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北京8月2日电 (记者 孙自法)研发出具有自主知识产权的医用重离子加速器并实现临床和应用推广、建成国际首台“回旋注入器+同步主加速器”组合的医用重离子加速器、成为全球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、国产医用重离子加速器已治疗各类肿瘤患者近1400例……
依托中国规模最大的重离子研究装置——兰州重离子加速器(HIRFL)雄厚的基础研究支撑和原创成果积累，中国科学院近代物理研究所(近代物理所)“三十年磨一剑”，在扎实开展重离子基础和前沿研究的同时，积极促进高科技成果转移转化和应用推广，已在医用重离子加速器治疗癌症服务健康方面，取得一批重要研究突破和应用进展，经济社会效益显著。
医用重离子加速器实现四大创新
癌症是人类生命健康的最大威胁之一。目前，除了手术和化疗，放疗也已成为癌症的主要治疗手段，70%左右的癌症患者需要放疗，因此，发展先进的放疗技术、提高肿瘤治愈率和生存率，是亟待解决的重大民生问题。
中国科学院近代物理研究所副所长杨建成介绍兰州重离子加速器重要成果转化应用情况。记者 孙自法 摄
近代物理所副所长杨建成研究员介绍说，重离子束被认为是21世纪最理想的放疗射线，与常规放疗射线相比，具有独特的优势：物理学优势是能量和剂量集中释放，对健康组织损伤小；生物学优势是布拉格峰区DNA双链断裂，不易复发；临床优势是治疗精度高，疗程短。
重离子放疗已成为目前最先进的癌症治疗手段之一，特别是对不宜手术、易复发、常规放疗抗拒的难治性肿瘤效果好。由于重离子放疗具有独特优势，医用重离子加速器研发是国际竞争热点，也是国家高端医疗器械核心竞争力的体现。
为此，近代物理所依托大科学装置兰州重离子加速器，持续开展重离子治疗相关生物基础、技术研发工作，经过长期努力攻关，研发出具有自主知识产权的医用重离子加速器，获得国家药监局颁发的首台国产完全自主知识产权装置医疗器械注册证，实现临床并应用推广。
杨建成表示，国产医用重离子加速器研发工作主要实现了4个方面的创新：
一是探索实践了一条“基础研究→技术研发→产品示范→产业化推广”的全链条自主创新之路，包括形成技术专利集群、已获中外核心专利授权150余项、推动国家相关标准和规范建设等。目前，国产医用重离子加速器占据8成以上国内市场份额。
二是聚焦重离子治疗安全性、有效性和精准性，多层次开展机理研究，为重离子治疗提供科学依据和基础数据，构建了基于肿瘤细胞辐射敏感性的“中国模型”，具有可变生物学参数，更加符合重离子放疗医学应用需求。
三是建成国际首台“回旋注入器+同步主加速器”组合的医用重离子加速器，攻克超薄超高真空室、大功率快速率电源等关键核心技术，开创治疗装置新模式，整体性能达国际先进水平，注入束增益、慢引出效率与束流微结构占空比等核心指标达到国际领先水平。与国际同类装置相比，国产医用重离子加速器周长最短，规模小，便于推广应用，首次采用偏心剥离注入方案，实现国际同类装置单次累积最高的400倍增益，大幅提高束流强度与治疗效率。
四是自主研发多模式面向生物学效应的重离子放疗计划软件，支持均匀及点扫描模式，可根据肿瘤的辐射敏感性选择生物学参数，满足个性化治疗需求；首创生物视听反馈呼吸引导技术，解决呼吸运动肿瘤靶区精准治疗难题，实现对运动肿瘤的精准放疗。
基础研究走向临床应用成效显著
面向人民生命健康，近代物理所科研团队通过三十年如一日的努力，“一步一个脚印”推动基于兰州重离子加速器雄厚的基础研究支撑和原创成果积累转移转化走向临床应用，取得良好经济社会效益。
中国科学院近代物理研究所兰州重离子加速器主器大厅。记者 孙自法 摄
从1993年至2009年，近代物理所科研团队经过大量细胞实验、动物实验和前期临床试验，摸清碳离子束流杀伤肿瘤细胞的基本原理，掌握建设医用重离子加速器的关键核心技术，从而为重离子放疗治癌奠定了坚实的基础。2009年至2012年，近代物理所与合作医疗机构共同开展重离子治疗临床试验前期研究，中国成为全球第四个拥有自主研发重离子治疗系统和临床应用的国家。
2012年初，甘肃省武威市政府与近代物理所达成医用重离子加速器装置示范项目的合作协议，5月武威重离子中心开工建设。2015年11月，通过3年建设武威医用重离子加速器终于调试成功。2019年9月，中国首台具有完全自主知识产权的国产医用重离子加速器装置——碳离子治疗系统终于获批第三类医疗器械产品注册，2020年3月，国产医用重离子加速器正式投入临床应用，甘肃省武威肿瘤医院负责临床运营。
杨建成指出，国产医用重离子加速器从样机调试、设备检测到临床试验和审批注册，所有检测项目加起来超过5000个。该装置95%以上的零部件设备实现国产，建设成本只有进口设备的1/3至1/2，重量和体积更小，稳定性更高，维护费用更低。
甘肃省武威肿瘤医院副院长、武威重离子中心主任张雁山说，国产医用重离子加速器装置在甘肃武威重离子中心投入临床应用，首先完成46例受试者临床试验，受试者5年生存率达到64.04%，显示出重离子放疗良好的疗效。该装置使用碳离子束杀死癌细胞，副作用方面也优于一些传统治疗。
武威重离子中心诊疗室。记者 孙自法 摄
截至目前，国产医用重离子加速器实现应用推广，在46例临床试验的基础上，已治疗各类肿瘤患者近1400例，重离子放疗适应症广，疗效显著。
为让碳离子治疗系统能为更多患者服务，近代物理所和合作伙伴成立甘肃省离子放射治疗技术创新联合体，合力攻关制约碳离子治疗系统产业化发展的关键技术难题，多方协作助推碳离子治疗系统产业化
国产医用重离子加速器装置在造价、运维和售后等方面具有显著优势，市场需求巨大，目前已成功推广8台，预计未来5年推广20台以上。
杨建成说，当前的医用重离子加速器仍重达千吨，占地面积超过4000平方米。他透露，未来的目标，是将医用重离子加速器缩小到一个几百平方米的房间内。科研团队正在加紧研发的2.0版医用重离子加速器，占地面积只有1.0版的1/3，耗电量将减少到1.0版的1/4，让医院投入更少、患者负担更轻。(完)
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