消灭癌细胞的国之重器

医用重离子加速器——同步加速器。近代物理所供图

“我怎么也没想到癌细胞很快就消失了，特别感谢重离子治疗技术。”来自甘肃省兰州市的一名癌症患者张先生告诉《中国科学报》，去年经专家介绍，他抱着试试看的心态参加了重离子治疗，医院复查，发现癌细胞已经消失。这名患者康复的背后除了与死神抗争的医护人员外，还有一群来自大西北的科学家。他们在国际最尖端的领域，实现了“零”的突破。

年，在第三届全国创新争先奖表彰名单中，就有来自中国科学院近代物理研究所(以下简称近代物理所)的医用重离子加速器研发及产业化团队。

历经30年，该团队实现了从大科学装置到大型高端医疗设备的跨越，研发并建成了我国首个具有自主知识产权的医用重离子加速器并投入临床应用，走出了一条从基础研究到技术研发再到产品示范，最终实现产业化推广的全链条自主创新之路。

医用重离子加速器研发及产业化团队合照。近代物理所供图

从“零”开始，造国产“大飞机”

年，在甘肃省天水市举行的一次学术会议上，科研人员提出开展重离子治癌技术基础研究方面的设想。

重离子治癌最早由美国人提出并实施，并于年在劳伦斯伯克利国家实验室用氖离子治疗了第一个病人。

年，日本国立放射线医学综合研究所基于美国的重离子治癌研究，开始将千叶医用重离子加速器产生的碳离子用于临床。这是世界上第一个医疗专用的重离子加速器设备。德国也紧随其后开始重离子治癌的相关研究，并于年开始临床试验研究。

为何各国都如此重视重离子治癌的相关研究?因为重离子治疗设备被称为“癌症杀手”。

重离子经过加速器加速后会直抵病灶，然后集中释放能量，从而达到消灭癌细胞的目的。此外，重离子辐射导致癌细胞DNA双链断裂的概率更高，更能防止癌细胞残留和复发，且对正常组织的毒副作用小，可有效缓解患者放疗的痛苦。因此，重离子放疗是目前国际上公认的先进放疗方法之一。

如何从“零”快速追赶国外研究进展并实现国产化，这对近代物理所的科研人员来说是极大的挑战。

“我们那时已经知道重离子治癌是很有用的，但是在年，作为科研单位研发大型医疗器械是从来没想过也没做过的事，相当于我们要从‘零’开始造一架国产化的‘大飞机’。”近代物理所原所长、医用重离子加速器产业化项目负责人肖国青告诉《中国科学报》，再难啃的“硬骨头”也要啃下去，因为所有科研人员为了实现国产“零”的突破，都憋着一口气。

“年，重离子治癌项目被纳入了国家基础性研究重大项目——攀登计划(B)项目，从国家层面做重离子治疗的一些基础研究，给我们的研究工作带来了极大的便利。”近代物理所生物医学中心医学物理研究室主任李强告诉记者。

随即，近代物理所基于兰州重离子研究装置(HIRFL)提供的中能重离子束，开展了放射物理、放射生物学以及重离子治疗技术的研究和探索。

从年启动重离子治疗生物医学研究和临床治疗的前期技术研究后，历经13年，他们终于获得突破。

年，在攻克所有关键技术以及安全性问题后，中国科学院院士、近代物理所原所长詹文龙决定率领团队申请前期临床试验研究。

“我们基于HIRFL提供的中能碳离子束治疗了一些浅表肿瘤，以观察疗效如何。”李强表示，这对于接下来的研究意义重大。

同年，团队利用重离子治疗技术对4例癌症患者进行了国内首次前期临床试验研究，使中国成为世界上第四个成功进行重离子临床治疗的国家。

从年到年，医院合作，共做了例浅表肿瘤患者的前期临床试验研究，发现疗效不错。但重离子治癌的最终目标是将重离子按照既定尺寸打进身体里，治疗深部肿瘤。

年基于新建的兰州重离子加速器冷却储存环(HIRFL-CSR)，利用其提供的高能碳离子，团队决定进行深部肿瘤前期临床试验研究。

“从年至年，共有例深部肿瘤患者接受了前期临床试验研究。与此同时，我们已经在做产业化工作了，打算做一台真正意义上的医用重离子加速器大型医疗器械。”肖国青说。

科研装置和临床应用的大型医疗器械完全是两回事，而首台设备的建设验证需要在一个资金、人才都充裕的地区开展。为此，团队在北上广寻找有意向建设医用重离子加速器的单位，但最后都因种种原因没能落地。

肖国青参加武威装置第一次临床试验。近代物理所供图

艰难探索，终破茧成蝶

“大型医疗设备需要医院配置许可，医院的资质等，而且大型医疗设备需要获得国家药监局的医疗器械注册证，才能应用于临床治疗。这就要求科研人员转变思想，从原来的科研设备研发转为医疗器械的研发与制造。”李强说。

重离子治疗设备要求非常严格，再加上此前并无同等体量的国产医疗器械报批，因此，从样机调试、设备检测到临床试验和审批注册，几乎每项工作都在探索中艰难前进。

医院失之交臂后，作为团队发源地的甘肃递来了橄榄枝。为了让首台国产医用重离子加速器成功落地，研究团队决定将重心移向武威市。

时间回到年，一座大楼孤零零地矗立在一片不毛之地上，这就是武威重离子中心的前身。放眼望去，周围除了荒漠再无其他，这是近代物理所加速器技术中心主任杨建成对这里的第一印象。

“最初工作的地方很艰苦，大家只能睡在泡沫板上。”作为主加速器同步环总负责人，杨建成更多

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