重离子束治癌装置及技术发展

    上世纪70年代，中国科学院近代物理研究所为开辟重离子物理研究新领域，计划在兰州兴建一台中能(碳离子可达120 MeV/u)重离子加速器。在研讨该器建成后的研究目标与应用前景时，就提出了用重离子束进行肿瘤治疗^[1]。当时，在美国LBL(伯克利劳伦斯国家实验室)的Bevalac上正在进行肿瘤治疗的临床试验^l2]0 1988年，兰州重离子研究装置(HIRFL)建成后，我们成立了重离子生物效应及其机理研究课题组，开始了重离子束应用于生命科学的应用基础研究。1993年，近代物理所决定将现有能量提升至高能区(碳离子将达900 MeV/u)，拟在HIRFL上扩建一个电子冷却储存环((CSR)，这给我国开展重离子束治癌的研究和应用创造了有利条件。1995年，我所重离子束应用研究组以“重离子治癌技术的研究”为子课题，参加了“核医学和放射治疗中先进技术的基础研究”国家“九五”攀登计划(B)，从此重离子束治癌在我国进人了实质性研究阶段^[3]。至1999年，该课题组在放射物理学、放射生物学、放射增敏药物、治疗技术基础研究等方面，取得了一批可为临床治疗提供基础数据和技术储备的成果[41。2000年，在北京举行了“重离子束治癌，，为题的第145次香山科学会议[[s]，与会的国内外放射物理学家、放射临床医学家、加速器技术专家、医学影像学家讨论了如何推动和加快我国重离子束治癌工作，并建议组建国家重离子束治癌科学研究中心。在上述阶段中，我国的重离子束治癌研究取得明显进展。与此同时，日本、德国的重离子加速器上先后进人了临床应用，并取得令人鼓舞的结果[6,7]。但我们拟用HIRFL中能碳离子束进行浅层肿瘤的临床试验，却因CSR工程建设等因素，仍停留在生物物理实验研究阶段，直到2006年末才进人浅层肿瘤临床试验。

    重离子束治癌研究和临床应用，一般都是先在研究中心已有的重离子加速器上进行的，如美国LBL的Bevalac，日本NIBS(国立放射线医学综合研究所)的HIMAC，德国GSI(重离子研究中心)的SIS ,以及兰州重离子加速器国家实验室的HIRFL。由于疗效显著，日本和德国先后都在医院里建立了专用重离子加速器，如日本的Hyogo(兵库)，德国的Heidelberg(海德堡)。目前，我国也正在计划建造具有重离子加速器的医院，正式开展重离子束肿瘤治疗。重离子束治癌从研究到临床已有半个多世纪的历史，专为肿瘤治疗的重离子加速器也经历了一段发展时期，并有了长足进步。本文着重介绍这类装置和这项技术的发展情况。重离子束治疗肿瘤的优越性及其科学依据和原理，治疗采用的参数和国内外的进展，已有不少文章可以参考^[8–11]，这里不再赘述。