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 一、重离子治疗肿瘤专用装置的治疗原理及优势

        重离子是指元素周期表上重于2号元素并被电离的粒子。重离子治疗肿瘤专用装置可加速碳离子能量至400MeV/u,这种高能离子束在人体组织中的射程可达到27cm,通过扫描磁铁使之形成最大至20cm×20cm的照射野,可用于进行全体位肿瘤治疗。重离子以其独特的深度剂量分布和高的相对生物学效应,适宜于治疗实体肿瘤,在国际上被誉为21世纪最理想的放疗用射线。

 

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    目前,放射治疗主要采用x和γ射线等射线,但常规射线进入人体后剂量主要损失在浅表部位,致使射线路径上的正常组织受到损伤,造成明显毒副作用。与之相比,重离子治疗具有独特优势:

1、物理基础

     离子能量沉积在射程末端(Bragg峰)区,对沿途健康组织损伤小;

     束流斑点发散小,定位精度高,通过调节使Bragg峰准确的落在肿瘤靶区,对周围健康组织损伤小。

2、生物基础

     在Bragg峰区造成的损伤主要为不易修复的DNA双链断裂,可有效杀死对常规射线不敏感的乏氧肿瘤细胞,不存留肿瘤核。

3、临床治疗特点

     适合对常规射线放疗抗拒肿瘤及难治肿瘤的治疗,疗程短,对健康组织的辐射损伤小,无痛苦。

二、重离子治疗的研究和临床实验

       作为兰州科近泰基新技术有限责任公司的控股单位和技术支持方,中国科学院近代物理研究所(以下简称“近物所”)研发的重离子治疗肿瘤专用装置是我国第一台拥有自主知识产权的国产医用重离子加速器,该装置同步加速器部分周长约为56米,是目前世界上周长最短的医用同步离子加速器。

       从1993年起,近物所利用兰州重离子加速器(HIRFL)提供的中能重离子束开展了辐照生物效应、医学物理研究、技术攻关和动物试验,为临床研究积累了必要的基础数据。2005年在HIRFL上建成重离子治癌浅层肿瘤(深度小于2.5厘米)终端并通过了专家鉴定。2008年近物所在兰州重离子加速器(HIRFL)新建的重离子冷却储存环(CSR)上实现了自动变能量慢引出,建成了深层治癌终端。

       中国科学院近代物理研究所自2006年11月起,与当地医疗机构合作开展了临床治疗试验,取得初步成效。已完成103例浅层肿瘤患者的试验治疗,病人4年存活率超过60%,且无明显毒副作用。完成110例深部肿瘤患者重离子临床治疗试验,特别是成功治疗了许多位于重要脏器的恶性肿瘤,并取得初步疗效。结果证明,重离子束对于肿瘤,特别是常规治疗复发和无效的难治性肿瘤具有提高长期生存率和改善生活质量的明显优势。

 

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浅层肿瘤临床研究终端

 

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深层肿瘤临床研究终端

 

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患者固定与定位演示

 

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  患者前期临床研究演示

 

三、重离子治疗肿瘤专用装置发展现状

       兰州科近泰基新技术有限责任公司(简称“泰基公司”)是近物所控股的高新技术企业,以近物所的人才、知识、技术为依托,多年来出色地完成了多项国家和地方高精尖设备的研制任务,在国家大科学工程-兰州重离子加速器(HIRFL)建设过程中,完成了的各种高精度设备的设计、制造、测量和安装任务,掌握了重离子加速器制造的关键技术,拥有重离子治疗肿瘤专用装置的制造能力。

       目前,泰基公司分别为武威荣华重离子医院股份有限公司和兰州重离子医学产业投资有限责任公司研制重离子治疗肿瘤专用装置。该装置是目前我国探索与研究的规模最大、能量最高的医用重离子治疗装置,由电子回旋共振(ECR)离子源、作为注入器的回旋加速器、作为主加速器的环形同步加速器、4个治疗室以及连接它们的束流线等组成,其中,4个不同的治疗室有利于人体不同部位肿瘤的治疗,可覆盖99%的人体肿瘤病例,其总体布局如下:

 

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 重离子治疗肿瘤专用装置总体方案模型图

 

     两套重离子治疗肿瘤专用装置的分别坐落于武威重离子肿瘤治疗中心和兰州重离子肿瘤治疗中心。

       武威重离子肿瘤治疗中心总投资约16亿元、占地3000亩。目前,该重离子治疗肿瘤专用装置正在安装调试阶段,于2015年12月23日,重离子加速器已成功出束,实现了碳离子束的加速(每核子400兆电子伏)及非线性共振慢引出,达到了设计指标。出束成功后,可申请CFDA检测,检测达标后开展临床试验,预计2016年正式启用接受肿瘤患者的治疗。

       兰州重离子肿瘤治疗中心投资30.2亿元,规划占地150亩,总建筑面积298500平方米。目前,该重离子治疗肿瘤专用装置正在安装阶段,预计2016年进行调试,2017年进行终端治疗。

       泰基公司以雄厚的技术实力和资金实力,加快科技成果转化,力争把公司打造成为国内一流、国际领先水平的重离子治疗肿瘤产业化基地,以满足市场需求,为广大患者造福,促进我国重离子治疗肿瘤事业的发展。

 

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武威医用重离子加速器治疗装置-同步加速器

 

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 武威医用重离子加速器治疗装置-回旋注入器

 

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武威医用重离子加速器治疗装置-中能束线局部图

 

12武威医用重离子加速器治疗装置-高能束线局部图.png

 

 武威医用重离子加速器治疗装置-高能束线局部图

 

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武威医用重离子加速器治疗装置-中央控制室 

 

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