提下破坏癌细胞。

开发微束放射治疗的目的正是避免这种对健康细胞的损害。该疗法通过微米级超短脉冲靶向癌组织,高剂量峰值比平时高出 20 倍,并且持续时间仅为几毫秒。其抗肿瘤效果与传统的高剂量放射治疗相当,且肿瘤周围健康组织被破坏的风险更低。该效应称为剂量-体积效应,于 1959 年中子辐射期间首次被观察到,并在此后多项研究中得到验证,从而促使微束治疗不断发展,有望替代传统放射治疗。

然而到目前为止,这种形式的放射治疗只能使用成本密集型大型粒子加速器(线性加速器)作为临床前研究的一部分采用。要将微束放射疗法拓展至更广的临床应用领域,其涉及的成本和工作量还需要很大程度地降低。带有旋转阳极的 X 射线发射器便能实现这一点。不过,目前市场上出售的旋转阳极均无法产生微束治疗系统所需的超高能量 X 射线束。

为改变这一现状,慕尼黑工业大学 (TUM) 工程与设计学院正与其研究合作伙伴共同开发带有旋转阳极的 X 射线源,以用于微束放射治疗系统。为评估该项目的可行性,TUM 正在开发一个系统原型,该系统的高热量旋转阳极负荷达到 90 kW,每次脉冲 20 秒,每 20 分钟重复一次。

TUM 委托 Plansee 打造一个尺寸前所未有的旋转 X 射线阳极。生产这种高性能旋转阳极给 Plansee 团队带来了一系列特殊挑战。最终,团队打造出一个重约 14 千克、直径 240 毫米、构造高度超过 50 毫米的原型,完全由一块重达 24 公斤左右的坯料制成,这是 Plansee 迄今为止生产的最大且最重的阳极。

该阳极将在有史以来最大的旋转阳极 X 射线管系统中使用,通过液态金属滑动轴承驱动,可实现高达 15,000 rpm (250 Hz) 的阳极旋转速度。在最终的微束放射治疗系统中,旋转阳极处应当能够承受 1 TW/m2 的能量,根据当前的阳极设计,这相当于 43,000 rpm 的旋转速度。 

有关参与此研究项目的合作伙伴的更多详细信息,请参阅:
Rechts der Isar Hospital, Munich
慕尼黑工业大学工程与设计学院(旋转 X 射线阳极开发) 
美因茨大学 
Forschungszentrum Jülich 研究中心

有关该研究项目的更多详细信息,请参阅以下 TUM 新闻稿:

LPL 新闻文章,2022/08 期

几十年来,世界各地的医疗设备制造商一直依赖 Plansee 供应由难熔金属及其合金制成的组件。我们所开发和生产的组件包括:用于 X 射线机和 CT 扫描仪的固定和旋转 X 射线阳极、用于 X 射线管和探测器的部件、用于发射器、CT 准直仪和屏蔽的组件,以及医用细金属丝。在此处了解有关我们创新型产品和解决方案的更多信息:

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  • Thomas Schwarz

    Thomas Schwarz

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