放疗|“重器”探秘( 三 ) 武威|设备|离子|加速器|延程

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武威肿瘤医院（武威重离子中心）内，我国首台自主知识产权“重离子治疗系统”已经进入临床应用
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攻克难关
马力祯在加速器技术领域差不多“浸”了一辈子。尤其是这些年来，他把大量精力投入到重离子治癌设备的研发上，深切体会到其中的艰辛。 “之前对医学没有太多了解，没想到自己还会跟医学结缘。 ”马力祯笑了笑说，医用重离子加速器是“集大成者” ，是包括物理、核物理、信息、电子、医学、图像处理等学科的结合，技术体系精密复杂，研发难度极大。
在武威重离子加速器项目开工之前，日本、德国、美国在医用重离子加速器方面已经进行了相关知识产权的布局，所以我国首先要做的就是突破知识产权的限制。中科院近代所加速器总体室研究员、国科离子医疗科技有限公司副总经理石健举例，日本的重离子加速器使用了18块二极磁铁；德国有两种方案，一种使用了6块二极磁铁，另一种则是12块。石健说， “最难的就是拿出设计方案，既要避开知识产权的限制，又要尽量做得小而精巧。团队花了很大功夫，决定使用8块二极磁铁的架构。数量不同，直接决定了整体系统的结构，就像盖房子一样，有的是砖混结构，有的是钢混结构。 ”
“科研人员追求的是设备的最高性能，只要够得着预定的指标即可。但医疗器械是一个产品，医用重离子加速器各部件要保证最安全可靠。医院在使用时，设备要长期稳定。 ”马力祯说，此外还有众多条条框框，比如强电模块和弱电模块的隔离标准、如何布地线、电线的颜色，就连螺丝拧几圈都有严格规定。 “只有将国家关于电磁兼容、电器安全等医疗器械的标准贯彻到产品设计、研发、制造和检测全过程中，才有可能用于医疗，否则就是一堆废铜烂铁。 ”
“精度怎么可能达到？”“这个指标能否降低一个级别？”“能否用其他零件替代？”在研发过程中，这样的争论时刻上演。马力祯告诉采访人员，设计方案完成后，磁铁、电源等各系统会根据预定的参数去完成对应系统的硬件研制。这些参数经常难以达到，引得不同学科的科研人员为之争论。以磁场精度为例，磁铁的参数要达到万分之二均匀度，而当时只能达到万分之三。离子在一秒内大约会跑300万圈，如果精度不合适，每走一圈都偏离一点， 300万圈之后早已不知所终，差之毫厘失之千里。 “为了万分之一，我们都快打起来了。达不到就一次一次进行修正，直到达标为止。其他系统也一样，都要达到极限状态才能保证重离子加速器制造成功。 ”
边吵边修，边改边调，武威重离子加速器2015年进入到现场调试的阶段。由于科研和医疗的试验要求各有侧重，想做出一台真正的医疗器械，就要重新调整工艺细节。 “理论上，束流到达治疗终端说明重离子加速器可以使用了，但就像汽车，能否收放自如，想加速就加速，想刹车就能刹车，定速巡航、座椅加热等功能是否满足要求，还需要慢慢去调试。 ”石健说。
看似小问题，但往往需要花好几天甚至几个月去排查。马力祯介绍，重离子“打”在肿瘤上，要求稳定性不能超过0.5毫米误差，这要求电源系统和整个控制系统必须更细更精密。再比如，须保证仪器运转的稳定与可靠，要想尽办法降低故障率。
“这套医用重离子加速器所有部件设备都是定制化的，国产率达到99% ，无论从性能指标还是临床反馈，都毫不逊色于进口设备，但装置的成本只有国外的一半。 ”马力祯告诉采访人员，以开机率为例，这套重离子加速器第一年开机率到达97.4% ，也就是说，如果一天24小时开机，约有37分钟是故障时间。 “放眼国际，德国的设备运行10年的开机率为92%～98% ，而我们第一年就可以达到97.4% 。 ”