“当年的治疗十分理想，我现在能和正常人一样工作和生活了。”
近期，上海市质子重离子医院对完成质子重离子放疗的患者进行定期随访时，来自浙江丽水的肝癌患者张立（化名）说到，从患癌时的“万丈深渊”，到癌细胞消失时的“重获光明”，2014年的重离子放疗让他的生活有了新的开始。
质子重离子放疗就是运用质子或重离子射线治疗肿瘤的一种手段。近些年来，在与恶性肿瘤对抗的过程中，质子重离子放疗技术成为许多患者眼中的“治癌利器”。那么，这“利器”究竟是什么？
更精准的杀灭癌细胞
质子重离子是放射治疗中的一种手段，通过机器把高能量的粒子射入肿瘤病灶，释放强大的能量，大量杀灭癌症细胞。现在放射治疗目前分为远距离治疗和近距离治疗，质子重离子放射治疗属于远距离治疗，在上世界80年代已经出现。
陈冬平副院长介绍，质子重离子治疗具有物理学和生物学上的优势，可以更好的保护其健康他组织，精确的杀灭肿瘤组织。传统的放射治疗，常常会不分敌我，一起杀灭健康组织和肿瘤组织。每个肿瘤细胞的生物特性不一样，质子重离子放射治疗可以根据肿瘤细胞的敏感程度，进行剂量调整，更有效的杀灭肿瘤细胞，起到治疗癌症的效果。
从“零”开始，造国产“大飞机”
1993年，在甘肃省天水市举行的一次学术会议上，科研人员提出开展重离子治癌技术基础研究方面的设想。
重离子治癌最早由美国人提出并实施，并于1975年在劳伦斯伯克利国家实验室用氖离子治疗了第一个病人。
1994年，日本国立放射线医学综合研究所基于美国的重离子治癌研究，开始将千叶医用重离子加速器产生的碳离子用于临床。这是世界上第一个医疗专用的重离子加速器设备。德国也紧随其后开始重离子治癌的相关研究，并于1997年开始临床试验研究。
为何各国都如此重视重离子治癌的相关研究？因为重离子治疗设备被称为“癌症杀手”。
重离子经过加速器加速后会直抵病灶，然后集中释放能量，从而达到消灭癌细胞的目的。此外，重离子辐射导致癌细胞DNA双链断裂的概率更高，更能防止癌细胞残留和复发，且对正常组织的毒副作用小，可有效缓解患者放疗的痛苦。因此，重离子放疗是目前国际上公认的先进放疗方法之一。
如何从“零”快速追赶国外研究进展并实现国产化，这对近代物理所的科研人员来说是极大的挑战。
“我们那时已经知道重离子治癌是很有用的，但是在1993年，作为科研单位研发大型医疗器械是从来没想过也没做过的事，相当于我们要从‘零’开始造一架国产化的‘大飞机’。”近代物理所原所长、医用重离子加速器产业化项目负责人肖国青告诉《中国科学报》 ，再难啃的“硬骨头”也要啃下去，因为所有科研人员为了实现国产“零”的突破，都憋着一口气。
“1995年，重离子治癌项目被纳入了国家基础性研究重大项目——攀登计划（B）项目，从国家层面做重离子治疗的一些基础研究，给我们的研究工作带来了极大的便利。”近代物理所生物医学中心医学物理研究室主任李强告诉记者。
随即，近代物理所基于兰州重离子研究装置（HIRFL）提供的中能重离子束，开展了放射物理、放射生物学以及重离子治疗技术的研究和探索。
从1993年启动重离子治疗生物医学研究和临床治疗的前期技术研究后，历经13年，他们终于获得突破。
2006年，在攻克所有关键技术以及安全性问题后，中国科学院院士、近代物理所原所长詹文龙决定率领团队申请前期临床试验研究。
“我们基于HIRFL提供的中能碳离子束治疗了一些浅表肿瘤，以观察疗效如何。”李强表示，这对于接下来的研究意义重大。
同年，团队利用重离子治疗技术对4例癌症患者进行了国内首次前期临床试验研究，使中国成为世界上第四个成功进行重离子临床治疗的国家。
从2006年到2009年，团队和当地医院合作，共做了103例浅表肿瘤患者的前期临床试验研究，发现疗效不错。但重离子治癌的最终目标是将重离子按照既定尺寸打进身体里，治疗深部肿瘤。
2009年基于新建的兰州重离子加速器冷却储存环（HIRFL-CSR），利用其提供的高能碳离子，团队决定进行深部肿瘤前期临床试验研究。
“从2009年至2013年，共有110例深部肿瘤患者接受了前期临床试验研究。与此同时，我们已经在做产业化工作了，打算做一台真正意义上的医用重离子加速器大型医疗器械。”肖国青说。
科研装置和临床应用的大型医疗器械完全是两回事，而首台设备的建设验证需要在一个资金、人才都充裕的地区开展。为此，团队在北上广寻找有意向建设医用重离子加速器的单位，但最后都因种种原因没能落地。
艰难探索，终破茧成蝶
“大型医疗设备需要国家卫生健康委给医院配置许可，需要考量医院的资质等，而且大型医疗设备需要获得国家药监局的医疗器械注册证，才能应用于临床治疗。这就要求科研人员转变思想，从原来的科研设备研发转为医疗器械的研发与制造。”李强说。
重离子治疗设备要求非常严格，再加上此前并无同等体量的国产医疗器械报批，因此，从样机调试、设备检测到临床试验和审批注册，几乎每项工作都在探索中艰难前进。
与多家医院失之交臂后，作为团队发源地的甘肃递来了橄榄枝。为了让首台国产医用重离子加速器成功落地，研究团队决定将重心移向武威市。
时间回到2012年，一座大楼孤零零地矗立在一片不毛之地上，这就是武威重离子中心的前身。放眼望去，周围除了荒漠再无其他，这是近代物理所加速器技术中心主任杨建成对这里的第一印象。
“最初工作的地方很艰苦，大家只能睡在泡沫板上。”作为主加速器同步环总负责人，杨建成更多关注的是如何将基于兰州重离子加速器的小型化装置——医用重离子加速器装置在甘肃武威肿瘤医院投入临床应用。
电源是否稳定、如何纠正指标错误……在安装调试阶段，问题层出不穷。
以磁场精度为例，磁铁的参数要达到万分之二均匀度，而当时只能达到万分之三。离子在一秒内大约会跑300万圈，如果精度不合适，每走一圈都偏离一点，300万圈之后离子早已不知所终。
在武威医用重离子加速器项目开工前，日本、德国、美国在医用重离子加速器方面已经进行了相关知识产权的布局，所以我国首先要做的就是突破知识产权的限制，创造属于自己的国产化治疗装置。
在团队成员夜以继日的努力下，武威医用重离子加速器于2015年调试完成，这标志着我国第一台拥有自主知识产权的医用重离子加速器装置正式落地。
“我们避开了国外设备的技术垄断，设计了一套回旋加速器与同步加速器组合的结构，其独特的结构恰好可以缩短整个加速器周长，达到56米，而同一级别的欧洲医用加速器周长是75米，日本的周长是62米。”杨建成告诉记者，细节决定成败，大型医疗器械建造更是如此。
在武威建成的首台医用重离子加速器装置，95%以上的零部件设备都是国产的，任何方面都不逊色于同类进口设备，而且装置的报价大约只有国外同类设备的1/3，也不用每年支付高昂的维护费用，因此病人的治疗成本将大大降低。
质子重离子放疗适用于哪些肿瘤？疗效如何？
随着医学的不断进步，肿瘤治疗的手段日趋丰富，也日益提倡多学科综合治疗，需根据患者病情制定个性化的治疗方案。像之前提到的患者张立，在入院接受治疗前，经过了由放疗医生、放射物理师、放射诊断医生、核医学医生和放射治疗技师等参加的多学科综合讨论。
经过开业近8年的临床实践，上海市质子重离子医院可收治病种范围已扩展至40余种，基本覆盖国内常见恶性肿瘤，并将国内发病率靠前的鼻咽癌、颅内颅底肿瘤、肺癌、肝癌、前列腺癌5个病种作为临床重点病种，将胰腺癌、乳腺癌作为临床研究病种，这些重点病种患者数占已治疗患者总数的四分之三。
“医院采用质子重离子治疗的重点病种，在毒副反应控制、临床疗效等方面，已比肩或超过日本、德国等国际同类机构先进水平。”郭小毛介绍，以国内常见的鼻咽癌为例，截至2023年2月，医院已治疗鼻咽癌患者超过1000例。其中，持续随访满2年的200余例复发鼻咽癌（67%为局部晚期）——这些患者2年总生存率达80%，远高于光子调强放疗的40%，再程放疗最常见的并发症鼻咽黏膜坏死发生率仅为16%，也低于光子调强放疗的40%。
采访中，郭小毛告诉潮新闻记者：“近两年，医院单月治疗出院峰值迭创新高，年治疗量连续两年突破千例大关。随着患者对质子重离子放疗关注度和认可度的不断提升，目前国内筹建质子重离子中心的热情也不断高涨。与此同时，在科技创新的推动下，更多的质子重离子中心的建设并应用，成本降低可期，未来治疗费用可能会有所降低。”
