1946年，哈佛大学Robert Wilson首次提出带电重离子和质子有应用于癌症治疗的潜力，并从理论上介绍了如何利用带电重离子和质子治疗肿瘤。

劳伦斯伯克利国家实验室（Lawrence Berkeley National Laboratory，LBNL）分别于1954年、1957年和 1975年将质子、氦离子和氖离子等重离子放射治疗应用于癌症患者［1］。

劳伦斯伯克利国家实验室

1973 年，哈佛回旋加速器实验室开展了关于质子治疗不同部位肿瘤的项目。

1975年， LBNL在进行利用高能重离子同步回旋加速器开始重离子治疗癌症临床试验研究，发现重离子放射治疗的肿瘤局部控制率比X射线、γ射线和电子束等常规射线提高了2~3倍。

1990年，美国费米实验室采用旋转机架，建造了第一个质子射线放射治疗设备，此设备能够通过等中心机架从不同方向发射质子束，从而减少皮肤与肿瘤间的正常细胞的伤害，增加治疗时的焦皮比值。

美国费米实验室

1993年日本政府在千叶县日本国立放射科学研究所（National Institute of Radiological Science，NIRS） 建成了世界上首台医用重离子加速器（heavy ion medical accelerator in China，HIMAC），专门用于重离子治癌及放射医学研究。HIMAC治疗装置主要包括同步加速器、束流配送和辐照系统、患者定位系统和治疗方案系统，其离子束种类是4He~Ar，束流强度为107~1010个/ｓ，最大能量可达800MeV/u，剂量率控制在5Gy/min左右。1994年6月第一批患者在NIRS利用HIMAC接受重离子束治疗，治疗的患 者包括头颈部肿瘤、脑瘤、肺癌、肝癌、前列腺癌及宫颈癌等。对于头颈部肿瘤，取得了大于80％的局部肿瘤控制率的结果；对于总体治疗，在没有明显并发症的前提下，都取得了良好的疗效，肿瘤生长抑制率很高。

日本国立放射科学研究所

受这次HIMAC治疗结果的鼓舞，日本又于1996年在兵库兴建另一台医用HIMAC，该同步加速器可提供 230MeV的质子束，230MeV/u的氦离子束和230MeV/u的碳离子束，治疗装置于2000年建成，并于2001年开始接受患者治疗。

1997年，德国达姆施塔特市的重离子研究中心借鉴了美国LBNL的氖离子束及日本NIRS的碳离子束的治疗特点和经验，开发和应用了先进的光栅磁扫描系统和正电子发射断层术两大技术手段，达到了重离子束适形放射治疗和束流实时在线监控，并于1997年12月开始用重离子束治疗了两例颅底瘤患者，治疗后3个月的临床跟踪研究表明颅底瘤基本消失。

2005年，中国科学院近代物理研究所（Institute of Modern Physics，IMP）基于兰州重离子研究装置（Heavy Ion Research Facility in Lanzhou，HIRFL）建成了浅层肿瘤重离子治疗终端，并于2006年利用HIRFL提供的80MeV/u碳离子束，在HIRFL浅层治癌终端对4例浅层恶性肿瘤患者进行首次临床治疗试验，这也使得中国成为国际上第4个进行重离子临床试验的国家。

中国科学院近代物理研究所

2007年，IMP利用HIRFL提供的100MeV/u的碳离子束对23例患者进行了肿瘤治疗。前后27例患者在经过一个疗程的碳离子放射治疗后，大部分患者肿瘤已完全消失，其余患者均有不同程度的缩小，患者局部及全身未出现任何不良反应。2008年底，IMP基于兰州HIMAC冷却存储环建成深层肿瘤重离子治疗终端。到2014年底，IMP前后共进行了18批213例肿瘤患者（103例浅层和110例深层）的治疗，且取得了显著疗效［2］。

2009年，德国建成了海德堡质子重离子肿瘤治疗中心（Heidelberg Ion-Beam Therapy Center，HIT），并于2012年正式运营。HIT主要治疗病种为脑部肿瘤、甲状腺肿瘤、肺部（远离心脏一侧）肿瘤、肝脏肿瘤、前列腺肿瘤等。

2015年3月，经中国国家食品药品监督管理总局（China Food and Drug Administration，CFDA）审查通过后，在中国首次批准注册了上海市质子重离子医院的质子碳离子治疗设备，并于2015年5月正式对外运营。目前收治的病种主要有鼻咽癌、脊索瘤、软骨肉瘤、早期和局部晚期肺癌、部分胸腺癌及胸部转移性肿瘤、肝癌、胰腺癌、前列腺癌等。这些接受治疗的癌症患者无论在治疗阶段还是出院随访阶段，肿瘤病情控制情况均表现良好，患者疾病指征也趋于平稳，总体情况良好［3］。

上海市质子重离子医院

据国际粒子治疗协作委员会（Particle Therapy Co-Operative Group，PTCOG）官网上数据显示［4］， 截至2018年8月，全球约11家重离子放射治疗中心在运行。另外，正在建设的重离子治疗中心有6个，正在筹建的重离子治疗中心有1个。表1详细列出了世界范围内重离子治疗中心数量、最高能量、加速器类型、开始治疗时间、计划治疗时间和治疗患者例数等相关信息。

此外，PTCOG统计数据显示，截至2016年12月，全球已有21580名癌症患者接受了重离子放射治疗。

参考文献：

[1]Allen C, Borak TB,Tsujii H, et al. Heavy charged particle radiobiology: using enhanced biological effectiveness and improved beam focusing to advance cancer therapy[J].Mutation Research,2011,711(1-2):150-157.

[2]张晖，戴中颖，刘新国，等．重离子治癌笔形束精确模型的研究进展[J]．原子核物理评论，2018，35（1）：85-93．

[3] 王晓林，高天欣，韩潇，陈晓君，唐晓英.重离子放射治疗技术及临床应用[J].北京生物医学工程，2019，38（3）：312-318.

[4] 叶飞，李强．重离子治癌相关研究[J]．原子核物理评论，2010，27(3)：309-316．