超導(dǎo)質(zhì)子醫(yī)療系統(tǒng)是目前高端醫(yī)療裝備中最復(fù)雜的系統(tǒng)之一，致力于腫瘤治療關(guān)鍵科學(xué)問題。對于腦部良惡性腫瘤、脊髓腫瘤、腦血管疾病、頭頸部腫瘤、眼部病變、胸腹部腫瘤、兒科腫瘤等疾病均有較好的療效。

作為一種新型的放療技術(shù)，是目前國際公認(rèn)的先進(jìn)的腫瘤治療方法?；颊咧恍杼稍诖采希|(zhì)子治療系統(tǒng)便能瞄準(zhǔn)腫瘤細(xì)胞，實(shí)現(xiàn)對癌細(xì)胞精準(zhǔn)打擊，具有治療效果好、副作用小、患者恢復(fù)快的特點(diǎn)。

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在此之前，我國在質(zhì)子醫(yī)療領(lǐng)域缺少核心技術(shù)，核心部件都需要從國外質(zhì)子醫(yī)療領(lǐng)先國家進(jìn)口，在這種受制于人的情況下，中國科學(xué)院合肥研究院質(zhì)子治療系統(tǒng)研發(fā)團(tuán)隊歷經(jīng)五年，依靠對全超導(dǎo)托卡馬克大科學(xué)裝置所取得的科技成果進(jìn)行轉(zhuǎn)化，自主研發(fā)包括SC200、SC240等不同能量等級的超導(dǎo)質(zhì)子治療系統(tǒng)，于2021年3月順利引出質(zhì)子束流，實(shí)現(xiàn)了質(zhì)子治療系統(tǒng)的核心部件國產(chǎn)化。同年7月獲得國家衛(wèi)健委質(zhì)子放療系統(tǒng)準(zhǔn)予許可，9月面向全國招募質(zhì)子放療臨床研究志愿者。2022年2月首位鼻腔淋巴瘤患者經(jīng)過質(zhì)子放療后病灶消除。

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我國自研的超導(dǎo)質(zhì)子醫(yī)療系統(tǒng)究竟領(lǐng)先在哪里？這都?xì)w功于它的幾大關(guān)鍵部件，其中包括治療端系統(tǒng)、運(yùn)輸線系統(tǒng)、選能段及加速器系統(tǒng)。

治療端系統(tǒng)：為將加速器引出的束流擴(kuò)展成較大且均勻的質(zhì)子流，覆蓋所有腫瘤橫向面積，需要有一個束流配送系統(tǒng)。為了將質(zhì)子流形成一個擴(kuò)展布拉格峰，能照射到腫瘤的整個縱向深度，需要有一個束流能量調(diào)制器。所有這類專用功能的部件，共十多種都裝在治療頭內(nèi)。例如：

① 降能器：用于較大幅度降低質(zhì)子能量，常用的降能器是一個石墨柱體，外加不銹鋼殼作為保護(hù)。

② 轉(zhuǎn)動調(diào)制器：用于質(zhì)子束的射程調(diào)制。

③ 二進(jìn)制調(diào)能器：用于射程細(xì)調(diào)。

④ 射程補(bǔ)償器：確保擴(kuò)展Bragg峰后沿恰好落在靶區(qū)后方邊界上。

⑤ 散射系統(tǒng)：目前運(yùn)用最廣泛的束流擴(kuò)展系統(tǒng)，其中單散射系統(tǒng)只適用于照射野很小的情況，大量應(yīng)用的都是雙散射系統(tǒng)。

⑥ 準(zhǔn)直器：用于限制照射野，一般配有射程監(jiān)測器監(jiān)測質(zhì)子射程。

⑦ 定位系統(tǒng)：用于使質(zhì)子束精確地輻射在腫瘤病灶部位。

運(yùn)輸線系統(tǒng)：束流通過輸運(yùn)線系統(tǒng)傳輸?shù)街委熓遥缓蠡颊咴谥委熓医邮苜|(zhì)子治療。由四級鐵和二極鐵等部件組成，四極鐵能將束流聚焦，二極鐵可以改變束流的方向，使束流發(fā)生偏轉(zhuǎn)。束流在傳輸?shù)倪^程中，會出現(xiàn)發(fā)散的情況，因?yàn)槭鞯乃俣冗_(dá)到光速的60%，很難控制。必須通過多個一組的四極鐵進(jìn)行約束。

選能段：質(zhì)子治療時要根據(jù)腫瘤本身深度和厚度用不同能量的質(zhì)子，而回旋加速器引出的質(zhì)子流能量是固定的，因此要在加速器與治療頭之間有一個能量選擇系統(tǒng)，這個系統(tǒng)由降能器與離子光學(xué)用的各種磁鐵與測量元件所組成。當(dāng)質(zhì)子通過石墨層時，石墨厚度大則降低的能量越大，故用不同的厚度就可以得到不同的降能。當(dāng)加速器引出的230MeV 固定能量的質(zhì)子進(jìn)入能量選擇系統(tǒng)，通過調(diào)節(jié)降能器的不同厚度，就可以在輸出端得到從 70MeV 到 230MeV 連續(xù)可調(diào)的不同能量的質(zhì)子流。

加速器系統(tǒng)：加速器是整個系統(tǒng)的心臟，是產(chǎn)生質(zhì)子束流的地方，束流通過電磁場的作用，被加速到光速的60%左右，引出加速器。

該國產(chǎn)化系統(tǒng)研制成功并正式投入使用后，將有望降低國內(nèi)患者的治療成本，提高患者治療期間的生活水平。同時，將提升我國高端醫(yī)療設(shè)備的治療和產(chǎn)業(yè)化水平。

這么精密的儀器到底是怎么治療腫瘤的呢？由于癌細(xì)胞分裂率高，修復(fù)受損DNA的能力低，其DNA特別容易受到攻擊，所以質(zhì)子治療瞄準(zhǔn)腫瘤細(xì)胞的DNA進(jìn)行精準(zhǔn)打擊。當(dāng)DNA上的大量基因被破壞到無法修復(fù)時，腫瘤細(xì)胞就會停止分裂或死亡，起到治療腫瘤的效果。與傳統(tǒng)的放射治療相比，傳統(tǒng)的放射治療光子進(jìn)入人體后輻射劑量變大，使得正常的組織也受到大劑量的照射，患者會發(fā)生嘔吐、眩暈、惡心、組織機(jī)能損傷甚至復(fù)發(fā)腫瘤，而質(zhì)子治療利用質(zhì)子直線加速，進(jìn)入人體后大部分能量集中在射程末端，形成一個尖銳的能量峰，稱為布拉格峰。布拉格峰可以準(zhǔn)確瞄準(zhǔn)并殺死癌變細(xì)胞且不損傷周圍正常組織，從而達(dá)到良好的治療效果。