大国重器，矗立在祁连山下
2021年5月28日，国家主席习近平在中国科学院第二十次院士大会、中国工程院第十五次院士大会、中国科协第十次全国代表大会上讲话时说：“我国科技实力正在从量的积累迈向质的飞跃、从点的突破迈向系统能力提升，科技创新取得新的历史性成就。”
他还特别指出，科技在民生领域取得显著成效。其中，医用重离子加速器、磁共振、彩超、CT等高端医疗装备国产化替代取得重大进展。
闻听这一消息，远在2000公里之外的西北甘肃，位于河西走廊东端的祁连山下的武威重离子治疗肿瘤中心的全体医护人员无不群情振奋，欢欣鼓舞！院长叶延程更是心潮澎湃，久久不能平静！回首十年来中国重离子系统临床应用中心落户武威的决策过程，以及建设过程中经历的种种艰辛，他不禁感慨万端！
尤其是习近平在讲话中所说的一席话，似乎就是对他们“十年磨一剑”精神的高度肯定：
“实践证明，我国自主创新事业是大有可为的！我国广大科技工作者是大有作为的！”我国广大科技工作者要以与时俱进的精神、革故鼎新的勇气、坚忍不拔的定力，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，把握大势、抢占先机、直面问题、迎难而上，肩负起时代赋予的重任，努力实现高水平科技自立自强！
10年里，从腾格里沙漠边缘的一块荒漠戈壁滩，到今天占地近3000亩的一处现代化高科技医院，除了参与建设的全体人员外，共同见证这座“国之重器”艰难诞生的，还有远处连绵起伏的祁连雪山！
这一切还得从头说起。
中国重离子花开武威
自1993年起，位于甘肃兰州的中国科学院近代物理研究所，依托兰州重离子加速器国家实验室，在国内率先开展了重离子治癌研究，通过先进加速器技术和核探测技术的研发、重离子束治疗相关生物学基础研究以及与相关医疗机构合作，进行临床前期试验研究，培养出一支高水平的重离子治疗技术人才队伍。这突破了国外产品的专利壁垒，掌握了相关核心技术，研制出我国具有完全自主知识产权的医用重离子加速器。
该所研制出的我国首台具有完全自主知识产权的大型高端医疗器械——碳离子治疗系统，用于实体肿瘤的治疗，技术水平居于国际前列，实现了国产重离子治疗设备零的突破。该装置获得60多项专利授权，其中两项专利被评为全国百强优秀专利；获得了国家四部委联合颁发的国家重点新产品证书、2013年度“中国产学研合作创新成果奖”和第十七届中国国际高新技术成果交易会“优秀产品奖”；荣获2020年甘肃省科技进步奖特等奖。
2022年9月21日，国家原子能机构2022年第三季论坛在京举办，发布了核技术应用领域十件大事，展示核技术近年来在国民经济领域的重大应用成果。“首台国产自主知识产权医用重离子加速器成功投入临床应用”工作入选近年来核技术应用领域十件大事。首台医用重离子加速器投入临床应用，为重离子高端制造业、精准离子医疗等奠定了坚实的技术支撑，使中国成为全球第四个拥有自主研发重离子治疗系统和临床应用能力的国家，打破了国外垄断。
2022年9月19日，“医用重离子加速器模型”在新疆乌鲁木齐市开幕的第七届中国一亚欧博览会上亮相，引起了与会专家学者的极大关注。而这项国家重大科技项目，从发明到进入临床运用经历了整整十年。
或许有人会问，这么一项“大国重器”，为什么会落户在甘肃武威这样一个人口稀少、交通不便、环境恶劣的地方呢？
事在人为！
不要忘了，历史上的武威，从来就不是一个寂寞的边陲小城，而是古丝绸之路上的一座重镇。这里曾经演绎了千年丝路的故事，见证了东西交流、商贾络绎的繁华。
甘肃省政协原常委、省政府原参事、西北师范大学研究员李并成认为，甘肃是我国历史上率先对外开放的地区，河西走廊堪称我国走向世界的第一条通道。而位于河西走廊东端的武威自古以来胡商汉贾络绎不绝，并有不少西域和中亚商客长期留居于此。
进入21世纪，随着“一带一路”倡议上升为国家战略，位于“一带一路”重要节点的武威更是当仁不让，重扬再振丝路雄风的风帆！而武威重离子医院则适时提出了“中国重离子，花开武威，灿烂一带一路”的口号，自觉肩负起新的时代使命！
其实，千年之前，沉积于武威人血脉中的那种胸襟博大、气度开阔、开放包容、不甘人后、勇于为天下先的基因，在重离子医院落户武威的过程中，被重新激活了！
时间回溯到十年前。
2012年3月21日,武威重离子示范基地项目启动，基础建筑动工。
2014年4月3日，磁铁支架、核心设备磁铁、安装支架及其他一些辅助工具的重离子治疗装置从中科院兰州近代物理研究所起运，抵达武威重离子治疗肿瘤中心项目现场，在环大厅进行安装，标志着我国第一台拥有自主知识产权的重离子治疗装置建设进入快车道，开始进入全面安装调试阶段。
2015年12月23日，我国首台自主研发的医用重离子加速器在武威重离子治疗肿瘤中心成功出束，实现了碳离子束的加速每核子400兆电子伏及非线性共振慢引出，达到了设计指标，标志着国家重离子辐照技术的应用迈出了实质性的步伐。
医用重离子治疗示范装置是目前世界上最紧凑的重离子治疗装置，其同步加速器周长仅56米，拥有专利60余项。医用重离子治疗示范装置由注入器、中能束运线、同步加速器、高能束流线和4个治疗终端组成。建成后的重离子中心可治疗肝癌、脑胶质瘤、前列腺癌等，目前每年可收治肿瘤患者1000—1500人，每人每疗程费用为20万元。
武威重离子医院组织宣传科副主任陈燕君，是2012年2月从兰州大学护理系毕业后入职医院工作的。10年来，她先后在手术室、放疗科工作，还在重离子项目办担任讲解员。尤其是从2013年7月到2018年12月她担任讲解员期间，亲眼见证了重离子医院从一张规划图到变成现实的全过程。
“那时候，我常常是面对着一张图纸，向国内各地的参观者讲解重离子医院的基本情况，描述医院的未来前景……10年后，我说的话一步一步变成了现实，我为此感到特别骄傲”，陈燕君自豪地说。
“海市蜃楼”是沙漠中经常出现的一种奇幻现象。10年前，陈燕君所描绘的医院前景，何尝不是一种“海市蜃楼”！而10年后，当一拨一拨的参观者，乘坐着电瓶观光车，在偌大的医院里参观时，副院长张雁山的解说词更是信心满满。他带着客人，一会儿讲解重离子原理，一会儿带客人亲身体验医院园林式的康养中心，当年戈壁滩上的阵阵风沙，已经变幻成阵阵和煦的春风。
重离子治癌先进有效
2020年3月26日，首台中国医用重离子加速器在甘肃省武威肿瘤医院正式投入临床应用。
在医院主楼大厅，特大的电子屏幕上演示着医院内部的分布情况和治疗原理介绍。这台拥有自主知识产权的碳离子治疗系统的出现，意味着在抗击癌症的放疗之路上，中国正式迈入了全面升级并且拥有自主知识产权的放疗“2.0时代”。
1903年，英国物理学家威廉·亨利·布拉格（William·Henry Bragg）与克里曼（Kleeman）在实验中观测到带电粒子束进入物质后，会在某个深度形成一个剂量高峰，科学界称之为“Bragg峰”，中文译为“布拉格峰”。
这个“神奇”的现象引起了科学家的注意。1946年，美国人威尔逊首次提出用布拉格峰进行肿瘤放疗，他认为，带电粒子束进入人体后不会像传统射线那样在沿途不断地释放能量，而会在某一特定深度（即肿瘤部位）释放几乎全部的能量。
细胞是人体结构和生理功能的基本单位。每个人体内都有数十万亿计的细胞，它们每天有序“工作”，人体才能正常运转。
但如果人体的正常细胞发生了病变，这个“生了病”的细胞就会变成另一副面孔。它不再有计划地正常分裂，而是变得极具掠夺性，疯狂抢占营养、恶性繁殖、生长失控，这就是癌细胞。所以，一旦人类遭遇细胞癌变，往往会陷入一发不可收拾的局面。
面对癌细胞的“肆意妄为”，人类并非束手无策。药物治疗、手术切除和放射治疗就成了人类消灭“肿瘤魔君”的三大手段。
放射治疗是最常用的。作为一种物理治疗手段，放射治疗已有100多年历史。在放疗“1.0时代”，最常使用的射线是X射线，此外还有我们熟悉的伽马射线，它们都被称为传统放疗射线（光子放疗）。
在对抗癌细胞时，传统射线就像是一个蒙着眼睛的“杀手”，无法主动辨别正常细胞和癌细胞，在进入人体后实施无差别杀伤。
传统射线这种自带的属性，对于患者而言，随之而来的就是难以避免的副作用，甚至容易造成更为严重的并发症。所以某种程度上，治疗效果其实就是在“赌”，赌的是好细胞和癌细胞谁先扛不住。最可怕的是，经常出现好细胞先死亡、癌细胞的生命力却特别顽强的结果。
而随着科技的发展，放射技术也在进步，科研人员不断寻找、创造、改良着可以利用的新手段，最终找到了比传统射线这个“蒙眼杀手”更有智慧和本事的新一代“杀手”，它的名字叫“重离子束”。
这个叫重离子束的新一代“杀手”，在治疗肿瘤时都有哪些优势呢？
精确区分敌我，这个技能叫作独特的深度剂量分布。重离子束在穿越生物组织的过程中，沉积的剂量较小（坪区），也就是说在穿透人体的过程中，重离子束只是路过并不施加伤害，这样的话，正常细胞终于可以不再“躺枪”，有利于保护正常组织和关键器官。当重离子束到达癌细胞时，才开始放大招杀敌，就是所谓的剂量主要沉积在射程末端（峰区）。
因此，可以通过调节重离子的能量，使布拉格峰精确落在肿瘤处，从而进行精准杀灭，同时分清敌我，关爱健康组织。值得指出的是，布拉格峰现象是重离子束的自身属性，简直是射线界的“天使”。
治疗周期更短，这个技能叫作相对生物学效应（RBE）高。重离子束进入生物组织后，在“峰区”，也就是癌细胞聚集的地方，沉积的能量密度高，能量密度高就代表着强大的杀伤力，这会使得癌细胞DNA产生双链断裂的比例较高。当双链断裂了，癌细胞再想恶性繁殖也是很难了……
重离子相对生物学效应比常规光子射线要高约3倍。因而，重离子束对癌细胞的“杀伤力”更大，治疗次数相应减少，从而缩短治疗周期。
对氧依赖小，敏感性更强，这个技能叫作氧增比（OER）小。大量证据表明，肿瘤生长于特有的异常血供系统，从而导致对肿瘤细胞的供氧和养分不足，称之为乏氧细胞。然而，常规射线对于这些乏氧细胞并不敏感，如何提高瘤内乏氧细胞的放射敏感性也是肿瘤放疗的一个重要问题。
与常规光子放疗不同，重离子束对肿瘤细胞的杀伤不依赖于氧的存在。因为重离子主要是通过电离形成的高密度二次电子的电离作用导致DNA双键断裂来杀灭癌细胞，重离子的氧增比小，可用于治疗供血不足的乏氧肿瘤。
成像看得见，治癌精度高，这个技能叫作PET在线剂量验证。重离子束与生物组织的原子核相互作用后会产生正电子发射体，利用正电子发射体层技术（PET）进行外部成像，并与治疗计划的CT图像比对，可以对重离子束照射到体内肿瘤的剂量分布进行在线验证，保证治疗的安全性。
正是以上四大技术特征，将重离子束控制在毫米级范围内，精确有效地杀灭肿瘤细胞，且对周围健康组织的损伤达到最小，特别是对于不宜手术、对常规射线不敏感、常规射线治疗后复发的部分肿瘤，均可接受重离子束的治疗。
如果用一句话概括，那就是重离子放疗精度高、疗程短、疗效好、副作用小。因此，由于自身独特的物理和生物学特性，重离子束被认为是21世纪最理想的放疗射线，通常选碳离子束作为重离子放疗射线。
武威重离子医院院长叶延程认为，重离子治癌是先进有效的放疗方法。所谓重离子，是指重于元素周期表上2号元素氦之后并被电离的粒子。与常规放疗射线相比，重离子以其在物质中的剂量损失集中于射程末端的物理学特性和高的相对生物学效应，用于治癌时对病灶周围健康组织损伤最小，对癌细胞杀伤效果好，患者日常活动不受影响，疗程短、无痛苦，副作用较低等优势明显。因此，重离子肿瘤放射治疗设备，特别适宜用于外科手术、化疗、常规放疗无效或易复发的难治病例，适用于全身实体肿瘤的放射治疗。
叶延程还进一步介绍说，我国目前每年新增癌症患者超过350万，每年因癌症死亡人数约270万，占我国每年死亡总人数的20%，居各种死亡原因首位。重离子与当前医院里的X射线和γ射线相比，对肿瘤组织杀伤最大，对人体副作用小，患者的生存质量也更高。重离子只需用1/3的X射线照射时间就可杀死癌细胞。通过对患者进行CT、核磁共振等定位，再制订周密的治疗计划，重离子束深层治癌要治疗10到12次，每次几分钟到十几分钟，远低于放化疗的一个多月。
如果把加速后的重离子束比成一把剑，那么它最大的优势是“利”。传统放疗使用的射线在穿过物质时辐射强度迅速衰减，但重离子束在穿越正常组织时剂量沉积很小，剂量主要沉积在其射程末端，即“布拉格峰”——尖锐的“剑刃”，并且表现出很高的相对生物学效应，“剑”更锋利，可以更有效地杀死癌细胞，同时对周围健康组织损伤很小。
重离子束的另一个优势是“准”，重离子束的侧向散射小，可以很好控制其照射方向，进行精确的适形照射，保护周围的健康组织和重要器官免受伤害。
重离子治疗极大地减少了传统放疗带来的副作用、并发症和后遗症，受到业界的推崇。
全生命周期呵护健康
在医院的沙盘展示台上，我们可以看到整座医院的分布情况以及医用加速器的模型展示。
武威重离子医院在打造重离子治疗肿瘤标准化诊疗模式的同时，推行全周期健康管理新模式。进入中心的每一位患者，首先要进行健康评估，心理测评，以便在重离子治疗的同时，全程给予心理治疗，减轻患者焦虑和压力。医院还为患者提供中医药辨证施治，从整体上调整健康状况。每位患者均可享受该中心独有的“10S睡眠管理”，通过测量、物理治疗、会诊、中医药治疗、物理因子治疗等十个方面的干扰，让患者放松心情、保持良好睡眠，增强免疫力，全面提升自身战胜肿瘤的能力与信心。
在武威肿瘤医院重离子院区，设有中医颐养园，建成了南湖、东湖、桃花源岛等风景区。尤为独特的是“东篱文化治疗馆”和“东篱田园治疗区”，患者闲暇之余，可进入文化馆品味西北的记忆文化，接受健康管理文化的熏陶，在花海和田野中重温久违的田园生活，以种植和收获的方式锻炼身体，提升机体免疫水平，一扫痛苦而恐惧的记忆。同时，还可以免费获取食材，在享受传统农业生活和文化中，自己耕耘，享受绿色食品，让患者在轻松愉快的氛围中忘却病魔带来的梦魇，回归恬淡静好岁月。
夜幕降临，重离子中心南湖上，水幕电影和水舞灯光秀开启了。温馨的画面与歌声相伴，在如瀑的水面上展开，仿佛在诉说一段温暖的人间故事。它既是白昼的延续，生活的延续，也是在与永恒并肩的路途上生命的继续。
许多从南方来到这里治病的患者及家属，不无感慨地说：“没有想到地处西北的武威市有这么好的治疗机构，更没有想到这个重离子医院的环境胜过江南水乡！”
目前，这里已成为当地的一座医疗与健康科普教育基地。
栽下梧桐树 引来金凤凰
甘肃省武威肿瘤医院作为国家卫健委评审通过的三级甲等肿瘤专科医院，具备开展重离子临床治疗的资格。医院同期引进了生物芯片、生物免疫治疗等高新技术项目，将多种高科技项目汇聚到武威重离子治疗肿瘤中心，为重离子治癌的开展提供全方位的支持和保障。
医院现有职工1500名。重离子项目开展至今，医院专门引进培养肿瘤治疗专业人才500名，已对重离子治疗骨干专业技术人员在国内进行了轮训。近年来，武威重离子医院已择优派出50余名重离子治疗专业人员到德国、美国、日本及中国上海等地培训学习，5批专业技术人员分别完成了重离子治疗技术进修工作，目前已回院开展工作，医院与他们建立了长期合作关系。
同时，医院还聘请多名日本和德国专家以及台湾长庚医院放疗物理师吴嘉明、台湾地区肿瘤放射治疗委员会前主任委员任益民教授长期在武威工作，并深度开展重离子治疗相关培训；医院建立起一套放射物理学、放射生物学、放射医学等方面的国际化标准诊疗模式，奠定了重离子系统临床应用的基础。
现在甘肃省武威肿瘤医院已组建四国重离子专家联盟,并与53名国际、国内知名专家签订了协议，其中国际专家23人，国内专家20人，远程会诊专家10人。通过引进国际、国内最优秀的专家来武威工作，重离子医院被打造成为国际一流的医疗平台。
截至目前，武威重离子医院已收治了700多名来自省内外的患者，他们几乎涵盖了全国所有省、自治区、直辖市以及香港、台湾等地，比利时、卢森堡等国家的病人也陆续来武威接受诊疗。
2021年8月16日，甘肃省政府参事室专题调研组一行赴武威，对医用重离子加速器治疗肿瘤项目进行了专题调研。
调研组组长车安宁参事在其后执笔撰写的调研报告中认为，由中科院系统在甘肃省研发的医用重离子项目及相关设备、设施已经成熟，经几百例人体临床试验后观察，治疗效果显著。它不仅具有我国自主知识产权，属于国内领先的高科技项目，目前在国际上也只有少数国家掌握该项技术。
放眼甘肃的经济社会发展，少有实质性的亮点，而在高科技领域，更是凤毛麟角。医用重离子项目作为一项惠及上百万患者的民生工程，成为甘肃省的一个独特亮点，更是填补了国内空白。因此，让它尽快投入规模化使用，做强做大，不仅是造福广大患者的一项时不我待的任务，也是树立甘肃正面形象的良好举措。而且项目投入全面运营，不仅每年会额外给甘肃增加十几万人的流动人口，还会带来百亿元以上的直接和间接收入。这对于甘肃这个经济、科技、社会、旅游业、服务业相对落后的省份，都将是一个巨大的促进和拉动。
为此，调研组建议甘肃省应当成立由一位主要领导牵头的“医用重离子项目专项领导小组”，将其作为一件大事来抓，力争把好事办好，让亮点更亮……
