近年來，質子、重離子、硼中子等新型腫瘤放療技術先後在大灣區落地。在這一進程中，廣州的科研團隊也為(wei) 新型放療技術的研發貢獻了重要力量。位於(yu) 白雲(yun) 區的廣東(dong) 省新興(xing) 激光等離子體(ti) 技術研究院由廣州市人民政府、白雲(yun) 區人民政府和北京大學合作共建。2017年，該研究院院長顏學慶率領團隊建成全球首台激光質子加速器原型機。今年，研究院參與(yu) 核心部件研發的全球首台拍瓦激光質子加速器“華佗一號”已成功進入醫院開展臨(lin) 床試驗。

除了成功研製“華佗一號”激光質子加速器，該研究院還孵化了10餘(yu) 家產(chan) 業(ye) 化公司，助力廣州新質生產(chan) 力發展。本期《科技周刊》，記者走進相關(guan) 科研機構，一探激光等離子體(ti) 技術將如何改變我們(men) 的生活。

質子放療 如何避免“累及無辜”

來到廣東(dong) 省新興(xing) 激光等離子體(ti) 技術研究院，“華佗一號”激光質子加速器的模型沙盤映入眼簾。目前，該加速器正在北京啟動臨(lin) 床試驗，一切順利的話，這把“激光質子刀”有望在2029年獲得三類醫療器械許可證。

該研究院產(chan) 業(ye) 基金部副主任鄭耿哲介紹，相較X射線、伽馬刀等傳(chuan) 統放療技術，質子、重離子等新型放療技術具有獨特的優(you) 勢。

傳(chuan) 統放療使用的粒子是光子，射線進入人體(ti) 後，會(hui) 在腫瘤部位的前後端有大量能量釋放，在殺傷(shang) 癌細胞的同時，對腫瘤前後端的正常組織造成損傷(shang) 。為(wei) 此，科學家發明了射波刀，它的方法是將射線360度分散照向腫瘤，相當於(yu) 將放療對人體(ti) 的輻射傷(shang) 害分散給了更多的組織，但總的輻射劑量並不會(hui) 減少。

質子放療的原理與(yu) 傳(chuan) 統放療不同，質子剛開始穿透人體(ti) 時並不會(hui) 釋放很大的能量，但到達某一位置後，能量會(hui) 突然拔高，形成一個(ge) “bragg”峰，隨後完全沒有“拖尾效應”，能量立刻消逝。“利用質子的這一特性，醫生可以將‘bragg’峰定位在腫瘤位置上，這樣一來，治療就不會(hui) 對途經的皮膚和器官造成大的傷(shang) 害。與(yu) 質子治療相近的，還有重離子治療，它在穿透人體(ti) 時和質子類似。”

電場加速 幫助質子穿透人體(ti)

據介紹，要讓質子、重離子這類帶電粒子能夠穿透人體(ti) ，必須對這些粒子進行加速，使其接近光速。傳(chuan) 統的方法是利用電場對質子進行加速，為(wei) 了讓質子獲得足夠高的能量，就需要一個(ge) 龐大的加速器。

質子加速靶場

“顏學慶利用激光等離子體(ti) 技術，創新研發出拍瓦激光質子加速器裝置，以替代傳(chuan) 統粒子加速器。”鄭耿哲介紹，激光質子加速器的原理是利用功率高達拍瓦（PW，1015瓦）級的超短脈衝(chong) 激光，將其聚焦到極薄的納米靶材上。當激光與(yu) 靶材相互作用時，會(hui) 瞬間剝離電子形成等離子體(ti) ，並激發出強度高達每米數十億(yi) 伏特（GV/m）的電場。這一強大的電場對質子的加速能力，遠遠高於(yu) 傳(chuan) 統加速器的電場，這意味著可以在很短的距離實現對質子的加速。

造價(jia) 大降 治療費用有望“跳水”

鄭耿哲告訴記者，拍瓦激光質子加速器優(you) 勢眾(zhong) 多，最顯著的優(you) 勢莫過於(yu) 占地小、成本低。

傳(chuan) 統粒子加速器的占地麵積動輒上千平方米，而激光質子加速器隻需要幾百平方米。鄭耿哲說：“傳(chuan) 統加速器的造價(jia) 高昂，如由上海市質子重離子醫院從(cong) 國外進口的我國首台質子重離子放療裝置，當時進口價(jia) 格高達十幾億(yi) 元。現在，該裝置每年接診治療約1000例患者，患者5年生存率能達到80%，但人均治療費用高達30萬(wan) 元。我們(men) 的裝置不僅(jin) 造價(jia) 大幅降低，也將大幅節省病人的治療費用。”

意外發現 免疫係統或被激活

鄭耿哲介紹，團隊在做“華佗一號”激光質子加速器放療的動物實驗時，還發現了一些十分有趣的現象。

“我們(men) 在小鼠肢體(ti) 上種了一個(ge) 腫瘤，用質子把腫瘤打掉並提取組織液，注射到其他小鼠體(ti) 內(nei) 。之後再次種植腫瘤細胞，受試小鼠培養(yang) 不出腫瘤，由此證實產(chan) 生了免疫效果。現在，有很多物理學家、生物學家、醫生正在探索其中的機理。一種假說認為(wei) ，我們(men) 產(chan) 生的高能質子到達腫瘤細胞之後，會(hui) 激活動物體(ti) 免疫係統的應答，而這種應答能幫助免疫係統清除已經轉移的其他腫瘤細胞。如果這一發現在病人身上也能得到證實，將對部分已發生轉移的癌症的治療帶來相當大的助益。”鄭耿哲說。

團隊為(wei) 何選址廣州？

團隊為(wei) 何選擇將激光器的研發生產(chan) 放在廣州？首先，廣州工業(ye) 門類齊全，具有進行裝備產(chan) 業(ye) 化的天然優(you) 勢。其次，廣東(dong) 非常重視新一代的核醫療裝置研發生產(chan) 和落地，各方都在加大關(guan) 注和投入力度。

“‘激光質子刀’現在已與(yu) 多家三甲醫院合作，預計將在2029年獲得醫療器械許可證。”鄭耿哲說。

激光是個(ge) “多麵手”

等離子體(ti) 鍍膜：生產(chan) 節拍可達3分鍾

等離子體(ti) 裝備科技（廣州）有限公司是研究院孵化的首家產(chan) 業(ye) 公司，專(zhuan) 注於(yu) 真空等離子體(ti) 鍍膜工藝及裝備。相關(guan) 產(chan) 品獲得廣東(dong) 省真空科技進步獎二等獎、第十四屆中國創新創業(ye) 大賽（廣東(dong) ・廣州賽區）成長組優(you) 秀獎。

來到這家企業(ye) ，記者被一台長達十幾米的等離子體(ti) 鍍膜連續生產(chan) 線所震撼。據介紹，連續型等離子體(ti) 鍍膜機的生產(chan) 節拍可以達到3分鍾，滿足低反射率光學高效鍍膜需求，應用於(yu) 車載光學、3C數碼等領域。

激光焊接：光伏板封裝“穩了”

研究院孵化的光霽科技（廣州）有限公司則依托超短脈衝(chong) 激光技術，攻克半導體(ti) 玻璃基板穿孔、玻璃基精密光學元器件切割雕刻、真空玻璃焊接等工藝難點，推出短脈衝(chong) 納秒激光加工設備、超短脈衝(chong) 激光加工設備及機器視覺檢測係統。該公司去年榮獲第十四屆中國創新創業(ye) 大賽（廣東(dong) ・廣州賽區）初創組二等獎。

該企業(ye) 負責人表示，公司致力於(yu) 短脈衝(chong) 、超快短脈衝(chong) 激光技術的研究以及應用工藝的拓展，目前在玻璃及石英材料切割、鑽孔、裂片加工方麵具有成熟的工藝技術，具備該行業(ye) 生產(chan) 線配套生產(chan) 能力。“我們(men) 的產(chan) 品其中一個(ge) 主要應用場景是鈣鈦礦光伏板的封裝。由於(yu) 光伏板在封裝過程中不能使用有機物，因此無法用膠水粘接，需要采用激光進行焊接。目前，我們(men) 已有成熟產(chan) 品，並已實現銷售。”

硼中子、重離子新型放療技術接連落戶大灣區

除了質子刀，記者了解到，目前重離子、硼中子等新興(xing) 放療技術項目接連落戶大灣區，有望為(wei) 癌症病人提供更精準的放療治療。

記者從(cong) 惠州市中心人民醫院重離子醫學中心獲悉，作為(wei) 華南地區首家獲得公立醫院重離子放射治療係統配置許可的項目，該中心引進國內(nei) 首台新一代醫用重離子加速器治療裝置，憑借束流精準、副作用小、適應證廣等優(you) 勢，填補惠州乃至粵東(dong) 地區重離子放療領域的空白，為(wei) 粵港澳大灣區腫瘤患者帶來國際頂尖的治療選擇。

值得一提的是，位於(yu) 東(dong) 莞的中國散裂中子源開發出“硼中子俘獲治療（BNCT）”技術，這是中國散裂中子源首個(ge) 產(chan) 業(ye) 化項目，也是我國首台擁有完全自主知識產(chan) 權的加速器BNCT設備，是兼具精準性與(yu) 經濟性的新型放射性抗癌療法。

在硼中子治療過程中，醫生會(hui) 先向患者注射靶向含硼藥物。這種藥物會(hui) 富集於(yu) 癌細胞上，相當於(yu) 把身體(ti) 內(nei) 的癌細胞“標注”出來，再以中子照射引發核反應，釋放出高殺傷(shang) 力的α粒子精準摧毀癌細胞，同時最大限度保護正常組織。

2025年3月，BNCT設備通過國家三類醫療器械注冊(ce) 檢驗；去年8月，該設備在東(dong) 莞市人民醫院啟動Ⅰ期臨(lin) 床試驗，首劑量組6例患者療效顯著。項目計劃於(yu) 2026年完成全部臨(lin) 床試驗並獲取上市批文。未來，鬆山湖基地也將實現規模化供應。

治療床

“華佗一號”

● 核心是一套超高功率激光裝置。

● 激光束打在靶點上，“轟”出質子束。

● 質子束經引導射入人體(ti) ，摧毀腫瘤的同時盡量不傷(shang) 害健康組織。

拍瓦激光器

● 廣東(dong) 省新興(xing) 激光等離子體(ti) 技術研究院的一項重要工作就是研發、製作其核心部件——拍瓦激光器。

● 這套激光器可以產(chan) 生一個(ge) 峰值功率特別高、脈衝(chong) 寬度又很短的脈衝(chong) 激光，讓激光與(yu) 靶材相互作用，產(chan) 生超高強度的電場。

質子加速靶場

● 拍瓦級的超短脈衝(chong) 激光，轟擊納米靶材。

● 瞬間剝離電子，形成等離子體(ti) 。

● 激發強大電場，在極短距離內(nei) 加速質子。

離子束配送係統

● 引導質子穿透人體(ti) ，實現治療目標。

中央控製室

● 實時監控狀態與(yu) 參數指標，確保裝置穩定運行。

腫瘤輻照係統

● 收集傳(chuan) 輸質子束流。

● 質子束品質提升。

● 實現精準劑量遞送。

治療床

● 可六維移動，適配不同治療位置，完成放射治療。

文/廣州日報新花城記者：武威