坐落在兰州重离子医院内的重离子加速器。张丹摄
甘肃省武威肿瘤医院（武威重离子中心）距离甘肃省武威市中心约20公里处，从荒漠到一家现代化医院的建设历经了十载岁月。我们今天故事的“主角”——我国首台自主知识产权的重离子治疗系统在经历了建设、安装、调试、测试、临床实验及审批等一系列“预热”环节后，终于在这里正式开始“悬壶济世”。该系统由中科院近代物理研究所及其产业化公司研制，由甘肃省武威肿瘤医院负责临床运营。
项目的成功建设，实现了世界最大型医疗器械的国产化，使我国成为继日本、德国、美国之后全球第四个实现重离子治疗肿瘤的国家，打破了多年来国外重离子技术垄断，实现了我国在最大型医疗设备临床应用方面的历史性突破，我国高端医疗器械装备国产化向前迈出了坚实的一步。
坐落在兰州重离子医院内的重离子加速器。陈浩摄
重离子研究的前世今生
我国关于重离子的技术积累长达60余载。从“一五”期间中科院近代物理研究所建设1.5米回旋加速器为核物理研究夯实基础，到1988年建成我国第一台大型重离子研究装置“兰州重离子加速器”，再到“九五”期间研制出兰州重离子加速器冷却储存环，依托历代大科学工程和大科学装置，我国重离子研究呈现良好的发展局面。依托雄厚的基础研究支撑和原创成果积累，1993年起，科研人员将目光投向重离子治疗癌症。2020年 3月，我国首台具备自主知识产权的碳离子治疗系统在武威投入临床应用。实现了国产重离子治疗设备零的突破，走出一条从基础研究、技术研发、产品示范到产业化应用的全产业链自主创新之路。
重离子放疗具备明显优势。中国工程院院士、中科院近代物理所副所长夏佳文介绍，光子射线穿透人体健康组织时能量损耗较大，到达肿瘤时剂量就变弱了，而碳离子更像一枚精准制导的武器，能直抵病灶，集中释放能量，消杀癌细胞。其次，碳离子束对肿瘤DNA实施双链断裂的概率更高，相比其他放疗的单链断裂，更能防止癌细胞的残留和复发。令人振奋的是，碳离子放疗对健康人体组织产生破坏极小，不仅可以精准攻击并消灭肿瘤，而且治疗中无痛、副作用小，避免“杀敌一千，自损八百”的现象。正因如此，碳离子放疗是目前国际上公认的先进放疗手段。
武威肿瘤医院（武威重离子中心）内，患者正在接受治疗。陈浩摄
武威肿瘤医院（武威重离子中心）治疗大厅。 陈浩摄
“一步之遥”的距离困难重重
将重离子基础研究成果转化成现实应用，把科研装置变成医疗器械，听起来只有一步之遥，做起来却隔着万水千山，凝结了我国科研和工程人员接近30年的汗水心血。整个医用重离子加速器团队攻克了三大难题：
从“大”变“小”。每座大科学装置都融合了最顶尖的技术和最复杂的工艺，内部精细无比，外观体积巨大。想把重离子加速器这个庞然大物将来放进医院，贴近寻常患者，不是单纯意义上建造一个“缩小版”，而是通过技术创新使得加速器周长更短、结构更紧凑。
从“粗”到“细”。想做出一台真正的医疗器械，就要重新调整工艺细节，这对设备的加工制造提出了极高要求。例如，重离子“打”在肿瘤上，要求稳定性不能超过误差0.1毫米，相关工艺必须更细更精密。再比如，将来用重离子帮助病人治病，须保证仪器运转的稳定与可靠，不能让病人半截等着，更不能断水断电就失灵，因此要想尽办法降低故障率。
从“专”到“全”。我国把医疗器械的安全性放在首位，相应对医疗器械的资格审批、规范制定、追溯流程都十分严格。彼时，医用重离子加速器这个世界上最大的医疗器械，在国内尚未有统一产品标准和检测方案。为了确保万无一失，国家对中科院近代物理研究所等单位做出的第一台医用重离子加速器审核，可谓是“严上加严”。
国科离子医疗科技有限公司董事长马力祯回答记者提问。陈浩摄
为了克服道道难关，中科院近代物理研究所的科研人员、产业化公司的技术人员、当地的医生们团结协作，边学边改，边检边调，开始了艰苦卓绝的数年产业化过程。中科院近代物理研究所产业化企业国科离子医疗科技有限公司董事长马力祯回忆那段经历时表示，那既是一个脑力活儿，大家得在观念有所转变，从科研人员习惯的科研思维转变成工业化产品的标准化思维；更是一个体力活儿，2018年为了给相关审批部门提供严谨的监测报告，光准备的素材就堆满了房间，甚至用小车才拉得动。“当时大家都憋着一股劲，心想如果达不到医用标准，这台重离子加速器就是一堆废铁！”马力祯说。
从无到有，一步步走向产业化，团队最忌讳“闭门造车”，马力祯介绍说，他们曾经认为病人接受治疗，只需按照传统方式躺在病床就可以。而随着调研发现，原来用机械臂把病人抬起来，与加速器默契配合，更方便让射线照射患者身体。立刻整改细节，团队在第二代设备中加装了操作更灵活的机械臂。
功夫不负有心人。2019年下半年，整套“碳离子治疗系统”相继获得注册许可和配置许可，中国人终于有了自己的医用重离子加速器！
武威肿瘤医院（武威重离子中心）内，患者正在接受治疗。陈浩摄
武威的重离子中心碳离子治疗系统包括中央控制室、终端治疗室、物理计划室、中控大厅、配电室及电源间，配备4个治疗室。“根据患者病种的不同，重离子治疗的时间和次数也不同。从目前完成治疗的患者临床随访结果来看，疗效显著，患者的病情得到有效控制。”甘肃省武威肿瘤医院院长叶延程介绍。截至目前，中心共治疗患者400多例（包括临床试验患者），治疗病种涵盖中枢神经系统肿瘤、头颈部和颅底肿瘤、胸腹部肿瘤、盆腔肿瘤等。我国自主研发的首台国产医用重离子加速器，无论从性能指标还是临床反馈，都毫不逊色于进口设备。以开机率为例，这套重离子加速器第一年开机率到达97.4%，也就是说，一天24小时开机，约有37分钟是故障时间。乍看可能觉得这个数据不太理想，但实际放眼国际同类设备确已经相当可观。德国西门子的设备运行十年时间的开机率在92%~98%，而我们第一年就可以达到97.4%。同时，国产重离子治疗装置的成本只有欧美国家的50%左右，在价格上具备明显优势。
武威肿瘤医院（武威重离子中心）内，我国首台自主知识产权“重离子治疗系统”已经进入临床应用。陈浩摄
在武威肿瘤医院（武威重离子中心）内接受治疗的患者正在进行术后康复。陈浩摄
给了他们希望的无影之“光”
这台在荒漠中飞速旋转的重离子治疗系统仿佛是癌症患者眼中的绿洲。成都的彭阿姨眼部患有多形性腺瘤，并与它抗争了26年，手术、化疗、放疗等治疗手段全已试遍，可终究没有阻止肿瘤的生长，右眼部的肿瘤已经长到一个拳头的大小。如今，彭阿姨右眼已经失明，其实她也不奢求什么，只想阻止肿瘤的野蛮生长。过去，肿瘤并未给彭阿姨带来明显的症状，但今年7月，彭阿姨感受到右眼隐隐的胀痛，晚上睡觉只能被动体位，一旦翻身到右侧就会疼痛，到了不得不治疗的地步。在四处求医的过程中，武威重离子中心走进了她的视线。彭阿姨告诉记者，她将病例和影像学资料传给武威重离子中心，经过评估后住进了医院。而后，全面检查、专家会诊、方案制定按部就班。“目前，我做了两次重离子放疗，也是在无意间体会到了效果。晚上睡觉，我不再是被动体位，可以随便翻身，胀痛也减轻了。对后续的治疗，我充满信心。”
武威肿瘤医院（武威重离子中心）的医生在分析接受重离子治疗后的患者病情。陈浩摄
重离子向前冲，明天会更好
人类与癌症的斗争已经持续了数千年，即使是最微小的进步背后都有着科学技术的加持。科研人员们期望能在科学原理上取得更多突破，掌握更多重离子的机理奥秘，加快技术研发，争取为更有效的治癌手段提供科研支撑。下一步，国科离子医疗科技有限公司将推动国产重离子治疗装置在全国落地。马力祯说，除了已投入运营的武威重离子中心和将要开展临床试验的兰州重离子治疗装置，正在建设的还有其他城市的 4 台装置，另有多地也签订了合作协议。“建造布局将充分考虑人口和地理因素，将装置放在国家区域医疗中心，提升重离子治疗服务的可及性。”未来，随着更多的国产重离子治疗装置在全国落地，以及继续研制更加微型的治疗装置，降低占地面积、治疗费用，借助人工智能、5G技术等手段升级改造设备，提升设备智能化水平。同时，国科离子医疗科技有限公司在培养重离子治疗的人才队伍建设上将不遗余力，精心培训更多一线医生和放射物理师，让医用重离子加速器用得起来、用得见效，真正造福人民健康。让这个治疗癌症顽疾的国之重器“加速”前冲。
