近日，中國科學(xué)院召開新聞發(fā)布會，宣布由中科院近代物理研究所研制的“碳離子治療系統(tǒng)”獲批第三類醫(yī)療器械產(chǎn)品注冊。這是國內(nèi)首臺自主知識產(chǎn)權(quán)碳離子治療系統(tǒng)，目前安裝于甘肅省武威腫瘤醫(yī)院，將成為精準治療癌癥的新型利刃。國產(chǎn)先進碳離子治療系統(tǒng)的注冊上市為惡性腫瘤患者帶來了新的希望，特別需要強調(diào)的是，高純度優(yōu)質(zhì)銅材作為系統(tǒng)硬件中的主角，為保障該治療系統(tǒng)的束流精準形成、穩(wěn)定運轉(zhuǎn)發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

布拉格峰——

“精確制導(dǎo)”的癌癥殺手

碳離子治療系統(tǒng)應(yīng)用的碳離子射線屬于重離子射線的一種，在治療癌癥方面具備明顯優(yōu)勢。放射線治療簡稱“放療”，在原理上屬于物理手段的治療方式，相比起需要依靠化學(xué)藥劑的“化療”，物理治療對人體傷害更小、療程更短、后遺癥更少、預(yù)后更好，患者可免于長期、反復(fù)治療的痛苦。此外，碳離子射線具有獨特的物理和生物學(xué)特性，在減少對患者傷害的同時提高了治療效率。在穿越人體生物組織的過程中，碳離子射線的劑量主要沉積在其射程末端，形成一個尖銳的“布拉格峰”，而射線的其他部分能量不高，對人體的傷害比較小。另外，碳離子射線可以切斷DNA雙鍵，與X光射線等光子射線只能造成DNA單鏈斷裂相比，殺傷性更強，生物學(xué)效應(yīng)約比常規(guī)放療高三倍。

在治療中，醫(yī)生們利用碳離子射線，以“布拉格峰”為手術(shù)刀，通過控制射線劑量，使“布拉格峰”準確落在腫瘤病灶上。這樣一方面能夠?qū)崿F(xiàn)對患癌部位的“精準打擊”，另一方面減少了對非治療部位的影響。碳離子治療儀的掃描深度可以達到人體內(nèi)27厘米，配合水平、垂直和45度角的治療終端，基本可以實現(xiàn)對人體內(nèi)任何部位腫瘤的有效治療。

高純度優(yōu)質(zhì)銅材與碳離子治療系統(tǒng)——跨界的強強聯(lián)合與物理實驗不同，碳離子治療系統(tǒng)的離子束能量僅是實驗室加速器裝置束流能量的60%，真正作用到治療個體的能量更微小，但因其是直接將離子束作用于人體，一絲一毫的細節(jié)都關(guān)乎生命。因此，科學(xué)家們對治療系統(tǒng)的精度、可靠性、穩(wěn)定性和安全性的追求近乎苛刻，對材料也提出了極高的要求。銅作為系統(tǒng)的重要材料，在諸如離子源、磁鐵及電源、高頻等硬件裝置中扮演重要角色。

首臺國產(chǎn)碳離子治療系統(tǒng)選用了高純無氧銅作為加速器銅線各類電纜、電子束流發(fā)射管、高頻系統(tǒng)等等的用材，充分發(fā)揮了銅優(yōu)良的導(dǎo)電性、天然的抗磁性和極佳的散熱性。既保證了高載流條件下電流的穩(wěn)定和束流的能級，又避免了在高電流工況下各裝置及電纜等對帶電離子造成的磁性干擾，還實現(xiàn)了長期運行條件下設(shè)備裝置系統(tǒng)的有效散熱和長期穩(wěn)定性。

醫(yī)療健康——

銅的新應(yīng)用領(lǐng)域

碳離子治療系統(tǒng)獨特的優(yōu)勢可以在最大程度上減輕患者的痛苦，保衛(wèi)患者的尊嚴，近年來受到了國家的高度重視。2016年，國務(wù)院出臺的《“十三五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》明確提出支持研發(fā)離子、中子等新型射線源，發(fā)展精準醫(yī)療設(shè)備。

目前，國產(chǎn)碳離子治療系統(tǒng)使用純度大于99.97%的高純無氧銅，作為其加速器等硬件裝置以及各種電壓等級電纜的材料，一套治療系統(tǒng)的用銅量可達120~150噸。此外，每套系統(tǒng)必定是建在一所專業(yè)的腫瘤治療醫(yī)院，醫(yī)院作為特殊的建筑體，配套有醫(yī)療建筑用銅和導(dǎo)線、醫(yī)療器械、醫(yī)檢設(shè)備、醫(yī)用氣體系統(tǒng)、真空系統(tǒng)等，整體的用銅量還要更高。在國家關(guān)乎醫(yī)療健康的民生保障政策的大力支持下，碳離子治療系統(tǒng)（包括質(zhì)子治療系統(tǒng)）有望迎來進一步的推廣，為高純度優(yōu)性優(yōu)質(zhì)的各類先進銅材開拓了新的終端應(yīng)用領(lǐng)域。

中科院近代物理研究所相關(guān)人士表示，接下來研發(fā)的第二代治療系統(tǒng)會更小、更先進、成本更低，集優(yōu)良的導(dǎo)電性和反磁性特性于一身的銅材料將繼續(xù)為碳離子治療系統(tǒng)的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)保駕護航。