國家重大科學裝置——蘭州重離子加速器冷卻儲存環(huán)最近成功實現(xiàn)了變能量慢引出。慢引出的重離子束可在多個能量之間自動切換,為實現(xiàn)深部腫瘤治療解決了關鍵技術難題。
核物理學家、中國科學院副院長詹文龍院士說,利用重離子束治療腫瘤,對健康組織損傷小,對腫瘤療效佳,可以準確進行適形照射,精確控制和嚴格監(jiān)測照射劑量,是迄今最理想的放射療法。
中國科學院近代物理研究所科研人員實現(xiàn)了變能量慢引出后,加速器主環(huán)可提供能量在80-400兆電子伏(MeV)間自動切換的高能碳離子束,滿足人體全體位腫瘤治療的需要。
今年1月,科研人員已成功實現(xiàn)主環(huán)單能量慢引出,利用主環(huán)提供的100兆電子伏中能重離子束,進行了7批82例淺層腫瘤治療的臨床試驗,取得了很好的治療效果。但由于引出能量的限制,所治療的病例均局限于距體表2.1厘米的淺層腫瘤。
科研人員指出,變能量慢引出是實現(xiàn)深層重離子治癌最為關鍵的技術,中國成為繼德國、日本、美國之后第四個掌握重離子束深部腫瘤治療技術的國家。
科研人員正進一步提高硬件的穩(wěn)定性,優(yōu)化系統(tǒng)軟件,提高引出束流的性能,為即將開展的深層腫瘤治療臨床試驗提供技術保障。
今年7月通過國家驗收的蘭州重離子加速器冷卻儲存環(huán)是中國自行設計建造的第一個規(guī)模大、能量高、實現(xiàn)全離子加速的重離子同步加速器冷卻儲存環(huán)系統(tǒng)。這個總投資近3億元人民幣的大科學裝置主要包括主環(huán)、實驗環(huán)、放射性束分離器、實驗探測裝置、輻射防護系統(tǒng)、蘭州重離子加速器改進和建安工程。
蘭州重離子加速器冷卻儲存環(huán)主要科學目標是:以超重核合成研究為主的重離子核物理,以強子結構和性質研究為主的強子物理,以高電荷態(tài)重離子碰撞研究為主的原子、分子和團簇物理等。與此同時,該裝置產生的重離子束可以用于癌癥的臨床治療。
傳統(tǒng)的放射療法利用γ射線、電子、X射線、中子等輕粒子。它們射入人體后,劑量主要損失在淺層,隨著射程增大而逐漸減小,到達病灶時其劑量已經(jīng)不足以治療腫瘤。因此,γ刀是用6束γ射線從不同方向同時照射,以湊足治療必需的劑量,其結果是會對沿途正常組織造成很大的傷害。
而重離子與生物分子相互作用的特點之一是其獨特的倒轉劑量分布,即在入射通道有一個低劑量的坪區(qū),而在接近射程末端時出現(xiàn)一個高劑量的峰區(qū),通過調節(jié)入射重離子的能量,就可以使入射重離子主要照射在腫瘤上,而對正常組織的損傷最小。
詹文龍說:“重離子束在物質中的劑量損失集中于射程末端,這種物理學特性使之成為對付腫瘤理想的放射療法。”(俞錚)
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