肿瘤放疗产业链专题深度研究（中篇）
核心观点：
关于放疗产业专题深度研究系列
我们在放疗产业系列研报的上篇介绍了放疗产业总体的市场情况与格局并着重分析了伽玛刀项目的投资与运营；本篇，我们通过“总分总”的思路对当前各类放疗技术进行了系统性分析；下篇，我们将就目前备受关注的质子及重离子等新兴项目在国际、国内的投资及运营情况展开详尽分析，敬请期待。
放疗原理：多种放射线治疗特点各异
放疗所用的放射线通常分为光子束和粒子束两类。不同类型的放射线照射机体后所产生的生物学效应存在差异：X射线对癌细胞的杀伤相对较轻，肿瘤细胞存在一定程度上修复的可能性，相比之下伽玛射线和质子束对肿瘤则体现出更强的杀伤力，相较前两者，重离子束又有着更强大的破坏力，人类利用各种射线的不同效应，分别开发出相应的放疗技术。
现代精准放疗：技术与应用日趋成熟
精准放疗，指综合利用现代化的IT技术、医学影像技术、放射物理技术和临床肿瘤治疗技术，对肿瘤进行“精准诊断”、“精准定位”、“精准计划”和“精准治疗”。在准确增加肿瘤致死剂量的同时，减轻正常组织的损伤，成为现代放疗技术发展的主要趋势，与传统放射治疗概念相比，其在重视杀灭癌细胞的同时，特别突出了避免照射的概念，即强调了对体内正常组织的保护。精准放疗技术的不断落地，将在更大程度上推动放疗的实际临床应用。
伽玛刀、加速器、TOMO、质子重离子等多项技术形成有效补充，未来或将“百花齐放”
通过对各类放疗设备从技术、临床、市场等多个角度进行系统性分析，我们的观点是：当前各类放疗技术不存在绝对的先进和绝对的落后，各项技术从治疗原理、适应症、可及性等多个方面形成有效补充，未来的放疗产业在很长一段时间内仍将是百家争鸣、百花齐放。目前A股介入放疗产业较深的公司主要有：星河生物（完成对国内放疗龙头玛西普的收购，转型成为放疗综合供应商）、中珠控股（收购一体医疗，以伽玛刀设备为切入点深度介入放疗产业）、美亚光电（逐步构建肿瘤检测与治疗设备及技术平台，并布局质子治疗技术）、凤凰股份（转型参与构建质子重离子治疗项目）等。
风险提示
潜在的产业政策风险，如对质子等项目审批趋严；相关上市公司转型不成功的风险；公司转型后对新业务整合存在风险。
1. 放疗原理：多种放射线治疗特点各异
1.1 放疗在肿瘤治疗过程中具备重要地位
放疗目前与手术、化疗并列成为肿瘤治疗的三大核心手段。从医学的角度看，大约近70%的肿瘤患者需要进行不同程度的放射治疗。WHO公布的官方数据显示：45%的恶性肿瘤是可以治愈的，其中外科手术治疗占22%，放疗占18%，化疗仅占5%。关于放疗与其他两种治疗方式的效果及成本的系统性对比，在放疗产业系列报告的上篇已有详尽分析，在此不做赘述。此篇文章，我们将对当前全球已有的各项放疗技术进行系统性分析。
1.2 多种放射线治疗特点各异
放疗的基本原理是指不同性质的放射线直接杀伤（直接致使所照射细胞的DNA分子双螺旋结构断裂及蛋白质变性）或间接杀伤（放射线使组织内水分子产生电离效应，分解出活性自由基，自由基再与生物大分子结合形成生物性功能的损伤）病灶（通常是肿瘤细胞）。
放射治疗所用的放射线通常分为光子束和粒子束两类，其中光子束包含X射线、γ射线，粒子束包含中子束、质子束、重离子束。人类利用各种射线的不同效应，分别开发出相应的放疗技术。
放射线（粒子束）在通过物质时，根据其能量的高低，会在某段射程中形成一个“剂量高峰”。20世纪30年代、Bragg正式发现并提出了上述效应，故此“剂量高峰”又被称为“布拉格峰”。上述效应应用在放射医学领域会产生如下效应：1. 可以通过选择合适种类的放射线及控制放射剂量使之在人体需要治疗位点上释放能量（产生“布拉格峰”）。2. 降低了能量释放前经过的正常组织所受到的伤害。3. 释放“布拉格峰”之后能量迅速衰减，减少了病灶后面组织的损伤。
1.3 各种癌症对各类放射线的敏感度存在差异
放疗作为癌症的一种重要治疗手段，对多数癌症皆有不错的疗效。但从医学严谨的角度来看：并不是对所有癌症，放疗都有较好的疗效，比如对软组织肉瘤、黑色素瘤等效果就很有限。
影响不同类型肿瘤的放射敏感性的因素有很多，可以概括为：肿瘤的组织来源、分化程度、肿瘤形貌、所处阶段、细胞含氧量、患者年龄、生活指数等多个方面。
另外一个需要关注的方面是：不同类型的放射线照射机体后所产生的生物学效应也存在一定差异，比如从放射理论上讲：X射线对癌细胞的杀伤相对较轻，肿瘤细胞存在一定程度上修复的可能性，相比之下伽玛射线和质子束对肿瘤则体现出更强的杀伤力，相较前两者，重离子束（碳素线）又有着更强大的破坏力，这是否意味着未来放疗领域内更强大的放射线及其对应的治疗技术有望被应用于临床？
2. 现代精准放疗：技术与应用日趋成熟
2.1 精准放疗：取得良好疗效的同时最大限度降低不良反应
早年在放疗领域存在的突出现象是，相当部分的癌症患者谈“放”色变，错误的认为放射线对人体具有强大的辐射损伤，副作用很大。这种担心存在一定的道理。放疗照射剂量越大，对肿瘤细胞的杀伤作用越强，但是如果不能有效地保护射线入射路径上的正常人体组织，即使杀灭了癌细胞，患者愈后生活质量也将受到影响。近年来，精准放疗的理念被业内普遍认可，并通过技术的不断发展而逐步落地。
精准放疗，指综合利用现代化的IT技术、医学影像技术、放射物理技术和临床肿瘤治疗技术，对肿瘤进行“精准诊断”、“精准定位”、“精准计划”和“精准治疗”。在准确增加肿瘤致死剂量的同时，减轻正常组织的损伤，成为现代放疗技术发展的主要趋势，与传统放射治疗概念相比，其在重视杀灭癌细胞的同时，特别突出了避免照射的概念，即强调了对体内正常组织的保护。精准放疗技术的不断落地，将在更大程度上推动放疗在实际临床上的应用。
2.2 现代放疗：多种技术融合日趋成熟
放射模拟计算、新型影像学、医学图像处理等技术近年来的快速发展，带来的是精准放疗在技术上的不断突破和在临床应用层面的不断落地。不仅在确定肿瘤部位方面更加精确、平均受照射剂量均可被计算出来，还能严格地控制着放疗每一环节的照射精度。
3. 医用直线加速器：应用多年，技术日趋完善
3.1 适应症广泛，未来相当长时间都将是放疗的主流手段
直线加速器全称为医用电子直线加速器（Linear Accelerator System），是目前国内主流的放疗设备之一，其主要原理是在立体定向（SBRT）的引导下，通过激发X射线照射病灶，进而杀灭肿瘤细胞，故而又称X-刀或光子刀。在当前及未来相当长时间内都将是国际、国内放疗的主流核心手段。
直线加速器对于多种体部肿瘤皆有良好效果，对于部分头部肿瘤，如胶质瘤和脑内转移瘤亦有不错的疗效；在头部方面，脑血管的动、静脉畸形也可以使用其治疗。此外，直线加速器也可以对功能性疾病，如精神病、癫痫、锥体外系疾病等进行有效控制。
3.2 使用时间较长，比较符合中国国情
医用直线加速器在国内的应用已有20多年的历史，普及程度和累积病例数皆领先于其他放疗技术。直线加速器在国内存量目前约1950台。从设备价格角度来看：进口设备价格约在1000万-2500万人民币之间，国产低能级设备价格甚至在300万-500万之间。
从使用花销角度来看，医用直线加速器也比较“亲民”，以加速器适形治疗为例，国内公立医院每个疗程收费价格通常在9000元左右。在医保报销方面，除个别省市外，应用直线加速器治疗都可以在很大程度上得以报销。
3.3 国内存量市场较大，未来增量依旧可观
从全球范围来看，医用直线加速器拥有较大存量和增量空间，据Varian全球战略部门出具的数据显示：未来全球纯新增需求（不包括老设备更新）为8700台，未来20年总需求量或将达到21700台（包括老设备更新换代）。
与全球市场情况相比，国内放疗领域起步时间较晚，因此当前及未来国内医用直线加速器的市场应用都值得被看好。据 Frost & Sullivan 市场一线调研数据：2013年国内医用直线加速器市场规模约22亿元，当年一年的新增台数近240台。2008年至2013年市场收入规模的年复合增长率11.2%，每年新增设备台数的增长率约10%。以上述增长率估计：2016年国内加速器市场规模约30亿元，16年当年新增台数近320台。
3.4 加速器尚存少许缺陷，未来难以全面替代伽玛刀
当前资本市场有种误区，即单纯认为加速器是伽玛刀的“升级版”，短期有彻底替代伽玛刀的趋势。但我们认为：加速器从治疗原理上即与伽玛刀不同，临床应用方面亦存在差异，短期很难形成大范围替代。首先，伽玛刀所释放的γ射线能量高于加速器所释放出的电子，即电子线，伽玛刀对肿瘤细胞的杀伤力强于加速器。其次，在治疗精度方面，两者由于固定及照射方式不同，伽玛刀的治疗精度可以达到± 0.1 mm，精度远高于直线加速器。此外，伽玛刀比较耐用，可长时间连续使用，而加速器通常比较“娇贵”，需要经常进行校正，以确保精准治疗。伽玛刀在一定程度上，是加速器的有效补充。
4. 射波刀：医用机器人与直线加速器的完美融合
4.1 先进的全身立体定位放疗系统
射波刀（CyberKnife），又译赛博刀，是一种将直线加速器（X波段6 MV）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。该项技术隶属于国际知名放疗系统供应商Accuray，最初系由美国Stanford大学脑外科及放射肿瘤学教授John R. Adler 研发。经过不断升级优化，射波刀目前已是第6代系统，即CyberKnife M6TM。该套系统在世界范围内享有较高声誉，2012年“股神”巴菲特被确诊早期前列腺癌，应用射波刀放疗，取得了良好的疗效。
4.2 治疗优势明显，适应癌症正在不断拓展
射波刀在放疗过程中的优势在于可以进行主动影像引导。影像系统能将实时影像以3D的形式与数字重建影像（DDR）进行融合，进而以接近于实时的判断患者体位变化，同时在治疗过程中对患者（患者内脏）进行即时校正。通常3-5个射束或20-60s采集一次图像即可满足需求。单次治疗最快20min即可，整个治疗分1-5次进行。
射波刀治疗时无需骨性固定，对常见的肿瘤，如颅脑、肺部、胰腺、肝脏、前列腺等部位的肿瘤皆有良好疗效，未来或将拓展出更多适应症。
4.3 购置成本较高，国内市场尚处培育期
射波刀由于技术被Accuray公司高度垄断、国内只能进口，进口价格通常在3500万-4500万人民币之间。在临床使用环节，根据照射次数和部位的不同，一个疗程收费通常在5-8万元不等，且目前暂时无法纳入医保报销。射波刀在国内当前尚处于培育及市场推广期，中国大陆保有量共16台。
5. TOMO：集调强放疗、影像引导于一体的新型技术
5.1 代表当前调强适形放疗的最高水平
TOMO，全称为螺旋断层放射治疗系统，是集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）于一体的世界先进的放疗技术，简单来讲，就是螺旋CT+直线加速器（6MV）。TOMO突破了传统放疗的诸多限制，将影像引导调强放疗推到了前所未有的高度，实现了影像引导下的自适应放疗。
5.2 照射范围较大，适用于全身各个系统的肿瘤
TOMO在肿瘤放疗的临床应用非常广泛，对例如颅内肿瘤、头颈部肿瘤、肺癌、前列腺癌、复杂的乳腺癌、食管癌、胃肠道肿瘤等全身各个系统的肿瘤皆有不错的疗效。更为可贵的是，TOMO的照射范围较大，非常适用于对超大靶区的治疗，可以通过一次连续性照射即可完成对单个大范围肿瘤靶区或多个靶区的治疗，明显缩短治疗时间，提高治疗效率。
5.3 技术虽先进，配置及使用成本较高
TOMO技术同样隶属于Accuray公司，国内进口价格通常在4400万-5000万人民币。在临床使用环节，一个疗程收费通常在5-10万元不等，且目前暂时无法纳入医保报销。TOMO昂贵的配置及使用价格，使其并没有像伽玛刀、直线加速器一样在国内大范围配置，当前中国大陆保有量共12台。
6. 中子刀：技术未取得突破性进展前，市场有限
中子刀全称为“锎252中子后装治疗机”，其采用的放射方式为：同位素中子源锎-252发出的中子射线；设备采用遥控后装技术，使中子源贴近病灶组织实施近距离治疗，从而达到最大程度杀灭肿瘤细胞，又对正常组织损伤较小的目的。
中子束辐射剂量不及γ射线、X射线容易控制，照射定位也不如加速器和伽玛刀准确，直接疗效相对一般，适应症也相对有限。国内目前中子刀的发展基本处于停滞状态；日本对中子治疗癌症技术的研发当前走在了世界前列，未来或将有效果更加理想的中子治疗系统问世。
7. 速锋刀（EDGE）：问世不久的新兴技术
速锋刀（EDGE）由Varian公司研发，利用FDA最新批准的Calypso® GPS for the Body®系统结合新一代影像引导技术，依托高达2400MU/min的高强度HD-MLC准直器对瘤体进行亚毫米级的高强度的精准照射。
2013年9月，世界首台速锋刀安装于美国亨利福特医院（Henry Ford Health System），次年3月开始接待病患。临床研究显示：速锋刀对颅脑肿瘤、肝癌、肺癌、乳腺癌等实体瘤拥有显著的疗效。其每次治疗时间不超过20min，每天1次，最多连续治疗5天。
由于定位原理先进，其对瘤体的照射极为精准，EDGE对机体正常组织及免疫系统几乎无损伤。当前速锋刀获批时间不长，临床积累病例数有限，未来或将有更多的肿瘤适应症被开发出来。
8. 质子&重离子：掀起全球热潮的先进技术
8.1 质子技术：有别于传统放疗的尖端技术
相较传统的放射方式（γ射线、X射线），质子在治疗方面的剂量学优势更加明显，其具备明显而独特的深度剂量特征。当质子束通过人体组织时，与介质发生持续作用，逐渐失去能量直至作用消失。这就意味着在射入病灶前，质子束不释放出强大的能量，达到病灶末端时能量几乎刚好释放完毕，充分保护了肿瘤病灶前后的正常组织。
质子对于多种癌症都显现出突出的疗效，如颅底肿瘤、肺癌、肝癌、鼻窦癌、脊柱瘤、软骨肉瘤等。特别是在儿童癌症方面，质子对靶区周围正常组织产生副作用极小，整体照射剂量也可以控制在很小的范围内，由此可以有效控制骨骼畸形与继发性恶性肿瘤的发生率。
90年代，质子治疗正式开始进入临床，发展至今，国际上在运营的质子中心（不包含质子重离子中心）已达57个。当前中国大陆处于筹备及在建的质子项目达20个，国内质子项目的投资近两年呈现加速期。
8.2 重离子技术：另一种先进的“粒子束”技术
应用于临床放疗的重离子主要指碳素粒子。重离子在治疗过程中所释放出的能力远高于质子治疗，对肿瘤病灶的杀伤力理论上高于质子。但是目前只有先进的同步加速器可以产生高能重离子束，然而该设备技术壁垒较高且体积庞大，资金投入量极大，在一定程度上限制了重离子技术的发展。
当前世界各国对于发展重离子技术还是质子技术存在一定分歧，单从治疗中心的数量上来讲，质子中心的数量远多于重离子中心（全球在运营的质子中心57个，重离子中心则只有10个），中国、日本、德国等是少数几个布局重离子技术的国家。
8.3 质子重离子：昂贵但高效的放疗手段
质子及碳粒子束在同步加速器中被加速到光速的70%时被引出射入人体组织，当达到病灶瞬间，释放大量能量杀灭肿瘤细胞，随后能量迅速衰减。整套系统对于全身各部位肿瘤皆有良好疗效，其对机体微小的损伤使之可以为高龄老人、无法手术的患者、心肺功能低下者等提供安全有效的治疗。
2015年5月，中国首家质子重离子项目（上海市质子重离子医院）投入运营，该项目总投资33亿元人民币，其中19亿元用于向德国西门子购置整套治疗系统（无旋转机架），项目整体建设期历时55个月。
中国大陆除上海之外，还有四家，即武汉、江苏、宁波、河北涿州四地当前正在筹建质子重离子项目。以上海质子重离子中心为例，单个疗程目前定价为27.8万元，完全自费，产业调研得出的信息是：27.8万的收费相对来讲还是较低的，民营机构运营的中心未来可能会将收费价格定在30-40万/疗程），未来质子重离子项目在国内的发展很大程度依赖于高收入群体的数量及商业保险的覆盖程度。
关于质子及重离子等新兴项目在国际、国内的投资及运营情况，我们将在放疗产业系列报告的下篇详尽展开。
9. 各类放疗技术的系统性对比研究
9.1 从技术代系角度来看
FIRST Program认为当前放疗技术已到达了第五代技术，对于放疗技术的革新，我们的观点是：
目前放疗在肿瘤的诸多治疗手段中是一种逐步走向成熟的先进技术，技术的稳定性和成熟度皆明显领先于细胞免疫治疗等生物疗法，后者尚处于十分早期的发展阶段。中短期很难对放疗技术形成威胁，况且放疗技术本身也处在不断进步的过程中。
对于放疗技术的本身而言，现实的临床应用情况表明：先进的技术没有完全取代所谓的落后技术。例如：由于伽玛刀的治疗精度在诸多放疗技术中优势明显，即便是在拥有多个质子治疗中心的欧美，每年也会有一定台数的伽玛刀装机。
9.2 从市场使用角度来看
从医疗机构配置角度来看，伽玛刀、普通直线加速器价格相对较低，进口设备通常不会超过2000万人民币；射波刀、TOMO刀价格相对较高，购置价格在3500万-5000万之间；质子治疗系统价格达2-8亿元（ProNova的小型质子价格约2亿元），上海的质子重离子项目，仅是引进西门子的治疗系统就花费19亿，整个治疗中心的构建总成本约33亿！质子、重离子项目对医疗机构提出了极高的要求。
在患者使用环节上，伽玛刀通常1.5-3万/疗程，普通加速器也在1-1.5万/疗程，更重要的是大多数地区的医保都可以报销，部分地区报销比例甚至高达80%以上。射波刀、TOMO则收费较高，通常在5-10万不等，目前尚未纳入医保。当前国内正在运营的上海质子重离子治疗中心，每疗程治疗价格高达27.8万，该项收费永远不会纳入全民医保，但部分商业保险，如友邦保险、太平洋人寿、太保安联健康保险等可以为投保患者（部分/全额）报销。
9.3 从技术及临床使用角度来看
我们从放疗技术参数和临床应用情况对各类放疗技术进行了梳理和分析：由于技术原理的原因。伽玛刀、TOMO治疗精准度高于其他技术；治疗范围方面，TOMO几乎可以完成对全身各部位多处肿瘤的同步照射。
在临床使用过程中，伽玛刀、射波刀、EDGE等无需住院，其他技术则需根据临床需求安排住院。由于病患病情、系统定位原理、照射原理等皆存在差异，单次治疗时间及治疗次数与技术先进程度无关。
9.4 综合各方面因素来看
综上，我们对各类放疗设备从技术、临床、市场等多个角度进行分析，情况梳理如下表；我们的观点是：当前各类放疗技术不存在绝对的先进和绝对的落后，各项技术从治疗原理、适应症、可及性等多个方面形成有效补充，未来的放疗产业在很长一段时间内仍将是百家争鸣、百花齐放。
在我们前期发布的《春节医院草根调研》中，受访医生对于各种放疗技术给出了这样的评价：“至少目前来说放疗技术的临床应用还是讲求循证的，需要有大样本量病例的积累，需要有被多次实践验证了的稳定技术，需要有对仪器操作熟练、经验丰富的医师、技师，这些都将决定最终的治疗效果，而不应将关注点过度集中于各种所谓先进的仪器参数。”
目前A股介入放疗产业较深的公司主要有：星河生物（完成对国内放疗龙头玛西普的收购，转型成为放疗综合供应商）、中珠控股（收购一体医疗，以伽玛刀设备为切入点深度介入放疗产业）、美亚光电（逐步构建肿瘤检测与治疗设备及技术平台，并布局质子治疗技术）、凤凰股份（转型参与构建质子重离子治疗项目）等。
下篇，我们将就目前备受关注的质子及重离子等新兴项目在国际、国内的投资及运营情况展开详尽分析，敬请期待。
文｜马帅 微信（手机）：18321356864
上海交通大学医学硕士，广发证券医药行业分析师，具备丰富医药产业资源，2015年加盟广发证券。新财富、水晶球、金牛奖投研团队核心成员。
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