抗癌“新核武”

楊金偉

經過多年建設，甘肅省武威腫瘤醫院（武威重離子中心）裝配了我國首臺自主知識產權的重離子治療系統。項目的成功完成，實現了世界上體型最大的醫療器械的國產化，使我國成為繼美國、德國、日本之后，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。

龐然大物

由于武威重離子中心的重離子治療系統正在使用，無法參觀，記者只得來到同樣擁有重離子治療系統的蘭州重離子醫院探個究竟。

蘭州重離子醫院內的一座三層小樓外觀顯得平平無奇，但當記者進入小樓后才發現別有洞天。原來，小樓里地上、地下各有三層，重離子加速器正“橫躺”在地下。二極磁鐵有序地排列在一起，這些鋼鐵組成的大塊頭根據自身的功能被排列成一字形或者圓形。走在其中，仿佛穿梭于梅花樁之間。

“我們從源頭來看吧?！惫ぷ魅藛T看出了記者的驚訝，領著記者來到了一個橙色的“大塊頭”跟前。重離子的源頭正是從這里開始，它使用的原料是甲烷。甲烷含有碳離子，經初步處理剝離掉外圈的電子，形成重離子，隨后會進入加速軌道。

那么，重離子又是如何被加速的呢？記者一邊聽著工作人員的講解，一邊穿行于各種設備之間，一個個巨大的黃色、藍色的鐵方塊被管道連接，周圍充斥著各種線圈和監測設備，冷風機不時呼呼地吹來冷風進行散熱。

?坐落在蘭州重離子醫院內的重離子加速器。 本刊記者張丹攝

眼前的藍色巨塊是重達20余噸的二極磁鐵，它在電流的作用下產生磁場，讓直線穿行的離子“拐彎”，在8塊二極磁鐵連續偏轉下，離子拐成了一個圓形的軌跡，一次次循環被加速，直至加速到光速的70%時才算達標。

記者爬上樓梯向下俯視，更加直觀地看到了重離子加速器的全貌。重離子加速器宛若一條“巨龍”盤踞在地上，盤踞的“龍身”直徑達到20米，周長有50多米?！褒埼病笔请娮踊匦舱耠x子源，回旋加速器、同步加速器、束流傳輸線共同組成了綿延的“龍身”，而終端應用則是“龍頭”。

離子材料甲烷進入“龍尾”后，蛻化為碳離子，再經過“龍身”的不斷加速，達到光速的70%后形成離子束流，從“龍頭”噴薄而出，進入到各個治療室，在患者身體上完成重離子放療。

破繭而出

事實上，我國關于重離子加速器的技術研究已有60余年。中國科學院近代物理研究所研究員馬力禎介紹，從“一五”期間該所建設1.5米回旋加速器為核物理研究夯實基礎，到1988年建成我國第一臺大型重離子研究裝置“蘭州重離子加速器”，再到“九五”期間研制出蘭州重離子加速器冷卻儲存環。1993年，科研人員將目光投向重離子治癌，從動物試驗到初試人體表層腫瘤，再到人體深層腫瘤。2020年3月，我國首臺自主知識產權“重離子治療系統”在武威重離子中心投入臨床應用。

讓這條“巨龍”騰飛并非易事，許多人為此付出了心血。

馬力禎介紹，醫用重離子加速器是“集大成者”，是包括物理、核物理、信息、電子、醫學、圖像處理等學科的結合，技術體系精密復雜，研發難度極大。

在武威重離子加速器項目開工之前，日本、德國、美國在醫用重離子加速器方面已經進行了相關知識產權的布局，所以我國首先要做的就是突破知識產權的限制。中國科學院近代物理研究所加速器總體室研究員石健舉例，日本的重離子加速器使用了18塊二極磁鐵;德國有兩種方案，一種使用了6塊二極磁鐵，另一種則是12塊。

石健說：“最難的就是拿出設計方案，既要避開知識產權的限制，又要盡量做得小而精巧。團隊花了很大功夫，決定使用8塊二極磁鐵的架構。數量不同，直接決定了整體系統的結構，就像蓋房子一樣，有的是磚混結構，有的是鋼混結構。”

“科研人員追求的是設備的最高性能，只要夠得著預定的指標即可。但醫療器械是一個產品，醫用重離子加速器各部件要保證最安全可靠。醫院在使用時，設備要長期穩定。”馬力禎說，此外還有眾多條條框框，比如強電模塊和弱電模塊的隔離標準、如何布地線、電線的顏色，就連螺絲擰幾圈都有嚴格規定。

“只有將國家關于電磁兼容、電器安全等醫療器械的標準貫徹到產品設計、研發、制造和檢測全過程中，才有可能用于醫療，否則就是一堆廢銅爛鐵?！?/p>

馬力禎介紹，重離子“打”在腫瘤上，要求穩定性不能超過0.5毫米誤差，這要求電源系統和整個控制系統必須精密。再比如，須保證儀器運轉的穩定與可靠，要想盡辦法降低故障率。

“這套醫用重離子加速器所有部件設備都是定制的，國產率達到99%，無論從性能指標還是臨床反饋，毫不遜色于進口設備，但裝置的成本只有國外的一半?！?h3>抗癌“核武”

彭阿姨眼部患有多形性腺瘤，并與它抗爭了26年，手術、化療、放療等治療手段全已試遍，可終究沒能阻止腫瘤的生長，右眼部的腫瘤已經長到拳頭大小。如今，彭阿姨右眼已經失明，其實她也不奢求什么，只想阻止腫瘤的野蠻生長。2021年7月，彭阿姨感到右眼隱隱脹痛，晚上睡覺一旦翻身到右側就會疼痛，到了不得不治療的地步?！巴砩纤恢?，每分每秒都在煎熬?！?/p>

在彭阿姨四處求醫的過程中，武威重離子中心走進了她的視線。彭阿姨告訴記者，她將病例和影像學資料傳給武威重離子中心，經過評估后住進了醫院。而后，全面檢查、專家會診、方案制訂按部就班。“目前，我做了兩次重離子放療，也是在無意間體會到了效果。晚上睡覺，可以隨便翻身了，脹痛也減輕了。對后續的治療，我充滿信心。”

“根據患者病種的不同，重離子治療的時間和次數也不同。從目前完成治療的患者臨床隨訪結果來看，療效顯著，患者的病情得到有效控制?！备拭C省武威腫瘤醫院副院長、武威重離子中心主任張雁山介紹，重離子治療對大部分實體腫瘤有較好的療效，適合不宜手術、對常規射線不敏感、常規射線治療后復發的部分實體腫瘤的治療。比如，中樞神經系統腫瘤、頭頸部和顱底腫瘤、胸腹部腫瘤、盆腔腫瘤、四肢脊柱腫瘤等。

很多人都沒有想到我國能夠自主研發出醫用重離子加速器，并成功應用于臨床。畢竟，這在業內可比擬發射衛星的難度。

我國首臺自主知識產權“重離子治療系統”已經進入臨床應用。本刊記者張丹攝

知識鏈接

重離子治療是什么？

重離子是指質量數大于4的原子核，即元素周期表氦核以后（原子序數大于2的失去電子的原子）的離子。如碳12、氖22、鈣45、鐵56、氪84和鈾238等。

重離子已開始應用于放射生物學、放射診斷和放射治療等方面。

目前，治療腫瘤的方式主要有手術、化療和放療等。射線能夠以波或者粒子的形式穿過空間或物質釋放能量。人類在醫學上運用射線消滅腫瘤已有百年歷史，這就是我們常說的放療。目前，放療包括伽馬射線和X射線的光子放療、質子射線的質子放療，還有碳離子的重離子放療。

重離子治療是最好的放療手段嗎？

重離子治療目前使用的是碳離子。碳離子直抵病灶后會集中釋放能量，從而達到消滅癌細胞的目的。而且，碳離子對癌細胞DNA實施雙鏈斷裂的概率更高，更能防止癌細胞的殘留和復發。碳離子放射的副作用小，可有效緩解患者放療的痛苦，因此重離子放療是目前國際上公認的較先進的放療方法。

重離子治療優勢在哪里？

在放射治療癌癥方面，同X射線相比，重離子在生物體中射線能量轉移值高，而且可以精確地控制劑量及射程，定位性能好，射程末端的釋放能量集中，可使殺傷效果集中在需要照射的局部范圍內，而減小對周圍健康組織的損傷。

重離子比質子重，不容易被人體內的原子彈開，在體內具有優異的直進性，因而能瞄準長在重要內臟器官附近的腫瘤定點照射。同時生物學效果好。重離子線的生物學效果是傳統放射線和質子束的2～5倍。因此，重離子線治療的時間短，對于傳統放療有抵抗性的難治腫瘤也療效可期。

與傳統放療相比，治療期非常短是重離子治療的一大特點。例如，肺癌和肝癌達到了1天1次，1或2天的超短期治療;頭頸部腫瘤、骨與軟組織腫瘤和前列腺癌等在3周左右。所以重離子線治療使患者能早日恢復正常的社會生活。

所有的癌癥都能治嗎？

重離子應用的原則是治療未發生彌漫性轉移的腫瘤。由于重離子線能將足夠的劑量安全地定點照射到病灶，因而傳統放療難治的病例、不適合手術的進展期癌癥只要尚在局部，就可能獲得較好的療效。但是，胃、小腸，因為蠕動太快無法精準定位，所以不適合重離子治療。

重離子治療有沒有副作用？

比起一般放射線治療，重離子治療可以說副作用非常小。當然也不是說完全沒有副作用，具體取決于治療部位，副作用的癥狀和程度因腫瘤的部位、照射方向、照射劑量等而不同，而且也有個體差異。因此，在治療前的知情同意階段，醫師會對可能產生的副作用及其處理方法等通過書面形式等詳細說明，讓患者充分了解。

照射期間或照射后的一段時間里，照射部位如果是皮膚或黏膜，有時會有發炎現象，出現暫時性的刺痛、熱感。通過涂軟膏或藥物治療能夠得到改善。