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产业观察丨 日本质子治疗产业源起与发展(下篇)

华高莱斯

作者|梁美惠  来源|华高莱斯(ID:RL-CONSULT)

目录

1. 质子治疗——癌症放疗技术中的“温柔一刀”

2. 放疗技术革命奠定了质子治疗的基础

3. 日本质子治疗自上而下的发展路径

4. 以质子治疗中心为牵引的产业特征

5. 国内质子治疗产业化现状及思考

四、以质子治疗中心为牵引的产业特征

质子治疗属于高端医疗,目前发展尚不充分,具备临床研究和产业化并行的特质。

在日本,质子治疗中心作为临床应用核心机构,牵引质子治疗产业的发展。根据日本国内已运营质子治疗中心的先行案例,主导质子治疗产业化的3大产业主体为:

1)县政府、市政府等地方自治体(如兵库县立粒子线医疗中心、静冈县立静冈癌症中心);

2)拥有医学部(附属医院)的国公立大学法人(如筑波大学、群马大学);

3)民间医疗法人(如成田纪念质子治疗中心、高清会质子治疗中心)。

基于质子治疗中心的运作过程,质子治疗产业整体呈现出三大特点:

1)耗资巨大,资本密集

质子治疗中心依托于质子治疗设备,必须拥有完整的质子治疗设备且能进行临床应用,基础设施则主要由加速器、束流传输系统和照射治疗室三大部分构成。

质子治疗设备由于技术的高难度、复杂性和高度集成等特性,造价和运维成本极为高昂。即便随着设备的小型化,质子治疗中心逐渐向小型化发展,其资金门槛仍然不可小觑。

质子治疗中心的构成与运作原理

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资料来源:林口长庚纪念医院官网

· 质子经由真空管注入线性加速器,仅几微秒内能量增至700万电子伏。

· 质子束进入同步加速器,会留在真空管,由于加速其能量增至7000万~2.5亿电子伏,足以将束流置于患者体内任何深度。

· 离开同步加速器后,质子会经由一系列由磁铁组成的束流传输系统,适形、聚集并引导质子束到相应的照射治疗室。

· 治疗室由计算机和安全系统组成的网络控制,质子通过机头形成质子束,经准直器塑形,再经补偿器进行三维塑形,发送至肿瘤所在深度。

· 照射治疗室内有两大病患定位系统。

数位影像摄影定位系统

可通过透视摄影,拍摄二维影像,以确保治疗位置的准确性。

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数位影像摄影定位系统

图片来源:林口长庚纪念医院官网

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数位影像摄影定位系统

图片来源:林口长庚纪念医院官网

旋转机架治疗床

由数位影像摄影定位系统决定病患在治疗床上位置后,执行六度空间位移。该设备是目前放射治疗设备中最先进、最精准的治疗床。

2)传统大型质子设备

拥有庞大的加速器,占地面积广,耗资巨大。

大型质子的加速器可重达220吨,直径达10多米,束流可传达100多米。而一个传统大型质子设备通常有2~5个旋转机架治疗室,1~2个固定束治疗室,占地1000~2000㎡(治疗室数量不同有差异),约1~3个足球场大小。总成本约1.5~2.5亿美元(不包括场地建设和后期设备运行和维保费用)。

3)紧凑型质子设备

占地面积小、结构布局紧凑、价格便宜。目前最紧凑的小型化质子治疗设备体积已缩小到约两个医用直线加速器占地规模。占地约180㎡,约一个网球场大小。成本最小可降至2000~3000万美元,较大型质子系统运行节省75%的人力,90%的能耗和80%的资金。

日本质子治疗设备的初期投入最多可达90亿日元。目前已有的项目资金调动手法主要有以下5种:

国家、地方政府补助金

金融机构融资

企业法人及个人集资

设立特别目的公司,将建筑物及设备证券化进行集资

部分癌症纳入任意医疗保险

依赖高技术团队运作,人才密集

质子治疗中心的运作,是基于治疗设备的高科技团队作战。以筑波大学附属医院质子线治疗中心为例,需要四大团队:

医师团队: 由具备放射基础医学、肿瘤诊断学、临床肿瘤学(内科、外科等)、放射管理学等放射治疗专科医师组成,负责整体治疗方案的制定。

医学物理师团队:根据患者的病情制定能精确且高效照射质子线的严谨的照射方案,配合医生进行治疗,并在治疗过程中依据病人身体情况和病程进展,随时调整质子线照射方案。

放射技师:按治疗方案准确照射质子线,同时用计算机检查照射状态。

护士团队:负责放射治疗的专业护理。

日本新建的质子治疗中心,通常会派人前往放射线医学综合研究所的人才育成中心,接受【放射线医学基础课程】、【放射线看护课程】、【医学物理专家培训课程】等相关课程的研修。

此外,与质子治疗中心并列设置的国公立大学医学部,通常也会设立相关课程,培养专业人才。如群马大学的医学科博士课程,就设有【重离子线医疗工学课程】,在发展重离子线医学、生物学基础及重离子线尖端临床研究的同时,开展高度医疗机械的开发与运用技术的教育。

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群马大学人才培养相关课程

资料来源:群马大学官网

能耗巨大,电力基建要求高

日本筹建质子治疗中心,除了场地面积、交通、周边医疗资源分布等基本条件外,还要考虑地区电力供应基建水平。

质子加速器本身功率巨大,能耗极高,因此,质子治疗中心往往需要配套特高压电力供应,才能满足设备运转需求。可以说,没有高能的电力保障,建设质子治疗中心就是空谈。

五、国内质子治疗产业化现状及思考

我国目前仍处于质子治疗项目筹建的初期阶段,整体临床应用和产业化程度还非常低。借鉴日本经验,未来在质子治疗产业发展中,应从四个维度,衡量和把握产业发展。

1.正视质子治疗“贵族”特质,因地制宜,按需发展

质子治疗已经呈现出设备小型化,治疗费用下降的趋势,但其作为高端医疗技术,其发展完善还需要时间,这意味着相当长的一段时期内,质子治疗依然是“贵族疗法”,费用极高。

虽然日本已经将部分癌症治疗纳入公共医疗保险,但质子治疗的高昂费用依然是其普及的巨大障碍。以国立癌症研究中心东病院为例,其质子治疗费用为303.3万日元,其中294.1万日元需要患者负担,相当于人民币近19万元。

而质子治疗中心的建设由于费用高昂且对电力基建要求极高,更容易在发达地区落户。

以上海质子重离子治疗中心为例:

·占地150亩,一期总建筑面积52542平方米;

·共有4间固定线束治疗室,直线加速器2套;

·先期投入2.2亿美元,每年技术支持费1亿人民币。

截至2020年10月,我国共有质子重离子治疗项目71个,其中已运营项目5个,在建项目26个,拟建项目40个。计划引进质子治疗设备的单位数目正在飞速增长中。

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我国质子重离子项目汇总表(截取一部分)

资料来源:ProtonCN质子中国

2.龙头牵引,培养质子治疗设备制造企业梯队

目前,全球仅有11家质子设备制造商,而在市场上有一定份额的企业更是屈指可数,仅有7家。其中IBA公司在全球占据主要地位,市场份额达到50%左右。

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全球质子厂商市场份额(2013年)

数据来源:大型质子治疗系统与紧凑型质子治疗系统的比较(论文)

自2001年,山东万杰肿瘤医院为中国引进首台质子治疗设备(比利时IBA)开始,我国市场在质子治疗领域就成为进口厂商的天下。

目前,以中核集团为代表的龙头国企,正在质子治疗设备国产化领域谋求突破。2014年,中核集团开始布局癌症治疗230MeV超导回旋加速器技术;2019年12月8日,中核集团“质子治疗230MeV超导回旋加速器”顺利运抵调试厂房。在当前医疗器械和设备领域“国产替代”大势之下,中国要掌握质子治疗这类高端医疗产业的话语权,就必须以龙头企业带动,培养设备制造企业梯队,进一步强化国产化能力。

3.瞄准未来市场,完善人才培养机制

我国在质子治疗领域起步较晚,极大限制了我国医务人员对于设备的使用及临床应用与科研工作。与美日欧等质子治疗先进国家拉开差距的重点,也在于人才培养。

上海质子重离子医院已采取“引育并重”理念,先后从海外引进高层次放射治疗医师、物理师、剂量师、技师等15人,并注重本土化人才培养。携康国际等着手于质子治疗发展的公司,也在加强质子治疗人才的国际化交流。

人才培养是一个漫长的过程,质子治疗产业的核心竞争力必将取决于人才梯队的厚度。加强国际人才交流的同时,也应注意本土化人才培养系统的完善,为我国蓄力一支能聚焦重点病种、发挥我国技术优势的团队。

4.强化普及,提高民众认知度与接受度

民众对于质子治疗的认知问题仍为质子治疗普及的绊脚石。

据PTCOG(国际粒子放射治疗年会)数据统计,至少17.7%的放疗患者可以从质子治疗中获益,然而目前只有不到1%的患者接受了质子治疗。

加强民众对质子治疗的认知与接受度,不仅能为质子治疗增加患者来源,更是增加个人投资的契机,能实现资金与患者来源的双重保障。

参考资料

中国核技术网ProtonCN质子中国2020年全国肿瘤防治宣传周

瓦里安官网

Medipolis国际质子治疗中心官网

公益财团法人医用核技术研究振兴财团官网

日本放射线肿瘤学会第31回学术大会

国立癌症研究中心东病院官网

筑波大学附属医院质子线治疗中心官网

中核集团“质子治疗230MeV超导回旋加速器”顺利运抵调试厂房

《大型质子治疗系统与紧凑型质子治疗系统的比较》

《质子治疗系统技术发展研究》

《IBA公司2018年企业年报》

《致考虑质子线治疗的患者—筑波大学附属医院质子线治疗中心》

《日俄尖端医疗中心(代称)项目】中期报告书》

《粒子线治疗为中心的癌症先进医疗机构的现状与课题—根据九州地区的设施访问而谈》

编者按:本文转载自微信公众号:华高莱斯(ID:RL-CONSULT),作者:梁美惠

简介丨日本筑波大学社会工学(空间与环境设计:城市规划)硕士。对城市发展、区域发展、产业发展、文旅融合等领域有深入研究。


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