高純度優質銅材應用于首臺國產碳離子治療系統

2020年01月14日 9:44 1612次瀏覽 來源:   分類: 銅資訊   作者:

導讀: 國產先進碳離子治療系統的注冊上市為惡性腫瘤患者帶來了新的希望,特別需要強調的是,高純度優質銅材作為系統硬件中的主角,為保障該治療系統的束流精準形成、穩定運轉發揮著關鍵作用。

近日,中國科學院召開新聞發布會,宣布由中科院近代物理研究所研制的“碳離子治療系統”獲批第三類醫療器械產品注冊。這是國內首臺自主知識產權碳離子治療系統,目前安裝于甘肅省武威腫瘤醫院,將成為精準治療癌癥的新型利刃。國產先進碳離子治療系統的注冊上市為惡性腫瘤患者帶來了新的希望,特別需要強調的是,高純度優質銅材作為系統硬件中的主角,為保障該治療系統的束流精準形成、穩定運轉發揮著關鍵作用。

布拉格峰——

“精確制導”的癌癥殺手

碳離子治療系統應用的碳離子射線屬于重離子射線的一種,在治療癌癥方面具備明顯優勢。放射線治療簡稱“放療”,在原理上屬于物理手段的治療方式,相比起需要依靠化學藥劑的“化療”,物理治療對人體傷害更小、療程更短、后遺癥更少、預后更好,患者可免于長期、反復治療的痛苦。此外,碳離子射線具有獨特的物理和生物學特性,在減少對患者傷害的同時提高了治療效率。在穿越人體生物組織的過程中,碳離子射線的劑量主要沉積在其射程末端,形成一個尖銳的“布拉格峰”,而射線的其他部分能量不高,對人體的傷害比較小。另外,碳離子射線可以切斷DNA雙鍵,與X光射線等光子射線只能造成DNA單鏈斷裂相比,殺傷性更強,生物學效應約比常規放療高三倍。

在治療中,醫生們利用碳離子射線,以“布拉格峰”為手術刀,通過控制射線劑量,使“布拉格峰”準確落在腫瘤病灶上。這樣一方面能夠實現對患癌部位的“精準打擊”,另一方面減少了對非治療部位的影響。碳離子治療儀的掃描深度可以達到人體內27厘米,配合水平、垂直和45度角的治療終端,基本可以實現對人體內任何部位腫瘤的有效治療。

高純度優質銅材與碳離子治療系統——跨界的強強聯合與物理實驗不同,碳離子治療系統的離子束能量僅是實驗室加速器裝置束流能量的60%,真正作用到治療個體的能量更微小,但因其是直接將離子束作用于人體,一絲一毫的細節都關乎生命。因此,科學家們對治療系統的精度、可靠性、穩定性和安全性的追求近乎苛刻,對材料也提出了極高的要求。銅作為系統的重要材料,在諸如離子源、磁鐵及電源、高頻等硬件裝置中扮演重要角色。

首臺國產碳離子治療系統選用了高純無氧銅作為加速器銅線各類電纜、電子束流發射管、高頻系統等等的用材,充分發揮了銅優良的導電性、天然的抗磁性和極佳的散熱性。既保證了高載流條件下電流的穩定和束流的能級,又避免了在高電流工況下各裝置及電纜等對帶電離子造成的磁性干擾,還實現了長期運行條件下設備裝置系統的有效散熱和長期穩定性。

醫療健康——

銅的新應用領域

碳離子治療系統獨特的優勢可以在最大程度上減輕患者的痛苦,保衛患者的尊嚴,近年來受到了國家的高度重視。2016年,國務院出臺的《“十三五”國家戰略性新興產業發展規劃》明確提出支持研發離子、中子等新型射線源,發展精準醫療設備。

目前,國產碳離子治療系統使用純度大于99.97%的高純無氧銅,作為其加速器等硬件裝置以及各種電壓等級電纜的材料,一套治療系統的用銅量可達120~150噸。此外,每套系統必定是建在一所專業的腫瘤治療醫院,醫院作為特殊的建筑體,配套有醫療建筑用銅和導線、醫療器械、醫檢設備、醫用氣體系統、真空系統等,整體的用銅量還要更高。在國家關乎醫療健康的民生保障政策的大力支持下,碳離子治療系統(包括質子治療系統)有望迎來進一步的推廣,為高純度優性優質的各類先進銅材開拓了新的終端應用領域。

中科院近代物理研究所相關人士表示,接下來研發的第二代治療系統會更小、更先進、成本更低,集優良的導電性和反磁性特性于一身的銅材料將繼續為碳離子治療系統的穩定運轉保駕護航。

責任編輯:付宇

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