武汉市第五医院重离子治疗中心项目可行性研究报告

武汉市第五医院 武汉肿瘤医院 武汉市第五医院 武汉肿瘤医院 重离子治疗中心项目可行性研究报告重离子治疗中心项目可行性研究报告 第一章 项目摘要第一章 项目摘要 1 11 1 项目概述项目概述 1 1 1 项目名称 项目名称 武汉市第五医院 武汉肿瘤医院 重离子治疗中心 1 1 2 承办单位 承办单位 武汉市第五医院 武汉肿瘤医院 中国科学院近代物理研究所 武汉龙洲置业有限公司 上海卧龙地产集团股份有限公司 600173 1 1 3 项目负责人 项目负责人 张 斌 1 1 4 项目地点 项目地点 武汉市汉阳区四新生态新城核心区域 杨泗港快速通道与江城大道的交叉 口东北角 墨水湖南岸鲤鱼洲 红卫村 丰收村 渔业村 城中村产业用地 1 1 5 项目目标 项目目标 引进目前世界上最先进的重离子肿瘤治疗系统 以重离子肿瘤治疗为核心 建设一个拥有 1000 张病床 集医疗 科研 康复疗养于一体 中部第一 国内一流 国 际知名 的肿瘤专科医院 汇集世界一流肿瘤诊疗技术 治疗设备和国内顶尖专家 发展 国际化 现代化和多元化的特需医疗服务 打造武汉建设 中部医疗服务中心 最亮眼的 名片 1 21 2 项目承办单位简况项目承办单位简况 1 2 1 武汉市第五医院简况武汉市第五医院简况 武汉市第五医院是汉阳地区唯一一所三级综合性医院 武汉大学教学医院 江汉大学 第二附属医院 医院开放床位 800 张 设有 23 个一级诊疗科目 42 个二级诊疗科目 年 门诊量 60 87 万人次 年住院量 2 19 万人次 直管 6 家社区卫生服务中心 承担着汉阳地 区 100 万居民的医疗卫生保障任务 医院现有省 市级重点建设专科 4 个 其中肿瘤科被确定为武汉市 中部医疗服务中 心 省级临床重点专科 根据武汉市医疗卫生事业规划布局 2009 年武汉市卫生局根据肿 瘤专科特色 批准医院增挂武汉市肿瘤医院院牌 医院肿瘤综合治疗专科设有肿瘤内科 肿瘤外科 肿瘤中西医结合科 放疗科 全身 热疗室 癌症康复 中心实验室等 可开展手术 放疗 化疗 热疗 生物治疗 中西医 结合治疗 心理干预 康复等综合治疗 是全国肿瘤靶向放疗委员单位 湖北省立体定向 放疗专业委员会副主委单位 湖北省抗癌协会常务理事单位 省市肿瘤学会委员单位 1 2 21 2 2 中国科学院近代物理研究所简况中国科学院近代物理研究所简况 中国科学院近代物理研究所创建于 1957 年 多年来一直以重离子核物理基础研究和相 关领域的交叉研究为主要学科方向 相应发展加速器物理与技术及核技术 以兰州重离子 加 速器 HIRFL 为基础 于 1991 年成立了 兰州重离子加速器国家实验室 向国内外 开放 在加速器研制方面拥有雄厚的技术和人才储备 经过近 50 年的发展 近代物理研究所已成为世界上有较高知名度的中 低能重离子物 理研究中心之一 建成兰州重离子加速器冷却储存环 HIRFL CSR 近年来 近代物理 研究所根据国家战略需求 积极拓展应用研究 在辐照生物 辐照材料 探测器研制等方 面取得了一批重要成果 具有先进水平的重离子束治癌研究 已建成了浅层和深层肿瘤重 离子束治疗装置 制订了 重离子加速器治疗肿瘤企业标准 试行 成立了 甘肃省重离 子束治疗肿瘤临床研究基地 和 甘肃省重离子束辐射医学应用基础重点实验室 完成了一 系列临床实验 使我国成为世界上第四个开展重离子束临床治疗肿瘤的国家 1 2 3 武汉龙洲置业有限公司简况武汉龙洲置业有限公司简况 武汉龙洲置业有限公司 简称 龙洲置业 成立于 2003 年 资产上亿元 现有员工 585 人 其中具有中级以上职称 300 多人 公司主要涉及房地产开发 商品房开发 物业 管理服务 地基与基础工程 土石方工程 园林绿化工程 建筑装饰等行业 公司董事长 胡明荣女士同时兼任武汉市第十二届人大代表 人大常委会农村委员会委员 汉阳区江堤 街江欣苑社区党支部书记 目前龙洲置业旗下有湖北龙洲诚信建筑装饰有限公司 武汉龙洲房地产开发有限公司 武汉龙洲建筑有限公司 武汉龙洲物业管理有限公司 武汉高龙礼仪贺喜有限公司 武汉 龙洲巾帼家政公司等子公司 龙洲置业通过投资控股及参与日常经营管理实现对各子公司 的管理 并且通过集团化经营 发挥整体优势 掌控全局 合理统筹 公司实行董事会领 导下的总经理负责制 并按照现代企业经营模式 经形成了一个积极向上 勇于开拓的企 业团队 1 2 4 卧龙地产集团股份有限公司卧龙地产集团股份有限公司 卧龙地产集团股份有限公司 注册资本为人民币 33 000 万元 注册地为浙江省上虞市 经济开发区 公司总部地址在浙江省上虞市经济开发区人民西路 1801 号 公司股票代码 600173 股票简称 卧龙地产 2009 年公司公开增发 72 859 700 股 注册资本变更为 402 859 700 00 元 公司以 2009 年 12 月 31 日股份 402 859 700 股为基础 以资本公积 向全体股东每 10 股转增 8 股 本公司总股本由 402 859 700 00 元增加至 725 147 460 00 元 公司经营范围包括房地产开发 投资经营管理 建筑工程 装饰装潢工程的设计 施工 物业管理 凡涉及许可证制度的凭证经营 第二章 项目背景第二章 项目背景 2 12 1 恶性肿瘤的发病及治疗概况恶性肿瘤的发病及治疗概况 2 1 1 恶性肿瘤发病情况恶性肿瘤发病情况 2010 年 第 21 届世界抗癌大会上国际抗癌联盟 UICC 发布数据 2008 年 全球有 1270 万人患癌 死亡人数高达 760 万 世界范围内因癌症死亡的人 数 比艾滋病 疟疾和结核病加起来还要多 如果不采取有效措施 预计到 2030 年 每年 将出现 2600 万新增癌症病例 癌症死亡人数将达到 1700 万 中低收入国家将成为癌症肆 虐的 重灾区 国际抗癌联盟发布的 中低收入国家获得癌症治疗的现状 全球癌症防治的重要部 分 调查报告指出 近三十年 全球癌症发病数以年均 3 5 的速度递增 3 4 新增病例 发生在新兴工业国家及发展中国家 癌症已成为人类最重要的死因之一 目前超过一半的 癌症患者生活在中低收入国家 这一比例到 2030 年将上升至 70 中国卫生部部长陈竺在大会开幕式上公布 癌症已成为中国城市和农村居民的第一位死因 我国癌症发生率正处于快速上升期 每年癌症发病人数约 260 万 死亡 180 万人 过去 30 年 中国癌症死亡率增加了 80 目前全国肿瘤患者总数约在 600 万人左右 相关数据显示 目前我国恶性肿瘤发病率 男性为 130 3 10 万人至 305 4 10 万人 女性为 39 5 10 万人至 248 7 10 万人 目前我国排名前十位的肿瘤 肺癌 胃癌 肝癌 结肠 直肠癌 食管癌 膀胱癌 胰腺癌 白血病 淋巴瘤 脑肿 瘤 武汉市疾控中心公布的 2009 年居民死因统计结果显示 恶性肿瘤居城市居民死因首位 占到城市死亡居民中的 26 33 据统计 武汉市肿瘤病人总发病率约 200 10 万人 其中 男性 l36 15 l0 万人 女性 81 14 10 万人 年均肿瘤新发病人数约 3 万人 目前武汉市 存活肿瘤病人已达十余万人 正在接受治疗的病人约 5 万人 表 2 1 中国恶性肿瘤发病率 男女 恶性肿瘤发病率129 3 10 万 305 4 10 万39 5 10 万 248 7 10 城市地区发病世调率143 9 10 万 213 1 10 万112 9 10 万 157 2 10 万 农村地区发病世调率169 3 10 万 359 7 10 万48 1 10 万 219 1 10 万 表 2 2 恶性肿瘤死亡率 男女 恶性肿瘤死亡率 125 7 10 万 234 1 10 万 39 3 10 万 159 8 10 死亡世调率 99 0 10 万 285 0 10 万 47 9 10 万 157 5 10 万 2 1 2 恶性肿瘤治疗概况恶性肿瘤治疗概况 放疗是肿瘤治疗最主要的方法之一 目前 肿瘤治疗的三大手段是外科手术 放射治疗和化学治疗 根据国际抗癌联盟 UICC 统计 肿瘤患者中约 70 需要通过放射治疗达到根治和 或姑息治疗的目的 或 配合手术前 术后和术中进行放疗 另据 WHO 统计 全部肿瘤的 45 是可以治愈的 其 中 18 被放疗治愈 放射治疗己是肿瘤最主要的治疗方法之一 图 2 1 肿瘤患者接受三大治疗手段的比例 中国每年新增 260 万肿瘤患者中 60 80 患者需要做放射治疗 共计 160 万例新 增患者适合于放射治疗 癌症放射治疗的治愈率和有效控制率明显提高 放射治疗使某些早期局部性肿瘤获得 根治 同时放射治疗对癌症所在部位的器官及其功能的保留有重要意义 常规放疗的发展和局限 据统计 在所有的常规放疗病人中 仍约有 1 3 的病人局部肿瘤未能得到控制 另有报 告称 在美国每年有 10 万癌症病人由于局部肿瘤未能得到控制而导致整体治疗失败 传统的放射疗法利用 射线 电子 x 射线 中子等轻粒子 由于放射线对肿瘤和正 常脏器组织都有损伤作用 因而在肿瘤被放射控制的同时 也产生了一定程度的急性和后 期放射并发症 特别是对那些立体形态较怪异 又与周围正常组织相交错的肿瘤 由于正 常组织的放射耐受量有限 因而照射肿瘤的剂量无法提高 射线射入人体后 剂量主要损 失在浅层 随着射程增大而逐渐减小 到达病灶时其剂量已经不足以治疗肿瘤 20 世纪 90 年代发展起来的立体适形放疗 3DCRT 和调强适形放疗 IMRT 是在肿 瘤放疗历史上的一个革命性的进步 使放疗高剂量的立体形态和肿瘤的立体形状基本适合 从而有效地提高了肿瘤放射剂量 使肿瘤的局部控制率改善 同时对肿瘤周围正常组织的 剂量明显降低 放疗并发症减少 临床经验证实 与传统放疗技术相比 3DCRT 和 IMRT 显著改善了肿瘤放疗的疗效 因此这两项技术已成为国内外肿瘤放疗的主流技术 但是 3DCRT 和 IMRT 还存在着一些问题 可造成大量肿瘤周围正常组织受到低剂量照射 更多的照射野 会使患者全身放射 受量增加 存在潜在的诱发第二肿瘤的风险 这可能会对长期生存者或生长发育期的儿童 和青少年患者产生影响 放疗所用的高能 X 线同属低 LFT 射线 电离密度小 电离效应弱 只是击 伤肿瘤 DNA 中单 链 存在亚致死损伤修复 不能有效地杀灭肿瘤细胞 高能 X 线的生物效应是对肿瘤细胞有氧效应 即只对有氧肿瘤细胞敏感 而对乏氧的肿瘤细胞不敏感 临床放疗的肿瘤都以局部晚期为多 而这些肿瘤中都存在不 同比例的缺氧肿瘤细胞群及抗放射的肿瘤细胞亚群 杀灭这些细胞需要 2 5 3 倍的光子射 线剂量 这种高剂量治疗改善局控率的效果不明显 而且会对周围组织造成严重损伤 高能 X 线有细胞周期依赖性 不能杀灭各期肿瘤细胞 中国肿瘤防治任务严峻 2010 年 中国抗癌协会理事长郝希山院士在 世界抗癌日 时指出 近三十年 全球癌症发病数以年均 3 5 的速度递增 3 4 新增病例发生在新兴工业 国家及发展中国家 癌症已成为人类最重要的死因之一 数据显示 全世界 20 的新发癌 症病人在中国 24 的癌症死亡病人在中国 目前中国的癌症生存患者和治愈患者仅为 13 发达国家癌症的治愈率为 45 50 作为最大的发展中国家 和西方发达国家相比 中 国的肿瘤防治任务非常严峻 2 22 2 政策支持及地区经济状况政策支持及地区经济状况 2 2 1 政策支持政策支持 国家和地方医改政策鼓励社会资本发展医疗卫生事业 2009 年 国家出台 中共中央国务院关于深化医药卫生体制改革的意见 第 十 条 建立政府主导的多元卫生投入机制 其中明确指出 鼓励和引导社会资本发展医疗卫生事业 积极促进非公立医疗卫生机 构发展 形成投资主体多元化 投资方式多样化的办医体制 2011 年 3 月 上海作为中国经济社会发展的先锋地区 出台了富有 上海特点 的医 改方案 其中部分意见高于 国家指定动作 也代表着中国先进医疗的方向 九 加快发展现代医疗服务业 一 推进国际医学园区建设 在浦东新区 虹桥商务区建设国际医学园 引进国际优质医疗资源 发挥本市 上海市 临床医学中心的作用 建设一批 高端医疗服务机构 创新建设机制 由社会资金举办营利性医疗机构 公立医院以品牌 人员 技术等要素参与 发展高端医疗服务 二 发展中外合资合作办医和社会办医 鼓励中外合资合作办医 引进优质国际医疗资源 建立高水平的医疗服务机构 鼓励社会资本在供给短缺领域举办医疗机构 鼓励社会资本举办以高端技术或高端服务为 特色的医疗机构 武汉市打造 中部医疗服务中心 鼓励兴办高水平医疗机构 武汉市国民经济和社会发展第十二个五年 2011 2015 年 规划纲要 中提出 要 努力建设国家中心城市 准确把握建设国家中心城市的战略要求 立足中部 服务全国 面向世界 最大限度的吸引 集聚全国资源要素 着力引领中部地区参与国际 经济竞争 加快建设区域对外开放门户 切实发挥武汉作为国家中心城市在全国的集聚 辐射 带动功能 在医疗领域 提出打造 中部医疗服务中心 加快建设中部医疗服务中心 培育 国内领先的知名医院 推进综合性医院和特色专科医院相互促进 形成国内一流品牌医院 群 建设器官移植 心血管疾病 神经血管疾病 骨科和烧伤创伤外科 肿瘤 皮肤病 糖尿病等中部地区临床医疗服务中心 建设 中部医疗服务中心 总体目标 力争用 5 年时间 建成服务质量优 技术水平高 就医环境好 辐射能力 强的中部医疗服务中心 用 5 至 10 年时间逐步形成全国性医疗服务中心之一 造就一批国内一流 国际知名 在中部地区发挥辐射带头作用的临床重点专学科 培 养引进一批德医双馨 医疗 科研 教学能力强的高精尖医学人才 全面开放医疗市场 鼓励和引导社会资本发展医疗卫生事业 积极鼓励海内外优质资 源来汉投资兴办高水平医疗机构 将在医保定点审核 建设用地划拨 医院评审等方面给 予优惠 国家已经出台相关技术规范 2009 年 11 月 中国卫生部组织制定了 质子和重离子加速器放射治疗技术管理规范 试行 为重离子治疗模式在中国的规范化运行做出了重要指引 2 2 2 地区经济状况地区经济状况 中部地区经济发展状况 中部地区包括山西 河南 安徽 湖北 湖南 江西 六个相邻省份 地处中国内陆 腹地 起着承东启西 接南进北 吸引四面 辐射八方的作用 中部六省面积 102 67 万平方公里 占全国面积的 10 7 人口 3 57 亿 占大陆总人口 的 26 6 创造全国 19 7 的 GDP 是我国的人口大区 经济腹地和重要市场 2010 年全国和中部六省经济社会发展部分指标年全国和中部六省经济社会发展部分指标 面积 平方公 里 人口 人 GDP 亿元 人均 GDP 元 城镇居民人 均可支配收 入 元 农村居民人 均纯收入 元 医疗保障情况 全国960 1339724852 39798329748191095919参加城镇基本医疗保险的 人数 43206 万人 新型农 村合作医疗参合率 96 3 湖北18 59572377401580627614160585831基本医疗保障实现城乡全 覆盖 湖南21 18656837221517223100165665622城镇职工和居民基本医疗 保险参保率 新农合参合 率均稳定在 90 以上 河南16 7940235672294224002159305523 安徽13 96595005101226320609157885285城市社区卫生服务覆盖率 90 新型农村合作医疗 参合率 96 江西16 6944567475943521170154815789实现了新型农村合作医疗 城镇居民基本医疗保险 城镇职工基本医疗保险等 医疗保障 三张网 全覆 盖 山西15 6635712111870024361156404730新型农村合作医疗参保率 达到 94 3 武汉市经济发展状况 武汉湖北省省会 中国 15 个副省级城市之一 也是中部六省唯一的副省级城市 长江 中下游特大城市之一 中国中部地区 华中 的最大城市和区域中心城市 中国重要的工 业基地 科教基地和综合交通枢纽 截至 2010 年 全市常住人口 980 万 GDP 总值达 5515 76 亿元 人均 GDP 逾 58000 元 城镇居民人均可支配收入和农村居民人均纯收入 分别达到 20806 元和 8295 元 新型农村合作医疗参合率达到 99 城镇职工基本养老保 险覆盖人数达到 310 万人 十二五 时期 武汉经济社会发展的总体目标是 着力打造全国重要的先进制造业中心 现代服务业中心和综合性国家高技术产业基地 全国性综合交通枢纽基地 加快建设全国两型社会综合配套改革试验区和国家自主创新示 范区 巩固提升中部地区中心城市地位和作用 努力建设国家中心城市 全面完成小康社 会建设的目标任务 为把武汉建成现代化国际性城市奠定坚实基础 武汉市武汉市 十二五十二五 时期经济社会发展部分指标时期经济社会发展部分指标 序序 号号 指标名称2010 年 2015 年 年均增长 属性 1地区生产总值 亿元 5515 76 10000 12预期性 2服务业增加值比重 5152 预期性 3 全社会固定资产投资 亿元 3753 7437 16预期性 全口径财政收入1416 2500 13 4 财政收入 亿 元 地方一般预算收入390 960 19 预期性 5 研究与试验发展经费支出占地区生产总值比重 2 43 预期性 6 高新技术产业增加值占地区生产总值比重 16 0 27 预期性 7总人口 户籍人口 万人 836 73887 预期性 8城镇参加基本养老保险人数 万人 310344 约束性 城镇职工基本医疗保险97 城镇居民基本医疗保险97 9 城乡三项基本医 疗保险参保率 新型农村合作医疗99 全覆盖约束性 10城镇居民人均可支配收入 元 20806预期性 11农村居民人均纯收入 元 8295 与经济发展同步 预期性 12 新型农村社会养老保险参保率 35 7全覆盖预期性 注 带 号的 4 项指标是根据武汉市实际设置的指标 不带 号指标是与国家 十二五 规划纲要衔接的指标 结论 从各项统计数据来看 整个国民经济和中部地区经济都保持平稳较快增长 并呈现出 良好的发展势头 城乡居民收入快速增长 生活水平和社会保障水平逐步提高 人民群众 就医更有保障 就医需求也将呈现多层次 多样化 高端医疗有需求 也有市场 武汉 作为中部地区中心城市 将在 十二五 期间努力迈向国家中心城市 构建中 部崛起战略支点 有雄厚的科教人才和高新技术产业发展优势 有实力也有魄力发展高端 医疗 第三章 项目核心技术分析第三章 项目核心技术分析 3 13 1 重离子治疗肿瘤技术概述重离子治疗肿瘤技术概述 3 1 1 重离子束治疗肿瘤的作用原理重离子束治疗肿瘤的作用原理 放射线在空间和物质中以波粒二象性形式传播 并且传播过程中向周围释放能量 在 放射线中以波动形式传播的叫光子线 即电磁波 如 x 射线 射线 带有质量的粒子 加速后获得的放射线一般称之为粒子线 重离子泛指重于 2 号元素氦并被电离的粒子 包含质子 碳核等重带电粒子 由这些 重带电粒子构成的粒子线 特别称之为重粒子线 或者叫重离子线 重粒子放射线治疗是 指将碳元素 carbon 氖元素 neon 的带电粒子 放进加速器内 以接近光速的速度加 速过程中产生的放射线 分离出性能优越的碳离子治疗癌症 图图 3 1 重粒子线 粒子线 光子线 重粒子线 粒子线 光子线 利用重离子进行放射线治疗的最早理论由 Wilson 于 1946 年提出 其理论为利用质子 所产生的布拉格峰 Bragg peak 曲线 将其置于肿瘤靶区以达到杀死肿瘤细胞并降低正 常组织所受剂量之目标 布拉格峰是在 1904 年由 Bragg 和 Kleeman 所发现 指当质子被撞击而产生出质子射 线 最初释放的能量相当低 大约为总动能的 20 直到一定的射程深度之后 质子快速 地减速使动能大量释放 达到释放动能的最大值 而且在此之后几乎完全没有动能 而这 是质子的最大特性 由于布拉格峰可将大部分动能完全释放 因此可在完全杀死肿瘤靶细 胞的同时大幅度降低正常组织所受放射线剂量 图图 3 2 质子线照射肿瘤的剂量分布 质子线照射肿瘤的剂量分布 图图 3 3 重离子线与 重离子线与 X 射线的剂量分布比较射线的剂量分布比较 3 1 2 重离子束治疗肿瘤的优势重离子束治疗肿瘤的优势 重离子特有的物理学特性以及在物质中特殊的能量沉积方式 使其代表着肿瘤定位放 疗的发展趋势 重离子束治疗癌症不仅具有物理剂量分布的优势 而且在生物学上的优势更为显著 特别适宜于治疗外科手术 化疗 常规放疗无效或易复发的难治病例 重离子束在物理学 和生物学上所具有的一系列独特优势体现在 深度剂量分布好 可实现对肿瘤靶区的均匀照 射 有利于高效杀灭靶区的癌细胞 提高疗效 重离子能量沉积的范围比较精确 剂量边 缘清晰 有利于精确治疗 毫米量级 传能线密度高 可以提高癌瘤内乏氧细胞的放射敏感 性 细胞周期各个时相对重离子射线的敏感性相差很小 Bragg 峰区射线可以同时杀死各 个时相的细胞 甚至包括对常规射线具有抗险的 DNA 合成的 S 期细胞 同时 利用重离 子的带电性 可以通过扫描磁铁来导向束流 使其按肿瘤断层的形状精确地进行照射 做 到适形和调强治疗 应用正电子发射断层成像术 PET 可以监测核反应产物的正电子湮灭辐 射 实现在线监控照射束流的动态 特殊的深度剂量分布 重离子特殊的深度剂量分布能使重离子贯穿靶物质时 通过与靶原子核外电子的碰撞 损失其能量 并且这种碰撞的几率随离子能量的降低而增大 因此 离子在接近其射程末 端时损失其大部分初始动能 形成一个高剂量的能量损失峰 这就是布拉格峰 Bragg peak 在其射程末端之后 即布拉格峰之后很少有剂量吸收 同时 离子在其入射通道上 损失的能量较小 因而形成一个低剂量的坪区 相对于常规辐射 X 射线 Y 射线 电子束 中子束 这就是重离子束特有的倒置深度剂量分布 图图 3 4 各种射线的深度剂量分布各种射线的深度剂量分布 从以上各种射线同重离了束深度剂量分布的比较图上可以看出 不管是 X 射线 射 线 还是电子束 它们均呈指数衰减型剂量分布 无法控制将其大部分剂量调整到肿瘤上 而且损伤总是表皮浅层最大 直至较深处健康组织仍能受到较大伤害 离子束布拉格峰位 的深度可以通过改变入射离子束的能量来调节 因而治疗时布拉格峰位可精确地调整在肿 瘤靶区上 为达到对实体瘤的治疗 可以实施不同能量离子束对靶区的照射 从而形成不同布拉 格峰在靶区的叠加 这就是所谓布拉格峰展宽 通过设计 可以做到展宽区域的物理剂量 或生物剂量分布均匀 尽管它会导致峰坪剂量比减小 但叠加的深度剂量分布仍远好于常 规辐射治疗 图图 3 5 不同能量及强度碳离子束布拉格曲线的叠加不同能量及强度碳离子束布拉格曲线的叠加 图 3 4 显示出了布拉格峰的叠加 在碳离子束坪区上正常组织的剂量仍低于靶区的剂 量 小的射程歧离与横向散射由于入射离子与介质原子碰撞的统计特性 离子束能量损失 的涨落会引起在同一深度上的能量歧离 造成射程歧离 某一深度上的能量歧离呈高斯分 布 重离子束在贯穿介质期间多次散射会导致离子横向发散 这种散射不仅主要发生在小 角度上 而且被散射在某一角度上单位立体角内的离子数与入射离子的质量或能量的平方 成反比 对于深度为 15cm 左右的肿瘤 重离子束剂量范围控制的精度可以好于 1 mm 质 子束则为 5 mm 而常规辐射是无法控制的 相对生物效应 RBE 高 重离子束能量沉积的布拉格曲线反映了入射离子前段坪区与后段峰区的传能线密度显 著不同 这就使得重离子束在坪区与峰区对生物体的作用表现出不同的效应 入射通道仁 的正常组织处在坪区 其传能线密度较小 相对生物效率接近于 1 类似于低传能线密度 的常规辐射 它的细胞存活剂量效应曲线呈肩形 有着修复效应 而处在靶区范围内的峰区 其平均传能线密度较大 相对生物效率大于 1 它的肿瘤细胞存活剂量效应曲线呈指数或 近指数型 肩区消失或被减小 亦即修复能力减小或消失 这是常规辐射无法做到的 修复效应的减小 研究表明 重离一子束峰区与坪区细胞失活的相对生物效率比可达到 35 1 以上 在相同剂量情况下 峰区较坪区有较强的细胞致死作用 一般认为细胞致死与不可修复的 DNA 双链断裂 DSB 直接相关 重离子束辐照诱导细胞双链断裂的研究表明 照射结束时 峰坪双链断裂产额比约为 2 1 而 DNA 分了修复 3 小时后 测得的峰坪双链断裂产额比 约为 6 1 图图 3 4 195MeVu12C 离子束照射后及照射后离子束照射后及照射后 3 小时小时 DNA 双链断裂产额双链断裂产额 可见坪区照射的 DNA 分子存在修复双链断裂较大的能力 而细胞在峰区照射时 双 链断裂修复能力减小或消失 细胞存活数据与双链断裂修复一致 即在坪区照射时细胞具 有修复辐射损伤的能力 这种剂量效应特征正是肿瘤分次放射治疗中所需要的 在分次照 射治疗之间 坪区由于存在修复使得正常组织细胞辐射损伤得到充分的修复 剂量效应会 明显减弱 而峰区照射由于修复能力减小或消失 癌细胞辐射损伤得不到修复从而致死 显 然 重离子束这种特有的修复效应有利于肿瘤组织的杀灭和正常组织的保护 而在常规辐 射采用分次治疗中 虽然正常组织在两次照射之间得到一定的修复 但肿瘤组织同正常组 织一样也得到了同样的修复 因此它的治疗效果要明显差于重离子束的治疗 氧效应小 通常肿瘤细胞周围有着较厚的坏死细胞层 它隔断了血管中输送的氧气 使癌细胞呈 缺氧状态 目前认为这种乏氧细胞约占肿瘤细胞的 5 20 大量实验己经证明 细胞在 有氧和无氧条件下受射线照射时 其辐射敏感性不同 尤其是受低传能线密度射线照射时 乏氧细胞的辐射敏感性显著下降 这种受照生物细胞的辐照效应随介质中氧浓度的增加而 增加的现象称为氧效应 当某种辐射照射乏氧细胞与有氧细胞达到相同生物学效应终点 例如 10 的存活 时 两者所需要的剂量比值为氧增比 Oxygenenhancementratio OER 氧增比大则氧效应强烈 通常采用常规放射治疗时 乏氧癌细胞对辐射很不敏感 氧增比 值约为 25 30 若采用高传能线密度射线治疗 可显著降低氧增比值 如重离子束当传能 线密度超过 60 KeV m 后 氧增比迅速下降 当传能线密度超过 200 KeV m 时 氧增比 接近于 1 也就是说 此时几乎没有氧效应 细胞周期各时相辐射敏感性的差别小 癌细胞属快增生细胞 在细胞周期的不同阶段 复制前期 G1 DNA 复制期 S 复制 后期 G2 有丝分裂期 M 对常规辐射这类低传能线密度射线的辐射敏感性不同 细胞有 丝分裂期间的 DNA 复制 S 期后期 其抗辐射性较强 而有丝分裂 M 期细胞的辐射敏感性 最强 对于重离子束这种高传能线密度辐射 各时相细胞辐射敏感性的差别减小 这种特性 有利于杀死快增生的癌细胞 3 23 2 临床试验及应用临床试验及应用 3 2 1 发达国家临床应用情况发达国家临床应用情况 重离子束治疗肿瘤的先驱性研究起源于美国的劳伦斯伯克利实验室 LBL 尽管当时 的束流配送系统及治疗计划系统并不完善 但截至 1992 年 6 月 LBL 收治了 2478 例肿瘤 病人 其中用 4He 离子束治疗的共有 2054 例 用 12C 20Ne 等重离子束治疗的约有 433 例 局部控制率较电子 X 射线等治疗提高了 2 3 倍 与常规放疗相比具有明显的优越性 日本于 1993 年在国立放射医学综合研究所 NIRS 建成了一台重离子医用加速器 HIMAC 专门用于重离子束治疗肿瘤及放射医学研究 到 2007 年底已治疗肿瘤患者超过 3000 例 自 1994 年以来已利用重粒子放射线治疗了 4500 名以上的肿瘤患者 对于肝癌 肺癌 头颈肿瘤 骨和软组织肿瘤 前列腺癌等肿瘤类型都有较好的疗效 由其对前列腺 癌的 3 年局部控制率达到 100 在所有治疗病人中尚未发现明显的并发症 每个病例从 治疗方案到疗效随访都制定了详细周密的计划 从而积累了丰富的临床经验 图图 3 5 日本国立放射科学研究所重离子治疗患者数量统计日本国立放射科学研究所重离子治疗患者数量统计 图图 3 5 日本国立放射科学研究所重离子治疗效果统计日本国立放射科学研究所重离子治疗效果统计 由于每位患者的具体情况不同 接受治疗的疗程和重粒子线的照射线量有一定的差 异 以上只列出目前国际上公认的 有相当病例数量的疗效统计 在欧洲 重离子束治疗肿瘤装置 HITAG 已于 1996 年在德国重离子研究中心 GSI 建成 1997 年 12 月 13 日 GSI 用高能碳离子束治疗了两例颅底瘤患者 3 个月后肿瘤完全消退 到 2004 年 3 月 GSI 共收治头颈部肿瘤患者 205 例 总体疗效非常显著 在 2002 年 由 于 GSI 在颅底脊索瘤和软骨肉瘤这两种肿瘤各 50 例临床试验的两年局部控制率达到了 100 德国政府颁发的对这两种肿瘤重离子临床治疗的许可证 3 2 2 国内临床应用情况国内临床应用情况 在我国 中国科学院近代物理研究所 甘肃 兰州 于上世纪 90 年代初在国家 九五 攀登计划 B 项目 重离子束治癌技术研究 等课题支持下 利用兰州重离子加速器 HIRFL 提供的中能重离子束 率先开展了重离子束治癌的生物物理 医学物理 治疗技 术研究和动物试验 获得了一批重离子束治癌必要的基础数据和技术储备 2005 年 8 月 近物所在 HIRFL 上建成了我国第一台重离子束浅层肿瘤治疗装置 并与 2006 年 3 月通过了专家鉴定验收 随后 与有关医疗机构合作 与 2006 年 11 月开始进行 浅层肿瘤患者的临床治疗试验研究 2006 年 11 月 2009 年 3 月 共治疗八批 103 例浅层肿瘤患者 初步临床治疗结果显 示治疗效果十分显著 中国成为继美国 日本 德国之后 第四个具备重离子治疗肿瘤能 力的国家 2008 年 12 月 近物所利用在兰州重离子加速器冷却储存环 HIRFL CSR 上建成的深 部肿瘤治疗终端进行了束流测试及首批细胞和动物试验 2009 年 3 月 在 HIRFL CSR 深层治癌终端上成功地进行了 8 例深部肿瘤 深度 3 10 厘米 患者的重离子临床治疗试验 2010 年 10 月 11 月完成了 2 批 15 例深部肿瘤患者临 床试验 治疗效果良好 3 2 3 重离子放疗适应症重离子放疗适应症 重粒子放射治疗对于头颈部 包括眼部 颅底 肺 肝脏 前列腺 骨 软组织等部 位的肿瘤 直肠癌术后骨盆内复发等疗效显著 对于一般放疗效果不佳的腺癌类 肉瘤类 肿瘤疗效明显 包括非鳞状细胞癌 唾液腺癌 脑胶质瘤 非小细胞肺癌 骨或软骨肉瘤 恶性黑色素瘤 软组织肉瘤 腺样囊性癌 肝细胞癌 脊索瘤 神经纤维瘤 恶性神经元 性肿瘤 子宫颈癌 前列腺癌以及晚期复发的鼻咽癌等 图图 3 6 适合重离子放射治疗的肿瘤类别适合重离子放射治疗的肿瘤类别 目前认为重粒子束肿瘤治疗适应症有 局部晚期 分化高 增殖慢的肿瘤 或是对低 LET 射线放疗抗拒的难治性肿瘤 外科手术困难的肿瘤 不能手术的老年患者或脏器功能衰退的患者 生长发育期的青少年患者 临近重要组织器官肿瘤 常规放疗复发 无效或需要再程放疗者 3 2 4 重离子放疗与常规放疗的疗效比较重离子放疗与常规放疗的疗效比较 图图 3 7 部分肿瘤重离子放疗与普通放疗疗效比较部分肿瘤重离子放疗与普通放疗疗效比较 3 33 3 项目技术方案项目技术方案 第四章 第四章 项目市场分析项目市场分析 4 14 1 市场需求及经济效益分析市场需求及经济效益分析 4 1 1 市场需求分析市场需求分析 我国每年新增 260 万肿瘤患者中 60 80 患者需要做放射治疗 至少有 160 万例 新增患者适合于放射治疗 中部六省人口占全国总人口的 26 6 按比例推算 全国肿瘤患者约 600 万人 中部 六省肿瘤患者接近 160 万人 需要接受放射治疗的人数约 112 万人 中部六省每年新增肿 瘤患者超过 69 万 其中需要做放疗治疗的人数至少超过 40 万人 武汉市肿瘤患者每年新 增肿瘤患者约 3 万人 其中需要做放疗的人数至少有 1 8 万人 图图 4 1 截至截至 2007 年全球质子治疗病人及增长年全球质子治疗病人及增长 我国每年用于恶性肿瘤病人医疗费约 1430 亿元 占卫生总费用 20 远高于其他慢 性病的医疗药费 中国恶性肿瘤的医疗需求及医疗费用均呈显著上升趋势 根据新发病人 60 80 需要接受放射治疗的比例 考虑到经济状况等因素 保守估 计放疗病人中能负担重离子放疗技术治疗的病人占 20 按肿瘤新增病人放疗适应率 70 中间值 进行数据推算分析 肿瘤每年增发病人 新发病人中适应放疗的病 人 按 70 计 放疗病人中经济能承受重离子 治疗的病人 按 20 计 全国260 万人182 万人36 4 万人 中部六省69 万人48 3 万人9 7 万人 武汉3 万人2 1 万人0 4 万人 表表 4 1 重离子治疗潜在患者群规模推算重离子治疗潜在患者群规模推算 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 50000 19921998200220052007 参照目前国际的统计数据 平均一个重离子中心收治病人约为 1000 2000 人 专家预 测 中国国内重离子束治疗装置的市场容量在 100 台以上 这还不包括项目投入使用前已 存在的患肿瘤人群 东南亚地区的求治病人以及眼科黄斑变性和颅内静脉血管畸形等适应 于重离子放疗的非肿瘤性疾病 可以预见 以重离子肿瘤治疗而言 本项目有巨大的潜在 市场 4 1 2 经济效益分析经济效益分析 从治疗的角度看 患者平均治疗花费为 15 万元 每年可以达到的最大治疗患者人数为 1000 至 2000 人 即产生治疗收入达 1 5 亿 3 亿 项目总投入拟为 15 亿元 预计建设周期 3 年 投产后每年开展重离子治疗 2000 例 以每例 15 万元计 重离子治疗系统项目每年治疗收入 3 亿元 保守估计 包含建设期在内 3 5 年收回投资成本 年稳定创收 3 亿元 4 24 2 行业发展分析行业发展分析 4 2 14 2 1 国外重离子项目发展情况国外重离子项目发展情况 重离子束治疗的先驱性研究 起源于美国的劳伦斯伯克利实验室 LBL 该实验室于 1975 年就利用其高能同步重离子加速器 开始进行重离子束治癌临床试验研究 日本于 1993 年在国立放射医学综合研究所 NIRS 建成了一台重离子医用加速器 HIMAC 专门用于重离子束治癌及放射医学研究 1994 年开始运用于临床 2003 年 11 月 日本政 府接受并承认重离子束治疗是一种高度先进的医疗系统 计划在全国兴建 60 个重离子束治 疗中心 2006 年 4 月 日本第一个使用紧凑型加速器及治疗设备的重离子束治疗中心在群 马大学医学院开建 在欧洲 德国重离子研究中心 GSI 于 1996 年建成重离子束治疗装置 HITAG 开发 和应用了先进的栅网扫描束流配送系统和 PET 治疗质量保证等两大技术手段 达到了重离 子束调强放射治疗和束流实时在线监控 2002 年 德国政府有关部门颁发了用重离子束临 床治疗颅底脊索瘤和粒状肉瘤的治疗许可证 使得重离子束治癌在德国成为正式的治疗手 段 GSI 在开展临床治疗试验并取得显著成绩的同时 联合海德堡大学医院 德国癌症研 究中心等机构 向德国政府提出建议在海德堡建造一台重离子束专用治癌装置 该项目获 得德国政府批准 并得到了政府的 1 417 亿马克投资 2002 年 5 月 该装置动工兴建 2008 年装置建成 2009 年 12 月开始患者治疗 到 2010 年 5 月已治疗患者 150 多例 预计 年治疗患者 1000 2000 例 名 称地 点类型开始时间 加利福尼亚大学伯克利 184 美国加州质子1954 加利福尼亚大学伯克利 美国加州重粒子1957 Uppsala 大学 瑞典质子1957 哈佛大学 美国马萨诸塞州质子1961 联合核子研究所 俄罗斯质子1967 莫斯科俄罗斯质子1969 Los Alamos NM 美国 1974 核物理研究所俄罗斯圣彼得堡质子1975 伯克利 美国加州重粒子1975 国立放射科学研究所日本千叶质子1979 TRIUMF 实验室 加拿大 1979 表表 4 24 2 全世界粒子线治疗中心一览表全世界粒子线治疗中心一览表 截止到 截止到 20032003 年年 8 8 月 月 4 2 24 2 2 国内重离子项目发展情况国内重离子项目发展情况 中国目前已经具备重离子治疗肿瘤的技术能力 目前 中科院近代物理研究所的兰州重离子加速器冷却储存环 HIRFL CSR 是国内 唯一的中能重离子加速器实验装置 依托该装置 中国科学家在国家和地方政府的支持下 近物所自 2006 年起进行了大量的重离子治疗肿瘤的前期临床试验研究 取得了良好的成果 和治疗效果 积累了完整的加速器技术和重离子治疗技术 我国已成为世界上第四个开展 重离子束临床治疗肿瘤的国家 中国首个重离子治疗中心落户兰州并已开建 2009 年 7 月 19 日 兰州市人民政府 中国科学院近代物理研究所 甘肃盛达集团股 份有限公司三方签署协议 政府协调推动 院所技术支持 企业全额投资 共同在兰州打 造国内第一家重离子治癌中心 中国首个重离子癌症中心正式落户兰州 重离子项目分为 三个部分组成 兰州重离子治疗中心 兰州重离子医学研究中心及测试调试中心 重离子 治疗专用装置生产基地 2009 年 12 月 31 日 近物所与盛达公司签订了兰州重离子治疗肿瘤专用装置 HITEL 商务合同 正式启动了 HITEL 的建设 2010 年 1 月 31 日 兰州重离子治疗中心在兰州市城关区雁滩北面滩奠基开建 项目 总投资超过 10 亿元 将在 3 年内建成 2011 年 4 月 兰州重离子治疗中心总体规划设计方案全部完成 重离子治疗肿瘤小型 专用装置也已进入设备加工制造阶段 兰州重离子治疗中心的建立 不仅为我国的肿瘤治疗提供了一个开放性的重离子癌症 治疗平台 更重要的是兰州重离子中心其所采用政企研三方携手的合作方式 为我国重离 子治疗肿瘤的产业化发展提供了可借鉴的模式 成为了我国高性能医疗器械国产化的重要 里程碑 中国多个省市有意发展重离子项目 重离子治疗项目是集现代物理高新技术 前沿医学 现代管理为一体的世界级高科技 项目 重离子治疗专用装置在德国 日本等发达国家累计不到 10 台 中国目前还是布局起 步阶段 重离子项目的建设对地方装备制造业 医疗行业和相关配套产业的发展将有非常 大的拉动作用 对提升地区知名度也会产生积极影响 2001 年 山东淄博万杰医院率先从比利时引进 IBA 质子加速器 2004 年底开始正式 治疗病人 2008 年 上海市政府订购德国西门子成套重离子治疗装置 准备成立重离子治疗中心 上海市质子及重离子医院 第二冠名为复旦大学附属肿瘤医院质子重离子治疗中心 医院建成后由复旦大学附属肿瘤医院作为法人负责正常的运行和管理 该项目被视为 上 海市卫生事业发展第十一个五年规划纲要 中重点建设项目之一 上海市政府拟为该项目 投资 20 亿元 目前 全国有甘肃 上海 广东等 3 个省市都在争取国家支持 已经有 2 个省市取得 国家立项 北京 广州 厦门 福州 成都 重庆 西宁等地都与中科院近代物理研究所有过接 触 4 2 3 重离子束治疗肿瘤专用装置生产重离子束治疗肿瘤专用装置生产 资料显示 目前 德国和日本的重离子束治疗已开始进行产业化 每套年治癌约 1000 多名患者的重离子束治癌专用装置 国际报价高达 1 1 5 亿欧元 约 10 15 亿人民币 在国内 中科院近代物理研究所在 2009 年制定了重离子束专用装置产业化生产项目计 划 该项目是利用中科院近代物理研究所在兰州重离子研究装置 HIRFL 兰州重离子加速 器冷却储存环 HIRFL CSR 重离子辐照生物物理和临床治疗技术等研究方面获得的自主知 识产权及技术成果 建造一台小型紧凑 经济实用 自动化程度高的重离子束治疗肿瘤专 用装置 每套年治疗 2000 例患者左右 该项目建造的重离子束治疗肿瘤专用装置的市场报价初步定在 8 亿元人民币 目前 市场上日本建造的重离子治疗肿瘤专用装置报价约合人民币 12 亿元 德国同类治疗装置的 报价约合人民币 15 亿元 相比较中国的装置性价比较高 产业化后每套治疗装置预计可以 产生约 2 5 亿元的毛利 1 套治疗装置的生产周期约 2 年 可以多台同时生产 90 以上的 部件能在兰州就地生产 重离子治疗肿瘤装置国内目前只有兰州有能力生产 4 3 治疗费用比较分析治疗费用比较分析 一项对 25 名局部复发直肠癌患者的研究表明 其中 14 名患者采用碳核重离子束治疗 其余 11 名患者采用包括立体适形放疗 化疗并结合热疗的多学科综合治疗方案 经过为期 两年的治疗后 结果显示 重离子治疗组患者的总生存率为 85 而综合治疗组为 55 重离子治疗组与综合治疗组相比平均每个患者节约了近 20 万日元 约 1 6 万元人民币 的 治疗费用 住院时间方面 重离子治疗组患者平均只有 37 天 而综合治疗组则有 66 天 该结果显示了重离子治疗一定程度的卫生经济学的优越性 然而重离子束治疗方案是否能 在对更多种类的恶性肿瘤保证有较好疗效的前提下 有效控制治疗成本 实现为患者家庭 为整个社会减轻经济负担 还有待于更多大样本量的临床试验来验证 第五章 第五章 项目前期筹备及承办方优势分析项目前期筹备及承办方优势分析 5 15 1 项目前期筹备情况项目前期筹备情况 武汉市第五医院和武汉龙洲置业公司组成武汉市重离子治疗中心筹备小组 目前已对 国内 质子 重离子在建和已建项目进行了实地考察 包括山东淄博万杰医院博拉格质子 治疗中心 北京中日友好医院质子中心 兰州中国近代物理研究所重离子国家实验室 上 海肿瘤医院 取得了非常珍贵的项目数据和资料 5 25 2 承办方基础条件及优势承办方基础条件及优势 5 2 1 人才和技术人才和技术 医院于 2009 年开始酝酿 质子 重离子项目 引进 中国质子第一人 曾任中国 首家质子治疗中心总工程师 总物理师 技术总监的曾宪文教授 作为医院肿瘤综合治疗 专科指导主任 2011 年 邀请到中国科学院近代物理研究所所长 研究员 学位委员会主任 博士生 导师肖国青教授 中国科学院近代物理研究所副所长 研究员 学术委员会委员 博士生 导师博士袁平教授等中国长期从事重离子研究的科学家 作为医院 质子 重离子项目的 专家团队 肖国青 自然科学博士学位 1996 7 1997 6 在德国柏林哈恩迈特纳研究所从事博士后工作 2000 年 5 月被聘为研究员 2003 年 8 月任中国科学院近代物理研究所副所长 2008 年 4 月任中国科学院近代物理研究所所长 甘肃省物理学会理事长 中国核物理学会常务理事 中国核学会理事等 袁平 博士 研究员 博士