近日，国科离子控股企业兰州泰基中标福建省肿瘤医院重离子质子放射治疗系统采购项目，为国家重点研发计划“小型化重离子治疗装置研发”项目成果落地的首台装置，标志着我国在离子治疗装置研制方面取得了跨越性进展。

机架重量国际最轻

“小型化重离子治疗装置研发”项目是兰州科近泰基新技术有限责任公司（以下简称兰州泰基公司）2022年获批的“十四五”国家重点研发计划“诊疗装备与生物医用材料”重点专项2021年度“揭榜挂帅”榜单项目，项目经费1.5亿元。该项目由兰州科近泰基新技术有限责任公司牵头，由中国科学院近代物理研究所、国科离子医疗科技有限公司等9家单位共同参与完成。

项目主要针对目前重离子装置存在占地面积较大，医疗机构应用受限等问题开展攻关。

此前据兰州泰基公司常务副总经理、中科院近代物理研究所研究员、“小型化重离子治疗装置研发”项目负责人石健介绍：“我们在常规的重离子加速器的基础上做了改进，一方面让所有的性能指标不降低，另一方面就是做了更多的集成化，现在的重离子装置占地面积基本上在3000平方米左右，对于医院来讲，它不仅投资额度大，同时建设周期也比较长；

而我们的占地面积更小，便于让更多的医院配备重离子设备，重离子设备就可以更广泛地服务更多的患者。另外，我们在重离子设备中加入了旋转机架，它可以从任意角度对患者进行照射，这样对患者的正常组织损害会更小。”

目前项目进展顺利，其中多项关键技术取得突破，捷报频传。

直线注入器调试成功，指标超预期

据2024年11月消息，自研的项目关键部件——多离子直线注入器调试出束，意味着“直线注入器+同步加速器”模式的国产离子治疗装置能够提供多种离子用于放射治疗及临床研究。

同时，多离子直线注入器调试成功，束流强度创历史新高，以四价碳离子（C4+）为例，加速效率达到90%，引出流强达到250euA，是回旋注入器的25倍以上，终端流强将提高到1E10ppp以上，超过项目预期指标（3E9ppp），从而显著提升治疗剂量率，提高治疗效率。

突破3T磁场强度，达到世界领先

据2024年11月消息，项目关键部件——首台全尺寸复合弧形超导磁铁低温励磁测试成功，达到设计指标。

此次测试成功，将重离子治疗装置中偏转磁铁的最高磁场强度从1.6T提升至3T以上，并实现了二极、四极磁场的功能复合，将极大缩小医用离子加速器的尺寸和重量，是小型化装置必须突破的关键技术之一。

经过失超锻炼，二极线圈中心磁场强度达到3.02T，完全符合项目任务书要求。四极线圈一次加电到设计值电流，磁场梯度达到12.3T/m。本次测试的成功，不仅验证了弧形偏转磁铁理论计算的准确性与制造工艺的可行性，也标志着国产复合弧形超导磁铁即将进入批量化生产进程，表明我国在这一领域的技术和制造能力均已达到世界领先水平。

国际上重量最轻重离子旋转机架

此外，小型化轻量化重离子旋转机架（Gantry）也已完成安装，性能指标达到行业领先水平。

小型化重离子治疗装置超导磁铁

小型化重离子旋转机架（即Gantry）基于先进的弧形复合超导磁体技术，并采用紧凑型扫描磁铁，实现了Gantry的小型化、轻量化，使得Gantry总体重量仅为165吨，是已知目前国际上重量最轻的重离子旋转机架。

小型化重离子治疗装置旋转机架

集成重离子、质子治疗优势

此项目落地福建省肿瘤医院是国家重点研发计划项目的关键节点，为按期完成该项目奠定了坚实的基础。该装置集成了重离子和质子治疗的优势，可为终端提供质子、碳离子、氦离子、氧离子等多种离子，并通过小型化设计，有效降低医院建设成本，同时通过固定束治疗室与360°、180°轻量化旋转束治疗室（Gantry）的配合使用，进一步提高治疗效率，为患者提供更加便捷和高效的治疗服务。

该项目土建已启动，根据项目建设计划，预计2026年完成设备安装和调试、2027年开始装置检验注册并投入临床。

重离子治疗项目研发门槛极高，国际上只有德国、日本和美国等少数发达国家拥有这项技术，主要国外生产商包括日本的住友、东芝、日立等。

在重离子治疗设备小型化的道路上，日本迈出了许多关键步伐。1984年，日本开始筹建全球第一家重离子治疗中心。重离子设备占地面积8100多平米，该装置1994年正式开始接受病人。

2010年，第二代小型化医用重离子设备在日本投入使用，设备体积大大缩小，占地面积仅为第一代的1/3，投资减少一半以上。重离子治疗进入普及化阶段。

2016年，第三代医用重离子，全球首台超导旋转机架投入使用。伴随“笔状扫描”照射系统、“三维扫描”技术系统、“呼吸门控”技术、“在线PET监控”等关键技术被攻克，重离子治疗从实验性研究进入临床应用的全新阶段。

世界最小的重离子癌症治疗装置

2017年，日本放射医疗研究所宣布与东芝、日立、三菱、住友等四家企业，共同联合研发全新一代的医用重离子设备“量子刀”，采用激光等离子技术替代目前医用重离子设备中体积最大、耗资最多的同步加速器部分。如研发成功，可使医用重离子设备占地面积缩小到200平米，投资也将大大减少，对重离子治疗的全球化普及起到决定性作用。

2023年这一项目传来新进展，东芝能源系统株式会社（以下简称“東芝ESS”）及瑞穗东芝租赁株式会社（以下简称“MTL”）于2023年3月28日和日本国立研究开发法人量子科学技术研究开发机构（以下简称“量研”）就“新一代重离子癌症治疗装置（量子手术刀）原型机”签订租赁合同。

东芝ESS基于和MTL的制造合同，已开始用于量子手术刀原型机超导同步加速器的制造。东芝ESS将于2026年度结束前完成本原型机的制造，量研将在日本千叶地区正在建设的量子手术刀楼（临时名称）内安装。量研方面计划在取得药机法等许可后，即刻开展本原型机的临床应用。本原型机将成为世界最小的重离子癌症治疗装置。

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重离子治疗相比质子治疗具有独特的优势。重离子是原子序数大于2的带电离子，碳离子是适于治疗肿瘤的一种重离子。在相同剂量下，碳离子对肿瘤细胞的杀伤能力比质子大2~3 倍；对相同病例，碳离子比质子治疗时间短2~3 倍。重离子能够治疗射线抗拒型肿瘤，如胶质瘤、脊索瘤和黑色素瘤等，而质子不能；与质子相比，重离子横向散射小，位置精度高，治疗更精准。质子治疗一般推荐用于儿童肿瘤的治疗。

因此，抢占重离子应用技术的战略高地具有重要意义，我国是全球第四个掌握重离子治癌技术的国家。

我国首台国产重离子治疗示范装置在甘肃武威重离子中心装配，据介绍武威碳离子治疗系统避开了国外设备的技术专利，设计了一套独特的回旋加速器与同步加速器组合结构，占地面积80米×60米，其同步加速器周长为56.17米，是目前世界上最小的医用重离子加速器。同一级别的欧洲医用加速器周长达75米，日本加速器的周长也有62米。

此前近代物理所副所长杨建成透露，正在研发的第二代医用重离子加速器占地面积、耗电量都将大幅减少，价格也会更加便宜。他们的目标是，第二代产品的占地面积仅为第一代的1/3，耗电量减少到1/4，并融入20多项国产关键专利技术。

目前在研的最新一代重离子治疗装置占地面积还能如何缩减仍未可知，后续器械之家将持续关注该项目的最新动态。