科研重器造福民生（科技视点·以科技创新引领产业创新）

　　2020年3月，我国首台具有自主知识产权的国产医用重离子加速器装置——碳离子治疗系统在甘肃武威重离子中心投入临床应用。截至目前，碳离子治疗系统已治疗各类肿瘤患者近1200例。

　　碳离子治疗系统的核心——医用重离子加速器，脱胎于中国科学院近代物理研究所（以下简称“近代物理所”）建造的大科学装置——兰州重离子研究装置。从基础研究走向临床应用，由科研重器变身医疗器械，碳离子治疗系统凝聚了科研人员30多年的心血，打破了大型高端放疗市场被国外产品垄断的局面。

　　把基础研究成果应用于临床治疗

　　射线能够以波或者粒子的形式穿过空间或物质释放能量。人类运用放射性元素和同位素治疗肿瘤的历史已有100多年，包括伽马射线和X射线的光子放疗、质子束的质子放疗和碳离子束的重离子放疗。

　　重离子，是指原子序数大于2的原子失去部分或全部电子后形成的带电粒子。重离子束拥有独特的物理和生物学特性，被认为是理想的放疗用射线。

　　“重离子射线具有独特的深度剂量分布，在穿越生物组织的过程中，重离子束沉积的剂量较小，主要在其射程的末端形成一个剂量高峰，科学界称之为‘布拉格峰’。”近代物理所副所长杨建成说，“根据这个特点，我们可以通过调节重离子的能量，让‘布拉格峰’刚好落在肿瘤的位置，在保护正常组织和关键器官的同时精准杀灭肿瘤细胞。”

　　近代物理所在重离子领域有着60多年的技术积淀。依托雄厚的基础研究支撑和原创成果积累，1993年起，近代物理所的科研人员将目光投向重离子治疗癌症，把基础研究成果应用于临床治疗。

　　1995年6月，重离子治癌技术研究项目“核医学和放射治疗中先进技术的基础研究”获得国家攀登计划B资助。近代物理所开始全面开展放射生物学、医学物理实验研究以及动物实验。

　　如何根据肿瘤深度与大小精确匹配能量和束流？科研人员经过攻关，创造出了人为控制重离子束能量和束流形状的方法——立体剂量球。

　　哪种重离子治疗效果最好？科研人员选择动物肿瘤细胞作为实验对象，并在兰州大学生物系的支持和配合下，经过多次实验，最终选择了碳离子……

　　在攻克了一系列关键技术、解决安全性问题后，2006年3月1日，我国第一个浅层肿瘤重离子治疗装置通过专家组的鉴定验收。

　　接下来，近代物理所的科研团队与医院紧密合作，开展前期临床试验研究。

　　“当年11月，我们首次利用重离子治疗技术对4例浅表肿瘤患者进行了前期临床试验研究。”近代物理所生物医学中心主任李强说，之后又对27名不同类型浅表肿瘤患者进行了治疗。

　　从2006年至2009年，科研团队共进行了103例浅表肿瘤临床前期试验研究。

　　2008年7月，兰州重离子加速器冷却储存环通过国家验收，解决了高能离子束“哪里来”的问题。2009年，科研人员决定利用其提供的高能碳离子开展深部肿瘤前期临床试验研究。此后4年里，共有110位深部肿瘤患者参与了前期临床试验。

　　经过大量的细胞实验、动物实验和前期临床试验，近代物理所科研团队摸清了碳离子束流杀伤肿瘤细胞的基本原理，掌握了建设医用重离子加速器的关键核心技术，为重离子治癌奠定了坚实的基础。

　　造一台真正的医用重离子加速器

　　4月的武威重离子中心，湖光楼影，草青树绿。12年前，这里还是一片戈壁。