重离子研究是核物理研究领域的重要组成部分，近年来重离子研究在推进航天事业、农业、医疗和新材料等领域发展中不断有新突破。离子束射入物体内，其能量损失射程存在分布曲线，被称为“布拉格峰”。射程期间，它的能量沉积或剂量沉积非常低，只有在射程的末端离子束突然释放出能量。包括质子束和重离子束在内的离子束都有这一特点。
重离子治癌最早由美国科学家提出，1975年，他们在劳伦斯伯克利国家实验室治疗了第一个病人。1994年，日本国立放射科学研究所将一台重离子加速器用于临床，随后德国也开始研究重离子加速器治疗癌症并于1997年开始临床试验。重离子加速器治疗癌症首先要确定好肿瘤的位置，再计算好肿瘤和离子束发射口之间的距离，最后调节参数让离子束刚好能在肿瘤所在的位置爆发最大能量，并通过各种机制将肿瘤细胞的DNA的双链打断，肿瘤细胞逐渐凋亡。
20世纪80年代，中国科学院近代物理所兰州重离子加速器建成出束，这是我国第一台大型重离子加速器。随后几十年里，兰州重离子加速器品质不断跃升，成为我国规模最大的大型重离子研究装置，在国际上也是性能优越的大型重离子加速器之一。2020年3月，近代物理所研制的我国首台完全自主知识产权重离子加速器治疗装置在甘肃武威启用。截至2025年6月28日，武威重离子治癌装置已治疗肿瘤病例2038例，其中包括肺癌544例、胰腺癌284例、肝癌156例，覆盖多种高发和罕见肿瘤。目前，国产重离子加速器治疗装置已在武威、兰州、杭州、济南、武汉等10个城市得到推广应用。
重离子加速器治疗装置的发展趋势是进一步小型化、低成本，高效率治疗以及发展Flash、原位在线可视化治疗等新技术。做一流的科学研究要立足于解决重要科学技术问题、满足国家和人民需求，近代物理所正在研发新一代小型化低成本的重离子加速器治疗装置，以期为临床肿瘤治疗提供更有效更先进的手段。重离子外照射治癌是精准、有效、低副作用的先进放疗技术，应大力发展推广。■
（作者系中国科学院院士）
