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重离子束治疗肿瘤技术及装置成果与推广

2014-04-25

随着核科学技术的发展,人们发现质子和重离子的深度剂量分布非常适合于治疗肿瘤,重离子束成为21世纪放疗领域中最为先进和有效的方法。重离子束治疗肿瘤技术和装备的研究已引起许多国家政府和相关领域科学家的高度重视。在我国,中国科学院近代物理研究所(以下简称“近代物理所”)自20世纪90年代起基于兰州重离子研究装置提供的中能重离子束,在国家“九五”攀登计划 (B)项目“重离子治癌技术的研究”的支持下,进行了放射物理、放射生物学实验以及治疗肿瘤技术的基础研究,完成了从分子、细胞和动物整体层面对重离子束治疗肿瘤的有效性和安全性的评价,并证实了其机理。同时,通过动物辐照实验,获得了不同组织器官对重离子束辐照的耐受剂量和荷瘤动物肿瘤控制所需治疗剂量等数据,为重离子束治疗肿瘤的临床研究奠定了基础。在此基础上,近代物理所利用同步加速器HIRFL-CSR的全身肿瘤治疗终端于20093月到20137月共进行了110例深层肿瘤患者的治疗,其中大部分为常规治疗(手术、放疗、化疗)复发和/或无效的病例,取得了明显效果;确定了一些新的重离子束治疗适应症,并确定了1012次短疗程法;制定和优化了人体深部肿瘤治疗计划,建立了剂量分布精细测量系统。研究成果产生了较大的国际影响和巨大的社会效益。

一、创新成果

近代物理所采用先进的技术路线,设计了满足临床应用的小型重离子束治疗肿瘤专用加速器。产品以回旋注入器+同步加速器为主结构,采用慢引出方式提供均匀的束流用于治疗。产品中ECR离子源提供的离子束经回旋加速器初步加速,然后经过电荷剥离,注入到同步加速器中加速至400MeV/u,在人体内的射程可达27cm,可用于治疗全身各个部位的肿瘤。在降成增效的基础上,每套能为使用重离子束治疗肿瘤装置的企业节约投资与运行成本。

近代物理所高度重视重离子束治疗肿瘤装置的示范和产业化推广,积极与政府、医院和投资商洽谈,以创新的理念和模式全力推进重离子治疗装置的相关合作。目前,近代物理所已签订了两台重离子束治疗肿瘤装置合同,正在进行设备研制和测试调试,标志着我国重离子治疗装置正式进入示范和产业化阶段。

二、产学研合作

1.合作模式

近代物理所与泰基公司发挥各自优势分别承担重离子束治疗肿瘤装置关键系统研制、医用重离子加速器制造、产品标准制定和产品医疗器械注册等工作。在“双方互信,互利共赢”的基础上,项目创新性地建立了跨单位、跨部门、跨专业的项目管理体制,分别由两方单位的主要技术、管理人员为主建立项目管理体系,分工明确,以确保长效的合作机制、协调机制和利益分配机制、信息共享机制和人才培养机制。

同时,遵循“政府引领、市场主导、开发集聚、互利共赢”的原则,近代物理所积极引入市场机制,充分发挥其它合作方的资源优势,通过强化科技成果的产品应用,延伸重离子治疗项目的产业链,实现逐步打造重离子治疗产业营销展示平台、装备制造平台和投资平台的目标。

目前,近代物理所与武威市人民政府、甘肃荣华生化集团签订协议合作共建武威重离子治疗肿瘤示范中心项目;与兰州市人民政府、兰州城投公司签订协议共同建设兰州重离子医学创智产业项目。按照统一规划、共同推进、分步实施的工作思路,由合作各方共同进行项目的合作开发,形成以示范中心的建设推动重离子束治疗肿瘤技术和装置研发与产业化推广的局面。

2.合作经验

1)根据研究所与合作单位特点创新管理体制,制订产学研工作规划,抓重点,抓落实。开展多渠道、多模式的合作,重点推动重离子束治疗肿瘤装置为主的高技术的产业化。与产业化合作企业创新性地建立了跨单位、跨部门、跨专业的项目管理体制。提出建立重离子治疗肿瘤装置企业标准,为我国重离子治疗肿瘤技术和产业发展提供依据,大力推进重离子治疗肿瘤装置产业化,建立至少2家重离子治疗示范中心,实现重离子束治疗肿瘤装置集成创新和工程化示范,建设重离子束治疗肿瘤装置制造基地,逐步推进其规模产业化突破一批产业关键核心技术和前沿技术,为研究所可持续发展积累前瞻技术,引领战略性新兴产业发展。

2)树立正确的理念,大力推进产学研结合。破除长期形成的闭门造车的研究观念,树立符合市场经济导向的理念;提高全所职工对产学研结合的重要意义的认识,树立面向社会、面向企业、面向经济建设的意识;加强对产学研结合的宣传,树立正确的舆论导向,增强全员的市场意识、质量意识和服务意识,提高走产学研结合道路的自觉性。

3)不断提升院所自身的科研能力,为产学研合作提供有力的技术支持。研究所自身的科研能力是带动产学研合作水平提升的重要因素。研究所科研的重点应该放在应用技术的开发和对企业的技术服务上,要采取必要的激励手段鼓励研究人员结合生产实际开展科研活动,鼓励科研人员和研究生到企业去寻找课题、承接项目,培养研究人员的创业意识和创造能力。要加强学科和专业建设,培养学科和专业带头人,造就在行业和相关科技领域有一定影响的名师、名专家,并积极参与企业技术攻关、产品研发,开展科技服务活动,帮助企业解决生产过程中的具体技术问题。

三、成果的推广应用前景

目前我国每年新增肿瘤患者约200万例,其中60%患者需要做放射治疗,新增患者可以用重离子束进行放射治疗,重离子束治疗肿瘤装置需求巨大。

通过开展重离子束临床治疗,以先进的技术带动临床试验和科学研究的发展,创立了医疗技术的制高点。对造福人民的健康、实现国家“人口与健康”的战略目标具有重要意义。

重离子束治疗肿瘤技术和装置的推广应用对行业的科技创新也起到了很大的促进和带动作用。通过研制过程中的技术攻关和自主创新,提升了我国先进加速器的研发和制造水平,并使之迅速转化为市场优势,创新工艺技术,形成良性循环,创出了新品牌、新产品,并且通过国内外技术交流与合作,掌握了新技术,培养和造就了一批科技创新人才。

重离子束治疗肿瘤装置的核心是重离子加速器,磁铁是加速器中的关键部件,在航空航天、军工、能源、电动汽车等行业,高性能磁铁的需求越来越大,要求越来越高。项目产品符合国家产业发展方向,对促进我国核技术的开发与综合利用、降成增效、形成新的社会经济增长点,促进行业与地方区域经济的健康发展具有非常重要的作用,经济社会效益巨大,同时也将为人类公共卫生事业作出应有的贡献。