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放射療法（或者說放療）是對抗幾乎所有癌癥最常見的治療方法之一，但它遠不夠完美。眾所周知，它存在著潛在的副作用，根據(jù)腫瘤的位置而有所不同。副作用比較多，包括極度疲勞和出血，以及惡心和嘔吐。不幸的是，這項技術的改進一直很緩慢。隨著癌癥成為全球主要死亡原因，需要進一步研發(fā)新的治療方案。
放療使用大劑量的輻射殺死癌細胞，從而縮小腫瘤。這一療法在諸如正電子發(fā)射斷層掃描 （PET）、磁共振成像 （MRI） 或計算機斷層掃描 （CT） 等成像掃描找到目標腫瘤后進行。這些圖像幫助醫(yī)療專業(yè)人員決定將放射束瞄準何處，并確定治療區(qū)域。但是，由于這個過程需要兩個步驟，因此迫使醫(yī)生在腫瘤周圍增加一個誤差范圍。
Samuel Mazin 博士在 2009 年聯(lián)合創(chuàng)立 RefleXion 時，以基于 PET 的算法研究作為起點，著手改變這一現(xiàn)狀。RefleXion 正在開發(fā)一種技術，將兩步成像處理過程改為一步。該公司已經(jīng)開發(fā)了一個生物引導放療 （BgRT） 平臺，它將成熟的癌癥成像技術、PET 和放射療法結合在一起。
RefleXion 醫(yī)療事務副總裁 Sean Shirvani 博士表示：“因為我們的器官在內(nèi)部不斷地進行著運動，所以腫瘤會在體內(nèi)移動。我們的肌肉和內(nèi)臟會無意識地收縮。我們會吸氣和呼氣。我們的心臟會跳動。隨著這些運動，腫瘤會發(fā)生推、拉和旋轉。為了考慮到所有這些運動，目前的放療通常必須指向腫瘤在體內(nèi)的整個路徑，這可能會對患者造成不利的后果?！?/p>
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這種做法會使健康組織受到輻射，從而增加治療產(chǎn)生有害副作用的可能性。隨著實時、綜合成像和治療方法的發(fā)展，醫(yī)生可以減少誤差范圍，為患者提供更有針對性、更安全的放療。
一個癌細胞發(fā)射一個信號。那我們?yōu)槭裁床恢苯佑幂椛浠負魜硐麥缢兀?/p>
- Sam Mazin 博士，RefleXion 創(chuàng)始人兼首席技術官
實時鎖定腫瘤
“一個癌細胞發(fā)射一個信號。那我們?yōu)槭裁床恢苯佑幂椛浠負魜硐麥缢?？”這是 RefleXion 創(chuàng)始人兼首席技術官 Sam Mazin 博士在其放射學博士后期間提出的問題?！爸皼]有人想到這一點，因為需要幾分鐘的時間才能讓足夠的這些信號積累起來，形成癌癥的完整 PET 圖像。人們認為他們必須等待圖像，因此他們不能使用 PET 實時鎖定腫瘤的運動?！?/p>
Mazin 的想法是繞過這個圖像的生成過程和等待期，使用 PET 信號直接控制放射束。
Shirvani 說：“如果腫瘤移動，治療也會隨之移動，就像聚光燈一樣。對于患者來說，這意味著副作用更少，生活質(zhì)量更高，并且減少延誤其他可能必要的治療?！?/p>
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阻礙綜合成像和治療平臺發(fā)布的一個障礙是實時運行平臺所需的數(shù)據(jù)和信號處理水平。這類平臺需要計算機處理大量的生物數(shù)據(jù)，然后相應地調(diào)整放射束，這一切都在幾毫秒內(nèi)完成。這種算法開發(fā)和處理水平極其復雜，需要數(shù)年時間來完善。
RefleXion 的軟件開發(fā)兼首席算法工程師 Yevgen Voronenko 說：“要想搞清楚為什么某樣東西不起作用，就像原先要搞清楚如何構建它一樣困難。這就是為什么我們需要一個像 MathWorks 開發(fā)的系統(tǒng)那樣的完整可視化和計算能力。最初，當我們構建復雜的算法時，MATLAB 幫了我們很大的忙，之后，當某樣東西沒有像預期的那樣發(fā)揮作用時，它也能幫助進行調(diào)試和調(diào)查?！?/p>
Voronenko 說：“我們還用它來提高計算性能和精度。以引導高強度放射束為目的處理醫(yī)學圖像數(shù)據(jù)需要整個計算鏈具備亞像素精度。只用 C++ 調(diào)試器是不可能實現(xiàn)的。”
Voronenko 說，MATLAB 幫助 RefleXion 的團隊快速開發(fā)和調(diào)試他們的代碼，并處理大量的實際患者數(shù)據(jù)，從而完善他們的信號處理算法。
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如果腫瘤移動，治療也會隨之移動，就像聚光燈一樣。對于患者來說，這意味著副作用更少，生活質(zhì)量更高，并且減少延誤其他可能必要的治療。
- Sean Shirvani 博士，RefleXion 醫(yī)療事務副總裁
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軟件每 0.01 秒便會就放射束的強度和位置做出決定，同時在同一段時間內(nèi)處理數(shù)百個 PET 信號。
除了新軟件，RefleXion 還必須構建新硬件——將現(xiàn)成的商業(yè)部件與定制設計的組件結合起來。RefleXion 設備是一個安裝在旋轉機架上的 X 射線源（線性加速器），連同一個 PET 探測器陣列。RefleXion 旋轉機架的旋轉速度比傳統(tǒng)的放療系統(tǒng)快 60 倍，并且可以從不同的角度形成放射束來擊中腫瘤。
他們的放射束整形設備被稱為多葉準直器，需要從頭設計。在構建設備之前，RefleXion 團隊利用 MathWorks 的 Simulink 輕松高效地檢驗他們的想法。這種方法節(jié)省了團隊的時間和資源。
Shirvani 說：“BgRT 的一個優(yōu)點是，它的治療優(yōu)勢不僅僅適用于一個腫瘤。一次 PET 注射可以在多個腫瘤上產(chǎn)生相同的歸巢信號，這為晚期患者多個轉移部位的徹底治療提供了可能?！?/p>
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在癌癥治療中，一個眾所周知的規(guī)則便是“越早越好”，但有時癥狀是如此不易被察覺，使得在早期階段發(fā)現(xiàn)疾病變得非常困難。BgRT 可通過在一個療程內(nèi)治療所有轉移瘤來擴大晚期患者的治療窗口。Shirvani 說：“這讓醫(yī)生能夠探究用放療消除所有轉移瘤是否可以提高一些患者的生存率，甚至帶來持久的緩解?！?/p>
最初，當我們構建復雜的算法時，MATLAB 幫了我們很大的忙，之后，當某樣東西沒有像預期的那樣發(fā)揮作用時，它也能幫助進行調(diào)試和調(diào)查。
- Yevgen Voronenko，RefleXion 軟件開發(fā)兼首席算法工程師
在 10 年的發(fā)展過程中，RefleXion 一直在與醫(yī)學界合作，為的是了解當前治療過程的利弊，并從醫(yī)生那里獲得有關產(chǎn)品的反饋。這項新技術可以融入到機構和醫(yī)院現(xiàn)有的放療庫中，使其易于安裝和采用。
下一步是讓生物引導放療獲得美國食品和藥物管理局批準用于臨床。但是 RefleXion 希望，通過使用已經(jīng)建立的實踐，過程將會順利進行，并且患者很快便會受益于新的治療方法?！ ?/p>
工商網(wǎng)監(jiān)
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