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本文转自：文汇报
上海科研团队勇挑重担，实现高端医疗设备首台套突破
十年创新“长跑”，国产质子刀“出鞘”
医院肿瘤质子中心，我国首台国产质子治疗系统即将正式投用，每年可为到位病患提供服务。图为质子治疗室内景。（受访者供图）
滴水湖畔，世界顶尖科学家论坛永久会场（临港会场）启用，集聚全球顶尖科学资源的“科学家社区”变为现实。本报记者邢千里摄
■本报记者张懿我国第一套完全由国内设计、研制加工的国产质子治疗系统，本月5日取得国家颁发的医疗器械生产许可证，加上国庆前夕获得国家医疗器械注册证，由此，这台能够造福众多肿瘤病人的高端设备已完成所有取证工作，即将正式投用。质子治疗系统即俗称的“质子刀”，是目前国际上最先进的肿瘤治疗手段之一。虽然我国在这方面研究起步较晚，但在国家和地方的大力支持下，上海科研团队勇挑重担，十年磨一剑，终于实现首台套突破。党的二十大报告强调，加快实施创新驱动发展战略，坚持面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康，加快实现高水平科技自立自强。事实上，这台异常复杂、高端的设备，不仅本身是上海生物医药技术与产业创新的一个重大成果，而且也是大科学装置“上海光源”服务科研、造福社会而衍生出的创新结晶。它的研发，对我们在更多关键核心技术上自立自强、打破国外技术垄断，具有很大启示。对肿瘤仅需“精准爆破”手术、化疗、放疗是现代肿瘤治疗的3种主流手段。质子放疗作为放疗的一种，和光子（X射线、伽马射线等）放疗的原理类似，但具有更好的适形性和无创伤优点。一般光子放疗的高能射线在穿透人体、抵达肿瘤前后，会杀伤“沿途”组织，但质子束流具有一种名为“布拉格峰”的物理特性，可以通过调控，将绝大部分能量释放在人体内的特定深度，精准杀伤肿瘤，大大减少“途中”的损伤。打个简单的比方，如果说传统放疗是用高能光子的“盾构”瞄准肿瘤，通过照射形成一条穿过病灶的“隧道”；质子放疗则以最小的损伤，将质子“炸药”送抵病灶处“引爆”。因此，质子治疗副作用小、无创无痛，多数病人在照射后可以当即离院，从事日常活动。在发达国家，质子治疗已成为对抗癌症的重要手段。美国国内已布局近40套质子治疗系统，日本也有近30套。按照该比例，为满足我国国内需求，至少要部署到套质子系统。但此前由于该设备依赖进口，价格昂贵、维护不便，限制了在国内的普及，因此，上海此次突破，可以说正当其时。在位于嘉定新城的上海交通大医院肿瘤质子中心，我国首台国产质子治疗系统已安装调试到位，并经过严格的性能检测和临床验证。该项目由上海联和投资牵头，由国资控股的上海艾普强粒子设备有限公司、中国科学院上海应用物理研究所/中国科学院上海高等研究院“上海光源”医院携手研发。权威第三方报告表明，该系统的主要性能已达国际先进水平，束流精度达1毫米，剂量精度达98%；性能稳定，可用性超98.5%，同时，操作简便，容易上手。更重要的是，其临床数据非常令人信服：47位受试者、11种肿瘤，治疗后肿瘤控制率达%、近半数人的病灶完全消失。异常庞大、异常精密医院肿瘤质子中心，记者走进度旋转质子束治疗室。约50平方米的房间正中，是一台六轴机械臂，托起一张治疗床。治疗前，机械臂能根据治疗方案，精准地将床和病人摆放到最适合的角度位置，让悬挂在上方的一台复印机大小的窗口装置（相当于质子刀的“枪口”）瞄准病灶，启动照射。乍看之下，质子治疗设备似乎平平无奇。但事实上，它的体量和复杂度远不是这间治疗室所能体现和容纳的。整个国产质子治疗系统占地面积近平方米，治疗室只是它与病人直接接触的“冰山一角”；在后台，质子束先是在一间篮球场大小的房间里，被直径约8米的环形加速器加速到光速的70%左右，随后经高能输运线导引到治疗室外；那里有一个能容纳8层楼的钢筋水泥“洞穴”，洞壁上安装着一套直径10多米的旋转机架，能又稳又精准地操控重逾90吨的质子束发射端，将“枪口”也就是治疗室内那台“复印机”般的装置，以不超过1毫米的误差瞄准肿瘤照射。无论加速器、高能输运线，还是旋转机架、发射端，都凝聚了极高的技术含量与加工难度。据介绍，这套质子治疗装置包括了微波、控制、磁铁、真空、电源、测量等22个子系统，涉及十多个学科，是一台异常庞大、精密的机器。自年立项以来，上百名科研人员立足自主创新，瞄准世界一流，持续十年探索技术路线，攻克各种难关，这才实现了高端质子治疗装置“从0到1”的突破。目前，国产质子设备在性能比肩国际一流产品的同时，售价及维护成本却显著低于对方。极高的性价比，为它今后在国内广泛部署奠定了基础，假以时日，越来越多国内患者有望以更低的代价接受高端质子治疗。三个与创新有关的问题首台国产质子刀“十年磨剑”之初，曾有一家很有实力的企业在对该课题评估后发现，可投入的研发预算只能支撑约一年的研发。于是，他们知难而退。但艾普强、中国科学院上海应用物理研究所/中国科学院上海高等研究院“上海光源”团队，却用同样的预算啃下了这块硬骨头。极高的研发投入效率，背后的秘密就在于他们的创新模式。艾普强常务副总经理张海荣告诉记者，国产质子治疗系统的成功，回答了3个与创新模式有关的问题：一是应用研究如何面对国家重大需求，二是产学研如何深度合作，三是科研探索如何体现初心奋斗。来自艾普强和中国科学院相关单位构成的核心团队，此前曾在国之重器“上海光源”项目中得到长期历练。作为顶级科学平台，“上海光源”有许多技术与质子治疗装置一脉相承。由此，利用制度优势，借助大科学装置的经验积累，可有效降低研发成本，提升成果的高度。产学研方面，通常科研单位与产业界的合作如同跑“接力赛”，但在国产质子治疗系统项目中，产学研并没有简单“交接棒”，各方在共享知识产权的基础上，长期各施所长、并肩作战、深度融合，使得项目组既有实验室的氛围和活力，也有企业的规范和效率；既面向重大科技问题，也面向医疗和市场需求。当然，十年磨一剑的坚持，非常重要的是每一位参与者都抱有诚挚的初心。不少研发人员坦言，在最艰难的时候，大家都凭着一股信念在坚持：“只要我们自己把技术做出来，就能在高端医疗装备领域形成话语权，就能让进口产品大幅降价，就能让自主创新惠及百姓健康。”当前，完成所有取证后，国产质子治疗系统距离应用已不远。按照设计，它每年可为到位病患提供服务。同时，研发团队依然在进一步完善技术，他们希望通过后续研发，推出更强大、更小巧、更具性价比的质子治疗系统，让更多肿瘤患者看得起病，得到最先进的治疗。