文/中國科學(xué)院近代物理研究所（蘭州 730000） 中國科學(xué)院計(jì)劃財(cái)務(wù)局（北京 100864）

我國重離子治癌研究取得重大進(jìn)展*

文/中國科學(xué)院近代物理研究所（蘭州 730000） 中國科學(xué)院計(jì)劃財(cái)務(wù)局（北京 100864）

中國科學(xué)院，知識創(chuàng)新工程重大項(xiàng)目，重離子治癌

惡性腫瘤——癌癥，是危害人類健康的“第一殺手”。手術(shù)、化療和放療是癌癥的三大主要治療手段，目前，放療最常用的是X線、γ線、電子線等放射線。由于重離子束具有劑量損失集中于射程末端的物理學(xué)特性和高的相對生物學(xué)效應(yīng)，因而對腫瘤周圍健康組織的損傷很小，對癌細(xì)胞的殺傷作用特別強(qiáng)。同時(shí)，重離子的射程和劑量可以在線監(jiān)控，從而可以進(jìn)行分層適形精確治療，照射治療的時(shí)間短、劑量小，無需輔助藥物，適宜于治療未擴(kuò)散的局部腫瘤特別是其他方法無效的或復(fù)發(fā)的難治病例。所以，重離子被譽(yù)為21世紀(jì)最理想的放療用射線。

深層腫瘤治療室

中科院近代物理所自1993年就開始了重離子治療癌癥的相關(guān)研究工作，2006年開始重離子治療淺層腫瘤的臨床實(shí)驗(yàn)。2007年，中科院啟動了知識創(chuàng)新工程重大項(xiàng)目“重離子治癌關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)問題研究”。該項(xiàng)目基于蘭州重離子加速器冷卻儲存環(huán)（HIRFL-CSR）國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，主要開展重離子治癌基礎(chǔ)及臨床研究、深層治癌終端研制和在線實(shí)時(shí)監(jiān)控技術(shù)研究。項(xiàng)目依托單位為中科院近代物理所，參加單位有蘭州軍區(qū)蘭州總醫(yī)院、甘肅省腫瘤醫(yī)院。2011年11月，該項(xiàng)目順利通過驗(yàn)收，研究成果獲得甘肅省科技進(jìn)步獎(jiǎng)一、二等獎(jiǎng)各1項(xiàng)，全軍科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)1項(xiàng)，甘肅省自然科學(xué)獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)1項(xiàng)，甘肅省醫(yī)學(xué)科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)1項(xiàng)；申請專利20項(xiàng)，獲授權(quán)專利15項(xiàng)，其中發(fā)明專利10項(xiàng)；在國內(nèi)外高水平學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表論文71篇，其中SCI收錄46篇；項(xiàng)目廣泛深入地開展了國內(nèi)外學(xué)術(shù)交流，培養(yǎng)造就了一支從事重離子治癌基礎(chǔ)與技術(shù)研究以及臨床治療研究和專用裝置研制的創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)。

通過項(xiàng)目研究，HIRFL-CSR的主環(huán)實(shí)驗(yàn)區(qū)內(nèi)建成了37米長的治癌專用束流輸運(yùn)線，成功研制了重離子治癌束流配送系統(tǒng)，攻克了主動變能量慢引出技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了目前國際上最長的1萬秒長周期的慢引出；建立了1個(gè)水平束主動變能量慢引出適形點(diǎn)掃描、滿足臨床研究需要的深部腫瘤治療終端；研制了束流劑量監(jiān)測探測器、束流位置和均勻性監(jiān)測探測器，實(shí)現(xiàn)了重離子深部腫瘤治療過程中束流特性的實(shí)時(shí)監(jiān)控，包括束流強(qiáng)度、束流位置與均勻性、治療前治療計(jì)劃的驗(yàn)證以及治療過程中束流劑量的監(jiān)測；研制了一套雙頭平面TOF-PET探測器，并進(jìn)行了在束測試研究；發(fā)展了一套重離子能量控制技術(shù)，建立了劑量計(jì)算模型等，為臨床治療研究創(chuàng)造了良好的條件。項(xiàng)目主要考核指標(biāo)順利通過了中科院組織的專家測試，其中束流強(qiáng)度、輻照劑量、束流點(diǎn)掃描精度、平面PET測量精度等都優(yōu)于任務(wù)書規(guī)定的要求。特別是“重離子束對腫瘤靶區(qū)的三維適形照射裝置”被評為2010年度百件優(yōu)秀中國專利之一，并獲得第13屆中國專利獎(jiǎng)優(yōu)秀獎(jiǎng)。

重離子治癌專用示范裝置模型圖

項(xiàng)目組通過大量的細(xì)胞和動物實(shí)驗(yàn)，開展了重離子輻射生物學(xué)基礎(chǔ)效應(yīng)研究，深化了重離子束治療腫瘤的機(jī)理研究，獲得了一系列有顯示度的數(shù)據(jù)和成果，為進(jìn)一步高效殺傷腫瘤組織、提高腫瘤局部控制率、最大限度地保護(hù)腫瘤周圍正常組織提供了理論的解決途徑和可行的方案，并且建立了一套面向生物學(xué)效應(yīng)的重離子束治療計(jì)劃系統(tǒng)。項(xiàng)目執(zhí)行期間，共完成103例淺層腫瘤（距體表深度小于2.5cm）和45例深部腫瘤（距體表深度大于2.5cm）患者的臨床試驗(yàn)治療，腫瘤類型涉及肝癌、肺癌、腦瘤、脊索瘤、前列腺癌、頭頸部腫瘤、骨及軟組織肉瘤等。治療后隨訪率達(dá)96%以上，部分患者的腫瘤已完全消失，其余的也有不同程度的縮小，療效非常顯著，且無明顯不良反應(yīng)，從而使我國成為國際上繼美國、日本和德國之后第四個(gè)實(shí)現(xiàn)重離子臨床治癌的國家。通過臨床試驗(yàn)，確定惡性黑色素瘤和軟組織肉瘤等為新的重離子治療適應(yīng)癥。

通過“九五”大科學(xué)工程——蘭州重離子加速器冷卻儲存環(huán)的建造和該項(xiàng)目的實(shí)施，近代物理所自主設(shè)計(jì)了小型緊湊、醫(yī)院適用的重離子治癌專用裝置，并申請發(fā)明專利30多項(xiàng)。該裝置可提供能量為80—430MeV/u的碳離子束，最大照射深度37cm，能滿足治療全體位腫瘤的需要，其主加速器（同步加速器）周長56米，為國際最短，因而性能價(jià)格比相當(dāng)高，具有很強(qiáng)的國際競爭力。2010年5月，國務(wù)院辦公廳在支持甘肅經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的文件中明確將重離子加速器治癌裝置列入戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，重離子治療裝置產(chǎn)業(yè)化迎來了極好的發(fā)展機(jī)遇。2011年8月，衛(wèi)生部召開了討論我國重離子治療裝置布局的專門會議。近代物理所已將重離子治癌專用裝置建造列為“十二五”規(guī)劃重點(diǎn)突破的方向之一，著力提高治療水平、早日實(shí)現(xiàn)治療裝置產(chǎn)業(yè)化，使更多患者受益，并為振興相關(guān)產(chǎn)業(yè)、加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式做出貢獻(xiàn)。

*本文由中科院計(jì)劃財(cái)務(wù)局項(xiàng)目管理處茹加（rujia@cashq.ac. cn）、近代物理所胡正國、袁小華共同組織撰寫

2012年6月5日