首臺(tái)國產(chǎn)重離子治療系統(tǒng)啟用，腫瘤“定向爆破術(shù)”的能與不能

國內(nèi)首臺(tái)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的重離子治療系統(tǒng)近日投入臨床治療。重離子治療為何被稱為癌癥“克星”？其優(yōu)勢(shì)是什么？

撰文/記者 李鵬 圖文編輯/陳永杰

新媒體編輯/陳炫之

采訪專家：

蔡曉紅（中科院近代物理研究所研究員）

孫力超（中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院腫瘤醫(yī)院/國家癌癥中心研究員）

一名肺癌患者，躺上一張神奇的"太空艙"式的治療床，在對(duì)身體固定并對(duì)病灶實(shí)施精準(zhǔn)定位以后，一雙巨大、重達(dá)1噸的"機(jī)器手"啟動(dòng)了，不斷靠近患者，四周紅線閃爍。

這不是蘇聯(lián)作家馬爾迪諾夫小說《星球來客》中的故事，而是真實(shí)發(fā)生在上海質(zhì)子重離子醫(yī)院的醫(yī)學(xué)場(chǎng)景。該醫(yī)院引進(jìn)國外質(zhì)子重離子治療儀器，治療癌癥不開刀、副作用小。在2015年開業(yè)之初，癌癥患者曾將這家醫(yī)院的咨詢電話打爆，可謂是一號(hào)難求。

日前，國內(nèi)首臺(tái)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的重離子治療系統(tǒng)在甘肅武威正式投入臨床治療。這意味著我國成為繼美國、日本、德國之后，世界第四個(gè)掌握重離子束治療腫瘤技術(shù)的國家。

重離子技術(shù)是最近一些年發(fā)展起來的癌癥療法，是目前世界上公認(rèn)的放療尖端技術(shù)，很多人將其稱為多種癌癥的"克星"。這種技術(shù)優(yōu)勢(shì)是什么？是不是包治百病的"利器"？

▲武威碳離子治療系統(tǒng)占地80米×60米，其同步加速器的周長(zhǎng)為56.17米，是目前世界上最小的醫(yī)用重離子加速器（供圖/中科院近代物理所）

"升級(jí)版"的放射治療

在當(dāng)今醫(yī)學(xué)界， 放療已與手術(shù)、化療并列成為腫瘤治療的三大核心手段，三者相互補(bǔ)充。其中，我們所熟悉的放療，其原理是不同性質(zhì)的射線直接或間接殺傷病灶。

傳統(tǒng)的X線放療在殺傷腫瘤的同時(shí)，會(huì)不同程度地?fù)p傷腫瘤周圍的正常細(xì)胞與組織。射線在進(jìn)入體內(nèi)后，隨著進(jìn)入深度的增加，射線能量逐漸減弱，即在射線的整個(gè)照射路徑上，均存在能量沉積，這就是我們說的"殺敵一千，自傷八百"。

而重離子是放射治療的"升級(jí)版"，其技術(shù)原理是瞄準(zhǔn)目標(biāo)病灶，像發(fā)射精準(zhǔn)制導(dǎo)的"導(dǎo)彈"一樣，對(duì)癌細(xì)胞實(shí)施精準(zhǔn)、狠打擊。相對(duì)于傳統(tǒng)放療而言，醫(yī)學(xué)界很多人認(rèn)為重離子治療療效更好，對(duì)正常組織傷害少。

在中科院近代物理研究所科學(xué)家們的努力下，我國完成了首臺(tái)國產(chǎn)重離子治療示范裝置的研發(fā)，并在甘肅武威重離子中心裝配了我國首臺(tái)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的重離子治療系統(tǒng)，經(jīng)過多年的建設(shè)，其于 2020年3月26日正式投入運(yùn)營。武威碳離子治療系統(tǒng)占地面積80米×60米，其同步加速器周長(zhǎng)為56.17米，是目前世界上最小的醫(yī)用重離子加速器。

對(duì)癌癥患者而言，進(jìn)行重離子治療并不復(fù)雜，每個(gè)療程大約需要10-16天，每次需要30-40分鐘，而實(shí)際發(fā)出射線只有5-8分鐘。

▲上海質(zhì)子重離子醫(yī)院（圖片來源：上海質(zhì)子重離子醫(yī)院官網(wǎng)）

截至10月中旬，已有3000余名腫瘤患者向武威重離子中心預(yù)約治療，通過篩選，該中心收治患者90人，已完成治療65人，正在上機(jī)治療15人，等待上機(jī)治療10人。根據(jù)甘肅武威重離子中心的說法，武威重離子治療系統(tǒng)已成功治療患者130余例。

到今年9月30日，上海質(zhì)子重離子醫(yī)院累計(jì)治療出院患者已經(jīng)突破了3000例，其采用單純重離子或重離子聯(lián)合質(zhì)子治療的患者有2836例，占比高達(dá)94.5%。

對(duì)腫瘤細(xì)胞進(jìn)行"定向爆破"

所謂重離子，是指原子序數(shù)大于2的原子在失去部分或全部電子后形成的帶電離子，碳離子是其中的一種。

▲與X射線、伽馬射線相比，重離子射線能夠準(zhǔn)確定位癌細(xì)胞，并對(duì)其進(jìn)行攻擊，而對(duì)周邊正常細(xì)胞損傷較?。▓D片來自網(wǎng)絡(luò)）

中科院近代物理研究所研究員蔡曉紅告訴記者，碳離子治療系統(tǒng)是先進(jìn)的大型醫(yī)療器械，包括上千臺(tái)（套）多個(gè)專業(yè)門類的設(shè)備，融合了加速器、核探測(cè)、醫(yī)學(xué)診療等相關(guān)技術(shù)，提供碳離子束用于惡性實(shí)體腫瘤治療。

"重離子治療非常精準(zhǔn)，對(duì)病人的擺位要求很高，也就是實(shí)施重離子放射治療之前要固定患者的身體，并且對(duì)需要治療的病灶精確定位，其實(shí)患者治療時(shí)大部分時(shí)間花費(fèi)在位置的精確確定上，精準(zhǔn)的擺位才能獲得很好的療效。"蔡曉紅說。

重離子射線的相對(duì)生物學(xué)效應(yīng)是光子射線的2-3倍，對(duì)那些抵抗光子放療或放療后復(fù)發(fā)的腫瘤具有更強(qiáng)的殺傷力，從而有效提高腫瘤控制率。

▲重離子治療原理圖（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）

蔡曉紅說，重離子射線的劑量分布更加集中，攻擊病灶時(shí)既準(zhǔn)又狠，在對(duì)腫瘤細(xì)胞進(jìn)行"定向爆破"的同時(shí)，對(duì)周圍正常組織的損傷非常小，副作用很小。

中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院腫瘤醫(yī)院/國家癌癥中心研究員孫力超也表示，國內(nèi)外這些年的臨床實(shí)踐也表明，重離子治療副作用小、療程短、療效好，特別適合對(duì)不宜手術(shù)、對(duì)常規(guī)射線不敏感、常規(guī)射線治療后復(fù)發(fā)的部分實(shí)體腫瘤的精準(zhǔn)治療。

更為重要的是，現(xiàn)在一些研究認(rèn)為在不少癌癥的治療上，重離子療法常常具有更好的治療效果。譬如對(duì)于直腸癌，常規(guī)放療手段的5年局部控制率只有24%至28%，使用碳離子可以達(dá)到95%；對(duì)于被稱為"癌中之王"的胰腺癌，常規(guī)治療的5年控制率只有10%至20%，使用碳離子可達(dá)66%至100%。此外，在顱底腫瘤、肺癌、前列腺癌、宮頸癌等多種腫瘤方面，碳離子治療被認(rèn)為效果也非常顯著，不良反應(yīng)相對(duì)較低。

放療從"1.0"進(jìn)入"2.0"時(shí)代

重離子療法也是一種放療。雖然重離子療法最早開始于美國，但是自上世紀(jì)90年代起，重離子治療在日本得到了大力發(fā)展，日本也是當(dāng)前世界上重離子治療中心數(shù)量最多的國家，已經(jīng)建成6臺(tái)重離子治療裝置并投入運(yùn)行，規(guī)劃建設(shè)的重離子治療裝置有10余臺(tái)，日本重離子治療的癌癥病例已逾2萬例。

蔡曉紅表示，重離子療法主要使用的是碳離子，把碳離子加速到大約相當(dāng)于光速的70%，然后將碳離子束射至腫瘤病灶從而殺滅癌細(xì)胞。重離子最大的特點(diǎn)是有布拉格峰。

重離子束在穿越身體到達(dá)癌細(xì)胞之前不會(huì)大量釋放能量，基本沒有殺傷力，當(dāng)?shù)竭_(dá)癌細(xì)胞時(shí)會(huì)釋放很大的能量，形成所謂的布拉格峰，可通過調(diào)節(jié)重離子的能量和位置，使布拉格峰準(zhǔn)確落在病灶上，精度達(dá)毫米量級(jí)，保證對(duì)腫瘤殺傷作用最大，而對(duì)健康組織損傷小。重離子因此被譽(yù)為安全、精準(zhǔn)、高效的癌癥"無創(chuàng)手術(shù)刀"。

為何通常選用碳離子束作為重離子放療射線？這是因?yàn)樘茧x子屬于高LET射線（高線性能量傳遞射線），在布拉格峰區(qū)造成的損傷有70%是雙鍵斷裂，這種損傷不易修復(fù)，因此碳離子對(duì)腫瘤的殺傷能力更強(qiáng)，并且碳是人體的主要組成元素之一，與人體組織相容性較好。

近年來，與重離子療法比較類似的，還有一種是質(zhì)子療法。其以質(zhì)子作為攻擊腫瘤病灶的"武器"。質(zhì)子療法與重離子療法有相似性。譬如質(zhì)子也有布拉格峰，對(duì)于正常細(xì)胞的傷害比光子療法小，治療的副作用較小。被查出鼻咽癌的羽毛球運(yùn)動(dòng)員李宗偉選擇質(zhì)子療法，愛兩個(gè)月時(shí)間里，經(jīng)過33次質(zhì)子治療，身上癌細(xì)胞全部消除，消息稱他已經(jīng)完全康復(fù)。

但蔡曉紅表示，由于碳離子比質(zhì)子的布拉格峰更尖銳、入射過程中沉積的劑量比質(zhì)子低，所以重離子對(duì)正常組織的損傷和副作用都低于質(zhì)子。質(zhì)子比較適合治療兒童、老人的癌癥，也比較適用于腦膜瘤、鼻咽癌這類手術(shù)較困難的部位的治療。

▲光子、質(zhì)子和重離子的深度劑量分布及布拉格峰（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）

此外，重離子的相對(duì)生物學(xué)效應(yīng)也是質(zhì)子的2-3倍，這也決定了在實(shí)施癌癥治療時(shí)，重離子療法比質(zhì)子療法更為高效，療程更短。通常，質(zhì)子治療一個(gè)療程平均次數(shù)約為30次，重離子治療約為10次。這意味著對(duì)患者而言，重離子治療比質(zhì)子治療更加方便。

"長(zhǎng)期以來高端醫(yī)療設(shè)備都一直被西方發(fā)達(dá)國家所壟斷，重離子治療裝置的國產(chǎn)化，標(biāo)志著目前世界上最大型的醫(yī)療器械實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化。"蔡曉紅說。

多年來，我國流行的一直是X線和γ射線放射治療，但是副作用大。質(zhì)子治療系統(tǒng)和碳離子治療系統(tǒng)的建設(shè)，標(biāo)志著在抗擊癌癥的路上，中國正式邁入"放療2.0時(shí)代"。中科院近代物理研究所對(duì)重離子治療裝置國產(chǎn)化的突破，將推動(dòng)中國癌癥治療水平上升到一個(gè)新的臺(tái)階。"國產(chǎn)重離子治療設(shè)備預(yù)計(jì)每臺(tái)每年能夠治療1000-2000名患者。"蔡曉紅表示。

治療費(fèi)用為何如此昂貴？

目前，重離子治療有一個(gè)致命缺陷，那就是價(jià)格太貴。現(xiàn)在就一個(gè)療程而言，美國一般需要12萬-15萬美元，折合人民幣約90萬元左右；日本公立機(jī)構(gòu)的治療費(fèi)用大約在20萬-30萬人民幣之間；德國需要5萬-6萬歐元，約人民幣40萬元左右；國內(nèi)價(jià)格在20萬-30萬元左右，其中上海質(zhì)子重離子醫(yī)院目前的費(fèi)用為27.8萬元。并且，這些費(fèi)用都不包括住院費(fèi)等一些輔助治療的費(fèi)用。

治療費(fèi)用之所以如此昂貴，原因就在于重離子治療裝置建設(shè)投資成本巨大。因?yàn)檫@種裝置完全不同于一般的醫(yī)療設(shè)備，重離子治療裝置實(shí)際上是一個(gè)尖端的大科學(xué)工程，常規(guī)的重離子治療裝置及配套設(shè)施占地大約80米長(zhǎng)、50米寬，土建工程加重離子治療設(shè)備，建設(shè)資金需要差不多10個(gè)億。項(xiàng)目建成后，日常的檢修和保養(yǎng)也是極大的一筆開銷。

蔡曉紅表示，由于重離子治療費(fèi)用較高，當(dāng)前重離子療法可以滿足中高收入群體中部分癌癥患者的需求，但其他適合重離子療法的癌癥患者，也不是完全沒有機(jī)會(huì)。

▲武威重離子加速器結(jié)構(gòu)圖（圖片來源 /中科院近代物理所）

蔡曉紅希望我國發(fā)達(dá)地區(qū)，比如廣東、江蘇等可以將質(zhì)子、重離子療法納入醫(yī)保，國家也可以將像胰腺癌這種發(fā)病率較低的難治腫瘤納入到醫(yī)保中，或者給予一定額度的報(bào)銷，以減少患者的負(fù)擔(dān)。其次，個(gè)人可通過商業(yè)保險(xiǎn)，一些大型國企、事業(yè)單位可通過集體參保商業(yè)保險(xiǎn)的方式，來解決患者的治療費(fèi)用。

蔡曉紅希望通過技術(shù)不斷進(jìn)步，比如通過小型化降低重離子治療設(shè)備的成本，這樣在未來就會(huì)惠及更多的患者。

"能治好90%的癌癥"是誤讀

重離子療法不僅可以治療多個(gè)種類的癌癥，但是不是像某些人所說的"能治好90%的癌癥"呢？事實(shí)也并不是如此，與質(zhì)子療法一樣，重離子治療也有適應(yīng)證。

因?yàn)檫@種治療主要還是適用于局部的病變，因而像白血病這種血液系統(tǒng)的腫瘤，空腔臟器腫瘤（食管癌、胃癌等）是不適用的。另外適宜進(jìn)行治療的一些癌癥，其效果究竟怎么樣，還需要更大數(shù)量樣本的支持，才能得出更為科學(xué)和可靠的結(jié)論。

因此，業(yè)界的一些專業(yè)人士認(rèn)為，不管是醫(yī)學(xué)界，還是廣大癌癥患者，對(duì)重離子療法都需要科學(xué)的認(rèn)知和對(duì)待，重離子是一種先進(jìn)的治療手段，但是不能過分去神化它。對(duì)具體病例要具體分析，并根據(jù)實(shí)際情況選擇最合適的治療方法。

▲重離子治療技術(shù)對(duì)于手術(shù)治療風(fēng)險(xiǎn)較高的早期癌癥中患者來說，可以說是一種選擇（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）

業(yè)內(nèi)專家表示，重離子療法主要用于一些早期的癌癥治療，可以為一些手術(shù)治療風(fēng)險(xiǎn)高的患者提供一種新的治療手段，但并不是包治所有癌癥的 "神奇"技術(shù)。有人認(rèn)為這種技術(shù) "能治好90%的癌癥"，是一種誤讀。它也不是未來癌癥先進(jìn)治療手段中僅有的選擇。

孫力超告訴記者，靶向腫瘤干細(xì)胞治療能區(qū)分腫瘤組織中的種子細(xì)胞，對(duì)正常組織損傷更小、更經(jīng)濟(jì)，目前也是科研攻關(guān)的重點(diǎn)方向。雖然現(xiàn)在靶向?qū)嶓w腫瘤干細(xì)胞的藥物還不多，但它是未來的一個(gè)重要發(fā)展方向。

統(tǒng)計(jì)顯示，到2019年我國已經(jīng)有質(zhì)子重離子中心項(xiàng)目75個(gè)，其中上海質(zhì)子重離子醫(yī)院和甘肅武威重離子中心都已經(jīng)能夠臨床開展重離子療法，還有20余家正在建設(shè)或擬建重離子治療裝置。

眾多醫(yī)療機(jī)構(gòu)蜂擁上馬質(zhì)子及重離子治療裝備，蔡曉紅對(duì)這種局面也表示了擔(dān)憂。她說重離子療法依托的是重離子加速器，技術(shù)門檻和對(duì)醫(yī)療運(yùn)營團(tuán)隊(duì)的要求都很高，建造成本動(dòng)輒十億、幾十億元，加之國家目前對(duì)質(zhì)子和重離子治療設(shè)備實(shí)行配置管理，如果不考慮區(qū)域情況盲目上馬，不僅會(huì)造成惡性競(jìng)爭(zhēng)，還可能會(huì)因?yàn)槟貌坏脚渲米C而無法運(yùn)營，成為一個(gè)巨大的爛攤子。

"想進(jìn)行治療，一定要選擇目前國家已經(jīng)許可開展重離子療法的機(jī)構(gòu)，先進(jìn)行咨詢，溝通病情確認(rèn)適應(yīng)證后進(jìn)行治療。"蔡曉紅表示。

出品：科普中央廚房

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