„Снайперската пушка“ в оборудването за лъчетерапия: ускорителната тръба
Лъчетерапията е призната за един от най-добрите методи за лечение на тумори в света, а ускорителната тръба играе жизненоважна роля за точността на оборудването за лъчетерапия. Той е като остър меч, който мигновено разрязва непрекъснатия електронен лъч като водопад в еднакви електронни клъстери и накрая се „трансформира“ в „цев“ и изпраща подобните на куршум електронни клъстери в „оръжейната камера“ – непрекъснат и прецизна атака върху раковите клетки, скрити в тялото.
Проучване и проектиране
Как можем да гарантираме прецизност на всеки параметър?
В света няма повече от 5 производителя, които могат 100% независимо да разработят и масово да произвеждат ускорителни тръби, а целият процес от проектирането до производството е толкова труден, колкото аерокосмическата индустрия.
Дизайнът на ускорителната тръба интегрира високопрецизни интердисциплинарни знания като оптика, динамика и електромагнетизъм, а съображенията за проектиране са изключително сложни.
За да се осигури строгост, процесът на проектиране трябваше да бъде удължен на няколко етапа. Всеки етап трябва да вземе предвид посоката, скоростта и енергийния изход на частиците в различни състояния. Ако отклонението на изчислението е голямо, общата доза радиация ще бъде засегната, което значително ще намали ефекта. Само чрез установяване на голям брой модели на данни, извършване на стриктно извеждане и извършване на до десетки хиляди повтарящи се итеративни изчисления, може да се осигури стабилност на частиците в ускоряващата тръба.
Производственият процес
Една ускоряваща тръба е заварена от 13 кухини и производствените процеси са свързани помежду си, а степента на толерантност към грешки е 0. Всяка част от кухината, която не отговаря на стандарта, цялата ускорителна тръба с изключително висока цена ще бъде директно бракувана . Кухината е изключително взискателна и чувствителна към производствената среда. Лека флуктуация в температурата и влажността ще доведе до деформиране на кухината, което ще доведе до необичаен изходен лъч от частици в ускоряващата тръба. Повърхностната обработка на кавитета също е много важна. Наномащабният прах върху кухината ще доведе до рязко увеличаване на скоростта на изстрелване, ще повлияе на ефективността на работа на ускорителната тръба и ще съкрати цялостния живот на оборудването за лъчетерапия.
United Imaging Medical инвестира десетки милиони, за да представи няколко международни топ CNC стругове и фрезови машини с точност на обработка на микронно ниво. Кухината е била полирана десетки хиляди пъти, докато стане гладка и чиста като огледало. След полиране се изпраща в чиста стая без прах, за да се отстранят примесите на нано ниво по повърхността. Накрая се изпраща в защитната зона – помещението за заваряване. Водородът се пропуска в пещта за спояване и се нагрява до хиляди градуси, а множеството кухини се заваряват вакуумно последователно.
Първата самостоятелно разработена медицинска ускорителна тръба носи надежда
През юли 2015 г. в Бункер първият високоенергиен рентгенов лъч беше заснет от собственоразработената ускорителна тръба и попадна прецизно в целевата област. Беше проверено няколко пъти, че всички индикатори могат да достигнат нивото на масово производство – роди се първата самостоятелно разработена медицинска ускорителна тръба на United Imaging Healthcare, която може да се произвежда масово.
Въз основа на това излезе първият в света интегриран CT-linac 506c. Въведен е в употреба в добре познати третични болници като раковата болница на Шанхайския университет Фудан, раковия център на университета Сун Ят-сен, болницата Ухан Джоннан и др., осигурявайки на десетки хиляди пациенти прецизна лъчетерапия.
