發(fā)揮大科學(xué)技術(shù)優(yōu)勢國產(chǎn)“重離子”助力健康中國

文/蔡曉紅

惡性腫瘤（癌癥）是目前威脅人類健康最兇險的疾病之一。中國每年新增癌癥病例約430萬，因癌癥死亡人數(shù)約280萬，兩項指標(biāo)均位居世界第一。目前，癌癥治療方法主要有手術(shù)、化療和放療三種，放射治療可以使某些早期局部性腫瘤獲得根治，同時保留癌癥所在部位的器官及其功能，放療與其他治療方法聯(lián)合使用可提高療效和治愈率。2019年7月國務(wù)院發(fā)布的《健康中國行動》指出，我國總體癌癥5年生存率應(yīng)分別不低于43.3%（2022年）和46.6%（2030年）。為達(dá)到這一目標(biāo)，關(guān)鍵在于腫瘤的早診斷和有效治療。發(fā)展先進(jìn)的治療技術(shù)和解決方案對于實現(xiàn)健康中國行動戰(zhàn)略目標(biāo)，提高人民群眾的獲得感和幸福感具有重要意義。

重離子治療是一種先進(jìn)的放療方法

重離子是指原子序數(shù)大于2（即元素周期表中比氦重的元素）的原子失去部分或全部電子后形成的帶電粒子。相比常規(guī)的光子放療射線，重離子具有獨特的物理學(xué)和生物學(xué)優(yōu)勢。首先，重離子最大的特點是有精準(zhǔn)的劑量沉積峰——布拉格峰，重離子束在穿越生物組織的過程中不會大量釋放能量，基本沒有殺傷力，其能量主要釋放在重離子被完全阻止的瞬間，形成所謂的“布拉格峰”。可通過調(diào)節(jié)重離子的能量，使布拉格峰精準(zhǔn)落在腫瘤處，從而對腫瘤細(xì)胞進(jìn)行精準(zhǔn)打擊；其次，重離子相對生物學(xué)效應(yīng)高，對腫瘤細(xì)胞的殺傷威力更大，受損細(xì)胞不易修復(fù)，治療次數(shù)少、療程短。

如果把治療腫瘤比喻成一場與癌細(xì)胞的戰(zhàn)爭，常規(guī)放療好比是對病灶部位進(jìn)行掃射，射野范圍內(nèi)的“敵軍”和“平民”無一幸免，常常是殺“敵軍”一千，誤殺“平民”八百；而重離子束則如同是精確制導(dǎo)的導(dǎo)彈，可以對腫瘤細(xì)胞進(jìn)行精、準(zhǔn)、狠的打擊，誤傷“平民”的概率大大降低，副作用小，治療效果佳。重離子特別適合于不宜手術(shù)、對常規(guī)射線不敏感、常規(guī)射線治療后復(fù)發(fā)的部分實體腫瘤的治療。重離子治療是當(dāng)今國際上較先進(jìn)、高效、精準(zhǔn)、安全的放射治療方法，被譽(yù)為安全、精準(zhǔn)、高效的癌癥治療無創(chuàng)手術(shù)刀——“重離子刀”。

重離子治療技術(shù)的發(fā)展

重離子治療技術(shù)難度大，治療裝置系統(tǒng)復(fù)雜、生產(chǎn)及控制工藝要求高、資金投入大，目前國際上只有少數(shù)國家擁有這項高端技術(shù)。

重離子治癌研究始于1975年美國伯克利實驗室，在隨后近20年的研究中，共收治各種難治癌癥患者2487名，腫瘤局部控制率較常規(guī)光子放療提高了2—3倍，優(yōu)勢十分顯著。

日本于1993年在國立放射醫(yī)學(xué)研究所（NIRS）建成首臺專用的重離子治療設(shè)備（HIMAC），到目前為止已治療腫瘤患者超過20000例。其中，對于頭頸部腫瘤，三年局部腫瘤控制率大于61%；對于顱底瘤，三年局部控制率大于92%；對于肝癌，三年局部控制率大于72%；對于前列腺癌，三年局部控制率為100%。兵庫、群馬、九州、橫濱等地的重離子治療裝置相繼建成并投入運(yùn)營，為提高腫瘤治愈率和生存率發(fā)揮了重要作用，日本也成為目前擁有重離子治療裝置最多的國家。

在歐洲，德國馬堡和意大利重離子治療中心相繼建成并開始運(yùn)行。奧地利、法國、瑞典等國家分別啟動了重離子治癌項目。

在中國，上海質(zhì)子重離子醫(yī)院引進(jìn)德國西門子設(shè)備，于2015年投入運(yùn)行，目前已治療患者3000余例，五年局部控制率達(dá)到了97.1%。

國產(chǎn)“重離子刀”二十余年磨一劍

1993年，中科院近代物理所（以下簡稱“近代物理所”）利用蘭州重離子研究裝置（HIRFL）提供的中能重離子束，開始進(jìn)行重離子輻射生物學(xué)效應(yīng)研究，積累了大量輻射生物效應(yīng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。2005年制訂了我國第一個《重離子加速器治療腫瘤企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》，建成淺層腫瘤治療終端。2006年11月開始與醫(yī)療機(jī)構(gòu)合作進(jìn)行淺層腫瘤患者的臨床前期試驗研究，到2009年3月，共治療8批103例淺層腫瘤患者，我國成為世界上第四個成功開展重離子束臨床治療腫瘤的國家。2008年建成了深層治癌終端，2009年開始進(jìn)行深部腫瘤的重離子臨床前期試驗研究，截至2013年年底共完成110例深部腫瘤患者臨床前期試驗研究，療效顯著。

在此基礎(chǔ)上，近代物理所與其控股的蘭州科近泰基新技術(shù)有限責(zé)任公司（以下簡稱“泰基公司”）共同研發(fā)了擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)重離子治療裝置，培養(yǎng)了一支高水平的重離子束治療研究和治療裝置研制人才隊伍，掌握了關(guān)鍵技術(shù)，獲得了60余項專利授權(quán)。泰基公司改組為醫(yī)療器械生產(chǎn)企業(yè)，獲得了Ⅲ類醫(yī)療器械生產(chǎn)許可證和Ⅰ類射線裝置輻射安全許可證。2012年，分別簽訂了武威和蘭州示范裝置合同。

武威重離子示范項目依托甘肅省武威腫瘤醫(yī)院，規(guī)劃建設(shè)以重離子治療腫瘤為核心，集醫(yī)療、科研、教學(xué)、產(chǎn)業(yè)于一體的現(xiàn)代化醫(yī)療衛(wèi)生園區(qū)。項目于2012年5月開工建設(shè)，2014年4月開始設(shè)備安裝；2015年12月底成功引出碳離子束；2018年5月完成注冊檢測；2019年5月完成46例受試者的臨床試驗治療及隨訪；2019年9月獲得醫(yī)療器械注冊證。2020年3月26日，武威重離子治療示范裝置正式投入臨床應(yīng)用，截至2021年7月底，共收治386例患者，療效顯著。武威重離子治療裝置自投入運(yùn)營以來，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，運(yùn)行效率達(dá)到了國際先進(jìn)水平，國產(chǎn)“重離子刀”初試鋒芒。

目前，蘭州重離子治療中心也已完成重離子治療裝置的安裝，正在進(jìn)行注冊檢測，莆田、武漢、杭州等地的國產(chǎn)重離子項目也已開工建設(shè)。

從1993年到2020年，27年磨一劍，國產(chǎn)重離子治療技術(shù)走出實驗室，成功實現(xiàn)示范應(yīng)用，實踐了一條從基礎(chǔ)研究、技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)品示范到產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的全產(chǎn)業(yè)鏈自主創(chuàng)新之路。國產(chǎn)“重離子刀”標(biāo)志著我國自主品牌的重離子治療設(shè)備正式投入臨床應(yīng)用，實現(xiàn)了我國高端放療設(shè)備零的突破，使我國高端醫(yī)療器械裝備國產(chǎn)化邁出了新步伐，塑造了大科學(xué)工程回報社會的典范，對于提升我國腫瘤診療手段和水平具有重大意義。

國產(chǎn)重離子治療裝置采用了獨特的“回旋注入器+同步主加速器”技術(shù)路線，小型緊湊，兼有點掃描和均勻掃描模式，治療頭布局多樣化，性價比高，運(yùn)行維護(hù)成本低等特點，國產(chǎn)重離子治療裝置具有良好的市場前景。

在面臨良好發(fā)展機(jī)遇的同時，重離子治療產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也面臨多方面挑戰(zhàn)：首先，我國的高端醫(yī)療市場長期由國外產(chǎn)品壟斷，對國產(chǎn)設(shè)備的認(rèn)可度低。與此同時，國外企業(yè)對我國巨大的粒子放療市場虎視眈眈，正在運(yùn)用各種營銷手段進(jìn)入中國市場，國產(chǎn)重離子治療設(shè)備面臨非常激烈的市場競爭。其次，2014年以來，國家藥品監(jiān)督管理局頒布了一系列新法規(guī)，增加了醫(yī)療器械注冊檢測內(nèi)容和注冊難度；重離子治療裝置系統(tǒng)龐大，非標(biāo)設(shè)備占比大，檢測工作量巨大，耗時長，且目前國內(nèi)只有北京市醫(yī)療器械檢驗所擁有檢測資質(zhì)，檢測力量嚴(yán)重不足。

面對機(jī)遇與挑戰(zhàn) 創(chuàng)新引領(lǐng)發(fā)展

重離子治療裝置包括上千套電氣設(shè)備、數(shù)十個技術(shù)系統(tǒng)，從技術(shù)研發(fā)、樣機(jī)研制、設(shè)備檢測、臨床試驗到審評注冊，每一步都是巨大的挑戰(zhàn)。重離子治癌項目團(tuán)隊與國家藥品監(jiān)督管理局、國家藥品監(jiān)督管理局醫(yī)療器械技術(shù)審評中心以及北京市醫(yī)療器械檢驗所建立了密切溝通機(jī)制，踐行在安全有效、合法合規(guī)前提下的科學(xué)監(jiān)管，不斷完善適合重離子治療產(chǎn)業(yè)發(fā)展的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，保證科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)升級相適應(yīng)，保證新產(chǎn)品上市的先進(jìn)性和時效性，讓先進(jìn)科學(xué)技術(shù)造福患者。

在每年新增的430萬例腫瘤患者中，若10%采用重離子束治療，按照每臺裝置每年治療1000—2000例患者計算，我國將會有數(shù)百臺重離子治療裝置的市場需求量，重離子治療裝置可打造數(shù)千億元的高端裝備制造業(yè)、運(yùn)行維護(hù)服務(wù)業(yè)和精準(zhǔn)數(shù)字治療等產(chǎn)業(yè)，形成重離子治療新產(chǎn)業(yè)，帶動上下游企業(yè)技術(shù)水平提升，滿足人民的健康需求，帶來良好的經(jīng)濟(jì)和社會效益，符合國家當(dāng)前的宏觀戰(zhàn)略。

為推進(jìn)重離子治療產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，近代物理所會同泰基公司共同制訂了重離子治療裝置標(biāo)準(zhǔn)、檢測方案和臨床實驗方案，參與了國家藥品監(jiān)督管理局《輕粒子治療系統(tǒng)產(chǎn)品注冊指導(dǎo)原則》和《質(zhì)子碳離子治療系統(tǒng)臨床試驗和臨床評價指導(dǎo)原則》等規(guī)范性文件的起草，以及國際標(biāo)準(zhǔn)IEC60601-2-64《輕離子束醫(yī)用電氣設(shè)備的基本安全和基本性能專用要求》的等同轉(zhuǎn)化。

為加快新產(chǎn)品注冊上市，保證產(chǎn)品質(zhì)量，近代物理所正在蘭州新區(qū)建設(shè)離子加速器檢驗檢測實驗室，擬充分發(fā)揮重離子大科學(xué)裝置建造和運(yùn)行的技術(shù)優(yōu)勢，聯(lián)合國家藥品監(jiān)督管理局各地醫(yī)療器械檢驗機(jī)構(gòu)，建成大型醫(yī)療器械的專業(yè)檢測實驗室，滿足重離子治療裝置檢驗檢測的需要。

近代物理所會同泰基公司與上下游數(shù)百家企業(yè)組成了醫(yī)用重離子加速器產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，推進(jìn)重離子治療裝置相關(guān)部件設(shè)備制造的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制訂、資質(zhì)認(rèn)定及新技術(shù)研發(fā)應(yīng)用，包括超導(dǎo)技術(shù)、治療新技術(shù)、圖像引導(dǎo)及自動擺位驗證系統(tǒng)等，更好滿足市場需求，為患者提供最佳治療體驗。

國產(chǎn)重離子治療裝置打破了高端醫(yī)療器械市場的國外壟斷壁壘，鑄就了“重離子治療裝備中國制造”。展望未來，國產(chǎn)“重離子刀”必將在人類征服癌癥的奮斗中作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)！