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 一、重離子治療腫瘤專用裝置的治療原理及優勢

      重離子是指比質子重的帶電粒子。重離子治療腫瘤專用裝置可加速碳離子能量至400MeV/u,這種高能離子束在人體組織中的射程可達27cm,通過掃描磁鐵使之形成最大20cm×20cm的照射野,可用于全體位腫瘤治療。重離子以其獨特的深度劑量分布和高的相對生物學效應,適用于治療實體腫瘤。

 

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重離子治療腫瘤專用裝置主要技術參數表
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     重離子治療具有獨特優勢:
1、物理基礎
     離子能量沉積在射程末端(Bragg峰)區,對沿途健康組織損傷;
     束流斑點發散小,定位精度高,通過調節使Bragg峰準確的落在腫瘤靶區,對周圍健康組織損傷小。
2、生物基礎
     在Bragg峰區造成的損傷主要為不易修復的DNA雙鏈斷裂,可有效殺死對常規射線不敏感的乏氧腫瘤細胞,不存留腫瘤核。
3、臨床治療特點
     適合對常規射線放療抗拒腫瘤及難治腫瘤的治療,療程短,對健康組織的輻射損傷小。
二、重離子治療的研究和臨床實驗
     作為蘭州科近泰基新技術有限責任公司的控股單位和技術支持方,中國科學院近代物理研究所(以下簡稱“近物所”)研發的重離子治療腫瘤專用裝置是我國第一臺擁有自主知識產權的國產醫用重離子加速器,該裝置同步加速器周長為56.1727m,布局緊湊占地 面積小。
     從1993年起,近物所利用蘭州重離子加速器(HIRFL)提供的中能重離子束開展了輻照生物效應、醫學物理研究、技術攻關和動物試驗,為臨床研究積累了必要的基礎數據。2005年在HIRFL上建成重離子治癌淺層腫瘤(深度小于2.5厘米)終端并通過了專家鑒定。2008年近物所在蘭州重離子加速器(HIRFL)新建的重離子冷卻儲存環(CSR)上實現了自動變能量慢引出,建成了深層治癌終端。
     中國科學院近代物理研究所自2006年11月起,與當地醫療機構合作開展了臨床治療試驗,取得初步成效。已完成103例淺層腫瘤患者的試驗治療,病人4年存活率超過60%,且無明顯毒副作用。完成110例深部腫瘤患者重離子臨床治療試驗,特別是成功治療了許多位于重要臟器的惡性腫瘤,并取得初步療效。結果證明,重離子束對于腫瘤,特別是常規治療復發和無效的難治性腫瘤具有提高長期生存率和改善生活質量的明顯優勢。

 

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淺層腫瘤臨床研究終端

 

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深層腫瘤臨床研究終端

 

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患者固定與定位演示

 

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  患者前期臨床研究演示

 

三、重離子治療腫瘤專用裝置發展現狀
     蘭州科近泰基新技術有限責任公司(簡稱“泰基公司”)是中國科學院控股有限公司和中國科學院近代物理研究所旗下的高新技術企業,以近物所的人才、知識、技術為依托,多年來出色地完成了多項國家和地方高精尖設備的研制任務,在國家大科學工程-蘭州重離子加速器(HIRFL)建設過程中,完成了的各種高精度設備的設計、制造、測量和安裝任務,掌握了重離子加速器制造的關鍵技術,擁有重離子治療腫瘤專用裝置的制造能力。
     目前,公司已承接5套碳離子治療系統建設,負責工程設計、生產制造、現場安裝調試、檢測、臨床試驗及醫療器械注冊和生產許可證的取得。該示范裝置占地長80余米,寬近60米,最大設備安裝高度近18米,由15個子系統構成,包括離子源系統、回旋注入器系統、同步加速器系統、束運線系統、電源系統、真空系統、磁鐵系統、束診系統、冷卻水系統等等,共1000余套設備。其中磁鐵系統各類電磁鐵150余套,最重的20余噸;真空系統管線總長度近200米。
     武威碳離子治療系統:已獲得國家藥品監督管理局批準上市,于2020年3月26日正式運營。
     蘭州碳離子治療系統:已開始注冊檢測。
     莆田碳離子治療系統:2019年9月4日,與福建中科核醫學科技有限公司正式簽訂商務合同。
     武漢碳離子治療系統:2020年7月9日,與湖北武漢市漢南區人民醫院正式簽訂商務合同。
     杭州碳離子治療系統:2020年11月10日,與浙江省腫瘤醫院正式簽訂商務合同。

 

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 重離子治療腫瘤專用裝置總體方案模型圖
 
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武威醫用重離子加速器治療裝置-同步加速器

 

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 武威醫用重離子加速器治療裝置-回旋注入器

 

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武威醫用重離子加速器治療裝置-中能束線局部圖

 

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 武威醫用重離子加速器治療裝置-高能束線局部圖

 

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武威醫用重離子加速器治療裝置-中央控制室 

 

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