北京8月2日電 (記者 孫自法)研發出具有自主知識産權的醫用重離子加速器并實現臨床和應用推廣、建成國際首台“回旋注入器+同步主加速器”組合的醫用重離子加速器、成為全球第四個擁有自主研發重離子治療系統和臨床應用能力的國家、國産醫用重離子加速器已治療各類腫瘤患者近1400例……
依托中國規模最大的重離子研究裝置——蘭州重離子加速器(HIRFL)雄厚的基礎研究支撐和原創成果積累，中國科學院近代物理研究所(近代物理所)“三十年磨一劍”，在紮實開展重離子基礎和前沿研究的同時，積極促進高科技成果轉移轉化和應用推廣，已在醫用重離子加速器治療癌症服務健康方面，取得一批重要研究突破和應用進展，經濟社會效益顯著。
醫用重離子加速器實現四大創新
癌症是人類生命健康的最大威脅之一。目前，除了手術和化療，放療也已成為癌症的主要治療手段，70%左右的癌症患者需要放療，因此，發展先進的放療技術、提高腫瘤治愈率和生存率，是亟待解決的重大民生問題。
中國科學院近代物理研究所副所長楊建成介紹蘭州重離子加速器重要成果轉化應用情況。記者 孫自法 攝
近代物理所副所長楊建成研究員介紹說，重離子束被認為是21世紀最理想的放療射線，與常規放療射線相比，具有獨特的優勢：物理學優勢是能量和劑量集中釋放，對健康組織損傷小；生物學優勢是布拉格峰區DNA雙鍊斷裂，不易複發；臨床優勢是治療精度高，療程短。
重離子放療已成為目前最先進的癌症治療手段之一，特别是對不宜手術、易複發、常規放療抗拒的難治性腫瘤效果好。由于重離子放療具有獨特優勢，醫用重離子加速器研發是國際競争熱點，也是國家高端醫療器械核心競争力的體現。
為此，近代物理所依托大科學裝置蘭州重離子加速器，持續開展重離子治療相關生物基礎、技術研發工作，經過長期努力攻關，研發出具有自主知識産權的醫用重離子加速器，獲得國家藥監局頒發的首台國産完全自主知識産權裝置醫療器械注冊證，實現臨床并應用推廣。
楊建成表示，國産醫用重離子加速器研發工作主要實現了4個方面的創新：
一是探索實踐了一條“基礎研究→技術研發→産品示範→産業化推廣”的全鍊條自主創新之路，包括形成技術專利集群、已獲中外核心專利授權150餘項、推動國家相關标準和規範建設等。目前，國産醫用重離子加速器占據8成以上國内市場份額。
二是聚焦重離子治療安全性、有效性和精準性，多層次開展機理研究，為重離子治療提供科學依據和基礎數據，構建了基于腫瘤細胞輻射敏感性的“中國模型”，具有可變生物學參數，更加符合重離子放療醫學應用需求。
三是建成國際首台“回旋注入器+同步主加速器”組合的醫用重離子加速器，攻克超薄超高真空室、大功率快速率電源等關鍵核心技術，開創治療裝置新模式，整體性能達國際先進水平，注入束增益、慢引出效率與束流微結構占空比等核心指标達到國際領先水平。與國際同類裝置相比，國産醫用重離子加速器周長最短，規模小，便于推廣應用，首次采用偏心剝離注入方案，實現國際同類裝置單次累積最高的400倍增益，大幅提高束流強度與治療效率。
四是自主研發多模式面向生物學效應的重離子放療計劃軟件，支持均勻及點掃描模式，可根據腫瘤的輻射敏感性選擇生物學參數，滿足個性化治療需求；首創生物視聽反饋呼吸引導技術，解決呼吸運動腫瘤靶區精準治療難題，實現對運動腫瘤的精準放療。
基礎研究走向臨床應用成效顯著
面向人民生命健康，近代物理所科研團隊通過三十年如一日的努力，“一步一個腳印”推動基于蘭州重離子加速器雄厚的基礎研究支撐和原創成果積累轉移轉化走向臨床應用，取得良好經濟社會效益。
中國科學院近代物理研究所蘭州重離子加速器主器大廳。記者 孫自法 攝
從1993年至2009年，近代物理所科研團隊經過大量細胞實驗、動物實驗和前期臨床試驗，摸清碳離子束流殺傷腫瘤細胞的基本原理，掌握建設醫用重離子加速器的關鍵核心技術，從而為重離子放療治癌奠定了堅實的基礎。2009年至2012年，近代物理所與合作醫療機構共同開展重離子治療臨床試驗前期研究，中國成為全球第四個擁有自主研發重離子治療系統和臨床應用的國家。
2012年初，甘肅省武威市政府與近代物理所達成醫用重離子加速器裝置示範項目的合作協議，5月武威重離子中心開工建設。2015年11月，通過3年建設武威醫用重離子加速器終于調試成功。2019年9月，中國首台具有完全自主知識産權的國産醫用重離子加速器裝置——碳離子治療系統終于獲批第三類醫療器械産品注冊，2020年3月，國産醫用重離子加速器正式投入臨床應用，甘肅省武威腫瘤醫院負責臨床運營。
楊建成指出，國産醫用重離子加速器從樣機調試、設備檢測到臨床試驗和審批注冊，所有檢測項目加起來超過5000個。該裝置95%以上的零部件設備實現國産，建設成本隻有進口設備的1/3至1/2，重量和體積更小，穩定性更高，維護費用更低。
甘肅省武威腫瘤醫院副院長、武威重離子中心主任張雁山說，國産醫用重離子加速器裝置在甘肅武威重離子中心投入臨床應用，首先完成46例受試者臨床試驗，受試者5年生存率達到64.04%，顯示出重離子放療良好的療效。該裝置使用碳離子束殺死癌細胞，副作用方面也優于一些傳統治療。
武威重離子中心診療室。記者 孫自法 攝
截至目前，國産醫用重離子加速器實現應用推廣，在46例臨床試驗的基礎上，已治療各類腫瘤患者近1400例，重離子放療适應症廣，療效顯著。
為讓碳離子治療系統能為更多患者服務，近代物理所和合作夥伴成立甘肅省離子放射治療技術創新聯合體，合力攻關制約碳離子治療系統産業化發展的關鍵技術難題，多方協作助推碳離子治療系統産業化
國産醫用重離子加速器裝置在造價、運維和售後等方面具有顯著優勢，市場需求巨大，目前已成功推廣8台，預計未來5年推廣20台以上。
楊建成說，當前的醫用重離子加速器仍重達千噸，占地面積超過4000平方米。他透露，未來的目标，是将醫用重離子加速器縮小到一個幾百平方米的房間内。科研團隊正在加緊研發的2.0版醫用重離子加速器，占地面積隻有1.0版的1/3，耗電量将減少到1.0版的1/4，讓醫院投入更少、患者負擔更輕。(完)
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