硬“核”战疫！西华团队研制新型血液辐照仪，填补国内空白
写在前面：
近日，经过国防科工局组织专家评审，副校长许州带领团队申报的“基于X波段2.5MeV电子加速器X射线源的血液辐照仪”项目获得国家国防科技工业局立项审批。“云海荡朝日，春色任天涯。”在国内新型冠状病毒形势持续向好情况下，中国医疗队驰援意大利，带去了“中国希望”——除31吨医疗物资外，还有新冠肺炎康复者的血浆。目前，新冠疫情缺乏疫苗和特效治疗药物，康复者血浆是临床特异性治疗最可及的资源。但受各种因素影响，康复者血浆一直是非常稀缺的医疗资源。
如何高效处理血浆制品，加快新冠肺炎重症患者采用血浆法治疗的速度？西华大学发挥科研优势，为战“疫”注入核科技力量。近日，经过国防科工局组织专家评审，副校长许州带领团队申报的“基于X波段2.5MeV电子加速器X射线源的血液辐照仪”项目获得国家国防科技工业局立项审批，作为国防科技工业领域第一批面向新冠肺炎治疗项目，为血浆高效安全处理增加了可行性。
项目负责人、西华大学副校长许州指出：“该项目能快速高效处理血浆制品，加快新冠肺炎重症患者采用血浆法治疗的速度，降低重症患者死亡率。此外，核心技术自主可控，可填补国内空白。”
康复者血浆成为治疗的压舱石
疫苗和特效治疗药物的研制是一个长期而漫长的过程，新的药物需要经过细胞实验、动物实验验证临床效果之后，还要在人体进行临床实验，最后才能拿到医疗器械审批，普及使用通常需要3-5年时间。新型冠状病毒的控制等不到如此长的时间，于是，康复者血浆再次走入了人们的视线。
“众所周知，在国内抗疫阻击战中，新冠肺炎疫情康复者血浆立下了汗马功劳。”许州说。大量临床研究和临床实践证明，康复者血浆可通过其中的特异性抗体中和新冠病毒，在新冠肺炎重症、危重症患者的救治中取得显著成效。“在当前没有疫苗和特效药的情况下，康复者血浆成为治疗的压舱石。”许州说。
康复者血浆容易采集吗？是否所有康复者的血浆都可用于新冠肺炎的治疗？答案并非如此。“康复者血浆的采集、制备、贮存到临床应用都有严格质量控制，并不是每一位康复者的血浆都能应用于临床，血浆经过安全性检测、病毒灭活、抗病毒活性检测等严格处理后，含有有效的中和抗体才可以应用于临床。”团队成员周霖副研究员解释说，“直接输血时引发的输血相关性移植物抗宿主病 (TA-GVHD)会危及患者生命安全，而输血前使用X射线和γ射线对血制品进行血液辐照，是目前预防TA-GVHD唯一有效方式。”
据了解，随着我国对于血液辐照的重视程度逐渐加深，辐照用血市场需求巨大，本次新冠肺炎全球战“疫”更是急需此类设备。目前国内生产的主要是同位素γ射线血液辐照仪，同位素源均为进口，在疫情条件下难扩大生产。而用于医疗领域的直线加速器体积和重量都比较大，在血浆处理的实际应用中存在诸多限制。“再加上康复者数量有限，现目前，康复者血浆仍是非常稀缺的医疗资源。”团队成员陈老师说，“我们想解决这个问题，为抗疫贡献力量。”
聚焦康复者血浆为战“疫”提供西华智慧
如何才能安全、高效地加快血浆制品的处理速度，使其广泛应用于新冠肺炎重症患者的治疗呢？团队开始设想了两种方案——微波消毒和辐照灭菌。前者技术简单成熟，但主要针对医疗废物和生活垃圾，作用不大；后者需要较大的射线防护场地，难以提供移动式服务，也不是良策。直到2月28日，国务院联防联控机制召开了新闻发布会，对首批接受血浆治疗的患者的治疗情况做了公布，许州在仔细研究治疗情况后提出：“我们可以利用X波段2.5MeV电子加速器X射线源对血浆进行辐照。”
时间紧任务重，团队收集了大量X血液辐照和同位素血液辐照的实验信息，进行了详细比对，同时进行了大量的仿真实验，从多方面验证了X射线血液辐照血液的可行性与科学性。许州认为，从实验结果来看，X射线血液辐照血液可加快血浆处理速度，降低重症患者死亡率，同时还可以对家庭性聚集感染人群进行辐照后血浆（近亲血）直接输入治疗。
团队设计了一种有效分流阻抗高、腔间耦合系数大,加工及焊接方便的加速结构，这是X波段加速管技术最核心的内容。许州介绍，借助精准的三维数值模拟技术、超精密加工技术和稳定的焊接排气工艺及设备，通过合理的焊接结构设计，可做到X波段加速管稳定快速制管，完全可以实现产品的批量化生产。
全力以赴攻克困难提前完成任务
提出“采用X波段电子加速器的技术路线（小型化加速器），设计开发基于加速器X射线源的血液辐照仪”在国内尚属首次，团队也面临了许多困难。受到疫情影响，实验、研究过程都受到了诸多限制。为了在最短的时间内实现阶段目标，团队成员放弃寒假的休息时间，不分白天黑夜，集中攻关。“从项目的设计、计算到报告的撰写，花了整整一个月。”陈老师说。
科研创新的道路注定爬坡上坎，荆棘遍布。为了尽快完成既定目标，团队成员无数个夜晚通宵达旦，他们会为了某个数据分析讨论得面红耳赤，他们会为了某环节的测试在电脑前一坐就是一天……“累！但心里那份科研抗疫、为国奉献的信念，支撑着我们争分夺秒。”周霖副研究员说。为了顺利完成申报，团队积极与四川大学、四川省肿瘤医院和设备制造公司等外协单位加强沟通联系，充分利用网络和远程科研协同方式，在极短时间内完成了项目的设计、计算和论证报告的撰写。
新冠肺炎防控科研攻关需要综合多学科力量，要在坚持科学性、确保安全性的基础上加快研发进度。西华大学是一所学科门类齐全、多学科协调发展的省属综合性大学，多学科发展为项目设计和实施提供了支持。团队成员集智攻关、严谨细致、攻坚克难，每一个步骤都认真实行、细致总结。“我们会通过项目例会讨论各个环节进展、难点问题攻关、产品模块集成等具体举措，技术研发一定要做细、做实、做深。时间再紧张，科研实践也一定要严谨踏实、有条不紊。”许州说。
此外，学校军民融合处克服诸多不便，积极配合、主动服务项目申报工作，全程做好信息传递和沟通协调工作，及时将项目建议书报送四川省委军民融合发展委员会办公室审核后上报国家国防科技工业局。
经过团队的不懈努力，平时需要三个月才能完成的工作，团队仅用一个月就完成，并通过了专家评审。如今，团队已经初步完成X波段2.5MeV电子加速器X射线源的血液辐照仪的初步设计。“不论是X波段加速管的设计还是整机小型化的设计，要做到小型化、自主可控、效率高都是十分困难的，但是经过多次尝试与努力，已初见成效，这是世界首台基于小型加速器的X射线血液辐照仪。”陈老师说。通过一系列仿真实验，团队提出的基于加速器X射线源的血液辐照仪辐照技术效果显著，有效预防TA-GVHD，显著提高输血安全性，可实现设备快速生产。
目前，西华大学已在 X 波段加速管的设计研制上做了大量工作, 完成X波段1MeV、2MeV、6MeV、12MeV、40MeV加速管的设计。下一步，团队将尽全力组织好此次项目的实施，在较短时间内高质量完成X波段2.5MeV电子加速器X射线源的血液辐照仪的设计、制造和验收工作，希望能及早为战‘疫’提供高新技术装备。
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图片来源：人民日报、新华网、中国新闻网
作者：王舒
编辑：杨建宏
编审：翟元平、王舒