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放療|“重器”探秘

經過多年建設 ， 甘肅省武威腫瘤醫院（武威重離子中心）裝配了我國首臺自主知識產權的重離子治療系統 。 整套治療系統由中國科學院近代物理研究所及其產業化公司研制 ， 由甘肅省武威腫瘤醫院負責臨床運營 。 項目的成功完成 ， 實現了世界最大型醫療器械的國產化 ， 使我國成為繼美國、德國、日本后 ， 第四個擁有自主研發重離子治療系統和臨床應用能力的國家 。

放療|“重器”探秘
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坐落在蘭州重離子醫院內的重離子加速器
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龐然大物
由于武威重離子中心的重離子治療系統正在使用 ， 無法參觀 ， 采訪人員只得來到同樣擁有重離子治療系統的蘭州重離子醫院一探究竟 。
蘭州重離子醫院內的一座三層小樓外觀顯得平平無奇 ， 但當采訪人員進入小樓后才發現別有洞天 。 原來 ， 小樓里地上、地下各有三層 ， 重離子加速器正“橫躺”在地下 。 二極磁鐵有序地排列在一起 ， 這些鋼鐵組成的大塊頭根據自身的功能被排列成一字型或者圓形 。 走在其中 ， 仿佛穿梭于梅花樁之間 。
“我們從源頭來看吧 。 ”工作人員看出了采訪人員的驚訝 ， 領著采訪人員來到了一個橙色的“大塊頭”跟前 。 重離子的源頭正是從這里開始 ， 它使用的原料是甲烷 。 甲烷含有碳離子 ， 經初步處理剝離掉外圈的電子 ， 形成重離子 ， 隨后會進入加速軌道 。
那么 ， 重離子又是如何被加速的？采訪人員一邊聽著工作人員的講解 ， 一邊穿行于各種設備之間 ， 一個個巨大的黃色、藍色的鐵方塊被管道所連接 ， 周圍充斥著各種線圈和監測設備 ， 冷風機不時呼呼地吹來冷風進行散熱 。
眼前的藍色巨塊是重達20余噸的二極磁鐵 ， 它在電流的作用下產生磁場 ， 讓直線穿行的離子“拐彎” ， 在8塊二極磁鐵連續偏轉下 ， 離子拐成了一個圓形的軌跡 ， 一次次循環被加速 ， 直至加速到光速的70%時才算達標 。 “離子一秒內要跑300多萬圈 ， 每一圈都在加速 ， 所受到的阻力可想而知 ， 因此離子所在的軌道內必須完全真空 ， 讓離子加速起來沒有阻力 ， 才能夠達到預想的速度 。 ”
采訪人員爬上樓梯向下俯視 ， 更加直觀地看到了重離子加速器的全貌 ， 重離子加速器宛若一條“巨龍”盤踞在地上 ， 盤踞的“龍身”直徑達到20米 ， 周長有50多米 。 “龍尾”是電子回旋共振離子源 ， 回旋加速器、同步加速器、束流傳輸線共同組成了綿延的“龍身” ， 而終端應用則是“龍頭” 。 離子材料甲烷進入“龍尾”后 ， 蛻化為碳離子 ， 再經過“龍身”的不斷加速 ， 達到光速的70%后形成離子束流 ， 從“龍頭”噴薄而出 ， 進入到各個治療室 ， 在患者身體上完成重離子放療 。
目前 ， 治療腫瘤的方式主要有手術、化療和放療 。 射線能夠以波或者粒子的形式穿過空間或物質釋放能量 ， 人類在醫學上運用射線消滅腫瘤已有百年歷史 ， 包括伽馬射線和X射線的光子放療、質子射線的質子放療 ， 還有碳離子的重離子放療 。 碳離子直抵病灶后會集中釋放能量 ， 從而達到消滅癌細胞的目的 。 而且 ， 碳離子對癌細胞DNA實施雙鏈斷裂的概率更高 ， 更能防止癌細胞的殘留和復發 。 碳離子放射的副作用小 ， 可有效緩解患者放療的痛楚 ， 因此重離子放療是目前國際上公認的較先進的放療方法 。
事實上 ， 我國關于重離子加速器的技術研究已有60余年 。 中科院近代物理研究所研究員、國科離子醫療科技有限公司董事長馬力禎介紹 ， 從“一五”期間該所建設1.5米回旋加速器為核物理研究夯實基礎 ， 到1988年建成我國第一臺大型重離子研究裝置“蘭州重離子加速器” ， 再到“九五”期間研制出蘭州重離子加速器冷卻儲存環 。 1993年 ， 科研人員將目光投向重離子治癌 ， 從動物試驗到初試人體表層腫瘤 ， 再到人體深層腫瘤 。 2020年3月 ， 我國首臺自主知識產權“重離子治療系統”在武威重離子中心投入臨床應用 。