為癌症治療帶來新曙光的被稱為「量子手術刀」的技術距離實現越來越近。東芝和住友重機械工業參與了相關開發，最早將於2022年夏季領先全球開工在日本國內建造實證設備。「量子手術刀」的副作用小，有望拓寬胰腺癌等棘手癌症的治療途徑。對於技術領先的日本企業來説，這可能是以世界為舞臺發起創新的良機。

 

       「設計已成型，希望著手建造實證設備」，在日本量子科學技術研究開發機構（QST）主導量子手術刀開發工作的項目經理白井敏之幹勁十足地表示。最早將於2022年夏季在千葉的QST醫院開工建設新大樓，計劃花費3～4年時間建造完成。日本政府在2021年度補充預算中計提了10億日元的相關費用。

 

       雖然被稱為「手術刀」，但並不是刀具形狀。量子指的是原子以下級別的微小物質或能量單位。量子手術刀指的是一種技術，先將碳離子等加速到光速的70％，生成被稱為「重粒子束」的光束，再利用這種光束破壞並殺死癌細胞的DNA。

 

 

       使用重粒子束的治療設備已經存在，而尺寸比過去更小、性能更高的新一代設備被稱為量子手術刀。其名稱中蘊含著讓醫生可以像拿著手術刀一樣輕鬆操作的意圖。

 

       利用重粒子束的治療方法雖是放射線療法的一種，但與其他放療方式相比，具備很多優點。由於可精確瞄準癌症病灶進行攻擊，把對正常細胞的傷害降低到最小限度，因此副作用小。適合用來治療X射線等難以對付的體內深處的癌症，也對很難進行手術等的骨癌、軟組織肉瘤以及頭頸部癌症有效。

 

QST等積累了用重粒子束治療癌症的經驗

 

       重粒子束「攻擊能力」強，治療時間也比較短。X射線需要照射20～40次，而重粒子束據悉平均只需照射12次左右。這種療法自2016年開始在日本適用公共醫療保險以來，列入對象範圍的癌症種類也不斷增加，而且作為難以早期發現的胰腺癌等的療法而備受期待。

 

 

       引入這種療法的好處很大，但傳統重粒子束治療設備存在課題。那就是設備體積巨大，成本高。QST的前身——日本放射線醫學綜合研究所1993年完成的「第一代」設備寬65米、長120米，相當於足球場那麼大，建設費用也達到320億日元。

 

 

       現在已實用化的第二、第三代設備不管設置面積還是建設費用都降到了第1代的一半以下，但引進的門檻仍然很高。據QST介紹，能接受重粒子束癌症治療的在日本國內新癌症患者中僅佔0.4％左右。第四代及之後的設備——量子手術刀有望突破這一門檻，擴大治療機會。

 

       今年夏季開始建設的第四代設備縮小到了寬14米、長25米。成本也低於100億日元，只有第3代的一半左右。而第五代設備則只有第1代的四十分之一，有望設置在現有醫院空間內。建設費用也進一步大幅下降，有可能推動其普及。

 

 

       要想實現量子手術刀，關鍵是技術革新。QST和東芝子公司東芝能源系統一直共同推進開發加速碳離子等的環形加速器使用的「超導電磁鐵」。在極低溫下創造沒有電阻的超導狀態，形成強大磁場，在5秒以內的短時間內加速離子。

 

       有了這種超導電磁鐵，現在可以把直徑20米的環形加速器大幅縮小。還實現了不用難以處理的液態氦而降至極低溫的冷卻技術，也便於設置在醫院裏。QST與東芝能源系統已完成試製超導電磁鐵，將在夏季開工建設的實機中採用這一技術。

 

       兩家企業還計劃利用量子手術刀比原來提高重粒子束治療效果。核心是名為「多離子照射」的方法。根據癌症的惡性程度等，區別使用氦、碳、氧、氖的離子。QST與住友重機械開發出了可以快速切換産生多種離子的機器。

 

       住友重機械還將參與面向力爭2027年度以後實現的第5代設備而開發「雷射加速」技術的項目。初期階段將利用強大的雷射加速離子。如果實現，可以進一步減小設備，成為引領世界的技術。還有望提高日本相關産業的競爭力，住友重機械的相關負責人橘正則強調，「雖然技術有難度，但值得一試」。

 

       日本經濟新聞（中文版：日經中文網）生川曉、藤井寬子

 

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