楊丹梨鷺 封面新聞?dòng)浾?譚羽清 閆雯雯

回旋加速器是利用磁場(chǎng)和電場(chǎng)共同使帶電粒子作回旋運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)中經(jīng)高頻電場(chǎng)反復(fù)加速的裝置，是高能物理中的重要儀器。

說(shuō)到這種儀器，我們一般會(huì)聯(lián)想到原子彈研發(fā)、宇宙射線模擬、尋找新粒子等各種“高深莫測(cè)”的物理實(shí)驗(yàn)。但近些年，隨著科技的創(chuàng)新發(fā)展與落地轉(zhuǎn)化，醫(yī)用回旋加速器生產(chǎn)的放射性核素正在成為醫(yī)生的好幫手，讓病人的癌癥能更早被發(fā)現(xiàn)。

為什么回旋加速器生產(chǎn)的物質(zhì)還能“查癌”？我國(guó)相關(guān)科技研發(fā)、落地情況如何？8月下旬，記者來(lái)到四川玖誼源粒子科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱“玖誼源”）尋找答案......

醫(yī)用回旋加速器助力 找到細(xì)胞狀態(tài)的腫瘤

走進(jìn)玖誼源剛投入使用的研發(fā)生產(chǎn)基地，能看到其中已經(jīng)擺放了不少不同型號(hào)的醫(yī)用回旋加速器，有的正在進(jìn)行組裝試驗(yàn)，有的已經(jīng)基本調(diào)試完成。據(jù)悉，該基地具備年產(chǎn)35臺(tái)醫(yī)用回旋加速器的能力，目前公司已收獲了多家醫(yī)院的訂單。

在上個(gè)世紀(jì)回旋加速器被發(fā)明出來(lái)時(shí)，它主要用于驗(yàn)證高能物理實(shí)驗(yàn)當(dāng)中某些粒子碰撞時(shí)發(fā)生的現(xiàn)象。當(dāng)高速運(yùn)動(dòng)的粒子在靶體里與特定物質(zhì)發(fā)生碰撞，就可能產(chǎn)生某些自然界中沒(méi)有的放射性核素，而特定的核素，與葡萄糖、膽堿等人體某些癌癥病灶所需物質(zhì)結(jié)合后制成放射性藥物，就能成為“查癌”標(biāo)識(shí)。

這是基于什么原理？該公司總經(jīng)辦主任唐毅以18F-FDG為例給出了解釋，“腫瘤生長(zhǎng)需要很多能量，當(dāng)醫(yī)生將帶有放射性的葡萄糖注射到病人體內(nèi)，這些帶放射性的葡萄糖就會(huì)富集在腫瘤處。然后通過(guò)PET-CT這種正電子顯像手段將它捕捉到，醫(yī)生就能夠更精準(zhǔn)地識(shí)別哪里的細(xì)胞發(fā)生了癌變?！?/p>

放射性核素氟-18示意圖（圖片源自網(wǎng)絡(luò)）

他還表示，這種檢測(cè)手段比普通的CT更具優(yōu)勢(shì)，因?yàn)镃T是基于形態(tài)學(xué)的檢測(cè)手段，相當(dāng)于給腫瘤拍了一張照片，是直觀地去看可能的病灶部位形態(tài)變化及異常，而使用放射性藥物的PET-CT結(jié)合了PET功能顯像與CT形態(tài)學(xué)顯像的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)人體解剖結(jié)構(gòu)與功能代謝成像的完美結(jié)合， “相當(dāng)于腫瘤還處于細(xì)胞的狀態(tài)就能被發(fā)現(xiàn)。”

此外，談到放射性物質(zhì)，其安全性也深受關(guān)注，唐毅對(duì)此做了科普，“其實(shí)它（入藥的放射性核素）半衰期比較短，像氟-18，它的半衰期是109分鐘，即109分鐘它的劑量就會(huì)縮減一半，一天后就幾乎衰變完了?！倍宜幬镏蟹派湫栽氐挠昧恳埠苄?，“基本上注射1次最高的用量也就10mCi（毫居）左右，所受的輻射可能也就相當(dāng)于2~3次CT的劑量。”

老院士家國(guó)情懷 催生優(yōu)秀國(guó)產(chǎn)設(shè)備

目前，經(jīng)過(guò)多年技術(shù)攻關(guān)，該公司的醫(yī)用回旋加速器的核心技術(shù)已完全實(shí)現(xiàn)自研。據(jù)唐毅介紹，這一切起源于一位老院士就醫(yī)時(shí)油然而生的家國(guó)情懷。

自研醫(yī)用回旋加速器模型

某次這位院士去醫(yī)院檢查時(shí)，了解到所用的昂貴放射性藥物是由醫(yī)用回旋加速器所生產(chǎn)，而這些設(shè)備當(dāng)時(shí)都是進(jìn)口的。正好這位院士是加速器領(lǐng)域的專家，他認(rèn)為這種設(shè)備咱們中國(guó)人自己也有能力造。

于是他回去后，就召集了一批科學(xué)家，立項(xiàng)開(kāi)始研制國(guó)產(chǎn)小型回旋加速器。從2007年到2015年，在這近8年間，團(tuán)隊(duì)從基本的物理原理出發(fā)，從物理試驗(yàn)，到原理樣機(jī)，到工程樣機(jī)，再到商業(yè)化樣機(jī)，一步步攻克了醫(yī)用回旋加速器設(shè)備的核心技術(shù)。

“這個(gè)技術(shù)本身就是很難的，里面涉及束流動(dòng)力學(xué)的計(jì)算。而且要很嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乜刂萍铀倨髦械牧Ｗ邮?，這里面的磁場(chǎng)跟電場(chǎng)之間的配合是需要非常精準(zhǔn)的?！闭劦皆O(shè)備實(shí)現(xiàn)自研的過(guò)程，唐毅不禁感嘆。

資料顯示，束流動(dòng)力學(xué)是一門研究帶電粒子束在空間中運(yùn)動(dòng)規(guī)律的學(xué)科。粒子束是由大量粒子組成的集合體，它們?cè)诳臻g中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律受到許多因素的影響，如電磁場(chǎng)、空間磁場(chǎng)、粒子間相互作用等。

想象一下，在真空環(huán)境里，你要約束一種幾乎看不見(jiàn)的物質(zhì)讓它按照設(shè)定軌跡做不斷的回旋加速運(yùn)動(dòng)。如果約束不好的話，束流可能在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中就丟失掉了。

2013年，團(tuán)隊(duì)的第一臺(tái)醫(yī)用回旋加速器的原型機(jī)誕生，而現(xiàn)在，經(jīng)過(guò)不斷改造、創(chuàng)新、優(yōu)化，團(tuán)隊(duì)的國(guó)產(chǎn)設(shè)備“后來(lái)居上”，相對(duì)某些國(guó)外設(shè)備還更具優(yōu)勢(shì)，包括能快速實(shí)現(xiàn)更換的可插拔粒子源、單個(gè)損壞不影響設(shè)備整體供能的固態(tài)模塊化高頻源等，這些都讓讓醫(yī)護(hù)工作者在使用、維護(hù)加速器時(shí)能更加快速、高效、便捷。

科技創(chuàng)新+成果轉(zhuǎn)化 推動(dòng)我國(guó)核醫(yī)療發(fā)展

據(jù)唐毅介紹，他們2019年在綿陽(yáng)科學(xué)城投入使用的第一臺(tái)醫(yī)用回旋加速器穩(wěn)定運(yùn)行至今，已服務(wù)了約5000位病人，“這個(gè)設(shè)備沒(méi)有國(guó)產(chǎn)化前，做PET-CT診斷的費(fèi)用比較高，在零幾年時(shí)，國(guó)內(nèi)價(jià)格大概在2萬(wàn)多元一次，目前科學(xué)城醫(yī)院的收費(fèi)價(jià)格差不多是7000元。”

PET-CT儀器（圖片源自網(wǎng)絡(luò)）

他表示，在僅能依靠進(jìn)口設(shè)備時(shí)，由于價(jià)格高、維護(hù)不便、核素來(lái)源不穩(wěn)定等原因，我國(guó)的核醫(yī)療健康事業(yè)發(fā)展受制于人而現(xiàn)在國(guó)產(chǎn)化的設(shè)備，或能讓這種前沿的醫(yī)療方式得到更加快速的發(fā)展和推廣。

“目前我們的客戶已經(jīng)包括縣級(jí)醫(yī)療機(jī)構(gòu)地區(qū)的中心醫(yī)院，區(qū)域性的中心醫(yī)院?！碧埔阏f(shuō)道。并且他認(rèn)為未來(lái)我國(guó)的核醫(yī)療將快速拓展到更多醫(yī)學(xué)臨床領(lǐng)域，“現(xiàn)在（醫(yī)用回旋加速器生產(chǎn)的放射性核素）主要是用于腫瘤的早期診斷，其實(shí)它還可以用于生產(chǎn)其他放射性藥物，做阿爾茨海默癥、前列腺疾病等的篩查?！?/p>

在未來(lái)，唐毅表示公司將加強(qiáng)科技創(chuàng)新意識(shí)，用科技創(chuàng)新推動(dòng)企業(yè)發(fā)展，繼續(xù)深耕核醫(yī)療裝備領(lǐng)域，以現(xiàn)有的回旋加速器技術(shù)為基礎(chǔ)，進(jìn)行設(shè)備的創(chuàng)新和同位素技術(shù)的研發(fā)，助力我國(guó)核醫(yī)療健康發(fā)展。

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