甘肃武威碳离子医治设备。

中国科学院近代物理研讨所供图

甘肃武威重离子中心医治室，医师正用仪器给一名肿瘤患者进行碳离子放疗……这套医治体系便是我国首台具有自主知识产权的重离子医治肿瘤专用设备（即医用重离子加速器/碳离子医治体系）。它由中科院近代物理研讨所及其产业化公司研发和工作保护，由武威肿瘤医院担任临床运营。

这一设备的成功使用，标志着我国成为全球第四个具有自主研发重离子医治体系和临床使用才能的国家，完结我国在大型医疗设备研发方面的前史性打破，我国高端医疗器械装备国产化迈出了新的脚步。

医用重离子加速器建立在我国科研人员对重离子物理研讨的打破性认识上

甘肃武威重离子中心的这套设备，中心是医用重离子加速器。它脱胎于中科院近代物理所制作的严重科学设备兰州重离子加速器，建立在我国科研人员对重离子物理研讨的打破性认识上。

到现在，人类已知的、归入元素周期表的元素共有118种，大多数都有同位素。例如氢的同位素有氕氘氚，碳的同位素有碳12、碳13和碳14等。科研人员了解和使用这些元素、同位素，为工业、农业和医学等范畴服务。

射线能够以波或许粒子的方法穿过空间或物质开释能量，人类在医学上运用放射性元素和同位素消除肿瘤的前史已有许多年。包含伽马射线和X射线的光子放疗、质子束的质子放疗，还有碳离子束的重离子放疗。

其间，重离子放疗具有显着优势。中国工程院院士、中科院近代物理所副所长夏佳文介绍，光子射线穿透人体健康安排时能量损耗较大，抵达肿瘤时剂量变弱了。碳离子更像一枚精准制导的兵器，能直抵病灶，会集开释能量，消杀癌细胞。其次，碳离子束对肿瘤DNA施行双链断裂的概率更高，比较其他放疗的单链断裂，更能防止癌细胞的残留和复发。令人振奋的是，碳离子放疗对健康人体安排发生损坏极小，不只能够精准进犯并消除肿瘤，而且医治中无痛、副作用小，防止"杀敌一千，自损八百"的现象。正因如此，碳离子放疗是现在国际上公认的先进放疗手法。

我国在重离子范畴的技能堆集长达60余年。从"一五"期间中科院近代物理所制作1.5米回旋加速器为核物理研讨夯实根底，到1988年建成我国第一台大型重离子研讨设备兰州重离子加速器，再到"九五"期间研发出兰州重离子加速器冷却贮存环，依托历代大科学工程和大科学设备，我国重离子研讨出现杰出的展开局势。

依托雄厚的根底研讨支撑和原创效果堆集，1993年起，科研人员将目光投向重离子医治癌症。2020年3月，我国首台具有自主知识产权的碳离子医治体系在武威投入临床使用。

曾担任中科院近代物理所所长的中科院兰州分院院长肖国青骄傲地说："咱们自主研发的这套‘回旋注入+同步主加速器’组合重离子医用设备，在主加速器的磁聚集结构和注入方法上，完结了国产重离子医治设备零的打破，走出一条从根底研讨、技能研发、产品演示到产业化使用的全产业链自主立异之路。"

将重离子根底研讨效果转化成实际使用，凝结了科研和工程技能人员近30年的汗水汗水

将重离子根底研讨效果转化成实际使用，把科研设备变成医疗器械，听起来只要一步之遥，做起来却隔着千山万壑，凝结了我国科研和工程技能人员近30年的汗水和汗水。

跨越性成果的背面，是整个医用重离子加速器团队霸占了三大难题。

从"大"变"小"。每座大科学设备都交融了最顶尖的技能和最杂乱的工艺，重离子加速器也不破例——外观体积巨大，内部精细无比。想把一个庞然大物放进医院，不是单纯意义上制作一个"缩小版"，而是需求在理论规划上有所打破，经过技能立异使得加速器周长更短、结构更紧凑。

从"粗"到"细"。要把一张理论图纸变成加工图纸，应战很大。因为科研和医疗的实验要求各有偏重，想做出一台真实的医疗器械，就要从头调整工艺细节，这对设备的加工制作提出了很高要求。例如，重离子束"打"在肿瘤上，要求束斑中心方位安稳性差错极小，相关工艺有必要更细更精细。再比方，用重离子协助患者看病，有必要保证仪器工作的安稳与牢靠。

从"专"到"全"。我国把医疗器械的安全性放在首位，相应对医疗器械的资历批阅、规范拟定、追溯流程都非常严厉。此前，医用重离子加速器在国内没有有一致产品规范和检测方案。为了保证满有把握，国家对中科院近代物理所等单位研发的第一台医用重离子加速器审阅，可谓是"严上加严"。

为了战胜道道难关，中科院近代物理所的科研人员、产业化公司的技能人员、当地的医师们联合协作，边学边改，边检边调，开端了艰苦的工程化进程。中科院近代物理所产业化企业、国科离子医疗科技有限公司董事长马力祯回想："2018年，为了给相关批阅部分供给谨慎的检测陈述，光预备的材料就堆满了房间，乃至用小车才拉得动。假如达不到医用规范，这台重离子加速器便是一堆废铁。"

从无到有，一步步走向产业化，团队不是凭空捏造，而是重视商场牵引，要做满意医患需求的医疗器械。

马力祯介绍，他们从前痛经以为患者承受医治，只需依照传统方法躺在病床上就能够。后来调研发现，用机械臂把患者抬起来，与加速器默契协作，能更方便地让射线照耀患者身体。团队马上整改细节，在第二代设备中加装了操作更灵敏的机械臂。

功夫不负有心人。2019年下半年，整套碳离子医治体系获得注册答应，我国总算有了自己的医用重离子加速器。

肖国青说，这台自主研发的医用重离子加速器，不管性能指标仍是临床反应，都不差劲于进口设备。尤其是国产重离子医治设备本钱只要发达国家的1/3至1/2，在价格上具有显着优势。一起，国产重离子医治设备同步加速器的周长只要56.2米，是现在世界上一切医用重离子加速器中周长最短的同步加速器体系，有利于医院削减投入。依托国内完善的加工制作业体系，整套医疗器械的修理本钱也大大下降，而且修理时效很快。

推进国产重离子医治设备在全国落地，让这一大型医用设备为更多患者服务

武威重离子中心碳离子医治体系包含中央操控室、物理方案室、中控大厅、配电室及电源间，装备4个医治室。

"依据患者病种的不同，重离子医治的时刻和次数也不同。从现在完结医治患者的临床随访成果来看，疗效显著，患者的病况得到有用操控。"武威肿瘤医院院长叶延程介绍，到现在，中心共医治患者375例（包含临床实验患者），医看病种包括中枢神经体系肿瘤、头颈部和颅底肿瘤、胸腹部肿瘤、盆腔肿瘤等。

人类与癌症的奋斗现已持续了数千年，即使是最细小的前进背面都有科学技能的加持。"作为科研人员，咱们希望能在科学原理上获得更多打破，把握更多重离子的机理奥妙，加速技能研发，争夺为更有用的治癌手法供给科技支撑。"夏佳文表明。

下一步，国科离子医疗科技有限公司将推进国产重离子医治设备在全国落地。马力祯说，除了已投入运营的武威重离子中心和即将展开临床实验的兰州重离子医治设备，正在制作的还有其他城市的4台设备，还有多地也签订了协作协议。"制作布局将充分考虑人口和地舆要素，将设备放在国家区域医疗中心，提高重离子医治服务的可及性。"

肖国青说，未来将持续研发愈加小型的医治设备，下降占地面积、医治费用，凭借人工智能、5G技能等手法晋级改造设备，提高智能化水平。还将大力培育重离子医治的人才队伍，精心训练更多一线放疗医师和放射物理师，让医用重离子加速器为更多患者服务。

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