近日，中國(guó)科學(xué)院召開(kāi)新聞發(fā)布會(huì)，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(cè)。這是國(guó)內(nèi)首臺(tái)自主知識(shí)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(zhǔn)治療癌癥的新型利刃。國(guó)產(chǎn)先進(jìn)碳離子治療系統(tǒng)的注冊(cè)上市為惡性腫瘤患者帶來(lái)了新的希望，特別需要強(qiáng)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(zhǔn)形成、穩(wěn)定運(yùn)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(shì)。放射線治療簡(jiǎn)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(duì)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(zhǎng)期、反復(fù)治療的痛苦。此外，碳離子射線具有獨(dú)特的物理和生物學(xué)特性，在減少對(duì)患者傷害的同時(shí)提高了治療效率。在穿越人體生物組織的過(guò)程中，碳離子射線的劑量主要沉積在其射程末端，形成一個(gè)尖銳的“布拉格峰”，而射線的其他部分能量不高，對(duì)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(qiáng)，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(guò)控制射線劑量，使“布拉格峰”準(zhǔn)確落在腫瘤病灶上。這樣一方面能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)患癌部位的“精準(zhǔn)打擊”，另一方面減少了對(duì)非治療部位的影響。碳離子治療儀的掃描深度可以達(dá)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(shí)現(xiàn)對(duì)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(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合與物理實(shí)驗(yàn)不同，碳離子治療系統(tǒng)的離子束能量?jī)H是實(shí)驗(yàn)室加速器裝置束流能量的60%，真正作用到治療個(gè)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(xì)節(jié)都關(guān)乎生命。因此，科學(xué)家們對(duì)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(duì)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(tái)國(guó)產(chǎn)碳離子治療系統(tǒng)選用了高純無(wú)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(jí)，又避免了在高電流工況下各裝置及電纜等對(duì)帶電離子造成的磁性干擾，還實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)期運(yùn)行條件下設(shè)備裝置系統(tǒng)的有效散熱和長(zhǎng)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(dú)特的優(yōu)勢(shì)可以在最大程度上減輕患者的痛苦，保衛(wèi)患者的尊嚴(yán)，近年來(lái)受到了國(guó)家的高度重視。2016年，國(guó)務(wù)院出臺(tái)的《“十三五”國(guó)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(zhǔn)醫(yī)療設(shè)備。

目前，國(guó)產(chǎn)碳離子治療系統(tǒng)使用純度大于99.97%的高純無(wú)氧銅，作為其加速器等硬件裝置以及各種電壓等級(jí)電纜的材料，一套治療系統(tǒng)的用銅量可達(dá)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(guó)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(lái)進(jìn)一步的推廣，為高純度優(yōu)性優(yōu)質(zhì)的各類先進(jìn)銅材開(kāi)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(lái)研發(fā)的第二代治療系統(tǒng)會(huì)更小、更先進(jìn)、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(yùn)轉(zhuǎn)保駕護(hù)航。