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 一、重离子治疗肿瘤专用装置的治疗原理及优势

      重离子是指比质子重的带电粒子。重离子治疗肿瘤专用装置可加速碳离子能量至400MeV/u,这种高能离子束在人体组织中的射程可达27cm,通过扫描磁铁使之形成最大20cm×20cm的照射野,可用于全体位肿瘤治疗。重离子以其独特的深度剂量分布和高的相对生物学效应,适用于治疗实体肿瘤。

 

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重离子治疗肿瘤专用装置主要技术参数表
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     重离子治疗具有独特优势:
1、物理基础
     离子能量沉积在射程末端(Bragg峰)区,对沿途健康组织损伤小;
     束流斑点发散小,定位精度高,通过调节使Bragg峰准确的落在肿瘤靶区,对周围健康组织损伤小。
2、生物基础
     在Bragg峰区造成的损伤主要为不易修复的DNA双链断裂,可有效杀死对常规射线不敏感的乏氧肿瘤细胞,不存留肿瘤核。
3、临床治疗特点
     适合对常规射线放疗抗拒肿瘤及难治肿瘤的治疗,疗程短,对健康组织的辐射损伤小。
二、重离子治疗的研究和临床实验
     作为兰州科近泰基新技术有限责任公司的控股单位和技术支持方,中国科学院近代物理研究所(以下简称“近物所”)研发的重离子治疗肿瘤专用装置是我国第一台拥有自主知识产权的国产医用重离子加速器,该装置同步加速器周长为56.1727m,布局紧凑占地 面积小。
     从1993年起,近物所利用兰州重离子加速器(HIRFL)提供的中能重离子束开展了辐照生物效应、医学物理研究、技术攻关和动物试验,为临床研究积累了必要的基础数据。2005年在HIRFL上建成重离子治癌浅层肿瘤(深度小于2.5厘米)终端并通过了专家鉴定。2008年近物所在兰州重离子加速器(HIRFL)新建的重离子冷却储存环(CSR)上实现了自动变能量慢引出,建成了深层治癌终端。
     中国科学院近代物理研究所自2006年11月起,与当地医疗机构合作开展了临床治疗试验,取得初步成效。已完成103例浅层肿瘤患者的试验治疗,病人4年存活率超过60%,且无明显毒副作用。完成110例深部肿瘤患者重离子临床治疗试验,特别是成功治疗了许多位于重要脏器的恶性肿瘤,并取得初步疗效。结果证明,重离子束对于肿瘤,特别是常规治疗复发和无效的难治性肿瘤具有提高长期生存率和改善生活质量的明显优势。

 

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浅层肿瘤临床研究终端

 

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深层肿瘤临床研究终端

 

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患者固定与定位演示

 

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  患者前期临床研究演示

 

三、重离子治疗肿瘤专用装置发展现状
     兰州科近泰基新技术有限责任公司(简称“泰基公司”)是中国科学院控股有限公司和中国科学院近代物理研究所旗下的高新技术企业,以近物所的人才、知识、技术为依托,多年来出色地完成了多项国家和地方高精尖设备的研制任务,在国家大科学工程-兰州重离子加速器(HIRFL)建设过程中,完成了的各种高精度设备的设计、制造、测量和安装任务,掌握了重离子加速器制造的关键技术,拥有重离子治疗肿瘤专用装置的制造能力。
     目前,公司已承接5套碳离子治疗系统建设,负责工程设计、生产制造、现场安装调试、检测、临床试验及医疗器械注册和生产许可证的取得。该示范装置占地长80余米,宽近60米,最大设备安装高度近18米,由15个子系统构成,包括离子源系统、回旋注入器系统、同步加速器系统、束运线系统、电源系统、真空系统、磁铁系统、束诊系统、冷却水系统等等,共1000余套设备。其中磁铁系统各类电磁铁150余套,最重的20余吨;真空系统管线总长度近200米。
     武威碳离子治疗系统:已获得国家药品监督管理局批准上市,于2020年3月26日正式运营。
     兰州碳离子治疗系统:已开始注册检测。
     莆田碳离子治疗系统:2019年9月4日,与福建中科核医学科技有限公司正式签订商务合同。
     武汉碳离子治疗系统:2020年7月9日,与湖北武汉市汉南区人民医院正式签订商务合同。
     杭州碳离子治疗系统:2020年11月10日,与浙江省肿瘤医院正式签订商务合同。

 

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 重离子治疗肿瘤专用装置总体方案模型图
 
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武威医用重离子加速器治疗装置-同步加速器

 

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 武威医用重离子加速器治疗装置-回旋注入器

 

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武威医用重离子加速器治疗装置-中能束线局部图

 

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 武威医用重离子加速器治疗装置-高能束线局部图

 

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武威医用重离子加速器治疗装置-中央控制室 

 

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