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（开头：网易科技）

这个围绕着我的这个周长 56 米的大圆环，是一个同步加快器。没错，就是你脑子里想的阿谁用来研究天地发源的粒子加快器。但它在这里的作用并不是为了发现新的粒子，而是为了 ——调养癌症。

通过这个巨大的加快器，我们能够将一束碳离子加快光速的 70%，之后用它干碎癌细胞。群众好，我是差评君，今天我们就来聊一聊，粒子加快器，是怎么调养癌症的？

目下的这一整幢大楼是浙江省肿瘤病院的 “重离子调养中心”，但它同期亦然一套调养装配。

事实上，这幢大楼里的每一个房间、每一条管线、每一个装配，齐是为了能够保证在不伤害正常组织的前提下，把肿瘤处置干净。要流畅这件事为什么这样难，我们得先从癌症是奈何出现的提及。

一颗受精卵，经过不停地差异和分化，最终会形成东说念主体的各个部分。这原本是正常的生理景象，但构成东说念主体所需要的细胞简直是太多了，据猜度，一个成年男性体内遍及有 36 万亿个细胞。

这样多的细胞当中，不免有一些会在差异和分化时出错，当某些细胞很是增殖和失控孕育，就形成了肿瘤。而肿瘤中恶性的部分，被称作癌症。

当东说念主们盘考癌症时，遍及猜度的即是实体肿瘤，也就是一块过度孕育且不会住手的肉。先不洽商任何本事和旨趣，濒临东说念主体中一块不停孕育的肉，东说念主们第一反映应该就是把它割掉吧。没错，径直动手术将恶性肿瘤切除，就是最迂腐、最基本的肿瘤调养形状。

手术调养见效快、调养绝对，但也有它特有的流毒。当先是手术调养必须开刀，四肢一种侵入性操作，会带来出血、感染、麻醉巧合等风险。更报复的是，每个患者的躯壳情景和病灶位置不同，很厚情况下根底无法开刀，又或者即使开刀也无法准确完整的切除一起肿瘤。

濒临这种情况，我们需要更新、更好的调养形状。1895 年，德国物理学家伦琴发现了 X 射线，次年，法国科学家贝克勒尔发现了放射性，之后，东说念主们很快运转尝试用放射线调养肿瘤。

早期的放射调养，使用的主如果光子。通过直线加快器产生的高能量 X 光束进入东说念主体后，会与组织内的原子和分子发生相互作用，进而杀死癌细胞。

相互作用有两种神色，一种是径直作用，一部分高速电子能够径直撞击并打断癌细胞的 DNA 链。但光子太小了，能够径直撞到DNA 的毕竟是少数，是以更主要的是靠障碍作用。障碍作用指的是，莫得撞到 DNA 的那部分光子有更大的概率撞到水分子。

高速电子与细胞内的水分子发生碰撞，会产生多量化学性质极不富厚的开脱基。这些开脱基会像散弹一样散开，进一步攻击和破损 DNA 结构，导致其单链或双链断裂。

欸，先慢着，障碍作用的杀伤范围大，那在这经过中它是怎么知说念哪些细胞是癌细胞不错杀，哪些细胞是正常细胞不可杀的呢？

问得好，谜底就是它也不知说念。

障碍作用发生的经过中，开脱基会对等的打断每个细胞的 DNA，是以表面上扫数细胞齐会遭遇一样的伤害。但癌细胞由于快速差异的特色以及基因组的不富厚性，其 DNA 建造智商遍及比正常细胞差。

这有点像是正常细胞的血条比较厚，癌细胞的血条比较薄，X 光一个 AOE，正值能够杀死癌细胞，而正常细胞还能靠着一丝血皮逐步回上来。

但这还有一个问题，那就是 X 光变成的伤害是合并式的，也就是说，除了病灶发生的场地外，光路所及的扫数正常组织也齐会受到伤害。不仅如斯，有些肿瘤块儿很大，里面的乏氧区会进一步削减光子化疗的结果。

你说把 X 光的功率调高一丝吧，正常组织顶不住，调低一丝吧，癌细胞反而能打发了，这强弱之间精巧的 “度” 就很难把合手。那么有莫得什么东西能够切得像手术刀一样干净，又不会伤害浅层的组织呢？

欸，真是有，那就是重离子放疗。

所谓的重离子放疗，指的是使用以碳离子为主的高能离子束，来精确蹂躏癌细胞的本事。为什么需要用到碳离子呢？这是因为碳离子是一种实简直在的物资，它独占空间。而光子更像是一段能量构成的波，它莫得静止质地也莫得体积，仅仅电磁力的传递者。

举个不太准确但便于流畅的例子。

向东说念主体辐照光子，像是往前吹一阵风，它影响的范围很广，但是没想法集结扫数能量到一个固定的点。辐照碳离子则像是往水里射出了一粒高速枪弹。枪弹刚入水的时辰，速率极快，天博体育水来不足对它产生浓烈造反，破损反而并不集结。但跟着枪弹不停降速，水对它的阻力会急剧增大，最终以致会形成一块破损力巨大的空腔。

天然，碳离子自己格外小，实际变成它降速的是库仑力而非摩擦力。

想要在微不雅全国中形色粒子速率和能量开释的干系，我们不错通过贝特-布洛赫公式来示意。不错看出来，粒子的速率和能量亏本是成反比的，也就是说碳离子的速率越慢，它的能量开释就越大，是以当它临了停驻来的时辰，能量会瞬息一起开释。

由于能量只在很小的区域内集结爆发，导致相对放射剂量如山岭般拔地而起，是以这种景象又被叫作念 “布拉格峰”。

布拉格峰景象是重离子放疗能够隔山打牛的主要原因。但想要穿透东说念主体组织这样深的距离，一般的速率可不够。我们需要把重离子加快到格外快，快到没想法大肆的用米或是千米来预计它的速率，而是得用 —— 光。

具体地说，重离子放疗会在一个巨大的同步加快器中，将碳离子加快到约光速的70%，然后通过高能离子束调养癌症。而这样大的装配，其实一共是由五个部分构成的。

这里，是离子发生室，它是扫数调养的起始。将甲烷（ CH₄ ）注入到橙色的离子发生室中，就能分离出带正电的碳离子。

之后碳离子会进入一个袖珍的直线加快器里被初步加快。离子束被加快到一定速率后，就会进入到这个大圆环中，它亦然整套装配最中枢的部分 —— 同步加快器。它和欧洲的大型强子对撞机的旨趣基本上换取，是用电磁场去不停的加快通盘离子束。

离子束进入加快器之后，会被二级磁铁诱导偏转，然后在这个圆环中不停通顺。

在圆环的特定位置诞生有 “ 射频谐振腔 ”，它的功能是形成格外高频的交变电场。电场内的电磁波会像波澜一样，不停鼓励碳离子加快。但只加快一次详情是不够的，是以射频谐振腔会不停改动电场的大小和标的。

这带来的结果是，碳离子每进入一次谐振腔，就会被推一把，单次推的力可能不是很大，然而碳离子在同步加快器中的速率格外快，每秒钟能转几十上百万圈，也就是会被推几百万次，逐步蓄积起来的速率就格外快了。

在医用的同步加快器中，碳离子的速率最快能能达到每秒 21 万公里阁下，然后将它射入东说念主体。

离子束进入东说念主体后，当先经过一个低剂量阶段，北京pk10官网平定地穿过挡在肿瘤前边的健康组织。当到达预定的病灶深度时，能量瞬息引爆，形成布拉格峰，对肿瘤细胞进行消释性打击。

随后，能量戛斟酌词止，终明晰对肿瘤后方健康组织最猛进程的保护。因为肿瘤是立体的，是以我们不错遐想成一个 3d 打印。我们 3d 打印是一层一层打印的，重离子调养就是好比逆 3d 打印的经过，就是把肿瘤从体内 3d 打印没掉。

但还有一个小问题，东说念主老是会动的，在 CT 室以这种姿势测出来的肿瘤位置，奈何能保证在调养室还能准确归附呢。

我目前就在调养室里面，如果我是一个癌症患者，我会履历奈何样的重离子调养呢。

当先我进来之后，会被带到这里作念一次现场的 CT，这就是为了保证我的躯壳情况

和我其时作念调养权术的时辰是完全一致的。

作念完 CT 后会被机械臂带到这边来，这里有张床。这个床是六维的，不错高下阁下俯仰转换我的位置。除此除外，还有这样一个模具，就是为了保证我的位置固定不动，以及能够瞄准这些缓助线，跟我其时作念调养权术的时辰一致。

除此除外，还有好多东西，比如上头的这些 DR 啊，能够及时监控我的躯壳情景，因为我可能因为心跳、呼吸、肠说念蠕动改动我的位置。

为了能够完全消解呼吸这样不可幸免的通顺带来的位置变化，重离子调养经过中还会加入 “ 呼吸门控 ”。也就是说，斥地会字据患者的呼吸节律，及时转换碳离子束的开释，唯有当患者呼吸到特定的阶段、肿瘤刚好迁移到准星之内时，才会辐照。

通过这些形状，我们就能够保证碳离子被打出来的时辰能够直达病灶，只瞄准癌细胞。通过多重考证阐发患者姿势和位置，再加上粒子特有的布拉格峰景象，能让重离子放疗以极高的精度来消逝肿瘤。

举个具体的例子，比如说前哨腺癌。

前哨腺所在的位置格外刁顽，它藏在盆腔深处，前边是膀胱后头是直肠。如果用传统的光子放疗其实也能治，只不外就像我们前边提到的，光子放疗的伤害是合并式的。因此，一些患者固然治好了癌症，但会留住许多后遗症，像是放射性肠炎或是放射性骨髓欺压等。

这两种后遗症一个会影响消化和排便，另一个会影响造血功能，尽管不致命，可照旧会对患者的生流水平变成很大影响。

兰州大学的一篇研究论说就指出，通过光子放疗产生放射性肠炎的概率大要在8%-10% 阁下。但通过重离子放疗的话，导致放射性肠炎的概率就唯有2%。

日本几家病院的调养结果也标明，通过重离子放疗，前哨腺癌患者的 5 年和 10 年生计率能够达到 95.8% 和 85%，反作用也权臣裁汰了。

关于位置刁顽的癌症，重离子放疗杀得很准，但这还不是它的一起优点，它还有另一个私有的上风 ——「杀得干净」。

在好多肿瘤调养的践诺中，东说念主们发现光子放疗的结果利弊很容易受到氧气的影响。光子调养它是这样的，它对富氧状态的肿瘤结果就比较好，关于乏氧的肿瘤结果就不好。关于大一丝的肿瘤外层是比较富氧的，结果就比较好，里面乏氧结果就不好。

前边讲了，光子放疗奏效的主要形状是高速电子与细胞内的水分子碰撞产生活性氧开脱基，进而杀死癌细胞。在这仍是过中还需要一个十分报复的元素：氧气。

为什么氧气能够匡助开脱基杀死细胞，目前业内还莫得完全的定论，这篇论文中提到的「 氧固定假说 」，算是比较公认的原因。

大肆来说，氧气的作用并不是径直杀死细胞，而是在开脱基变成伤害后将伤害固定下来。如果莫得氧气的话，开脱基产生的毁伤不错很快被建造，而当氧气含量充足时，伤害就会加倍。

这等于是给扫数细胞上了一个减少回血的 debuff，让 X 光的 AOE 伤害更高了。正常情况下，细胞中齐是含有多量氧气的，但肿瘤这家伙就是可爱搞迥殊。

肿瘤说到底亦然组织细胞，当它生万古，也会生成新的血管为癌细胞提供氧气和养料。但恶性肿瘤的孕育速率简直是太快了，新血管的生成赶不上肿瘤的孕育速率，于是肿瘤中心接续会出现低氧区域。

诱导前边的两个学问点，同学们应该很容易猜度，X 光杀肿瘤靠的是癌细胞血薄，但是它低氧状态不吃 debuff 又缓解了一部分。于是正反一双消，就变成光子放疗时，癌细胞杀不干净，容易复发。

就拿有着癌中之王之称的胰腺癌的调养来说，这类肿瘤遍及追随严重的乏氧情况，普通光子调养的结果很差。那么总体像这胰腺的患者，那我如果用旧例光子来作念的话，他的两年生计可能统计唯有 38%，而使用重离子能达到 56% 以上。

比拟之下，重离子放疗主如果通过径直、高密度的电离作用破损 DNA，其杀伤经过不依赖或少许依赖氧气的参与。这使得重离子能够无视肿瘤的乏氧状态，对乏氧和有氧细胞均发扬出强盛的杀伤力。

固然癌细胞有减伤，但不好旨趣，重离子打的齐是真实伤害。这种真实伤害并不仅仅停留在纸面上的表面，而是经过了大领域临床考证的现实。

截止目前，就在群众看到的这栋楼里，浙江省肿瘤病院已经使用重离子放疗调养了训诫 500 名患者。

这其中有癌中之王胰腺癌，也有对生活质地影响很大的前哨腺癌，更多的是发病率最高的非小细胞肺癌。数字的背后，不是冰冷的统计，而是有 500 多个家庭被更先进的调养形状挽回。

从手术调养到光子放疗再到重离子放疗，不难发现，针对肿瘤的断根方针一直唯有两个：准确识别和杀得干净。对比其他决议，重离子放疗如实是目前能够同期兼顾这两者的最佳遴荐。

天然，它也并非尽善尽好意思。

当先，最无法障翳的问题，就是贵。

因为进入的这个斥地格外崇高，像浙江省这样一个重离子中心投了 12 个亿，包括斥地，包括基建。动辄十数亿的建造用度，还有每年上千万的运维资本，使它成为了一种稀缺的顶级医疗资源，立志的调养用度将好多患者挡在门外。

此外，重离子放疗只适用于有明确鸿沟的实体肿瘤，关于像白血病这样已经扩散至全身的血液癌症，或是发生了鄙俗转机的晚期癌症，它也一样无法可想。既然如斯，我们为什么还要倾尽全力去发展它呢？仅仅为了管事少数有钱东说念主吗？

天然不是。

我们去研究和发展重离子放疗本事，并不是因为它目前已经实足好意思满。恰恰违反，恰是因为它很崇高，还无法匡助扫数东说念主。在这座纷乱的装配背后，并不仅仅一项医疗本事，而是一整套东说念主类与癌症对抗的智商体系。

从粒子物理，到精密制造；从戒指系统，到临床医学；每一次优化、每一次降本，齐在拉近先进调养与普通患者之间的距离。也许有一天，加快器不再需要占据一整幢大楼，崇高的斥地会变得更紧凑、更普及。

到那时，重离子调养将不再仅仅少数东说念主的但愿，而是更多生命能够被稳稳接住的多一个遴荐。

而这，才是我们不停探索的真实想法。

撰文：冯飞房

编审：杨子 & 蛋布利多&小鑫鑫

视频制作：小杨&锤子&十一&上进&顶风&老秦

好意思编：素描& 焕妍

图片、尊府开头：

肿瘤放射调养的发展-杨根等

重离子束在医学调养中的利用-卫增泉 魏宝文

用于碳离子束流布拉格峰展宽的新式多孔结构体的模拟-董想学等

重离子调养肿瘤中RBE的影响成分及经营要领-颜家玮等

A mechanistic investigation of the oxygen fixation hypothesis and oxygen enhancement ratio-David Robert Grimes & Mike Partridge