大國重器，矗立在祁連山下
2021年5月28日，國家主席習(xí)近平在中國科學(xué)院第二十次院士大會、中國工程院第十五次院士大會、中國科協(xié)第十次全國代表大會上講話時說：“我國科技實力正在從量的積累邁向質(zhì)的飛躍、從點的突破邁向系統(tǒng)能力提升，科技創(chuàng)新取得新的歷史性成就?！?/p>
他還特別指出，科技在民生領(lǐng)域取得顯著成效。其中，醫(yī)用重離子加速器、磁共振、彩超、CT等高端醫(yī)療裝備國產(chǎn)化替代取得重大進展。
聞聽這一消息，遠在2000公里之外的西北甘肅，位于河西走廊東端的祁連山下的武威重離子治療腫瘤中心的全體醫(yī)護人員無不群情振奮，歡欣鼓舞！院長葉延程更是心潮澎湃，久久不能平靜！回首十年來中國重離子系統(tǒng)臨床應(yīng)用中心落戶武威的決策過程，以及建設(shè)過程中經(jīng)歷的種種艱辛，他不禁感慨萬端！
尤其是習(xí)近平在講話中所說的一席話，似乎就是對他們“十年磨一劍”精神的高度肯定：
“實踐證明，我國自主創(chuàng)新事業(yè)是大有可為的！我國廣大科技工作者是大有作為的！”我國廣大科技工作者要以與時俱進的精神、革故鼎新的勇氣、堅忍不拔的定力，面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康，把握大勢、搶占先機、直面問題、迎難而上，肩負起時代賦予的重任，努力實現(xiàn)高水平科技自立自強！
10年里，從騰格里沙漠邊緣的一塊荒漠戈壁灘，到今天占地近3000畝的一處現(xiàn)代化高科技醫(yī)院，除了參與建設(shè)的全體人員外，共同見證這座“國之重器”艱難誕生的，還有遠處連綿起伏的祁連雪山！
這一切還得從頭說起。
中國重離子花開武威
自1993年起，位于甘肅蘭州的中國科學(xué)院近代物理研究所，依托蘭州重離子加速器國家實驗室，在國內(nèi)率先開展了重離子治癌研究，通過先進加速器技術(shù)和核探測技術(shù)的研發(fā)、重離子束治療相關(guān)生物學(xué)基礎(chǔ)研究以及與相關(guān)醫(yī)療機構(gòu)合作，進行臨床前期試驗研究，培養(yǎng)出一支高水平的重離子治療技術(shù)人才隊伍。這突破了國外產(chǎn)品的專利壁壘，掌握了相關(guān)核心技術(shù)，研制出我國具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的醫(yī)用重離子加速器。
該所研制出的我國首臺具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的大型高端醫(yī)療器械——碳離子治療系統(tǒng)，用于實體腫瘤的治療，技術(shù)水平居于國際前列，實現(xiàn)了國產(chǎn)重離子治療設(shè)備零的突破。該裝置獲得60多項專利授權(quán)，其中兩項專利被評為全國百強優(yōu)秀專利；獲得了國家四部委聯(lián)合頒發(fā)的國家重點新產(chǎn)品證書、2013年度“中國產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新成果獎”和第十七屆中國國際高新技術(shù)成果交易會“優(yōu)秀產(chǎn)品獎”；榮獲2020年甘肅省科技進步獎特等獎。
2022年9月21日，國家原子能機構(gòu)2022年第三季論壇在京舉辦，發(fā)布了核技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域十件大事，展示核技術(shù)近年來在國民經(jīng)濟領(lǐng)域的重大應(yīng)用成果?！笆着_國產(chǎn)自主知識產(chǎn)權(quán)醫(yī)用重離子加速器成功投入臨床應(yīng)用”工作入選近年來核技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域十件大事。首臺醫(yī)用重離子加速器投入臨床應(yīng)用，為重離子高端制造業(yè)、精準離子醫(yī)療等奠定了堅實的技術(shù)支撐，使中國成為全球第四個擁有自主研發(fā)重離子治療系統(tǒng)和臨床應(yīng)用能力的國家，打破了國外壟斷。
2022年9月19日，“醫(yī)用重離子加速器模型”在新疆烏魯木齊市開幕的第七屆中國一亞歐博覽會上亮相，引起了與會專家學(xué)者的極大關(guān)注。而這項國家重大科技項目，從發(fā)明到進入臨床運用經(jīng)歷了整整十年。
或許有人會問，這么一項“大國重器”，為什么會落戶在甘肅武威這樣一個人口稀少、交通不便、環(huán)境惡劣的地方呢？
事在人為！
不要忘了，歷史上的武威，從來就不是一個寂寞的邊陲小城，而是古絲綢之路上的一座重鎮(zhèn)。這里曾經(jīng)演繹了千年絲路的故事，見證了東西交流、商賈絡(luò)繹的繁華。
甘肅省政協(xié)原常委、省政府原參事、西北師范大學(xué)研究員李并成認為，甘肅是我國歷史上率先對外開放的地區(qū)，河西走廊堪稱我國走向世界的第一條通道。而位于河西走廊東端的武威自古以來胡商漢賈絡(luò)繹不絕，并有不少西域和中亞商客長期留居于此。
進入21世紀，隨著“一帶一路”倡議上升為國家戰(zhàn)略，位于“一帶一路”重要節(jié)點的武威更是當仁不讓，重揚再振絲路雄風(fēng)的風(fēng)帆！而武威重離子醫(yī)院則適時提出了“中國重離子，花開武威，燦爛一帶一路”的口號，自覺肩負起新的時代使命！
其實，千年之前，沉積于武威人血脈中的那種胸襟博大、氣度開闊、開放包容、不甘人后、勇于為天下先的基因，在重離子醫(yī)院落戶武威的過程中，被重新激活了！
時間回溯到十年前。
2012年3月21日,武威重離子示范基地項目啟動，基礎(chǔ)建筑動工。
2014年4月3日，磁鐵支架、核心設(shè)備磁鐵、安裝支架及其他一些輔助工具的重離子治療裝置從中科院蘭州近代物理研究所起運，抵達武威重離子治療腫瘤中心項目現(xiàn)場，在環(huán)大廳進行安裝，標志著我國第一臺擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的重離子治療裝置建設(shè)進入快車道，開始進入全面安裝調(diào)試階段。
2015年12月23日，我國首臺自主研發(fā)的醫(yī)用重離子加速器在武威重離子治療腫瘤中心成功出束，實現(xiàn)了碳離子束的加速每核子400兆電子伏及非線性共振慢引出，達到了設(shè)計指標，標志著國家重離子輻照技術(shù)的應(yīng)用邁出了實質(zhì)性的步伐。
醫(yī)用重離子治療示范裝置是目前世界上最緊湊的重離子治療裝置，其同步加速器周長僅56米，擁有專利60余項。醫(yī)用重離子治療示范裝置由注入器、中能束運線、同步加速器、高能束流線和4個治療終端組成。建成后的重離子中心可治療肝癌、腦膠質(zhì)瘤、前列腺癌等，目前每年可收治腫瘤患者1000—1500人，每人每療程費用為20萬元。
武威重離子醫(yī)院組織宣傳科副主任陳燕君，是2012年2月從蘭州大學(xué)護理系畢業(yè)后入職醫(yī)院工作的。10年來，她先后在手術(shù)室、放療科工作，還在重離子項目辦擔(dān)任講解員。尤其是從2013年7月到2018年12月她擔(dān)任講解員期間，親眼見證了重離子醫(yī)院從一張規(guī)劃圖到變成現(xiàn)實的全過程。
“那時候，我常常是面對著一張圖紙，向國內(nèi)各地的參觀者講解重離子醫(yī)院的基本情況，描述醫(yī)院的未來前景……10年后，我說的話一步一步變成了現(xiàn)實，我為此感到特別驕傲”，陳燕君自豪地說。
“海市蜃樓”是沙漠中經(jīng)常出現(xiàn)的一種奇幻現(xiàn)象。10年前，陳燕君所描繪的醫(yī)院前景，何嘗不是一種“海市蜃樓”！而10年后，當一撥一撥的參觀者，乘坐著電瓶觀光車，在偌大的醫(yī)院里參觀時，副院長張雁山的解說詞更是信心滿滿。他帶著客人，一會兒講解重離子原理，一會兒帶客人親身體驗醫(yī)院園林式的康養(yǎng)中心，當年戈壁灘上的陣陣風(fēng)沙，已經(jīng)變幻成陣陣和煦的春風(fēng)。
重離子治癌先進有效
2020年3月26日，首臺中國醫(yī)用重離子加速器在甘肅省武威腫瘤醫(yī)院正式投入臨床應(yīng)用。
在醫(yī)院主樓大廳，特大的電子屏幕上演示著醫(yī)院內(nèi)部的分布情況和治療原理介紹。這臺擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的碳離子治療系統(tǒng)的出現(xiàn)，意味著在抗擊癌癥的放療之路上，中國正式邁入了全面升級并且擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的放療“2.0時代”。
1903年，英國物理學(xué)家威廉·亨利·布拉格（William·Henry Bragg）與克里曼（Kleeman）在實驗中觀測到帶電粒子束進入物質(zhì)后，會在某個深度形成一個劑量高峰，科學(xué)界稱之為“Bragg峰”，中文譯為“布拉格峰”。
這個“神奇”的現(xiàn)象引起了科學(xué)家的注意。1946年，美國人威爾遜首次提出用布拉格峰進行腫瘤放療，他認為，帶電粒子束進入人體后不會像傳統(tǒng)射線那樣在沿途不斷地釋放能量，而會在某一特定深度（即腫瘤部位）釋放幾乎全部的能量。
細胞是人體結(jié)構(gòu)和生理功能的基本單位。每個人體內(nèi)都有數(shù)十萬億計的細胞，它們每天有序“工作”，人體才能正常運轉(zhuǎn)。
但如果人體的正常細胞發(fā)生了病變，這個“生了病”的細胞就會變成另一副面孔。它不再有計劃地正常分裂，而是變得極具掠奪性，瘋狂搶占營養(yǎng)、惡性繁殖、生長失控，這就是癌細胞。所以，一旦人類遭遇細胞癌變，往往會陷入一發(fā)不可收拾的局面。
面對癌細胞的“肆意妄為”，人類并非束手無策。藥物治療、手術(shù)切除和放射治療就成了人類消滅“腫瘤魔君”的三大手段。
放射治療是最常用的。作為一種物理治療手段，放射治療已有100多年歷史。在放療“1.0時代”，最常使用的射線是X射線，此外還有我們熟悉的伽馬射線，它們都被稱為傳統(tǒng)放療射線（光子放療）。
在對抗癌細胞時，傳統(tǒng)射線就像是一個蒙著眼睛的“殺手”，無法主動辨別正常細胞和癌細胞，在進入人體后實施無差別殺傷。
傳統(tǒng)射線這種自帶的屬性，對于患者而言，隨之而來的就是難以避免的副作用，甚至容易造成更為嚴重的并發(fā)癥。所以某種程度上，治療效果其實就是在“賭”，賭的是好細胞和癌細胞誰先扛不住。最可怕的是，經(jīng)常出現(xiàn)好細胞先死亡、癌細胞的生命力卻特別頑強的結(jié)果。
而隨著科技的發(fā)展，放射技術(shù)也在進步，科研人員不斷尋找、創(chuàng)造、改良著可以利用的新手段，最終找到了比傳統(tǒng)射線這個“蒙眼殺手”更有智慧和本事的新一代“殺手”，它的名字叫“重離子束”。
這個叫重離子束的新一代“殺手”，在治療腫瘤時都有哪些優(yōu)勢呢？
精確區(qū)分敵我，這個技能叫作獨特的深度劑量分布。重離子束在穿越生物組織的過程中，沉積的劑量較小（坪區(qū)），也就是說在穿透人體的過程中，重離子束只是路過并不施加傷害，這樣的話，正常細胞終于可以不再“躺槍”，有利于保護正常組織和關(guān)鍵器官。當重離子束到達癌細胞時，才開始放大招殺敵，就是所謂的劑量主要沉積在射程末端（峰區(qū)）。
因此，可以通過調(diào)節(jié)重離子的能量，使布拉格峰精確落在腫瘤處，從而進行精準殺滅，同時分清敵我，關(guān)愛健康組織。值得指出的是，布拉格峰現(xiàn)象是重離子束的自身屬性，簡直是射線界的“天使”。
治療周期更短，這個技能叫作相對生物學(xué)效應(yīng)（RBE）高。重離子束進入生物組織后，在“峰區(qū)”，也就是癌細胞聚集的地方，沉積的能量密度高，能量密度高就代表著強大的殺傷力，這會使得癌細胞DNA產(chǎn)生雙鏈斷裂的比例較高。當雙鏈斷裂了，癌細胞再想惡性繁殖也是很難了……
重離子相對生物學(xué)效應(yīng)比常規(guī)光子射線要高約3倍。因而，重離子束對癌細胞的“殺傷力”更大，治療次數(shù)相應(yīng)減少，從而縮短治療周期。
對氧依賴小，敏感性更強，這個技能叫作氧增比（OER）小。大量證據(jù)表明，腫瘤生長于特有的異常血供系統(tǒng)，從而導(dǎo)致對腫瘤細胞的供氧和養(yǎng)分不足，稱之為乏氧細胞。然而，常規(guī)射線對于這些乏氧細胞并不敏感，如何提高瘤內(nèi)乏氧細胞的放射敏感性也是腫瘤放療的一個重要問題。
與常規(guī)光子放療不同，重離子束對腫瘤細胞的殺傷不依賴于氧的存在。因為重離子主要是通過電離形成的高密度二次電子的電離作用導(dǎo)致DNA雙鍵斷裂來殺滅癌細胞，重離子的氧增比小，可用于治療供血不足的乏氧腫瘤。
成像看得見，治癌精度高，這個技能叫作PET在線劑量驗證。重離子束與生物組織的原子核相互作用后會產(chǎn)生正電子發(fā)射體，利用正電子發(fā)射體層技術(shù)（PET）進行外部成像，并與治療計劃的CT圖像比對，可以對重離子束照射到體內(nèi)腫瘤的劑量分布進行在線驗證，保證治療的安全性。
正是以上四大技術(shù)特征，將重離子束控制在毫米級范圍內(nèi)，精確有效地殺滅腫瘤細胞，且對周圍健康組織的損傷達到最小，特別是對于不宜手術(shù)、對常規(guī)射線不敏感、常規(guī)射線治療后復(fù)發(fā)的部分腫瘤，均可接受重離子束的治療。
如果用一句話概括，那就是重離子放療精度高、療程短、療效好、副作用小。因此，由于自身獨特的物理和生物學(xué)特性，重離子束被認為是21世紀最理想的放療射線，通常選碳離子束作為重離子放療射線。
武威重離子醫(yī)院院長葉延程認為，重離子治癌是先進有效的放療方法。所謂重離子，是指重于元素周期表上2號元素氦之后并被電離的粒子。與常規(guī)放療射線相比，重離子以其在物質(zhì)中的劑量損失集中于射程末端的物理學(xué)特性和高的相對生物學(xué)效應(yīng)，用于治癌時對病灶周圍健康組織損傷最小，對癌細胞殺傷效果好，患者日常活動不受影響，療程短、無痛苦，副作用較低等優(yōu)勢明顯。因此，重離子腫瘤放射治療設(shè)備，特別適宜用于外科手術(shù)、化療、常規(guī)放療無效或易復(fù)發(fā)的難治病例，適用于全身實體腫瘤的放射治療。
葉延程還進一步介紹說，我國目前每年新增癌癥患者超過350萬，每年因癌癥死亡人數(shù)約270萬，占我國每年死亡總?cè)藬?shù)的20%，居各種死亡原因首位。重離子與當前醫(yī)院里的X射線和γ射線相比，對腫瘤組織殺傷最大，對人體副作用小，患者的生存質(zhì)量也更高。重離子只需用1/3的X射線照射時間就可殺死癌細胞。通過對患者進行CT、核磁共振等定位，再制訂周密的治療計劃，重離子束深層治癌要治療10到12次，每次幾分鐘到十幾分鐘，遠低于放化療的一個多月。
如果把加速后的重離子束比成一把劍，那么它最大的優(yōu)勢是“利”。傳統(tǒng)放療使用的射線在穿過物質(zhì)時輻射強度迅速衰減，但重離子束在穿越正常組織時劑量沉積很小，劑量主要沉積在其射程末端，即“布拉格峰”——尖銳的“劍刃”，并且表現(xiàn)出很高的相對生物學(xué)效應(yīng)，“劍”更鋒利，可以更有效地殺死癌細胞，同時對周圍健康組織損傷很小。
重離子束的另一個優(yōu)勢是“準”，重離子束的側(cè)向散射小，可以很好控制其照射方向，進行精確的適形照射，保護周圍的健康組織和重要器官免受傷害。
重離子治療極大地減少了傳統(tǒng)放療帶來的副作用、并發(fā)癥和后遺癥，受到業(yè)界的推崇。
全生命周期呵護健康
在醫(yī)院的沙盤展示臺上，我們可以看到整座醫(yī)院的分布情況以及醫(yī)用加速器的模型展示。
武威重離子醫(yī)院在打造重離子治療腫瘤標準化診療模式的同時，推行全周期健康管理新模式。進入中心的每一位患者，首先要進行健康評估，心理測評，以便在重離子治療的同時，全程給予心理治療，減輕患者焦慮和壓力。醫(yī)院還為患者提供中醫(yī)藥辨證施治，從整體上調(diào)整健康狀況。每位患者均可享受該中心獨有的“10S睡眠管理”，通過測量、物理治療、會診、中醫(yī)藥治療、物理因子治療等十個方面的干擾，讓患者放松心情、保持良好睡眠，增強免疫力，全面提升自身戰(zhàn)勝腫瘤的能力與信心。
在武威腫瘤醫(yī)院重離子院區(qū)，設(shè)有中醫(yī)頤養(yǎng)園，建成了南湖、東湖、桃花源島等風(fēng)景區(qū)。尤為獨特的是“東籬文化治療館”和“東籬田園治療區(qū)”，患者閑暇之余，可進入文化館品味西北的記憶文化，接受健康管理文化的熏陶，在花海和田野中重溫久違的田園生活，以種植和收獲的方式鍛煉身體，提升機體免疫水平，一掃痛苦而恐懼的記憶。同時，還可以免費獲取食材，在享受傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生活和文化中，自己耕耘，享受綠色食品，讓患者在輕松愉快的氛圍中忘卻病魔帶來的夢魘，回歸恬淡靜好歲月。
夜幕降臨，重離子中心南湖上，水幕電影和水舞燈光秀開啟了。溫馨的畫面與歌聲相伴，在如瀑的水面上展開，仿佛在訴說一段溫暖的人間故事。它既是白晝的延續(xù)，生活的延續(xù)，也是在與永恒并肩的路途上生命的繼續(xù)。
許多從南方來到這里治病的患者及家屬，不無感慨地說：“沒有想到地處西北的武威市有這么好的治療機構(gòu)，更沒有想到這個重離子醫(yī)院的環(huán)境勝過江南水鄉(xiāng)！”
目前，這里已成為當?shù)氐囊蛔t(yī)療與健康科普教育基地。
栽下梧桐樹 引來金鳳凰
甘肅省武威腫瘤醫(yī)院作為國家衛(wèi)健委評審?fù)ㄟ^的三級甲等腫瘤專科醫(yī)院，具備開展重離子臨床治療的資格。醫(yī)院同期引進了生物芯片、生物免疫治療等高新技術(shù)項目，將多種高科技項目匯聚到武威重離子治療腫瘤中心，為重離子治癌的開展提供全方位的支持和保障。
醫(yī)院現(xiàn)有職工1500名。重離子項目開展至今，醫(yī)院專門引進培養(yǎng)腫瘤治療專業(yè)人才500名，已對重離子治療骨干專業(yè)技術(shù)人員在國內(nèi)進行了輪訓(xùn)。近年來，武威重離子醫(yī)院已擇優(yōu)派出50余名重離子治療專業(yè)人員到德國、美國、日本及中國上海等地培訓(xùn)學(xué)習(xí)，5批專業(yè)技術(shù)人員分別完成了重離子治療技術(shù)進修工作，目前已回院開展工作，醫(yī)院與他們建立了長期合作關(guān)系。
同時，醫(yī)院還聘請多名日本和德國專家以及臺灣長庚醫(yī)院放療物理師吳嘉明、臺灣地區(qū)腫瘤放射治療委員會前主任委員任益民教授長期在武威工作，并深度開展重離子治療相關(guān)培訓(xùn)；醫(yī)院建立起一套放射物理學(xué)、放射生物學(xué)、放射醫(yī)學(xué)等方面的國際化標準診療模式，奠定了重離子系統(tǒng)臨床應(yīng)用的基礎(chǔ)。
現(xiàn)在甘肅省武威腫瘤醫(yī)院已組建四國重離子專家聯(lián)盟,并與53名國際、國內(nèi)知名專家簽訂了協(xié)議，其中國際專家23人，國內(nèi)專家20人，遠程會診專家10人。通過引進國際、國內(nèi)最優(yōu)秀的專家來武威工作，重離子醫(yī)院被打造成為國際一流的醫(yī)療平臺。
截至目前，武威重離子醫(yī)院已收治了700多名來自省內(nèi)外的患者，他們幾乎涵蓋了全國所有省、自治區(qū)、直轄市以及香港、臺灣等地，比利時、盧森堡等國家的病人也陸續(xù)來武威接受診療。
2021年8月16日，甘肅省政府參事室專題調(diào)研組一行赴武威，對醫(yī)用重離子加速器治療腫瘤項目進行了專題調(diào)研。
調(diào)研組組長車安寧參事在其后執(zhí)筆撰寫的調(diào)研報告中認為，由中科院系統(tǒng)在甘肅省研發(fā)的醫(yī)用重離子項目及相關(guān)設(shè)備、設(shè)施已經(jīng)成熟，經(jīng)幾百例人體臨床試驗后觀察，治療效果顯著。它不僅具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)，屬于國內(nèi)領(lǐng)先的高科技項目，目前在國際上也只有少數(shù)國家掌握該項技術(shù)。
放眼甘肅的經(jīng)濟社會發(fā)展，少有實質(zhì)性的亮點，而在高科技領(lǐng)域，更是鳳毛麟角。醫(yī)用重離子項目作為一項惠及上百萬患者的民生工程，成為甘肅省的一個獨特亮點，更是填補了國內(nèi)空白。因此，讓它盡快投入規(guī)?；褂?，做強做大，不僅是造福廣大患者的一項時不我待的任務(wù)，也是樹立甘肅正面形象的良好舉措。而且項目投入全面運營，不僅每年會額外給甘肅增加十幾萬人的流動人口，還會帶來百億元以上的直接和間接收入。這對于甘肅這個經(jīng)濟、科技、社會、旅游業(yè)、服務(wù)業(yè)相對落后的省份，都將是一個巨大的促進和拉動。
為此，調(diào)研組建議甘肅省應(yīng)當成立由一位主要領(lǐng)導(dǎo)牽頭的“醫(yī)用重離子項目專項領(lǐng)導(dǎo)小組”，將其作為一件大事來抓，力爭把好事辦好，讓亮點更亮……
