重离子束以其独特的物理学和生物学特点，作为肿瘤放疗射线极具优势，重离子治疗在临床上取得了良好的疗效，有可能成为一种先进的肿瘤放疗技术。基础生物医学研究的深入有望为重离子治疗肿瘤最佳束流品质的选择提供理论依据，另外，FLASH和GRID等新型放疗技术在重离子治疗中的应用有望进一步提高重离子治疗肿瘤的有效性和安全性。本文就重离子治疗肿瘤相关基础生物学研究进展和尚需解决的问题进行综述。
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肿瘤的粒子放射治疗于1945年由Welson提出，其原理是荷能粒子属于致密电离辐射且在射程末端存在能量沉积峰，因而在肿瘤治疗方面，体现出独特的物理学和生物医学优势，特别是重离子[1]，线性能量传递(linear energy transfer，LET)高，相对生物效应(relative biological effectiveness，RBE)强，对各类癌细胞均有较强的杀灭能力，即便是对肿瘤干细胞(cancer stem cell，CSC)也有很强的致死作用；处于不同周期时相的细胞辐射敏感性差异小，临床可以采用较少的分次治疗方案；氧增比(oxygen enhancement ratio，OER)小，对乏氧细胞有非常好的杀灭效果；射程歧离和横向散射小，有利于将能量更为精准地沉积于肿瘤靶区；带正电荷，可以主动扫描；与物质相互作用产生正电子，可以对重离子进行跟踪定位和反馈校准等。1975年美国伯克利劳伦斯国家实验室(Lawrence Berkley National Laboratory，LBNL)在世界上首次开展了临床试验，采用不同种类的重离子治疗肿瘤患者并长期跟踪调查，结果显示出远高于常规光子的肿瘤控制率和治愈率[2]；随后，日本国立放射线医学综合研究所(National Institute of Radiological Sciences，NIRS)[3]、德国重离子中心(GSI)[4]和中国科学院近代物理研究所(Institute of Modern Physics，IMP)均开展临床试验，且都取得了良好的疗效。我国国产重离子治疗肿瘤技术研发也已取得重要进展，在武威市建成了一台医用重离子加速器。在重离子治疗技术发展初期，LBNL、GSI、NIRS和IMP等均分别开展了扎实的重离子生物效应基础研究，为实现重离子治疗肿瘤技术的临床应用起到了关键性作用。重离子生物基础研究的进一步深入，势必为重离子治疗技术的优化完善乃至新技术的研发奠定基础[5]。本文从重离子治疗技术的有效性、安全性及新技术开发这3个方面，总结其生物学基础研究进展。
