1 中國科學院近代物理研究所 2 蘭州重離子醫(yī)院

王小虎1,2 劉銳鋒1，2 張秋寧1,2 石健1

隨著放療技術的不斷進步,，放療理念的不斷更新,，放射腫瘤學學科已經取得長足進步，放療技術經歷了從二維,、三維乃至四維放療技術的轉變,，從適形到適形調強技術的進步，向提高腫瘤控制和減輕腫瘤周圍正常組織損傷的目標進一步邁進,。在常規(guī)放射治療設備不斷更新升級,、精確放療技術推陳出新，放療與藥物治療（化療,、靶向和免疫治療等）廣泛聯(lián)合的情況下,，我國惡性腫瘤的總體治愈率仍低于美國、日本等國家,。因此,，開發(fā)放射治療新技術、探索新的射線,、增強腫瘤輻射敏感性,、提高輻射殺傷效應等是提高腫瘤局部控制概率、降低正常組織損傷發(fā)生,、提高放射治療效果的重要研究思路,。不同于常規(guī)光子的質子、重離子束治療腫瘤成為腫瘤放射治療研究熱點,，國產醫(yī)用質子,、重離子加速器的研發(fā)成為放療設備領域的新的方向。

1.國際粒子治癌研究現(xiàn)狀

目前臨床使用和研究的粒子放射治療為質子和重離子（主要是碳離子）射線,，據國際離子治療聯(lián)合會(PTCOG)官網統(tǒng)計,，截止2019 年12 月，全球超過22 萬患者接受粒子治療,，其中重離子治療的患者達2.8 萬人,，占12.7%，分析2007 年至2018 年相關統(tǒng)計數(shù)據，全球接受重離子治療的患者人數(shù)正以年均超過10%的速度增長,。至2021 年5月,，全球共有101 家已運營的質子重離子治療中心，其中質子治療中心89 家(美國UFHPTI 擁有2 家),，重離子治療中心6 家,，質子/重離子治療中心6 家。按地域劃分,，亞洲31 家(中國5 家),，歐洲30 家，北美洲40 家,。2020 年至今共有6 家新開業(yè)的中心,，均為質子治療中心(分別位于比利時、西班牙,、美國),。目前粒子治療中心96%為質子治療中心，而具備重離子放療設備的僅占4%,，局限于日本,、德國、中國,、意大利和奧地利5 個國家,。這種分布不均衡的主要原因是質子設備較重離子設備具有體積小,、安裝費用和運行費用均較低的優(yōu)勢,，而且機架旋轉治療技術也在質子設備中更容易實現(xiàn)，目前德國海德堡離子治療中心（Heidelberg ion treatment center, HIT）是全球唯一擁有旋轉機架治療技術的碳離子治療中心,。

目前,，重離子加速器研發(fā)和制造主要集中于德國和日本，但是由于設備占地面積大,、技術復雜,、采購費用高、運維技術及費用高等原因,，嚴重限制了設備的推廣和應用,，進而導致重離子治療腫瘤缺乏高質量的隨機對照臨床研究明確其治療腫瘤效果，研發(fā)中國自主知識產權的重離子加速器具有非常重要的現(xiàn)實意義,。

2.重（碳）離子治癌優(yōu)勢

碳離子射線相對于光子放射治療,，在物理學和劑量學上存在一定的優(yōu)勢，已在多項劑量學研究中得以證實,。此外,，放射生物學研究結果顯示，碳離子的相對生物學效應（relative biological effectiveness, RBE）明顯高于質子和光子射線。然而,，粒子射線的放射物理學和生物學的優(yōu)勢能否轉化為患者的治療獲益需要在臨床實踐中進一步證實,，探索最佳的粒子射線治療策略需要開展嚴謹、科學的臨床研究,。

（1）重（碳）離子放射物理學優(yōu)勢

從物理學角度而言,，光子射線（Χ、γ 射線）不帶電荷也沒有質量,，而粒子,，如質子和重離子，帶電荷并具有一定質量,。光子治療表現(xiàn)為在近組織表面能量釋放最大,，并隨著穿過組織結構深度而能量逐漸減少。而粒子治療會在入射組織后表現(xiàn)為一個低劑量坪區(qū),，到達組織一定深度后沉積最大能量,，即Bragg 峰。根據腫瘤的位置和大小,，可以調制展寬Bragg 峰(Spread out Bragg peak, SOBP),，把SOBP 準確地覆蓋于腫瘤靶區(qū)，從而實現(xiàn)腫瘤較高的劑量照射,，而其周圍正常組織得到更好的保護,。由于質子和碳離子的線性能量傳遞（Linear energy transfer，LET）不同,，碳離子具有獨特的物理學特性：

a,、與常規(guī)光子線比較，具有倒轉的劑量分布特征,；

b,、碳離子束在入射組織中多重散射效應小，束流橫向散射也??；

c、束流配送靈活,，由于帶電粒子在磁場作用下會發(fā)生偏轉,，因而可根據實際情況采用靈活多樣的束流配送系統(tǒng)形成不同的掃描方式，如均勻掃描,、筆形束掃描等,；

d、碳離子治療中最常發(fā)生的核分裂效應是剝奪12C 核中的一個中子,，形成一個半衰期為20min 的11C 放射性同位素,，或剝奪兩個中子形成半衰期為19s 的10C 放射性同位素。這兩種碳放射性同位素在衰變時都發(fā)射出正電子，利用正電子發(fā)射斷層掃描（Positron Emission Tomography, PET）來監(jiān)測正電子的位置,，使實時監(jiān)測和精確治療成為可能,。這個物理特性是X 射線、電子和質子所不具備的,，也是重離子治療特有的優(yōu)點,。

（2）重（碳）離子治療的放射生物學優(yōu)勢

用重離子束流照射神經膠質瘤細胞系(M059J/K)、肝癌細胞系(Hep G2),、宮頸癌細胞系(Hela),、乳腺癌細胞系(MCF-7，HCC1937),、肺癌細胞系(A549,，H520，PGCL3)及正常細胞系(L02),，得到了較好的實驗結果,，這些實驗數(shù)據支撐了重離子束應用于腫瘤臨床治療。實驗證明癌細胞經過重離子照射后,，細胞周期發(fā)生變化,、染色體畸變、損傷后修復,、細胞凋亡,，細胞輻射敏感性、DNA 損傷等相關指標,、細胞內相關基因和蛋白的表達隨之發(fā)生變化,，這些分子層面的變化是導致癌細胞發(fā)生輻射生物學效應的相關機制。

相對生物學效應（Relative Biological Effectiveness,，RBE）高：RBE 是比較不同種類的電離輻射引起的生物學效應的物理量,，影響離子束RBE 的因素主要包括：離子種類、劑量,、傳能線密度（linear energy transfer，LET）,、細胞種類,、生物學終點等。質子治療中RBE 一般類似與光子射線,，為 1.1,。而碳離子束具有高的 RBE 值，明顯大于質子,，RBE 值隨入射深度的增加而增加,，在形成 Bragg 峰位置處同步達到最大值，這使得能量大部分沉積在腫瘤區(qū)域，而束流經過的正常組織得到保護,。碳離子束的 Bragg 峰區(qū)與 RBE 峰區(qū)在同一位置出現(xiàn),，這使得碳離子束能量最大限度的作用于靶區(qū)，從而使得碳離子能達到相對于X 射線的2-3 倍的RBE,。因此,，碳離子是治療癌癥較為理想射

線。重離子治療對氧依賴性較?。河靡栽u價放射治療對氧的依賴性的指標是氧增強比（OER,，oxygen enhancement ratio）。質子,、γ 射線和 X 射線等低 LET 射線的 OER 高,，最高可達3，作用于乏氧腫瘤時輻射敏感性低,，細胞致死率低且容易修復,，而對于碳離子而言，隨著 LET 的升高,，幾乎沒有氧效應的影響,。雙鏈DNA 損傷比例高：X 射線、電子和質子損傷以DNA 單鏈為主,，而碳離子是高LET 射線,，產生的致密電離輻射可產生大比例的DNA 雙鏈斷裂（double-strand break，DSB）,，并且重離子誘導的DSB 修復速度明顯慢于X 或γ 射線誘導的DSB 修復,，未修復的DSB 由于引起遺傳信息的丟失而導致細胞死亡。對細胞周期的依賴性較?。旱蚅ET 射線的輻射敏感性隨著細胞周期變化,，細胞在M 期和G2 期輻射敏感性最強，對S 期和G1 期輻射不敏感,。但是對于碳離子束這樣的高LET 射線對S 期和G1 期的細胞也同樣敏感,，重離子治療對細胞周期的依賴性小。

3.國產重離子加速器研發(fā)現(xiàn)狀

（1）歷史回顧

中國科學院近代物理研究所是一個依托大科學裝置,，開展重離子科學與技術,、加速器驅動的先進核能系統(tǒng)研究的基地型研究所。戰(zhàn)略定位是建成國際一流的重離子科學與技術,、加速器驅動的先進核能技術研究基地,。其先后建成多代大型重離子加速器裝置，并依托重離子加速器裝置開展重離子物理及相關應用研究,，是我國重離子科學與技術的國家戰(zhàn)略科技力量,。自1993 年以來,，近代物理所通過先進加速器技術和核探測技術的研發(fā)、重離子束治療相關生物學基礎研究以及與相關醫(yī)療機構合作進行的臨床前期研究積累,，培養(yǎng)了一支高水平的重離子治療的技術人才隊伍,，掌握了相關核心技術，也使我國成為繼美國,、德國,、日本以外的第4 個掌握重離子治癌技術的國家。

在前期建設的蘭州重離子研究裝置(HIRFL-CSR)的基礎上,，中國科學院近代物理研究所于2012 年正式啟動國產碳離子治癌示范裝置的研發(fā),，并成立其全資控股公司——蘭州科近泰基新技術有限公司，重點負責設計建造滿足臨床應用的小型碳離子治療系統(tǒng),。碳離子治療裝置的生產,、安裝、調試,、產業(yè)化,、產品準入檢測以及日常運維，該醫(yī)用重離子加速器系統(tǒng)的同步加速器周長僅為56.17 米,，是世界上最小的碳離子治療系統(tǒng),。

2012 年，甘肅蘭州和武威分別開始了重離子治療中心建設工作,，甘肅武威重離子治療中心于2018 年4 月正式建設完成并通過第三方檢測部門檢測,，2018 年4 月，甘肅武威重離子治療中心國產碳離子治療系統(tǒng)完成第三方檢測,，于2018 年11 月正式進入臨床試驗階段,，共入組46 例受試者完成了臨床試驗，包括頭頸部,、胸部,、腹部、盆腔,、軀干及四肢等全身各部位腫瘤,。入組患者均有明確的病理診斷，治療采用均勻掃描和點掃描兩種治療模式,，肺癌及肝癌治療時采用呼吸門控技術,，根據病理類型不同，分別采用50.4-68GyE/10-16Fx 的劑量分割模式,，治療結束隨訪12 個月，1 年LC 為90.6%,，客觀緩解率為34.7%,，僅有1 例（2.1%）患者發(fā)生3 級治療相關晚期毒副反應,。基于此研究結果,，我國自主研發(fā)的碳離子治療系統(tǒng)于2019 年10 月正式獲得國家藥品監(jiān)督管理局的批準注冊,，隨后獲得醫(yī)療設備配置許可，武威重離子治療中心于2020 年3 月正式開始臨床治療,。蘭州重離子治療中心已完成了設備安裝,，目前處于設備檢測及注冊臨床試驗準備階段。同時,，中國福建媽祖重離子治療中心,、武漢大學人民醫(yī)院重離子治療中心、中國科學院大學附屬腫瘤醫(yī)院重離子治療中心相繼開工建設,。

（2）國產碳離子治療系統(tǒng)的結構特點

醫(yī)用重離子加速器（HIMM,，Medical heavy ion accelerator）由加速器系統(tǒng)和治療系統(tǒng)組成。加速器系統(tǒng)為治療系統(tǒng)提供能量為120MeV/u-400MeV/u 的12C6+束流,，在人體組織內最大射程為270mm,；治療系統(tǒng)通過治療控制軟件控制加速器系統(tǒng)輸送治療所需要的不同能量的12C6+束流，通過治療頭束流配送系統(tǒng)和束流能量調節(jié)系統(tǒng),，形成治療所需的不同深度及不同靶區(qū)形狀的均勻照射野,，進行適形和調強治療。

① 加速器系統(tǒng)

加速器系統(tǒng)采用電子回旋共振（ECR）離子源來提供穩(wěn)定可靠的12C5+離子束流,，以回旋加速器作為注入器,，將ECR 離子源提供的12C5+離子束能量提高到6.2MeV/u，經中能傳輸系統(tǒng)傳輸?shù)酵郊铀倨髯⑷肟?，通過剝離注入,，把束流剝離為12C6+注入到同步加速器，然后將束流能量從6.2MeV/u 加速到終端所需要的能量,，引出到高能傳輸系統(tǒng),，由高能傳輸系統(tǒng)配送到終端。

HIMM 加速器系統(tǒng)主要由離子源及低能傳輸系統(tǒng),、回旋加速器,、中能傳輸系統(tǒng)、同步加速器,、高能傳輸系統(tǒng)組成,。

離子源及低能傳輸系統(tǒng)

離子源系統(tǒng)使用的ECR 離子源能夠產生強流、高電荷態(tài)的多電荷態(tài)離子,，束流穩(wěn)定,、可重復性好，同時由于ECR 離子源采用微波加熱等離子體產生多電荷態(tài)離子,，理論上離子源基本沒有壽命問題,，是目前產生強流高電荷態(tài)離子束的最有效裝置,。

低能傳輸系統(tǒng)采用簡單、緊湊及實用的設計理念,，其全長不超過3.5 米,，按功能其主要由離子源引出離子束的分析與傳輸、回旋加速器橫向的匹配注入,、回旋加速器縱向的匹配注入以及與同步加速器注入同步的斬波器的劈束等四部分組成,。

離子源系統(tǒng)引出的離子束為含有多種質荷比的混合態(tài)離子束，首先經低能傳輸系統(tǒng)前端的離子束分析系統(tǒng),，利用不同能量質荷比離子束在分析系統(tǒng)末端橫向相點位置不同的原理,，篩選出回旋加速器需要的12C5+離子束，后經橫向發(fā)射度匹配系統(tǒng)及縱向發(fā)射度匹配系統(tǒng)匹配注入回旋加速器,。

回旋加速器系統(tǒng)

回旋加速器作為HIMM 主加速器——同步加速器的注入器,，旨在對束流進行初加速，把從離子源產生并經低能束線輸送到回旋加速器中平面的約9.29keV/u 的低能離子束加速到6.2MeV/u 的水平,。

中能傳輸系統(tǒng)

中能傳輸系統(tǒng)是利用磁極性交替排列的四極磁鐵在水平與垂直方向把束流限定在真空管道內,，用分布于四極磁鐵之間的二極磁鐵把束流導向同步加速器的注入口的束流配送裝置。

同步加速器

同步加速器是利用高頻電場加速帶電粒子的環(huán)形加速器裝置,，也是HIMM 碳離子束的主加速裝置,，主要用來將從回旋加速器引出并通過中能傳輸系統(tǒng)傳輸?shù)酵江h(huán)的6.2MeV/u 的碳離子束加速到終端所需的能量并引出至高能傳輸線。同步加速器包括注入,、加速,、引出過程。同步加速器經過剝離注入先將碳離子12C5+剝離一個電子變成全裸碳離子12C6+,，然后加速碳離子12C6+束到治療所需能量120MeV/u-400MeV/u,，再引出到高能傳輸系統(tǒng)。

高能傳輸系統(tǒng)

高能傳輸系統(tǒng)是利用磁極性交替排列的四極磁鐵在水平與垂直方向把束流限定在真空管道內,，用分布于四極磁鐵之間的二極磁鐵把束流導向各治療室的束流配送裝置,。

② 治療系統(tǒng)

治療系統(tǒng)主要由治療室和各治療室配備的治療終端設備組成。

治療室：HIMM 共配備有4 個固定束治療室,，分別為1 號治療室（90°治療頭）,、2號治療室（0°+90°治療頭）、3 號治療室（0°治療頭）,、4 號治療室（45°治療頭）等,。

治療終端：每個治療終端根據需求配備治療頭、圖像引導系統(tǒng),、患者支撐系統(tǒng),、呼吸門控系統(tǒng)、治療計劃系統(tǒng),、激光定位系統(tǒng),、治療控制系統(tǒng)及治療室輔助設備,。

圖像引導系統(tǒng):國產碳離子治療系統(tǒng)配備了正交DR 圖像引導和Cone-Beam CT 圖像引導系統(tǒng),，能夠實現(xiàn)患者在線位置驗證,，保證患者治療前靶區(qū)中心與等中心在一定精度范圍內的重合，減少擺位誤差對治療的影響,。

患者支撐系統(tǒng)：主要是指治療床,，碳離子治療系統(tǒng)的治療床應充分考慮離子治療設備配送系統(tǒng)的特點，允許床平面繞其縱軸適當旋轉,。目前蘭州重離子治療中心碳離子治療系統(tǒng)每個治療室均配備了KUKA 六維機械臂治療床,，保證了治療的靈活性，且能夠彌補固定束治療室的缺點,，滿足全身各部位腫瘤的治療,。

呼吸門控系統(tǒng)：呼吸運動管理技術在放射治療中的應用能夠減少腫瘤的運動及正常組織照射，特別是胸部和腹部腫瘤建議均采用呼吸門控系統(tǒng)進行治療,。目前呼吸控制和檢測裝置多使用由位置傳感器,、紅外光標記物、或壓力變化監(jiān)測等組成的呼吸感應系統(tǒng)來監(jiān)測和控制呼吸,，國產碳離子治療系統(tǒng)目前采用壓力變化監(jiān)測的呼吸門控系統(tǒng)來進行胸腹部腫瘤的治療,，目前配備的為日本ANZAI 公司的呼吸門控系統(tǒng)。為了進一步提高治療效率,，中國科學院近代物理研究所正在研發(fā)生物視聽反饋呼吸引導技術,，該技術有效地將個體化視聽反饋系統(tǒng)、呼吸屏氣技術和基于同步加速器的呼吸門控技術結合起來,，幫助患者調整呼吸周期與加速器磁激勵周期同步,，從而提高治療效率。

治療計劃系統(tǒng)（Treatment planning system,，TPS）：目前市場上已有多種TPS 用于粒子治療計劃設計的臨床應用和研究,，如Raystation，HIPAN,，Xio-N,，CiPlan，Syngo 等,。國產碳離子治療系統(tǒng)目前采用其自主研發(fā)的CiPlan TPS,，采用LKM RBE 模型進行劑量計算和優(yōu)化，該TPS 具有以下技術特點：a 支持CT,、MRI,、PET 影像的DICOM 3.0/RT輸入/輸出；b 圖像融合功能,，能夠準確快捷提供多種數(shù)字圖像融合方法,，包括平面融合,、標記點融合和自動融合；c 豐富實用的靶區(qū)及器官勾畫功能,，具有智能的器官自動識別

與提取功能,，以及豐富的手動勾畫工具，簡便實用,；d 具有三維重建功能,，重建圖像細膩逼真，可以清晰顯示各個器官,、射野,、等劑量面等多種信息；e 計劃設計快速高效,，包括2D,、2D-LS 和3D-SS 等多種碳離子適形放療計劃設計，劑量計算快速準確,；f 計劃比較簡單實用,，能夠實現(xiàn)DVH、劑量曲線,、點劑量等多種計劃比較功能,；g 計劃評估直觀可靠，支持積分/微分,，多個器官DVH 同屏顯示,，組合器官的DVH 計算等。為了進一步評價和完善國產CiPlan TPS,，安裝于蘭州重離子醫(yī)院的國產碳離子治療系統(tǒng)也配套安裝了Raystation TPS,。

治療控制系統(tǒng)：首臺國產碳離子治療系統(tǒng)的治療控制系統(tǒng)為其自主研發(fā)，蘭州重離子醫(yī)院的國產碳離子治療系統(tǒng)上同時搭載了斯洛文尼亞Cosylab 公司研發(fā)的精準控制系統(tǒng),，能夠實現(xiàn)束流和劑量與TPS,、機械臂治療床、影像引導設備,、呼吸控制系統(tǒng)的精密配合和協(xié)調運轉,，實現(xiàn)碳離子束的精準治療。

（3）掃描方式：

國產碳離子治療系統(tǒng)能夠實現(xiàn)均勻掃描（Uniform scanning, US）和筆形束掃描（Pencil beam scanning, PBS）兩種治療方式,，可根據病變部位及腫瘤特點選擇適合的掃描方式進行治療,。均勻掃描方式能夠進行2D 和2D-LS 治療，從靶區(qū)適形性和劑量準確性方面而言,，首選筆形束掃描技術,，能夠實現(xiàn)3D-SS 及調強碳離子治療（IMCT）。

4.國產重離子加速器的研發(fā)方向

（1）設備集成化、小型化

醫(yī)用輕離子加速器和醫(yī)用重離子加速器的集成化是未來研究發(fā)展的方向之一,，即將質子等輕離子束和重離子束集成于同一醫(yī)用加速器系統(tǒng),，以實現(xiàn)復合治療、綜合利用,、降低成本的目的,。由于醫(yī)用重離子加速器系統(tǒng)和醫(yī)用輕離子加速器系統(tǒng)結構組成原理基本相同，目前世界上已有或在建的一些緊湊型醫(yī)用質子/重離子加速器兼具有質子和重離子放療的功能,，如日本賓庫粒子束治療中心(HIBMC),、德國 海德堡質子重離子治療中心（HIT)、意大利國立質子重離子治癌中心(CNAO)和中國上海質子重離子醫(yī)院等,。

高治療增益、小型化,、低成本的需求推動著醫(yī)用質子加速器和醫(yī)用重離子加速器技術不斷的進步,。雖然近年來超導等先進技術的使用，使得醫(yī)用質子/重離子加速器更加緊湊,，但是與人們期望的更加小型化的設備相比,，仍然存在著較大距離。實現(xiàn)醫(yī)用加速器系統(tǒng)的更加小型化,，并且降低治療成本,，將是未來設備研究的重點。隨著激光加速(LaserAcceleration),、固定場交變梯度加速器(FFAG),、 高梯度線性加速器(High-gradient Linacs)、超導磁鐵(Superconducting Magnets)等先進技術的發(fā)展及 應用,，未來實現(xiàn)與當今醫(yī)用電子直線加速類似的小型化粒子治療設備將不再遙遠,。中國科學院近代物理研究所聯(lián)合其下屬科近泰基新技術有限責任公司將在十四五期間進行醫(yī)用輕離子治療裝置和小型化重離子治療裝置的研發(fā)，打造擁有自主知識產權和核心技術的醫(yī)用輕離子技術應用研發(fā)基地,，打造核技術,、生物醫(yī)學、先進制造等多學科多領域技術交叉綜合發(fā)展示范平臺,。預計在5 年內將實現(xiàn)首臺（套）輕離子治療裝置的上市運營,，并研發(fā)和安裝第一臺國產旋轉機架小型化重離子治療裝置，為后續(xù)標準化產品做工藝提升,。通過產品的研發(fā)將有效驅動粒子加速器技術,、終端放療技術為主體的高端醫(yī)學放療產業(yè)鏈的自主創(chuàng)新和集成發(fā)展，助推健康中國戰(zhàn)略和大國裝備制造向縱深發(fā)展,。

（2）多模態(tài)影像技術的應用保證治療更趨精準

未來醫(yī)用加速器放療技術發(fā)展的方向是基于先進的質子/重離子放療設備,，綜合利用呼吸門控技術(Gating Technique)、實時成像及追蹤技術、精確擺位技術以及劑量引導,、生物適形等先進技術,，以高治療增益為目的，實現(xiàn)腫瘤的高精確化放療,?；卺t(yī)用電子直線加速器的精確放療，雖然在IMRT,、IGRT 和 4DCT 精確放療技術方面取得了顯著地進步,，但是由 于X 射線輻射劑量隨組織深度而成指數(shù)衰減的特性，就不可避免地對正常組織產生較大的損傷,。而質子和重離子在入射人體組織后存在集中沉積能量的Bragg 峰,，具有獨特的劑量分布優(yōu)越性，更適合于腫瘤的高精確化放療,。治療計劃系統(tǒng)(TPS)在精確放療中扮 演著重要的角色,，醫(yī)用質子加速器TPS 系統(tǒng)中，美國Varian 公司的Eclipse 系統(tǒng)和日本Hitachi 公司的系統(tǒng)已 經相對比較成熟,，能夠實現(xiàn)調強質子治療(Intensity Modulated Proton Therapy,IMPT),、實時圖像門 控質子束治療(Real-time Image Gated Proton Beam Therapy,RGPT)、錐形束CT 治療(Cone Beam CT, CBCT)等先進治療計劃,。由于重離子相對生物效應 (RBE)在體內是變量,，其計算理論基礎與質子完全 不同，醫(yī)用重離子加速器TPS 目前正處于進一步發(fā)展之中,。另外,，醫(yī)用重離子加速器用于放療的離子束主要是碳離子，重離子種類眾多,，尋求更高治療增益的其它粒子也將是未

來研究的方向,。

（3）信息網絡技術的應用促進治療系統(tǒng)向更加智能化發(fā)展

現(xiàn)代醫(yī)學的發(fā)展對醫(yī)療設備的智能化提出越來越高的要求，智能化轉型是未來醫(yī)用質子,、重離子加速器等放療設備發(fā)展的必然趨勢,。醫(yī)用加速器的智能化將有效結合高精確放療技術、現(xiàn)代通信與信息技術,、計算機網絡技術,、先進制造技術以及智能材料35]等，實現(xiàn)放療過程的自動化,、網絡化,、信息化和動態(tài)標準化，減小因放療人員業(yè)務水平差異等因素對治療結果造成的影響,。另外,，可通過網絡建立更為強大的腫瘤放療數(shù)據庫,，實現(xiàn)智能系統(tǒng)管理和資源共享，為腫瘤治療的綜合性研究提供更加廣闊的大數(shù)據平臺,。

5.總結與展望

質子,、重離子具有優(yōu)越的放射物理學優(yōu)勢，重離子較質子更具有優(yōu)越的生物學特點,，可能進一步提高腫瘤放射治療效果,，降低正常組織不良反應。但是由于設備昂貴,，建設,、運行及維護費用較高，限制了其相關研究和發(fā)展,。2021 年3 月,，十三屆全國人大四次會議表決通過了《中華人民共和國國民經濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035 年遠景目標綱要》(簡稱“十四五規(guī)劃”)，其中的“專欄4 制造業(yè)核心競爭力提升”中明確提出要突破腔鏡手術機器人,、體外膜肺氧合機等核心技術,，研制高端影像、放射治療等大型醫(yī)療設備及關鍵零部件,。相信，隨著國家“十四五規(guī)劃”的實施及對醫(yī)用重離子加速器等大型醫(yī)療設備研發(fā)的重視,，以中國科學院近代物理研究所為代表的科技創(chuàng)新主體一定會大

有作為,，重離子治療領域的相關技術將得到快速的發(fā)展，定會促進我國國產重離子,、質子加速器設備制造及臨床應用的日益成熟,，通過降低設備成本和運行維護費用，從而降低治療費用,，在國內逐漸普及應用,，最終造福于我國廣大腫瘤患者。