甘肃武威碳离子治疗装置成功应用全球第四个治疗系统

甘肃武威碳离子治疗仪。中国科学院近代物理研究所供图

甘肃武威重离子中心治疗室，一名医生正在使用仪器对一名肿瘤患者进行碳离子放疗……这套治疗系统是我国首个拥有自主知识产权的特殊治疗系统用于肿瘤重离子治疗的装置（即医用重离子加速器/碳离子治疗系统）。由中国科学院近代物理研究所及其产业化公司开发、运营、维护，武威肿瘤医院临床运营。

该装置的成功应用，标志着我国成为世界上第四个拥有自主研发重离子治疗系统和临床应用能力的国家，实现了大规模发展的历史性突破。我国的医疗设备。高端医疗设备国产化迈出新步伐。

医用重离子加速器是基于中国科研人员对重离子物理研究的突破性认识

甘肃武威重离子中心这个装置的核心是医用重离子加速器。它脱胎于中国科学院近代物理研究所重大科研装置兰州重离子加速器，建立在中国科研人员对重离子物理研究的突破性认识之上。

到目前为止，元素周期表中有 118 种已知元素，其中大部分都有同位素。例如，氢的同位素是氚、氘和氚，碳的同位素是碳 12、 碳 13 和碳 14。研究人员了解并利用这些元素和同位素服务于工业、农业和农业等领域。药。

射线可以通过空间或物质以波或粒子的形式释放能量。人类多年来一直在医学中使用放射性元素和同位素来消除肿瘤。其中包括伽马射线和X射线的光子放射治疗、质子束的质子放射治疗和碳离子束的重离子放射治疗。

其中，重离子放疗优势明显。中国工程院院士、中国科学院近代物理研究所副所长夏家文介绍，光子射线在穿透人体健康组织时能量损失较大，剂量变为当它们到达肿瘤时较弱。碳离子更像是一种精确制导的武器，可以直接到达病灶，集中释放能量，对癌细胞进行消毒。其次，碳离子束在肿瘤DNA上发生双链断裂的概率更高，比其他放疗中的单链断裂更能防止癌细胞的残留和复发。令人兴奋的是，碳离子放射疗法对健康人体组织的损害很小。不仅能精准攻灭肿瘤，而且治疗过程中无痛苦、副作用少，避免了“杀敌千敌，自毁八百”的现象。因此，碳离子放疗是目前国际公认的先进放疗方法。

我国在重离子领域积累了60多年的技术。从“一五”期间中国科学院近代物理研究所建设1.5米回旋加速器为核物理研究打下坚实基础，到建设我国第一个大型重离子研究设施——兰州重离子加速器，1988年，到“九五”期间，发展兰州重离子加速器蓄冷环，依托重大科研项目和大历代科学装置，我国重离子研究呈现出良好的发展态势。

依托强大的基础研究支持和原创成果的积累回旋加速器 采购，自1993年以来，研究人员将目光投向了癌症的重离子治疗。 2020年3月，我国首台具有自主知识产权的碳离子治疗系统在武威投入临床应用。

中国科学院兰州分院院长、曾任中国科学院近代物理研究所所长肖国庆自豪地说：“这台‘回旋注入同步加速器主加速器’结合了重自主研发的离子医疗器械将用于主加速器，在磁聚焦结构和注入方式上实现了国内重离子治疗设备的零突破，走上了全行业的自主创新之路从基础研究、技术研发、产品示范到产业应用的链条。”

将重离子基础研究成果转化为实际应用，凝聚了科研和工程技术人员近30年的心血和汗水

将重离子的基础研究成果转化为实际应用，将科研装置变为医疗器械，听起来只有一步之遥，但隔着千山万水，凝聚了大家的心血和汗水我国近30年的科研和工程技术人员。

跨越式成绩的背后，是整个医用重离子加速器团队攻克了三大难题。

从“大”到“小”。每一个大型科学装置都融合了最先进的技术和最复杂的工艺，重离子加速器也不例外——外观巨大，内部极其精致。把庞然大物装进医院，不是简单地打造“微型版”，而是要在理论设计上有所突破，通过技术创新让加速器周长更短、更紧凑。

从“粗”到“细”。把理论图变成加工图是一个很大的挑战。由于科研和医疗检测要求的侧重点不同，要制造出真正的医疗器械，需要对工艺细节进行重新调整，这对设备的加工制造提出了很高的要求。例如，当重离子束“击中”肿瘤时，要求束斑中心位置的稳定性误差极小，相关过程必须更精细、更精确。又如，使用重离子帮助患者康复，需要保证仪器稳定可靠运行。

从“特别”到“完整”。我国将医疗器械的安全放在首位，对医疗器械的资质审批、规范制定、溯源等流程都非常严格。此前，国内没有统一的医用重离子加速器产品标准和检测方案。为确保万无一失，国家对中科院近代物理研究所等单位研制的首台医用重离子加速器的审查可谓“越来越严”。

为攻克难关，中科院近代物理研究所科研人员、产业化企业技术人员、当地博士团结协作，学习改造、检查调整，开始了艰巨的工程进程过程。中科院近代物理研究所产业化企业、国科离子医疗科技有限公司董事长马立珍回忆：“2018年，为了向相关审批部门提供严谨的检测报告，准备好的材料填满了房间，哪怕是一辆小车，都可以拉动。如果不符合医疗标准回旋加速器 采购，这重离子加速器就是一堆废铁。”

从无到有，一步步走向产业化，团队不闭门造车，而是专注于市场牵引，做出满足医患需求的医疗器械。

马里珍介绍，他们以前认为，传统的病人只需要躺在病床上就可以接受治疗。后来的调查发现，使用机械臂将病人抬起并与加速器默契配合，可以使辐射更容易照射到病人的身体上。团队立即更正了细节，并在第二代设备中添加了更灵活的机械臂。

努力有回报。 2019年下半年，全套碳离子治疗系统获批注册，我国终于有了自己的医用重离子加速器。

肖国庆表示，这款自主研发的医用重离子加速器无论在性能指标还是临床反馈方面都不逊色于进口设备。尤其是国产重离子治疗仪的成本仅为发达国家的1/3～1/2，价格优势明显。同时，国产重离子治疗仪的同步加速器周长仅为56.2米，是目前世界上所有医用重离子加速器中最短的同步加速器系统，有利于减少对医院的投资。依托国内完善的加工制造体系，整套医疗设备的维修成本也大大降低，维修时间非常快。

推动国产重离子治疗仪在全国范围内实施，让这种大型医疗设备服务更多患者

武威重离子中心碳离子治疗系统包括中央控制室、物理计划室、中央控制室、配电室和供电室，配备4个治疗室。

“重离子治疗的时间和频率因患者的疾病而异。从已完成治疗的患者的临床随访结果来看，疗效显着，患者病情得到有效控制。”无为肿瘤 据该院院长叶彦成介绍，截至目前，该中心共收治患者375人（含临床试验患者）。

人类与癌症的斗争已经持续了数千年，即使是最微小的进步也有科学技术的支持。 “作为科研人员，我们期待在科学原理上取得更多突破，掌握更多重离子机制奥秘，加快技术研发，努力为更有效的癌症治疗方法提供科技支撑。”夏嘉文说。

接下来，国科离子医疗科技有限公司将在全国推广国产重离子治疗仪。马丽珍说，除了已经投产的武威重离子中心和即将开展临床试验的兰州重离子治疗仪外，其他城市还有4台设备在建，合作协议也已经达成。在其他许多地方都签了字。 “建设布局将充分考虑人口和地理因素，将设备放置在国家区域医疗中心，提高重离子治疗服务的可及性。”

肖国庆表示，未来将继续研发更小的治疗设备，减少占地面积和治疗成本，并以人工智能、5G技术等手段升级设备，提高智能化水平。还将大力培养重离子治疗人才队伍，精心培养更多一线放疗医生和放射物理师，让医用重离子加速器服务更多患者。

人民日报（2021.08.16第19版）