重离子束：打败癌细胞的新一代“杀手”(2)

　　因此可以通过调节重离子的能量，使布拉格峰精确落在肿瘤处，从而进行精准杀灭，同时关爱健康组织。值得指出的是，布拉格峰现象是重离子束的自身属性，简直是射线界“天使”。

　　治疗周期更短。这个技能叫作相对生物学效应（RBE）高。重离子束进入生物组织后，在“峰区”，也就是癌细胞聚集的地方，沉积的能量密度高，能量密度高就代表着强大的杀伤力，这会使得癌细胞DNA产生双链断裂的比例较高。都双键断裂了，癌细胞再想恶性繁殖也是很难很难了……

　　重离子的相对生物学效应到底有多高呢？重离子相对生物学效应比常规光子射线的要高约3倍。因而，重离子束对癌细胞的“杀伤力”更大，治疗次数相应减少，从而缩短治疗周期。

　　对氧依赖小，敏感性更强。这个技能叫作氧增比（OER）小。大量证据表明，肿瘤生长于特有的异常血供系统，从而导致对肿瘤细胞的供氧和养分不足，称之为乏氧细胞。然而，常规射线对于这些乏氧细胞并不敏感，如何提高瘤内乏氧细胞的放射敏感性也是肿瘤放疗的一个重要问题。

　　与常规光子放疗不同，重离子束对肿瘤细胞的杀伤不依赖于氧的存在。因为重离子主要是通过电离形成的高密度二次电子的电离作用导致DNA双键断裂来杀灭癌细胞，重离子的氧增比小，可用于治疗供血不足的乏氧肿瘤。

　　成像看得见，治癌精度高。这个技能叫作PET在线剂量验证。重离子束与生物组织的原子核相互作用后会产生正电子发射体，利用正电子发射体层技术（PET）进行外部成像，并与治疗计划的CT图像比对，可以对重离子束照射到体内肿瘤的剂量分布进行在线验证，保证治疗的安全性。

　　正是以上四大技能，将重离子束控制在毫米级范围内，精确有效地杀灭肿瘤细胞，且对周围健康组织的损伤达到最小，特别是对于不宜手术、对常规射线不敏感、常规射线治疗后复发的部分肿瘤，均可接受重离子束的治疗。

　　如果用一句话概括，那就是重离子放疗精度高、疗程短、疗效好、副作用小。因此，由于自身独特的物理和生物学特性，重离子束被认为是21世纪最理想的放疗射线，通常选碳离子束作为重离子放疗射线。

　　重离子束治疗：从基础研究走向产业化

　　现代基础研究到产业应用，往往涉及多学科交叉，需要先进的科学装置，这需要科研团队多年的努力和实验投入。

　　重离子束治疗得以实现，难度非常大。它需要扎实的研究基础，涉及核物理及其交叉学科的研究，还需要先进的实验装置，能够产生巨大能量离子束流的大型加速器装置。

　　这也就不难理解为什么国产碳离子治疗系统会诞生于中国科学院近代物理研究所。

　　多年前，中科院近代物理所就致力于核物理基础研究及相关应用研究，聚集了一大批科研人才，而且实验条件非常好，建成了多代的大型重离子加速器装置。

　　在这些装置基础上，中科院近代物理所的基础研究工作非常扎实，多个团队开展了大量的细胞试验、动物试验以及临床前期研究，摸清了重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，为我国重离子治癌事业的发展奠定了坚实的基础。

　　打牢了基础研究的基础，应用研究就比较顺畅。他们开始探索加速器制造业，创立了新技术公司，凭借多年的积累，成为重离子治癌从实验室走向市场的重要桥梁，研制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——中国碳离子治疗系统。

　　中国碳离子治疗系统由ECR离子源、回旋加速器、同步加速器、治疗终端以及束流传输线组成，拥有60余项专利，其中2项获中国专利优秀奖，采用回旋注入与同步主加速相结合的技术路线以及电荷剥离注入、紧凑型同步加速器、多治疗模式和个性化治疗室布局的独特设计，不仅突破了国外同类产品的技术壁垒，还提高了性价比、降低了运行维护成本，实现了国产重离子放疗设备零的突破。

　　根据国际和国内重离子治疗癌症研究数据，对于一些肿瘤，使用重离子束放疗是目前损伤最小、效果最好的手段，比如肺癌、肝癌、黑色素瘤、颅底恶性肿瘤、脊索瘤、骨与软组织肿瘤等对常规放射治疗相对不敏感的实体肿瘤。根据临床试验表明，重离子放疗能有效控制分布于头颈部、胸部、腹部及盆腔的肿瘤。