2020年6月12日，国家重点研发计划“重大科学仪器设备开发”专项——“拍瓦激光质子加速器装置研究与应用示范”项目启动会在北京大学召开，标志着由北京大学牵头承担的这一国家重大项目正式“启航”。

该项目将针对肿瘤治疗需求，突破一系列关键技术，开发具有自主知识产权、质量稳定可靠、核心部件国产化的激光质子放疗系统。相比大型的传统质子加速器，激光加速器在设备需求空间、安装难度、运行和维护成本、辐射防护难度、系统复杂程度等方面有独特优势。该系统一旦研制成功，将可以安装在各大医院现场，大幅降低治疗费用，造福更广大的癌症患者。

该项目将基于重频拍瓦激光器的激光质子加速器，研制开发稳定可靠的激光质子放射治疗系统，并开展围绕肿瘤治疗的应用示范研究，经过临床测试及医学认证，最终完成满足医院治疗需求的激光质子放疗产品样机，并逐步实现产业化。

百兆电子伏激光质子加速器样机

据了解，2019年12月，国家重点研发计划“重大科学仪器设备开发”重点专项“拍瓦激光质子加速器装置研究与应用示范”项目正式批复。项目将针对肿瘤治疗需求，突破拍瓦级激光器、高对比度和高光强激光品质控制、拍瓦级激光器高重频自动化打靶、先进纳米靶材高品质大批量制备、百兆电子伏量级高能质子产生、超高流强消色散质子束传输、大能散质子束能谱剪裁、激光质子束治疗头、面向激光质子束的放疗计划系统等一系列关键技术，开发具有自主知识产权、质量稳定可靠、核心部件国产化的激光质子放疗系统，并开发相关软件和数据库，实现质子放射肿瘤治疗。

该项目由北京大学作为项目牵头承担单位，根据关键科技问题设置了重频高功率飞秒激光系统、激光质子束加速及诊断系统、质子束流配送系统及治疗头、激光加速器控制系统和应用平台、质子治疗剂量验证与治疗计划系统五个课题。

五个课题关系示意图

该项目将落地位于怀柔科学城核心区的激光加速创新中心，建设激光加速器研究平台——这里不仅将成为项目“主战场”，更将成为团队内外专家学者进行开拓性研究，促进激光加速器与能源、空间、生物以及材料等学科交叉融合的研发中心，也为国家“十四五”激光大科学装置研发奠定必要的技术基础。

激光加速创新中心位于怀柔科学城核心区

据了解，从2019年12月立项到2030年11月完成，该项目全周期分为三个研发阶段，将铸造“建成束流稳定可靠的重频百兆电子伏激光质子放疗原理样机”“建成基于激光加速器质子放疗工程样机”“构建激光加速大科学装置”“激光系统关键器件实现国产化”“完成产品定型”“通过 CFDA 认证”等一座座“里程碑”，实现技术成熟度达到9级、核心部件国产化的激光质子放疗产品，并形成以企业为主体的紧密型产业结构。

项目结束后，激光质子放疗系统的产品性能可媲美现有传统质子治疗系统水平，而在降低体积，造价和运行维护费用等方面具有巨大的潜力。

来源：北京大学物理学院、北京大学校报、新华社

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