核医学(6)——质子/重离子，放疗设备原理分类及市场格局，都在这里

残酷的温柔

导读：【行业分析】之核医学系列，将系统分析核医学诊断设备、诊断核素、治疗药物、放射治疗等各细分领域产品的技术原理、应用场景、行业市场及代表公司。本篇详解远距离放疗，包括直线加速器 、射波刀Cyberknife 、托姆刀TomoTherapy 、伽马刀（Co-60治疗机） 、质子刀 、重离子刀等放疗设备的技术原理，市场竞争格局。


2.4.2远距离放疗
2.4.2.1 远距离放疗方法原理简介及适用场景
远距离放疗又称为体外照射，照射源一般距人体80～100cm进行照射，集中照射人体某一部位。适用于全身部位的肿瘤。

远距离放射治疗技术平台
来源：申港证券、中国同辐官网
远距离放疗技术从技术层面又分为三维适形放疗技术（3DCRT）、静态调强放疗技术（IMRT）、旋转调强放疗技术（VMAT）、立体定向放疗技术（SRT）以及螺旋断层放射治疗技术（TOMO，又称托姆刀）等几种技术[3]。
三维适形放疗技术（3DCRT）是指通过一定的手段（如铅块），调整放射线束的三维形状，使它与病变靶区形状一致。3DCRT技术能在适形度上满足肿瘤治疗的标准，但肿瘤体内剂量的均匀性不理想，且无法保护嵌入肿瘤内或被肿瘤包绕的正常器官，容易造成一些正常器官的不必要照射，导致较强的放疗副作用。
调强放射治疗技术（IMRT）是在三维适形放疗技术上发展起来的，其技术优势其一可实现照射野内的剂量强度调节，使肿瘤区域（比如临床可见区、亚临床区）实现不同剂量的照射，提高肿瘤的局部控制率；其二可以大限度地减少周围正常组织的剂量，减少治疗后的副作用。
旋转调强放疗技术（VMAT）是一种先进的IMRT技术，通过调节加速器内的多叶光栅以及各个角度的机架旋转速度，不仅让放射线随着肿瘤厚度调弱、增强，还能考虑肿瘤体积各部位的厚薄不同给予最适合的放射线强度。其优越性在于360度旋转照射，范围更大、更灵活、更精准。
立体定向放射治疗（SRT）是经计算机优化后，用多个小野三维集束，把高能射线准确地汇聚于不能手术的颅内病灶，使靶区接受高剂量均匀照射而周围组织受量很低，以达到类似于外科手术切除的效果，可用于治疗诸如脑动静脉畸形等良性病变。
立体定向体部放疗（SBRT）是在传统的SRT的基础上引入了调强、容积调强以及图像引导等新技术，采用三级准直器系统和多弧非共面旋转聚焦技术产生高度聚焦的剂量分布区，可以提高局部控制率、降低局部复发及远地转移率。
螺旋断层放射治疗技术（TOMO）是目前世界上唯一采用螺旋CT扫描方式治疗癌症的方法。该技术实现了在CT图像引导下360度全角度聚焦，能对恶性肿瘤进行高效、精准、安全的断层放射治疗。
*容积调强：采用多叶光栅MLC技术，动态“滑窗”技术和使剂量率随加速器机架角度而可变的栅控枪技术。通过直线加速器机架旋转时调制输出束流，获得精确的三维雕刻效果的剂量分布[4]。


2.4.2.2 远距离放疗技术的市场情况
根据《2019年中国大陆地区放疗人员和设备基本情况调查研究》，2018年度中国大陆地区开展放疗的单位共计1,463家，主要集中在山东、河南、江苏等人口和经济大省，西北地区整体放疗单位数少，宁夏、青海仅个位数，西藏自治区无放疗单位。中国大陆地区从事放疗的工作人员共29,096人，其中放疗医师14575人、物理师4172人。
据弗若斯特沙利文数据，2015年和2019年中国肿瘤医院的放疗治疗服务收入分别为234亿和405亿，年均复合增长14.7%；预计2020年到2025年肿瘤放疗治疗服务收入年均复合增长12.4%，在2025年实现800亿的收入规模[5]。

数据来源：海吉亚招股书，东北证券


医用直线加速器以及伽马刀（钴60治疗机）是国内目前实现放射治疗的最主要的设备。根据《2019年中国大陆地区放疗人员和设备基本情况调查研究》，目前我国医用直线加速器有2021台，钴60治疗机有66台，质子重离子治疗有5台。以WHO组织规定2~4台/百万人口的标准，2020年我国应该拥有4200台加速器，提示我国放疗资源的不充分，放疗设备还有很大的发展空间。
从放疗设备的先进性来看，能够开展三维适形放疗技术、静态调强放疗技术的单位分别达到86.9%和76.6%，能完成先进放疗技术例如旋转调强放疗技术、立体定向放疗技术的单位以及TOMO技术以及占29.0%、20.3%和2.6%。
医用直线加速器市场情况
从竞争格局上看，目前我国医用直线加速器市场几乎被美国瓦里安，英国医科达，德国西门子三家国际大型企业垄断，国产品牌市场份额小。直线加速器的国内厂家有东软医疗、新华医疗、成都利尼科医学、广东中能加速器科技、上海联影、江苏海明六家，玛西普正在研发中。北京医疗器械研究所成立于20世纪70年代中期，曾在1977年研制出我国第一台医用驻波电子直线加速器样机，多次承担国家重点攻关项目，曾一度在国内直线加速器市场占有一席之地，但北医所于2006年改制时被医科达控股80%，成为医科达在国内的子公司。

联影一体化CT直线加速器


2.4.2.3 伽马刀市场情况
伽玛刀是当前所有肿瘤放疗设备中，国内产品与国际差距最小的领域。与直线加速器等设备依靠直线加速对撞产生放射线的原理不同，伽马刀采用的固定的钴-60放射源。该放射源具备持续放射性，管理难度较大。目前，就竞争态势来说，国产设备处于世界领先水平，占据90%以上市场份额[6]。深圳奥沃和玛西普市占率较高。公司玛西普2020年公司年报，玛西普在国内头部伽玛刀的市场占有率逾约50%，市占率第一，2020年装机9台，均价为1133万元，全球累计装机量110+台。以下是目前NMPA注册的所有伽马刀厂家。

2.4.2.4 射波刀市场情况
射波刀（CyberKnife），又称赛博刀，是一种将直线加速器（X波段6MV）与医用机器手臂相结合，在影像引导下采用非等中心射线进行立体定向放疗的技术。该项技术隶属于安科锐（Accuray）。2019年1月，中国同辐与英国安科锐终于正式签署投资合作协议，共同成立合资公司中核安科锐，共同推进安科锐放疗设备在国内市场的推广销售。
移动追踪和匹敌伽马刀的高精度是射波刀的两大特色。射波刀的优势在于它在小靶区的肿瘤治疗上它能够实现和伽玛刀一样的治疗精度，同时比伽玛刀多了运动追踪和呼吸随动。这使得射波刀能够在治疗的同时实时监控患者体位或肿瘤位置的变化，随时调整床位、照射角度等等参数，从而可以更为精确地将高剂量照射区落在肿瘤靶区，可以更为精确地照射肿瘤保护正常组织。缺陷在于价格高昂，平均治疗时间超过40分钟。射波刀在国内当前尚处于培育及市场推广期，中国大陆保有量约20台。

安科锐的CyberKnife（来源：安科锐官网）


2.4.2.5 托姆刀市场情况
TOMO刀是螺旋CT和直线加速器技术的集大成者，集成了IMRT（调强适形放疗）、IGRT（影像引导调强适形放疗）、DGRT（剂量引导调强适形放疗）三大技术于一体，技术含量高。该项技术同样隶属于安科锐（Accuray）。其优势是照射范围较大，适用于全身各个系统的肿瘤，特别是超大靶区肿瘤，但是由于成像和治疗同源双能，无法做实时跟踪的图像引导，精度逊于伽马刀和射波刀。
2.4.2.6 质子重离子治疗市场情况
质子刀和重离子刀是目前最先进，造价最昂贵的放疗设备。
传统X射线进入人体时在皮肤附近释放的能量最高，进入人体后到达肿瘤病灶前持续衰减。质子或重离子束可以经过对肿瘤所在位置深度的调节，在皮肤附近以及到达肿瘤之前抑制能量的释放，一旦到达肿瘤时便会瞬间释放大剂量的能量，经过肿瘤后又马上停止释放能量，形成名为“布拉格峰”的能量释放轨迹。就是对这个“布拉格峰”的深度及形状按照实际肿瘤的大小和位置进行调节，才真正实现了立体定向性的高效治疗。也正因如此，它对正常组织和正常器官的保护比光子要强很多[7]。

质子的布拉格峰能量释放轨迹
资料来源：富士国际网站，申港证券研究所


重离子治疗在治疗过程中所释放出的能量远高于质子治疗，治疗的杀伤力更强，但质子束穿透性强、剂量分布好，半影小，治疗适应症较重离子更广泛。
质子治疗较传统放疗总生存率更高，治疗效果更佳

数据来源：上海质子重离子医院、开源证券研究所


目前，全球质子治疗设备生产厂家主要来自美国（瓦里安、Optivus、Accsys、ProNova、Protom、Mevion）、日本（日立、三菱、住友）和比利时（IBA），其中IBA的市占率最高。截至2017年，国际上在运营的质子中心（不包含质子重离子中心）已达86个，中国大陆处于筹备及在建的质子项目达16个，截止2019年国内在运营的质子中心有5个，分别是：淄博万杰质子治疗中心、上海市质子重离子医院、台湾林口长庚质子治疗中心和高雄长庚质子中心，河北一洲国际质子肿瘤医院质子中心。

质子治疗中心
重离子设备生产厂家主要有：日本Mitsubishi和德国西门子。
全球在运营的重离子中心则只有不到10个，中国、日本、德国等是少数几个布局重离子技术的国家[8]。国内重离子治疗设备有2台，分别是中科院近代物理研究所自主研发1台和上海质子重离子医院配置的西门子重离子设备1台。
[1]百度百科）——Tomo（治疗系统）
[2]唐劲天,左焕琮.质子治疗肿瘤的现状与发展趋势[J].中华肿瘤杂志,2001(01):7-10.
[3]乔延伟.肿瘤精确放疗技术发展及应用现状[J].中国医疗设备,2014,29(07):73-76.
[4]苏北人民医院官网公告：先进设备—肿瘤治疗设备—旋转容积调强直线加速器
[5]东北证券
[6]申港证券
[7]李颖,喻平,有村健,荻野尚,菱川良夫. 一种新的癌症治疗法——肿瘤的质子刀治疗[A]. 中国抗癌协会、中华医学会肿瘤学分会.第八届中国肿瘤学术大会暨第十三届海峡两岸肿瘤学术会议论文汇编[C].中国抗癌协会、中华医学会肿瘤学分会:中国抗癌协会,2014:2.
[8]申港证券
作者声明：感谢本文参考资料作者，文中观点仅供参考，不恰当之处还望包涵指正。
作者：李芳


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