GSI开发的癌症疗法正式投入日常运行

 

11月2号，海德堡离子束治疗中心（HIT）正式投入运行。这项在达姆施塔特亥姆霍兹重粒子加速中心开发的离子束治疗癌症的新方法，如今终于可以面向大量病人提供常规的正式服务。截至目前想接受离子束治疗的所有患者都只能去GSI亥姆霍兹中心。离子束疗法准确、效果好、对病人的副作用很小。HIT将由海德堡大学附属医院运营，是一座60米x80米见方的独立建筑。加速器设施和辐照技术都是GSI的科研与工程人员开发和研制的。HIT所采用的离子束治疗方法独步全球。当前只有日本也能开展离子束治疗癌症，但照射技术的效果要差很多。另外在GSI亥姆霍兹中心对西门子公司授权许可下，在马尔堡和基尔已经开工建设以HIT为样版的类似设施。

未来HIT年治疗人数可达1300位病人。自1997年以来，在GSI的治疗点上已经对440多位主要患颅底肿瘤的患者进行了碳离子束的治疗。临床试验很成功，治愈率达到90%。现在这种疗法已经得到公认，并可以由医疗保险支付。

HIT的核心是一台根据治疗目的而量身打造的加速器，特别适用于日常的医疗运营。它比目前GSI用来做治疗的数百米长的加速器要小得多得多，毕竟后者主要是为核物理与原子物理的基础研究进行重粒子实验所建造的。在GSI开始第一例治疗之前，科研人员们已经花了数十年的时间，开展细胞中的粒子束辐射生物学效应的基础研究，开发了将粒子束准确、安全射入肿瘤组织的辐射技术。

“自上个世纪70年代以来，我们至少对超过10万细胞样本开展了离子束效应的系统研究，目的是拿出一套优化的离子治疗方法。当年绝大多数的人都不相信，能把离子束的优越生物医学性能开发成技术成熟的疗法。做到这一步需要有核物理与原子物理、辐射生物学与医学、加速器物理学、信息学以及许多其他学科的配合”。离子束疗法的创始人、开拓者、GSI生物物理学亥姆霍兹教授格哈德．克拉夫特说道。

“随着HIT对社会开放，克拉夫特教授40年前的愿望终于得以实现：对患有不治之症的肿瘤病人进行常规的离子束治疗。这种疗法的治愈率更高、治疗时间更短和副作用更小。这是从基础研究成功地通过技术转移而造福人类的一个典型案例”， GSI亥姆霍兹中心科技主任兼副亥姆霍兹联合会副主席霍斯特．斯托克(Horst Stöcker)说到。

HIT由一台5米长的直线加速器和一个20米直径的加速器环构成，分出三个治疗台。其中两个治疗台是GSI所用技术的直接升级版。第三个治疗台则有一个具有所谓龙门结构的可旋转的离子束导引系统，也是由GSI开发的一个样机改造过来的。它可以将离子束以任意角度射到病人的肿瘤上，从而大大拓展了治疗的可行性。

在HIT进行治疗时，使用的是带有正电荷的碳原子或氢原子。离子束在穿入身体后，在组织的深部产生治疗作用，影响的地方仅有图钉的针头大小。为了能穿刺到肿瘤组织中，加速器要把离子速度提升到光速的75%，约为每小时10亿公里。对尺寸不超过网球大小的肿瘤，离子束可以以毫米的精度逐点逐点地扫射肿瘤。周边包裹的健康组织可以最大程度地免受损伤。因此这种方式特别适于治疗紧临视神经或脑干等高风险器官的深层肿瘤。离子束疗法的合作伙伴分别是海德堡大学医院、德国癌症研究中心、德累斯顿罗森多夫研究中心以及GSI亥姆霍兹重离子研究中心。

 

疗法的研发过程

• 早在上个世纪80年代，GSI亥姆霍兹中心就围绕此疗法而辐射生物学、核物理及加速器技术等多方面开展了诸多的基础性研究。1993年，在达姆施塔特GSI开工建造治疗中心。经过与海德堡大学医院、海德堡德国癌症研究中心以及德累斯顿罗森道夫研究中心的合作，自1997年以来共有大约440位病人获得成功的治疗。与此同时开始筹划在海德堡建造常规的医学专用设施。HIT直接来源于GSI中试项目的技术转移。

GSI中试项目所创造的世界第一的成果包括：

l         可以使碳离子束只照射肿瘤肿块通道扫描技术

l         可以快速主动改变离子束能量的加速器系统，从而可以改变粒子束穿透肿瘤的不同深度

l         可以安全地把照射病人的离子束控制在毫秒的时间范围快速控制系统。

l         “基于生物学”的辐照规划方案，可以对于肿瘤上的每个点应接受多大物理剂量以及生物学效应进行准确测算

用于监控粒子束是否击中肿瘤的、PET(正电子发射断层显像）辐照控制系统

 

GSI亥姆霍兹重离子研究中心简介

GSI每年从联邦政府与黑森州获得财政拨款9000万欧元，是在达姆施塔特的一个亥姆霍兹联合会研究中心。GSI的科研目标，是要对我们身边的自然界提出一套日趋完整的宇宙图像。为此有超过1000多位GSI员工共同运营一座全球独一无二的离子加速器。另有来自全球的1000多名科研人员利用这套加速器开展基础性的实验研究。研究内容范围广阔，跨越了从核物理、原子物理到等离子、材料研究乃至生物物理学领域。大概最知名的成果包括新化学元素的发现以及离子束治疗肿瘤的新疗法。凭借这些以及其他各种各样的科研成果，GSI在国际粒子束研究领域享有领先地位。为了能在未来继续保持科技的领先地位，GSI将建造一个新的国际化的加速器中心FAIR(反质子与离子研究装置）。届时科研人员将能开展门类众多的科学实验，并有望对物质结构以及宇宙的演化获得新的见解。

 

图片：G. Otto, GSI
本图显示的是加设在GSI加速器上、可以进行重粒子肿瘤治疗临床研究的治疗室。为了准确地照射肿瘤，必须将病人的头部固定。

120米长GSI直线加速器的内景。

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