国产新一代医用重离子加速器首台示范装置建成 有哪些技术优势？

癌症是人类生命健康的最大威胁之一，放疗已经成为癌症的主要治疗手段。目前最先进的癌症治疗手段之一是重离子放疗。近日，国产新一代医用重离子加速器首台示范装置建成。该装置的建成标志着我国精准放疗领域取得里程碑进展，有望推动高端医疗装备惠及更多肿瘤患者，促进我国离子放疗产业升级。

在肿瘤治疗方法中，重离子治疗是目前国际公认的先进精准放疗手段。中国科学院近代物理研究所副研究员、新一代医用重离子加速器总体技术负责人阮爽解释，相比于光子或者质子而言，重离子束具有独特的深度剂量分布和较高的相对生物学效应，能够精准打击癌细胞，最大限度减少对周围健康组织损伤。

阮爽：在物理学上，它在穿过人体正常组织的时候，相对于光子或者质子而言，损失的能量更少，它能把更多的能量集中在肿瘤的位置，实行精准爆破，对健康组织的损伤小，副作用小。在生物学上，重离子能使DNA的双链断裂的话，肿瘤就不易复发。从临床上，在穿过组织的时候，它的束斑散射小，能够实现精准的放疗。

重离子治疗特别适用于不宜手术、对常规射线不敏感的肿瘤治疗。自1993年起，中国科学院近代物理研究所科研团队在国内率先开展相关研究，国产首台完全自主知识产权的医用重离子加速器于2020年在甘肃省武威市正式投入临床治疗。两年前，记者曾探访这台设备应用医院之一——甘肃省武威肿瘤医院。记者看到，患者只需躺在治疗室内，两支照射灯对着患病部位照射，短时间内就可完成一次治疗。患者就像经历了一次CT拍摄，全程无痛感、无伤口。

△铅铋快堆非核集成验证装置局部

面对这样一座庞大的医疗装置，医生就像“指挥官”，通过各类检查发现肿瘤，并确定攻击力度和攻击范围；技师则按计划使用“武器”对肿瘤进行攻击。甘肃省武威医学科学院放射物理室主任马霄云表示，二者之间还有一个重要的角色——医学物理师，他们就如同“军师”，根据肿瘤位置的不同，选择不同能量的射束，设计放射治疗计划，避开重要器官，选择最优的射线入射位置。

据了解，目前，第一代国产医用重离子加速器已在全国推广十台。截至2026年9月底，已完成近五千例患者的治疗，疗效显著、运行稳定。

作为治疗肿瘤的一种先进手段，重离子放疗目前不仅普及医院有限，更面临较高成本。目前的治疗费用平均在20万左右，对于很多患者来说，依然是较为沉重的负担。此次建成的新一代医用重离子加速器正是让重离子放疗照进普通家庭的一束光，它有哪些技术优势？又如何促进重离子放疗普惠化？

由中国科学院近代物理研究所研发的新一代医用重离子加速器叫作超紧凑旋转束重离子治疗系统。该重离子加速器总体技术负责人阮爽介绍，新一代医用重离子加速器采用的是不同于第一代的全新技术。它源于近代物理研究所过去16年左右的创新技术积累，核心技术已获得美国、欧洲、日本、韩国PCT国际专利授权。比如：该装置采用全新盘式结构毫安级强流直线注入器。

△强流超导质子直线加速器

阮爽：这个注入器的特点是能够提供多种离子，比如说像质子、氦或者碳等等，它就可以用于多离子复合治疗。另外一个，它能够提供强流束，有利于同步加速器强流束的累积，后期可以在单周期内完成病人治疗。

其次，新一代装置采用超短周长快速率同步加速器。

阮爽：通过原创的束流物理与光学结构设计和原创的动力学方案，把整个同步加速器的周长从国际最短的56米压缩到了36米。会使整个装置的占地面积减小，让装置的造价和规模都有一个大幅降低。

此外，阮爽强调，该装置还采用国际首创的高性能束流智能旋转配送系统。

阮爽：目前国际上从束流引出到终端，采用固定束线配送模式，每个治疗室基本上最多只有两个照射角度，水平加垂直或者水平加45度这样的一种组合方式。我们通过提出智能旋转配送系统，用单条束线旋转就能实现多个治疗室、单室多角度的照射，就能够把治疗室的数量有一个大幅的增加，从常规的3~4个增加到9~15个，而且每个治疗室里面我们都可以实现至少三个角度的照射，就是0度、45度加90度，多治疗室可以实现不间断地治疗，治疗效率有一个大幅提升。

△强流超导质子直线加速器

采用这一些变革性创新技术之后，新一代医用重离子加速器占地面积由第一代的4600平方米缩减至1200平方米，运行能耗降低至约原来的三分之一，年治疗能力可由1000例提高至2000至5000例，减少装置的建造和运维成本，有望大幅降低治疗费用，实现普惠大众。

阮爽指出，目前，这一新的重离子治疗系统首台示范装置已进入设备检测阶段，预计将于2026年底开展临床试验。

阮爽：医用装置跟其他科研装置不同。作为科研装置，加速器建造完，束流调试完，指标达到要求，基本上就结束了。但是对于医用装置，还有两个大的步骤：

• 第一步就是设备检测，要检查整个设备的安全性、稳定性和可靠性；
• 第二步是要做临床试验，临床试验完后，提交医疗器械注册证等申请资料，获批过后，才可以真正地投入临床治疗。

责任编辑：李承章