我國重離子治癌研究取得重大進展*

文/中國科學院近代物理研究所（蘭州 730000） 中國科學院計劃財務(wù)局（北京 100864）

我國重離子治癌研究取得重大進展*

文/中國科學院近代物理研究所（蘭州 730000） 中國科學院計劃財務(wù)局（北京 100864）

中國科學院，知識創(chuàng)新工程重大項目，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特性和高的相對生物學效應(yīng)，因而對腫瘤周圍健康組織的損傷很小，對癌細胞的殺傷作用特別強。同時，重離子的射程和劑量可以在線監(jiān)控，從而可以進行分層適形精確治療，照射治療的時間短、劑量小，無需輔助藥物，適宜于治療未擴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，重離子被譽為21世紀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驗。2007年，中科院啟動了知識創(chuàng)新工程重大項目“重離子治癌關(guān)鍵科學技術(shù)問題研究”。該項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時監(jiān)控技術(shù)研究。項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，該項目順利通過驗收，研究成果獲得甘肅省科技進步獎一、二等獎各1項，全軍科技進步獎一等獎1項，甘肅省自然科學獎三等獎1項，甘肅省醫(yī)學科學獎一等獎1項；申請專利20項，獲授權(quán)專利15項，其中發(fā)明專利10項；在國內(nèi)外高水平學術(shù)期刊上發(fā)表論文71篇，其中SCI收錄46篇；項目廣泛深入地開展了國內(nèi)外學術(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)新團隊。

通過項目研究，HIRFL-CSR的主環(huán)實驗區(qū)內(nèi)建成了37米長的治癌專用束流輸運線，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個水平束主動變能量慢引出適形點掃描、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，實現(xiàn)了重離子深部腫瘤治療過程中束流特性的實時監(jiān)控，包括束流強度、束流位置與均勻性、治療前治療計劃的驗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)，建立了劑量計算模型等，為臨床治療研究創(chuàng)造了良好的條件。項目主要考核指標順利通過了中科院組織的專家測試，其中束流強度、輻照劑量、束流點掃描精度、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屆中國專利獎優(yōu)秀獎。

重離子治癌專用示范裝置模型圖

項目組通過大量的細胞和動物實驗，開展了重離子輻射生物學基礎(chǔ)效應(yīng)研究，深化了重離子束治療腫瘤的機理研究，獲得了一系列有顯示度的數(shù)據(jù)和成果，為進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效應(yīng)的重離子束治療計劃系統(tǒng)。項目執(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實現(xiàn)重離子臨床治癌的國家。通過臨床試驗，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”大科學工程——蘭州重離子加速器冷卻儲存環(huán)的建造和該項目的實施，近代物理所自主設(shè)計了小型緊湊、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。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，因而性能價格比相當高，具有很強的國際競爭力。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)劃重點突破的方向之一，著力提高治療水平、早日實現(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)濟發(fā)展方式做出貢獻。

*本文由中科院計劃財務(wù)局項目管理處茹加（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