《图像引导加速器调强放疗系统关键技术构建及产业化应用》

恶性肿瘤是导致中国城乡居民死亡的首要病因。肿瘤治疗的三大主要手段是手术、放疗、化疗,放疗是最重要的手段之一,根据世界卫生组织统计,70%恶性肿瘤在不同阶段需要接受放疗,而中国放疗占比仅有20%左右,与欧美发达国家还有很大差距。精确放疗是放疗技术的发展方向,通过对靶区的“精确诊断、精确计划、精确定位、精确治疗”减少正常组织的照射剂量,进而可以提高肿瘤组织的照射剂量。

图像引导加速器调强放疗是最先进的精确放疗技术,图像引导技术可以减少由于肿瘤及周围正常组织的空间位置在治疗过程中以及治疗分次期间不断变化造成的摆位误差,提高照射位置精度。调强技术则是实现靶区三维精确照射的核心技术。

该项目实施前,国内多数放疗设备仅能满足常规放疗,国内先进的图像引导调强放疗系统全部是国外进口产品,没有国产的图像引导调强放疗系统。为了改变这一高端医疗装备长期依赖进口的局面,提高国内医疗单位的装备水平和治疗水平;新华医疗公司自主研发了具有完全自主知识产权的图像引导加速器调强放疗系统。

该项目在国家科技支撑计划、山东省自主创新专项的资助下,通过技术攻关,取得了以下创新性成果:

(1)开发了快速调强(IMRT)加速器放疗系统。研制了剂量率更高的加速器系统,最大剂量率达到600MU/min,缩短了患者照射时间,减小了患者运动对照射精度的影响,提高了医疗单位的工作效率。研制了数字化集成控制加速器,采用先进的分布式数字化集成控制技术,结合CAN总线通讯技术,实现加速器各功能模块的实时性控制和精度突破,实现了加速器、多叶准直器、影像系统一体化集成控制系统,实现一键式自动化调强放疗,并具有治疗记录功能,系统工作安全、快捷。数字化加速器为开发更先进的容积旋转调强技术奠定了基础。

(2)创新研制了基于MV级平板探测器的加速器电子射野影像装置。采用最新的MV级动态平板成像技术,用最少的剂量获得治疗时特性稳定、清晰的MV级患者图像,快速实现患者精确摆位验证。

(3)开发了基于GPU的三维治疗计划系统,精确、快速地确定患者体内剂量分布。

(4)研发出红外定位与体位实时监控系统。采用NDI红外相机系统,精确地定位患者体位,并实时监控患者胸腹部的运动和治疗床位置变化。

项目产品主要性能技术指标:加速器最高剂量率可达600MU/min;支持三维适形、调强先进放疗技术;图像引导平板有效感应面积:41cm×41cm,靶点定位误差小于1mm;三维治疗计划图像重建误差小于1mm,靶点剂量误差小于3%。

该项目获得发明专利6项,软件著作权3项,发表论文8篇,参与制定行业标准3项,市科技奖励1项。该项目的整体技术水平达到国际先进水平。项目实施后,已获得良好的经济效益,2016年至2018年期间,产品累计销售收入30080万元。

成果说明

项目技术于2016年在山东新华医疗器械股份有限公司进行了整体转化,研制出图像引导加速器调强放疗设备产品。从2016年开始分别在济宁肿瘤医院、新乡医学院第一附属医院滑县医院等多家医院进行推广应用。 设备应用后运行平稳,各项性能指标优良:加速器最高剂量率可达600MU/min;支持三维适形、调强先进放疗技术;图像引导平板有效感应面积:41cm×41cm,靶点定位误差小于1mm;三维治疗计划图像重建误差小于1mm,靶点剂量误差小于3%。产品的成功推广应用标志着中国已经掌握高端放疗设备制造技术,是放疗

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