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我国成功研制出质子医疗回旋加速器:实现癌症精准治疗设备国产化

2017-05-09

5月4日,超导磁体低温电性能测试成功,实现最高磁场4.5 T,超导磁体高精度电流和磁场稳定运行超过8小时以上,满足医用回旋加速器对该部件的性能初步测试要求。

 

记者从合肥综合性国家科学中心获悉,该中心旗下的合肥离子医学中心近期取得关键技术突破,核心设备“合肥超导质子回旋加速器治疗系统”三大部件顺利实现了国产一体化全覆盖,将加速癌症精准治疗设备的国产化进程。

 

据了解,合肥超导质子回旋加速器治疗系统有“射频腔系统”、“降能器系统”和“超导磁体”三大核心部件。今年4月8日,他们研发的回旋加速器射频腔圆满完成冷腔测试,各项指标均达到设计要求。4月22日,他们研发的国产化石墨降能器系统在瑞士谢勒保罗国家实验室(PSI)顺利完成70MeV-230MeV质子带束测试,实验结果获得专家高度评价。5月4日,超导磁体低温电性能测试成功,实现最高磁场4.5 T,超导磁体高精度电流和磁场稳定运行超过8小时以上,满足医用回旋加速器对该部件的性能初步测试要求。

 

我国成功研制出质子医疗回旋加速器:实现癌症精准治疗设备国产化

 

“从部件设计、加工制造、安装调试到测试运行,三大核心部件顺利实现了国产一体化全覆盖。”合肥离子医学中心副主任、中科院等离子体所常务副所长宋云涛介绍,这标志着合肥超导质子项目在设备自主研发和国产化方面,实现了关键性技术突破。

 

此次是我国将首次自主研制超导回旋加速器。中国原子能科学研究院今年将启动230MeV(兆电子伏)医用质子回旋加速器的样机研制工作,计划2018年前后装机完毕,并“落地”成为示范装置,随后逐步进入临床测试程序。

 

医用质子回旋加速器,或许让普通人感到陌生。“质子刀”是更形象的名字,它是许多癌症患者的福音。

 

据台湾林口长庚医院副院长洪志宏介绍,传统放射治疗(光子放射治疗)是利用直线加速器所产生的高能X-射线(光子射线)来治疗癌症,虽有一定效果,但是一种“杀敌一千、自损八百”的设定,当正常细胞伤害到一定的量就会造成组织功能受损,容易误伤肿瘤附近的正常组织,日积月累后容易产生次发肿瘤或其他病变。

 

与光子放射治疗相比,质子治疗突破了以往传统放射治疗X-射线“散弹打鸟”的治疗方式,它是运用质子或重离子射线治疗肿瘤的一种手段,是现今国际公认的最尖端的放射治疗技术。质子经由同步加速器加速至约70%的光速时,离子射线被引出射入人体,射线在到达肿瘤病灶前,能量释放不多,当到达病灶的瞬间,才释放大量能量。这种被称为“布拉格峰”的能量释放,实现了对肿瘤的“立体定向爆破”。

 

质子治疗服务为不能进行手术的癌症患者提供了新的治疗选择,由于质子放射治疗疗效高而副作用低,治疗时可避免伤及健康的细胞,特别适用于儿童癌症、肺癌、肝癌、摄护腺癌、胰脏癌及鼻咽癌等,在儿童癌症中尤其具有治疗意义,可大幅降低儿童成长过程中对身高、视力以及生殖系统的影响。当然,它也不是万能的:弥漫性肿瘤,或出现肿瘤紧贴胃肠等情况则不适合接受质子治疗。

这种治癌利器,你猜中国大陆有多少台?

答案是两台。而且,这两台都是进口的。

山东有一台。2002年,在世界银行国际金融中心的资助下,山东淄博万杰肿瘤医院投巨资引进了国内第一台质子治疗设备,并于2004年投入临床使用。

上海有一台。上海市质子重离子医院位于浦东上海国际医学园区内,20世纪90年代开始筹备,2015年5月8日正式对外运营。

为何如此稀少?

用微观世界中的质子、重离子射线治疗肿瘤,是当今世界最尖端的放射治疗技术,仅有个别发达国家掌握并应用该技术。上海的专家团队,从研究论证,引进外国设备,到临床试验合格,花了整整10年时间。

台湾花了整整20年。台湾的林口长庚医院也有一把“质子刀”。从1995年开始考察,2008年与日本住友集团签订合约,2011年营建,2014年进行病例实验,直到2015年11月才最终服务病人。

除了复杂的技术和安全因素,真正限制质子治疗普及的是定价。由于成本原因,质子治疗的价格一直居高不下。以上海质子重离子医院为例,仅引进的西门子单套系统设备就达13亿元。开业第一年,医院计划收治300例患者。据院方估算,医院拟经过3年试运行后,年诊疗人数将达到1000例。但即便达到这一目标,还至少需要10年才能收回投资成本。

作为一项商业化不久的新技术,昂贵的设备和维护成本也制约了这项技术的使用。台湾林口长庚医院副院长洪志宏表示,每年设备维修保养费用是整个设备的1/10,为了降低运营成本,林口长庚已经组建起一只自己的维修队伍。

2015年中,共有40多家医疗机构申请建设质子治疗中心,既包括公立医院,也存在不少民营、国企资本。世界上所有的厂家已悉数进入中国市场。这些供应商主要来自美国、日本、比利时。

由于中国医疗机构对质子治疗设备的陌生,以及生产商数量极为有限,与其他医疗器械供应商“地位较低”的形象相比,治疗设备生厂商往往被热情款待并往往以咨询专家的角色出现。

我国成功研制出质子医疗回旋加速器:实现癌症精准治疗设备国产化

“清华长庚也将引进质子设备,但设备国产化是未来质子治疗普及的唯一路径。” 清华大学附属北京清华长庚医院执行院长董家鸿表示。

2014年7月,中国原子能科学研究院自主研发的100兆电子伏质子回旋加速器成功实现首次出束。

而今年该院计划研制的医用“质子刀”,将通过超导技术可以把加速器小型化,便于在医院安装使用,而且该台加速器可以加速、提供连续质子束,适用于笔型束扫描调强治疗,提高治疗效率。

为什么小型化如此重要?

质子治疗设备的核心器件回旋加速器一般重达200吨,旋转支架也是10多米长,重量超过100吨,占地面积相当于两三个足球场,总投资高达数十亿元。

在台湾,接受质子治疗的每次费用是1.5万元人民币,因病种和病程一个疗程15万元到30万元不等。根据上海质子重离子医院提供的信息,目前每个疗程的平均价格为27.8万元,具体费用视每位患者病情上下浮动。

如果,这把“质子刀”未来也能实现国产,那将是无数中国癌症患者的福音。这次中国科研人员的“白菜化”将显得格外珍贵:一棵能让穷人挽救生命的“白菜”。

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