为癌症治疗带来新曙光的被称为“量子手术刀”的技术距离实现越来越近。东芝和住友重机械工业参与了相关开发，最早将于2022年夏季领先全球开工在日本国内建造实证设备。“量子手术刀”的副作用小，有望拓宽胰腺癌等棘手癌症的治疗途径。对于技术领先的日本企业来说，这可能是以世界为舞台发起创新的良机。

 

       “设计已成型，希望着手建造实证设备”，在日本量子科学技术研究开发机构（QST）主导量子手术刀开发工作的项目经理白井敏之干劲十足地表示。最早将于2022年夏季在千叶的QST医院开工建设新大楼，计划花费3～4年时间建造完成。日本政府在2021年度补充预算中计提了10亿日元的相关费用。

 

       虽然被称为“手术刀”，但并不是刀具形状。量子指的是原子以下级别的微小物质或能量单位。量子手术刀指的是一种技术，先将碳离子等加速到光速的70％，生成被称为“重粒子束”的光束，再利用这种光束破坏并杀死癌细胞的DNA。

 

 

       使用重粒子束的治疗设备已经存在，而尺寸比过去更小、性能更高的新一代设备被称为量子手术刀。其名称中蕴含着让医生可以像拿着手术刀一样轻松操作的意图。

 

       利用重粒子束的治疗方法虽是放射线疗法的一种，但与其他放疗方式相比，具备很多优点。由于可精确瞄准癌症病灶进行攻击，把对正常细胞的伤害降低到最小限度，因此副作用小。适合用来治疗X射线等难以对付的体内深处的癌症，也对很难进行手术等的骨癌、软组织肉瘤以及头颈部癌症有效。

 

QST等积累了用重粒子束治疗癌症的经验

 

       重粒子束“攻击能力”强，治疗时间也比较短。X射线需要照射20～40次，而重粒子束据悉平均只需照射12次左右。这种疗法自2016年开始在日本适用公共医疗保险以来，列入对象范围的癌症种类也不断增加，而且作为难以早期发现的胰腺癌等的疗法而备受期待。

 

 

       引入这种疗法的好处很大，但传统重粒子束治疗设备存在课题。那就是设备体积巨大，成本高。QST的前身——日本放射线医学综合研究所1993年完成的“第一代”设备宽65米、长120米，相当于足球场那么大，建设费用也达到320亿日元。

 

 

       现在已实用化的第二、第三代设备不管设置面积还是建设费用都降到了第1代的一半以下，但引进的门槛仍然很高。据QST介绍，能接受重粒子束癌症治疗的在日本国内新癌症患者中仅占0.4％左右。第四代及之后的设备——量子手术刀有望突破这一门槛，扩大治疗机会。

 

       今年夏季开始建设的第四代设备缩小到了宽14米、长25米。成本也低于100亿日元，只有第3代的一半左右。而第五代设备则只有第1代的四十分之一，有望设置在现有医院空间内。建设费用也进一步大幅下降，有可能推动其普及。

 

 

       要想实现量子手术刀，关键是技术革新。QST和东芝子公司东芝能源系统一直共同推进开发加速碳离子等的环形加速器使用的“超导电磁铁”。在极低温下创造没有电阻的超导状态，形成强大磁场，在5秒以内的短时间内加速离子。

 

       有了这种超导电磁铁，现在可以把直径20米的环形加速器大幅缩小。还实现了不用难以处理的液态氦而降至极低温的冷却技术，也便于设置在医院里。QST与东芝能源系统已完成试制超导电磁铁，将在夏季开工建设的实机中采用这一技术。

 

       两家企业还计划利用量子手术刀比原来提高重粒子束治疗效果。核心是名为“多离子照射”的方法。根据癌症的恶性程度等，区别使用氦、碳、氧、氖的离子。QST与住友重机械开发出了可以快速切换产生多种离子的机器。

 

       住友重机械还将参与面向力争2027年度以后实现的第5代设备而开发“激光加速”技术的项目。初期阶段将利用强大的激光加速离子。如果实现，可以进一步减小设备，成为引领世界的技术。还有望提高日本相关产业的竞争力，住友重机械的相关负责人橘正则强调，“虽然技术有难度，但值得一试”。

 

       日本经济新闻（中文版：日经中文网）生川晓、藤井宽子

 

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