真空技术给癌症患者带来希望

全球每年约 1400 万人被诊断出患有癌症并永远改变了他们的生活。快速、有针对性以及有效的治疗对于对抗这种疾病至关重要。

治疗方法不断进步，增加了康复的机会。离子束治疗引起人们的特别关注。这种高精度、非常有效的辐射形式可用于治疗癌症肿瘤，并将常规放射治疗令人痛苦的副作用降至最低。这种治疗方法的先决条件是能够产生离子束的高纯度真空。

在马尔堡离子束治疗中心 (MIT)，第三个欧洲离子束治疗系统已经开通。就如 2009 年在海德堡投产的第一个系统一样，马尔堡治疗中心也依靠普发真空解决方案来配备真空系统。

马尔堡离子束治疗中心

2015 年 10 月，马尔堡离子束治疗中心 (MIT) 开业。每天有多达750 名患者可以在这里三个水平和一个 45⁰ 辐照站上得到治疗。通过可在六个方向旋转的机器人控制治疗台，可实现选择最佳的治疗束入射方向。在治疗室天花板上安装的机器人引导数码管系统，凭借该系统可以在辐射之前确定患者的位置，并且可以从治疗台进行自动微调。MIT 通过其系统遵循海德堡离子束治疗中心姊妹设备的例子。两个系统都使用在达姆施塔特由 GSI Helmholtzzentrum 开发的光栅扫描方法进行工作。

离子束对抗癌症肿瘤

常规放射疗法多年来已经成功用于肿瘤治疗，这种疗法用 X 射线或γ 射线照射肿瘤。然而，某些形式的肿瘤对这种类型的辐射完全或几乎不敏感。对于位于身体深处或位于辐射敏感组织附近的肿瘤，常规放射治疗也有其局限性：在技术上不可能以足够高的剂量照射肿瘤而不损伤周围的组织。

在这一点上，离子束治疗则可以发挥作用：离子是带电原子。在MIT 使用质子、氢原子核和碳离子。在粒子加速器的帮助下，它们具有如此高的能量，以致其速度达到光速的四分之三以上。在离患者最后一米处，离子束被压缩成清晰分隔的束，只有几毫米的宽度和最小的横向散射。由于它们的高速度和大质量，离子在组织中具有很大的范围，使得即使对于位于身体深处的肿瘤，也可以对其以足够高的剂量进行精确地照射。因此，肿瘤周围的健康组织得到最佳地保护，免受离子束辐射的影响。这同样适用于处于治疗束照射角度的组织。只在离子束最尽头，就在其停止之前，离子向组织一次性放射其能量。然后，剂量急剧下降，使得位于肿瘤后面的组织不受影响。在 MIT，治疗束控制得非常精确，因而该最大剂量可以精确地定位肿瘤。

最高精度光栅扫描法

MIT 照射是基于在达姆施塔特由 GSI Helmholtzzentrum 为离子辐射开发的光栅扫描方法。这种特殊的照射方法能够实现以前从未达到的照射精度：基于 CT 数据集，定义肿瘤体积 — 即目标区域。

然后将该目标区域分成与离子不同穿透深度相对应的不同层。对于这些层内的特定点，通过计算机程序计算离子数，使得所得到的剂量或能量分布对应于医生确定的要求 — 离子束是“强度调制的”。扫描器磁体的设置和控制方式确保安全、正确地应用特定点上所需的离子数量。该过程由患者正前方的五个测量室直接进行监控。

用于产生离子束必不可少的真空

真空对于生成和加速 MIT 使用的碳离子起着至关重要的作用。只有在如超高真空这样几乎无分子的空间中，才能以所需的质量产生和传输离子束：如果离子束在传输途中与大气中的气体粒子接触，它就会失去能量并受到偏转。为此，必须在真空中对离子束进行引导并使其成一束，因为只有在高纯度的真空条件下，离子束才能被加速到非常高的速度并被引导到患者而没有任何损失。

在马尔堡，离子源在高真空条件下通过离子加速器产生离子。在等离子体室中，通过微波将气体加热至等离子体。然后在线性加速器中将出现的离子加速到光速的十分之一。在同步加速器中，十二个30° 磁体将离子束保持在圆形路径中。在旋转大约一百万转期间 —这相当于一个半地球轨道 — 离子的速度增加到光速的 75％。由于离子需要长距离的覆盖而不会发生碰撞，因此需要超高真空条件。

治疗束通过真空管从同步加速器被引导到治疗室。

离子束穿过机器的整条路径都在真空中进行。因此，从机器起始处的离子源一直到患者位置前方的出口窗口处，全都需要使用真空技术。

普发真空解决方案使系统得以运行

真空解决方案在这个应用中面临的挑战是巨大的：即使加速器系统中最小量的气体也可能损害离子束的功能和质量，从而影响治疗。为此，用于产生真空的泵必须可靠，功能强大且清洁。由于每天24 小时使用机器进行治疗和研究，所以真空系统也一年 365 天、每天 24 小时都在运行。因此，模块化和长使用寿命也是对真空设备的重要要求。

鉴于这些全面的要求，MIT 选择了最可靠、最优质的普发真空产品。

来自普发真空的解决方案

在马尔堡离子束治疗中心，除了涡轮分子泵和隔膜泵，还使用普发真空的质谱仪、测量仪器和众多配件。整个真空系统进行精确调整以适应离子束机器的特定挑战。此外，真空系统也由普发真空专家提供检修服务。这保证了高质量产品即使在 MIT 的密集使用下也能正确、可靠地运行。

MIT 的普发真空解决方案一览：

隔膜泵

在 MIT，隔膜泵用作涡轮分子泵的前级泵。由于其紧凑性，普发真空的隔膜泵是集成到系统中的最佳选择。该产品优势明显：

■ 绝对干燥的无油真空

■ 隔膜使用寿命长

■ 低振动和低噪音水平

■ 高操作可靠性

■ 易于维护，因为膜和阀门更换简单

■ 由于使用了双电压电机或直流驱动器，可在全球范围内使用

涡轮分子泵

普发真空的涡轮分子泵在 MIT 产生所需的超高真空条件。凭借其高性能和可靠性以及极好的经济性和效率，它们是满足离子束机器要求的最佳解决办法。其优势包括：

■ 经验证的轴承系统实现了高可靠性

■ 设计、技术组件和泵速度等级的差异实现了灵活性

■ 高度发达的泵设计实现了高压缩性能和高效率

■ 低能耗

■ 很长的保养间隔周期

质谱仪

在 MIT，普发真空的 PrismaPlus 质谱仪用于在真空系统中进行残余气体分析。高灵敏度、稳定性和智能处理的结合使 PrismaPlus成为最佳解决方案。优势一览：

■ 模块化设计实现了最佳适应性

■ 紧凑的尺寸和高性能

■ 通过各种接口实现了方便的系统集成

■ 通过以太网联网

■ 高测量速度、稳定性和分辨率

测量设备

MIT 使用普发真空的 ActiveLine 和 DigiLine 高精度真空计测量仪器。它们具有模拟和数字两种输出。它们非常适合离子束系统的要求，并具有许多优势：

■ 磁性杂散场最小

■ 轻松集成

■ 耐用且易于维护

由普发真空提供服务所使用的真空设备的维护由普发真空的服务专家提供。广泛的服务组合为客户提供全面的套件，从中选择所需的模块：

■ 快速、优质的全球服务

■ 用户培训和产品培训

■ 普发真空原装备件和工具

■ 由我们的服务工程师提供全面的现场服务

– 组件和系统的调试

– 检修、保养（包括更换轴承）或维修

– 泄漏检测和气体分析

■ 在我们服务中心进行的保养和维修

■ 产品更换

■ 定制服务协议以满足客户需求