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国产下一代肿瘤放疗利器,“中大系”实验室有望破局


中山大学肿瘤防治中心放疗科主任陈明教授在医用直线加速器前指导放疗操作

中山大学肿瘤防治中心放疗科主任陈明心里,一直横着一把无形的“刀”。

这把“刀”,是肿瘤放射治疗的核心——它越精准,肿瘤清除得越彻底,正常组织损伤越小。然而,过去几十年,这把最尖端的“手术刀”,刀柄几乎都握在海外少数企业手中。

三年前,陈明牵头成立了中山大学首个临床医学校企联合实验室——中山大学-国科离子(兰州泰基)放射治疗前沿技术联合实验室。最近,这个实验室传出一个令人振奋的消息:他们将承担由联合实验室的企业方研发生产的医用氦离子加速器注册前研究项目。这是全球首台以氦离子为主要放疗线束,同时兼有质子和碳离子的多离子放疗装置。这意味着,在肿瘤放疗的下一代战略高地上,中国力量正探索进入“无人区”。

三年耕耘

“新生儿”拔节生长

肿瘤放射治疗,是一门极度依赖大型尖端装备的学科。然而,一个长期存在的困境是:国内顶尖医院使用的放疗设备,大多依赖进口。

“放射治疗走过百年,如今面临着新的技术瓶颈。”陈明指出,传统的光子、电子射线在杀灭肿瘤组织的同时,难免对周围正常组织造成一定的损伤,且部分肿瘤对传统放疗抗拒,疗效有限。

深夜,走进中山大学肿瘤防治中心,放射治疗中心仍然灯火通明。为了应对庞大的治疗需求,17台放疗加速器的“收工”时间是凌晨一点半。陈明走过时,会不自觉地放缓脚步。他知道,对肿瘤患者来说,时间、金钱和希望,每一样都耗不起。

更让陈明忧心的是,由于缺乏高端医院的应用场景和临床研究支撑,国家投入巨资研发的国产放疗设备,往往只能在基层医院应用,其技术迭代和性能提升也相对受限。这在一定程度上形成了一个循环困境:医院对国产设备信任不足,导致设备缺乏在高水平临床环境中持续优化升级的机会;而升级缓慢,又进一步影响了医院对其技术可靠性和先进性的认可。

政策东风

破解“落地难”困局

转变的契机,伴随着国家顶层设计的东风而来。

2021年,国家启动综合类国家医学中心建设,明确要求由国内顶尖医院牵头,联合医药、医疗器械龙头企业共同参与,旨在“激励龙头医院拿出临床应用场景”,推动国产创新药械在高端医院落地迭代,打通从技术到产品的“最后一公里”。

此后不久,中山大学于2022年发布了一份鼓励校企融合的相关文件,组织全校科研力量面向国民经济主战场,通过与龙头企业共建联合实验室等方式,推动科技成果转化。

国家战略与学校政策的双重指引,让陈明感到“恰逢其时”。2022年10月,他递交的“中山大学-国科离子放射治疗前沿技术联合实验室”申请书迅速获批,其初衷,正是推动科技成果转化、助力国产医疗设备发展,瞄准国际放射肿瘤学前沿,聚焦离子放疗领域,开展可持续性的基础研究、应用研究、临床研究和转化研究。

实验室由陈明教授与国科离子董事长马力祯研究员共同担任主任,并聘请中国工程院院士于金明教授担任学术委员会主任,汇聚了来自放射物理、生物、临床及核技术等领域的40多位核心科研人员。

三年后,这个当初襁褓中的“新生儿”,如今已在科研沃土中拔节生长,它不再只是概念与蓝图,而是承载着打破国际垄断、让国产设备走向世界的期待——这支交叉学科团队累计承担国家重大(点)科技专项2项,国家自然科学基金等国家级项目23项,省部级项目18项;申请专利11项;发表高水平学术论文57篇。团队在质子、碳离子放疗的临床与物理研究方面已打下坚实基础。

“命题作文”式研发

结出产业化硕果

实验室成立以来,由中山大学中法核工程与技术学院卢亮教授领衔的联合团队成功研制强流碳离子癌症直线注入器并加速成功。该装置可将强流碳离子/氦离子加速至7 MeV/u,且流强提升至现有回旋注入器的25倍以上。这一进展为离子放疗装备打造出了更强大的“心脏”,能够将更重、疗效更优的离子在极短时间内加速至治疗所需能量。该技术有望减少同步加速器的注入次数,进一步缩短放疗时间,提升治疗效果,是推动粒子放疗走向下一代的关键一步。

“以前我们做研究、申请专利,有点像‘闭门造车’,成果很容易就‘放在了书架上’。”另一位实验室核心成员、中山大学肿瘤防治中心的医学物理师杨鑫坦言,这是许多高校科研人员曾面临的困境,而联合实验室的成立,改变了科研范式。

“企业的需求就是‘命题作文’。”杨鑫说,他负责的肿瘤专用信息系统项目,就是直接回应企业“补齐放疗全流程信息化管理短板”的诉求。系统上线后,通过物联网技术将全国设备联网至中央运维中心,使单台设备现场运维人员从20余人降至12人左右,人力成本下降近半,治疗流程也得以标准化,日均治疗患者数量显著提升。

这种深度融合的产学研模式,也为人才培养带来了深刻变革。杨鑫的团队18名核心成员来自医、工、理、管等多个学科,加上流动参与的学生,俨然一个“医学+”的“复合兵团”。

这种以真实产业需求为导向的研发,被企业方代表、国科离子医疗科技有限公司软件架构师赵五元高度评价:“我们企业强于工程实践,但提出科学问题和临床验证正是中大的绝对优势。这种合作是最高效、最务实的。”

近年来我国自主研发和生产的国产放疗设备的市场占有率不断提升,并开始开拓海外市场,陈明团队在承担两个国家重点研发重点项目的基础上,创立了基于大数据和人工智能的远程放疗服务模式,除了服务基层放疗单位,如今也开始承载助力国产设备出海的任务。

“我们不仅是放疗装备和技术的使用者,更应是高端装备和技术的创造者和推动者。”陈明说,“国产设备走向世界,需要临床团队的技术支撑。我们就是那个‘后援部队’。”

医学科学前沿的探索是一条孤独和艰难之路,但陈明和团队对前进的方向有了越来越清晰的认识——“所有科研活动的终点,不该只是论文、专利或奖项,而是能够解决临床实际问题,让需要放疗的患者能用上更精准、更可及的生命之‘刀’。”

(记者:崔文灿)

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