全球质子治疗装置销售榜

2010-2013年全球质子治疗装置销售榜

刘世耀中科院高能物理所研究员

中国已经开启了粒子线医疗设备投资的热潮，众多国际质子和重离子制造设备厂商中，哪些设备的技术领先，哪些技术更能够造福肿瘤患者。这个榜单，可以略作参考。

“统计3年来的多治疗室质子治疗装置销售量，美Varian-Probeam销售第1名，日本日立Hitachi-Probeat销售第2名，日本Sumitomo以系统多元小型化而得销售第3名，原最大供应商IBA由第一下降至第4名；另有美国黑马Protom-Radiance，初出茅芦即售出3台，而日本三菱、美国Optivus都未能打开局面”。

一、前言

在2000-2012年这12年间，中国质子治疗的发展效果还比不上近邻韩国等小国。原因甚多，但也带来一些正面效应。正反教训使国人认识到质子治疗的必要性，全球GDP第二的中国在此方面确已落后，鸵鸟政策必须改变。今后中国应建造更多的质子治疗中心，因此不少投资者和主管部门希望了解目前在全球许多种商售的质子治疗装置中，哪些是最合适选用的。

此问题不是一个简单的问答题，既涉及质量的真假虚实，也涉及购买者的动机和要求，还涉及商界和媒体的道德等因素。中国商品经济相对没有欧美那样道德、规范和成熟，中国不少官商和中介有很多邪招和骗术，难以正确回答以上问题。但在市场经济和商品社会中，相对而言，市场销售分析还是一种相对比较正确、公平、合理的评价方法，已广泛用于中国的电脑数码和家用电器等的销售市场，能对客户有一个比较客观和正确的购买指导。

粒子治疗装置的总价以亿计，正常人不会无缘无故去购买明显的价贵质次产品，因而市场销售榜有其可信度。本文试图用市场经济的销售分析来向有关人员介绍当前全球商售的质子治疗装置，具有可信的参考价值。

二、2010-2013年全球粒子治疗装置的销售榜

专用质子治疗中心绝大多数是采用市场商售产品，表1是作者统计的(非完整)全球商用粒子治疗装置的销售统计表。从表中可见，全球有10家质子治疗装置销售商，2010年前共售出29台，2010年后的3年共售出38台，至今全球总共售出67台质子治疗装置(包括正在建的)。

全球有2家重离子治疗装置销售商(不包括还未售出的IBA等厂家)，2010年前共售出4台，2010年后的3年中没有售出。至今全球总共商售4台重离子治疗装置(包括日本Himac、兵库、群马、上海重离子治疗中心，但不包括非商售，自研的德国汉得堡HIT)。

从以上的数据中可得出以下的事实：

(1)当前全球商销售出的质子治疗装置是67台，重离子治疗装置是4台，质子比重离子多16倍以上。

(2)近3年中，全球售出质子治疗装置38台，没有售出过一台重离子治疗装置，全球质子治疗具有压倒优势。

(3)近3年中，全球售出质子治疗装置38台，比前20年的销售总数29台还多。反之重离子治疗装置全球显著下降。

统计3年来的多治疗室质子治疗装置销售量，美Varian-Probeam销售第1名，日本日立Hitachi-Probeat销售第2名，日本Sumitomo以系统多元小型化而得销售第3名，原最大供应商IBA由第一下降至第4名。另有美国黑马Protom-Radiance，初出茅芦即售出3台，而日本三菱、美国Optivus都未能打开局面。

近3年的单治疗室质子治疗装置大受欢迎，IBA2009年推出的

IBA-Proteusone至今已售出3台。至于美国Mevion-S250紧凑型小型质子治疗系统，目前刚出样机，还未治患者就被定购12台。另一业内公认最有希望推广的21世纪小型质子治疗系统——美国的CPAC-DWA，2012年年底已初步亮相并进入市场，但距实用还得有段时间。

在近3年的相对长时间的市场竞争中，各厂型号有的名列前茅，有的名落孙山。这些都不是偶然发生的，必有其理，值得研讨。故下文对榜单中名列前茅的各装置的销售清单、特点、优点分别进行简况简述。此外表1销售表中价格仅粗引用，仅作相对比较，不作正式价格，不能引用他处。各装置的绝对价格和订货内容有关，非固定值，又和时间有关，故一律以该厂报价为准。

三、多治疗室销售第1名——美国VarianProbeam

美国Varian公司在1959年建立。2005年德国Munich的RTPC在总调系统集成软件中出现困难，长期不能开业。2007年Varian公司用$30M并购原负责RPTC的ACCEL公司，直接领导和参加RTPC的总调工作。Varian利用自身的技术和从RTPC总调中得到的经验，开发出一套属于Varian知识产权的质子治疗系统。2009年2月后，Varian的质子治疗系统相继通过CE和FDA准入。

VarianProbeam的基本方案见图1。根据用户需要，配置单个或多个治疗室。有2种可选治疗室类型，固定和旋转治疗室。

其第一特点是1台250MeV超导回旋加速器(图2)，束流稳定可靠。第二特点是旋转治疗室配置高精度的调强点扫描治疗。

第三特点是旋转机架轻而精，旋转头的角精度可达±0.1度。在治疗头内装有运动探头以确保安全，当患者和治疗头离开太近等都有警报(图3)。这是一台性能较高，造价也相应较高的系统，属高端产品。

四、多治疗室销售第2名—日本Hitachi-Probeat

日立公司建于1910年。1998年开发质子治疗系统，2001年日立的第1台“Probeat”型质子治疗系统建在日本筑波大学癌症治疗中心(PMRC)，是由一台质子同步加速器(能量在70~230MeV，不再需能量选择系统)及旋转和固定治疗头等有关设备所组成。

2006年3月21日，日立美国分公司宣布此系统已获得美国FDA准入，随后向美国Houston的Texas大学的M.D.Anderson癌症治疗中心的质子治疗中心提供这个系统。2006年5月中心开业，为当前最先进的质子治疗中心之一。

日立还和Elekta合作，将Elekta的MOSAIQOIS系统集成于Probeat系统。日立在2003年若狭湾、名古屋西部医学中心建成质子治疗中心。

2011年10月，日立推出一种新型日立Probeat质子线治疗系统，图4是日立提供的新型Probeat系统的总体平面图。由图可见，最右端的是具有4块偏转磁铁的同步加速器，用一个3.5MeV的预注入直线加速器，共有1个固定束治疗室和3~4个旋转治疗室。

2011年底，美国大型综合医院MayoClinic签订了2套这种新的系统用于凤凰城工程。日本北海道大学也采用这个新系统。该系统是日立在M.D.Anderson 开发的扫描照射系统基础上全面提升且实现了整体小型化。

此装置的主要特点，一是加速器性能十分优秀，尤其用呼吸门控治肺等癌(图5)。二是同步加速器和旋转机架的小型化。新同步加速器的偏转磁铁方案由原6块减少到4块，周长约18m。旋转机架改成圆筒180度局部旋转型，旋转角度0度~±180度，重量由160吨降到100吨。三是装有动体追踪照射技术，可用于动态肿瘤的扫描。

图6是用动体追踪照射技术的扫描照射方法。在图6上黄色点是计划定位照射，红色是肿瘤上的金标位置，只有当金标距离计划位置数毫M的范围内时才开始照射，保证动态肿瘤的正确治疗。

五、多室销售第三名—日本住友公司

1971年以来，日本住友重工业集团公司研发核物理实验和应用的各种回旋加速器，RFQ型直线加速器和小型同步光环等研制开发工作。研发的第一台P235型质子治疗系统安装在日本癌症治疗中心NCC。系统是由一台230MeV固定能量等时性回旋加速器、能量选择系统、束流输运系统和其他系统所组成。2008年台湾长庚医院决定选用住友产品，图7是住友向林口长庚医院的质子治疗设备平面示意图。

其质子治疗系统具有下列的性能:(1)一台紧凑型回旋加速器。(2)若干台精密等中心旋转机架。(3)摆动和扫描二种治疗头。(4)配置患者定位，验证水箱，呼吸门控系统等。(5)智能的治疗控制系统。(6)摆动和铅笔扫描用的全三维图像治疗计划系统。(7)先进锥形束CT和机器人治疗床等。

2010年8月18日，日本松元相泽医院向住友重机械工业株式会社订购世界上首套小型直立式质子治疗系统。该新型质子治疗系统采用了直立式设计，由一个小型旋转机架以及一个230MeV回旋加速器构成。该结构设计极大地节省了空间，即使在有限的空间里也能安装。预计该治疗系统将于2013年投入使用。图8是相泽医院的质子治疗系统示意图。

2010年11月12日，香港养和医院与日本住友重机械工业株式会社签署协议，预计将于2015年启用全港首部质子治疗系统，将率先应用于治疗儿童癌症、肝癌及肺癌。住友提供如图9的模拟质子治疗系统。由图可看见下例信息:(1)质子回旋加速器和能量选择系统。(2)质子经过束流输运系统。(3)进入治疗室前，患者需要经过一条迷宫式设计的走廊。此设计有效防止治疗室的辐射外泄。(4a)固定治疗室内，机械臂将患者移至指定的位置，然后质子以高速传送到治疗室为患者治疗。(4b)旋转多角度治疗室内，机械臂将患者移至指定的位置，治疗机预先设定的角度，然后质子以高速传送到治疗室为患者治疗。

住友自完成NCC后，近10年内没有售出1台。其高层经管者在总结后，决定加强系统创新设计。住友在系统小型化方面的特色符合寸土寸金的地方需求，此外住友采取低利润方针，因此在近3年中取得好成绩，不但得到日本、台湾、香港3处合同，在韩国也战胜IBA，取得首尔三星癌症中心的合同。

六、多治疗室销售第4名—比利时IBA-Proteus-Plus

比利时IBA公司是一家从事回旋加速器、核辐射、质子治疗的研制生产公司。其所开发的第1台“IBAProteus235型”质子治疗系统安装在美国MGH-NPTC，2001年7月通过美国FDA准入，2002年2月通过欧洲CE认证。

系统是由1台235MeV固定能量等时性回旋加速器，1个70~235MeV连续可调的能量选择系统，1个束流输运系统，1~6台(可由用户指定)旋转头治疗室，1~2个固定治疗头治疗室，散射治疗头和铅笔扫描治疗头，以及控制系统、安全系统、患者定位系统和TPS系统等所组成。

图1是2006年美国Hampton大学的IBA系统平面总图(有4个旋转质子治疗室)。至今为止，IBA系统在全球已销售近30台。

七、多治疗室销售并列第4名——Pro Tom-Radiance330

2010年3月，ProTom宣布建造McLaren质子治疗中心(MPTC)，同年10日动工，2011年9日开始安装加速器，2012年12月在旋转机架等中心点调整到正常治疗出束，计划2013年初治疗第一个患者。

图2是MPTC的总体平面图，1个同步加速器分别供应3个旋转治疗室，在每个治疗室内专设1个图像控制室，而在迷宫外还设有3个专用室，即患者准备室、治疗控制室和准备贮存室。图2中还可见不带屏蔽的一些房间，如加速器控制室等。

当前，一般的质子治疗装置需花费5000万-1亿美元，10万平方英尺面积，220吨重的设备。而这个ProTom系统只需约2500万美元资金，5000平方英尺面积和近百吨设备，资金面积重量均不到当前已有销售质子治疗装置的1/2~1/4

数值。

Radiance330TM全部装备大约仅占用约2个电子直线加速器的空间，整体的各系统设计都是应用优化进行扫描治疗。其加速器是一个新型紧凑同步加速器:加速到250MeV用于治疗，加速到330MeV用于质子照相。

图3是同步加速器。同步加速器的外环直径小于4.9m，周长约16m，全部总重约15吨。同步加速器能提供30~330MeV的质子，能散0.15%。在1s内能加速到330MeV。

ProTom是当前全球唯一销售具有可优化扫描束流传递系统的加速器引出束的治疗装置。图4是治疗室和旋转机架的全貌图:机架全重约40多吨，相当于

IBA用的旋转机架重量的一半。二是旋转机架也只用旋转180度，加上移动治疗床180度，也达到对肿瘤360度的照射；三是采用机器人做患者定位；四是治疗室空间足够宽裕。

八、单治疗室销售第1名——MevionS-250

该系统包括1台250MeV超小型超导同步加速器型的回旋加速器(图5)，1个旋转机架、1个治疗头系统、1台机器人控制的治疗床、1台患者定位系统、1套质子治疗计划软件和1个治疗记录和验证系统的连结口。Mevion-250(原Monarch250)型不但紧凑，并融合了当今放疗中几乎所有的先进技术，如机器人控制的患者定位床、专用的质子治疗计划软件、锥形束CT影像和运动经管专用软件等，并预计在成批生产后能将价格定在2000万美元左右。

2011年10月，Mevion公司将第1台Mevion-250型质子治疗系统提供给密苏里州St.Louis市Barnes Jewish医院和华盛顿大学医学院斯特曼癌症中心的S.LeeKling质子治疗中心；2011年10月，所有装备运到现场；2012年初安装，并已调出250MeV的质子束。另外还有2台将安装在新泽西州New Brunswick市的Robert Wood Johnson大学医院和俄克拉何马州Oklahoma市的Oklahoma大学，这2台也都计划在2012年内完工。2012年3月，Mevion通过CE认证，2012年6月获FDA准入，已被允许正式用于临床治疗。

MevionS-250系统有一个安装在旋转机架上的质子源，源的体积和重量大大减少，从而使此源能随机架一起转动(图6)。

图6可见有一个圆柱型的横梁，加速器安装在此横梁上，可随横梁转动而转动。但是此质子源还是固定能量，还需能选系统，但此能选系统设计得也很紧凑，传输系统特别简单。

MevionS-250系统采用当前一切先进的质子治疗方法和技术。例如，用现代具有三层次控制结构(Three-Tiered Control Architecture)的控制方法来控制所有系统，即一是通过疗肿瘤信息系统(OIS)的整合方法来实现治疗的行程安排、验证和记录；二是用一个六维机器人以亚毫M(Submillimeter)的精度将肿瘤定位在治疗位置；三是用一个2D/3D放疗影像系统来确认患者的精确定位和最终的准直校正。

在完成以上步骤后，一旦患者已就位，根据出束要求，加速器会立即出束进行照射。Mevion's的先进患者经管技术能使放疗师进行安全、有效、高精确的以图像为引导的质子治疗工作，虽至今还未正式治疗患者，但在美已销售12台(图7)，除前面已例举的3台外，还有位于SeattleWA的瑞典癌症所，位于LongBeach的Long Beach纪念医学中心，位于ClevelandOhio的UHSeidman癌症中心，位于SouthFloridaFL的SouthFlorida医学中心，位于Orlanda FL的MDAnderson癌症中心，位于Tacksonvilla FL的First Coast肿瘤中心和位于WashingtonDC的Washington癌症中心等。

九、单治疗室销售第2名——IBA-Proteus One

2009年秋，IBA推出配备2个治疗室的ProteusNano与1个治疗室的ProteusONE TM*(图8)。

ProteusONE TM*是一套新型单治疗室系统，这种单治疗室系统大概是目前旋转机架系统配置的三分之一，使用较小型的回旋加速器，加速器至治疗室的束流传输路径更短，旋转机架也更紧凑。ProteusONE TM*开发的优势在于能够利用已有且

已经经过验证的IBA技术，包括笔形束扫描质子传输方式和先进的治疗计划软件，提供集成3D锥形束流CT成像，环绕患者旋转获取详尽的肿瘤影像。其最小占地面积，缩短建造质子治疗中心所需时间，降低粒子治疗成本等，从而扩大IBA

为医疗界提供服务的范围。

十、单治疗室销售第3名——美国CPAC-DWA

新型DWA质子治疗装置是一种理想的质子治疗用的加速器，是一个完全基于新原理、具有划时代创新飞跃的科技成果。2009年美国LLNL实验室成立了一个有18个专家的工作组，直接参如此工程的研制工作。

2007年3月，美国Tomotherapy公司利用Lawrence Livermore研究所的DWA 成果研制粒子治疗装置，到2010年还没有克服技术难关。美国Tomotherapy公司决定成立一个下属子公司，取名“紧凑型粒子加速器公司(Compact Particle Acceleration Corporation，CPAC)”，专门以DWA技术研制和开发商用紧凑型粒子加速器。

2011年7月，CPAC宣布已经完成第一个商用DWA预研样机，对该系统运行调试了约18个月后，于2012年11月向Southwest肿瘤中心的质子治疗中心售出第1台CPAC-DWA。这第1台单治疗室系统已经获得FDA准入，固定扫描开始

时能量50~150MeV，用于治疗胸部、头颈部、中央神径系统和眼等肿瘤，可治疗范围相当于当前放射治疗肿瘤类型的54%；随后升级到更高能量215MeV，束流线可移动到更多方向后，则估计此装置可治疗绝大多数的肿瘤。

为了更有利于此装置在今后的推广和普及，不准备为这台装置专门兴建土建，而将它装在一个现成的建筑内，其大小相当于能装2个常用电子直线加速器的房间，并只需稍以修改即能使用。图9是DWA的一段加速管的实际图像，图10是CPAC-DWA系统示意图。

十一、当前质子治疗装置的新特点

从本文所述的3年来全球质子治疗装置销售榜中，人们可以得到许多有用的信息。若对其进行综合归纳和分析，更可以得出许多宝贵信息，可用于指导用户如何选购，指导开发商今后努力和升级的方向，使医务人员预估今后粒子放疗的发展趋势。因篇辐所限，作者仅在下面作简要归纳。

(1)质子治疗中心的规格、技术已由低向更高精发展，相应装置由低端向高端装置转移:在2010年的前10年中，IBA在全球的销售数达20多台，占全球销售的绝大多数；但在近3年的销售榜上，美国的广大用户恰更多选用价格比IBA贵的美国Varian和日本Hitichi的产品，其原因不仅是后者技术更先进，还有更多其他方面，其详因以IBA的分析报告为准，在此不再赘述。

(2)单治疗室的治疗装置开始受到众多小型医院的欢迎:2010年前，质子治疗多

数仅供财大气粗的公立综合大型医院选用，一般私营小型医院少有问津；但10

多年来，质子治疗的良好疗效和安全无风险使私营小型医院和地方医院也纷纷对此产生新的需求，这在IBAProteus One和MevionS-250的快速销售中已经得到了反映。

(3)下一代技术紧凑型质子治疗装置问世，并大受欢迎:2010年前的各厂家生产

的质子治疗装置都有占地大、价格贵、工期长这3大特点，仅有少数用户有条件建造。而许多中小医院需要的是占地小、价格低、工期短的产品。这次Protom

和Mevion2个产品虽还未正式开始治疗患者，FDA也在审批中，却已有大量用户订购，可见行业对其的预期非同一般。

(4)2010年前的产品固定守旧，销售量随时间推移必逐渐下降，原售不出的产品更无人问津，但若能按特定用户要求创新改进，则虽属低端，也会有市场需求。如日本住友，10年未售出1台。此后，高层加强系统多元化和革新，其新产品也深受特定地区(台湾、香港、韩国、日本私营医院)的欢迎。

(5)2010年前的主流治疗法，即散射治疗法明显减少，静态、多重、调强点扫描已成为当前的治疗方法主流。

(6)超导、壁流等高新技术，新型加速器方案研制也进入实用阶段，这在

Varian-Probeam，MevionS-250，ProTom-Radiance330和CPAC-DWA中充分表现出来。技术创新仍是今后发展的源动力。

(7)动态扫描和对动态肿瘤的扫描治疗，CBCT、质子照像和三维数字定位等新技术还在进一步研制中，其中部分厂家已提供实验产品，但还有待之后的继续研究和性能提高。

(8)如果在今后临床治疗中证实CPAC-DWA的优越性，其价格也能进一步下降，并毋需土建，仅用现有常规直线机房稍加改建即可，放疗的质子革新化时代可能即将来临。

文章来源：世界医疗器械作者：刘世耀