治疗癌症的重离子加速器，咱们也有！丨大国科技范

审核专家：罗会仟

中国科学院物理研究所研究员、科普作家

日前，一种名为重离子加速器的国产医疗设备逐渐走进了大众视野，并在癌症治疗领域大放异彩。

来源丨健康时报

该设备的治疗系统安装于甘肃省武威市，先后完成了电磁兼容、性能检测、安规、电器安全等1300多个组件检验。融合了加速器、核探测、医学诊疗等相关技术，提供碳离子束用于恶性实体肿瘤的治疗，目前为超过800位患者提供治疗。那么，什么是重离子加速器？这件器械有着怎样的国产研发之路？未来又会为癌症患者带来怎样的好消息呢？

1 重离子加速技术的由来

在对抗癌细胞时，大家熟知的治疗手段应该是放疗或化疗，但传统放疗的射线就像是一个蒙着眼睛的“杀手”，无法主动辨别正常细胞和癌细胞，在进入人体后实施无差别杀伤。所以某种程度上，治疗效果其实就是在“赌”，赌的是好细胞和癌细胞谁先扛不住。

最可怕的是，经常出现好细胞先死亡、癌细胞的生命力却特别顽强的结果。但“重离子束”比传统射线更“聪明”。所谓“重离子”就是指原子序数大于2（即元素周期表中比氦重的元素）的原子失去部分或全部电子后形成的带电粒子。“离子束”是指一群方向和速度几乎一致的离子。

来源丨广东以色列理工学院

早在1903年，英国物理学家威廉·亨利·布拉格与克里曼在进行放射性实验时，发现带电离子束深入物质后，会在其射程的终点附近将大部分能量释放出去，形成一个剂量高峰。科学界将这种能量释放峰峰值称之为“Bragg峰”，中文译为“布拉格峰”（注：与x射线等被晶体散射后形成的衍射布拉格峰不同）。

来源丨北京西肿

进入20世纪，美国人威尔逊认为，具有布拉格峰特性的带电粒子束可以应用于癌症治疗，即将其释放的能量用于定向破坏癌细胞。于是从1975年开始，美国伯克利国家实验室以威尔逊的理论为基础，运用当时较为先进的加速装置进行进一步的临床验证，取得了巨大突破。

2 重离子加速器的国产之路

20世纪末，重离子加速器在国外迎来了迅猛发展。诸多国家不断取得研究突破的消息吸引着一群中国科学家的目光。其中一位叫肖国青，工作于中国科学院近代物理研究所。接受采访时他表示，了解到重离子加速技术在国外的发展情况，他和他的同事们精神振奋，这意味着该项技术投入临床造福癌症患者的可能性大大提高。

来源丨人民日报

然而，想要实现上述结果，还有十分遥远的距离。虽然重离子治癌项目被纳入国家基础性研究重大项目，但是这并不能改变我国在该领域几乎一片空白的事实。从基础理论到关键技术，从可行性验证与安全性测试，研究所的科学家们历时多年终于走出了一条中国人自己的重离子加速之路！

来源丨光明网

其中最为典型的是一套回旋加速器与同步加速器组合的结构。这种结构完全避开了国外的技术封锁，其较短的周长在世界范围内也是首屈一指。同一级别的装置，欧洲的周长是75米，日本的周长是62米，而我国的只有56米。从现今的研究数据来看，重离子相对生物学效应比常规光子射线的要高约 3 倍。因而，重离子束对癌细胞的“杀伤力”更大，治疗次数相应减少，从而缩短治疗周期。

来源丨海外医疗

与常规光子（X射线及γ射线）放疗不同，重离子束对肿瘤细胞的杀伤不依赖于氧的存在。因为重离子主要是通过电离形成的高密度二次电子的电离作用导致 DNA 双键断裂来杀灭癌细胞，重离子的氧增比小，可用于治疗供血不足的乏氧肿瘤。

来源丨人民日报

3 重离子加速器的其他应用

除了癌症的治疗，兰州的重离子加速器已经展现出了广阔的市场前景和多领域的应用价值。作为国家重大科技基础设施，该项目相较于国际同行也毫不逊色，对我国重离子物理及交叉学科的研究意义重大，在新核素合成、原子核质量精确测量等方向成果丰硕。

另外，在推进该项目的过程中，研究者也在超导、低温、真空、微波、精密磁铁制造等多个领域实现技术突破，为核医学仪器、无损检测、环境保护、食品辐照加工等领域开拓了良好的发展前景。

事实上，很多高新技术产业的发展都会给当地带来巨大利好。以重离子加速器为例，该项目的建设能够为兰州提供大量就业岗位，帮助当地人才就业，同时还能吸引国内外人才，积累人力资源，进而反哺兰州的其他产业。该项目将带动医疗服务等下游产业，在未来提供从事诊断治疗护理的人力资源，助力深化重离子技术的理论研究。21世纪是科技的时代，是变化的时代，更是我们的时代。诸多科研工作者默默奋斗数十载，终于换来了祖国科技事业的百花齐放。相信在未来，我们会在更多的领域实现科技突破，老百姓也会过上更加幸福的生活！