一步解决肿瘤
信号处理和先进的图像重建改善癌症治疗
放射疗法(放疗)是治疗几乎所有癌症最常见的疗法之一，但它远非完美。潜在的副作用是众所周知的，根据肿瘤的位置而不同。症状包括极度疲劳、出血、恶心和呕吐。不幸的是，这项技术的改进一直很缓慢。随着癌症成为全球死亡的主要原因，对新的治疗方案的需求很大。
放射疗法使用高剂量的辐射来杀死癌细胞和缩小肿瘤。在成像扫描如正电子发射断层扫描(PET)、磁共振成像(MRI)或计算机断层扫描(CT)定位目标肿瘤后进行。这些图像帮助医疗专业人员决定辐射束的瞄准位置和确定治疗范围。但由于这个过程需要两个步骤，医生被迫在肿瘤周围增加一个误差范围。
塞缪尔·马辛(Samuel Mazin)博士在联合创办公司时就开始着手改变这种状况反射2009年，他以自己在基于pet算法方面的工作为起点。RefleXion正在开发一种技术，将两步成像再处理的过程变成一步。它开发了一种生物引导放射治疗(BgRT)平台，该平台结合了成熟的癌症成像技术、PET和放射治疗。
RefleXion公司医疗事务副总裁肖恩·希尔瓦尼(Sean Shirvani)博士说:“肿瘤在体内移动是因为我们的器官在不断地内部运动。”“我们的肌肉和内脏会不由自主地收缩。我们吸气和呼气。我们的心跳。随着所有这些运动，肿瘤被推、拉和旋转。为了解释所有这些运动，目前的放疗通常必须针对肿瘤在体内的整个通路，这可能会对患者产生有害的后果。”
这种做法使健康组织暴露于辐射中，从而增加了治疗产生不良副作用的可能性。随着实时成像和治疗方法的发展，医生可以减少误差，为患者提供更有针对性和更安全的放疗。
“癌细胞会发出信号。所以我们为什么不直接用辐射来摧毁它呢?”
Sam Mazin博士，RefleXion创始人兼首席技术官
实时追踪肿瘤
“癌细胞会发出信号。所以我们为什么不直接用辐射来摧毁它呢?”这是RefleXion创始人兼首席技术官Sam Mazin博士在做放射学博士后时提出的问题。“以前没有人想到过这一点，因为足够多的这些信号需要几分钟才能积累起来，形成癌症的完整PET图像。人们认为他们必须等待图像，因此他们不能使用PET实时跟踪肿瘤的运动。”
马辛的想法是绕过图像生成过程和等待时间，使用PET信号直接控制辐射束。
“如果肿瘤移动，治疗也会随之移动，就像聚光灯一样，”Shirvani说。“对患者来说，这意味着更少的副作用，更高的生活质量，以及更少的延迟其他可能需要的治疗。”
阻碍成像和治疗联合平台发布的一个障碍是平台实时运行所需的数据和信号处理水平。这种类型的平台需要计算机处理大量的生物数据，然后相应地调整辐射束，所有这些都在几毫秒内完成。这种级别的算法开发和处理非常复杂，需要数年时间才能完善。
RefleXion的软件开发者和首席算法工程师Yevgen Voronenko说:“弄清楚为什么某些东西不能工作和弄清楚如何在第一个地方构建它一样困难。”“这就是为什么我们需要一个像MathWorks开发的系统的完整可视化和计算能力。最初，当我们构建复杂的算法堆栈时，MATLAB帮助了我们很多，后来，当某些东西没有按照预期工作时，MATLAB帮助了我们进行调试和调查。”
“我们还用它来提高计算的性能和准确性，”Voronenko说。“为了引导高强度辐射束，处理医学图像数据需要整个计算链的亚像素精度。这仅用c++调试器是不可能实现的。”
Voronenko说MATLAB®帮助RefleXion的团队快速开发和调试他们的代码，并处理大量真实的患者数据，以完善他们的信号处理算法。
“如果肿瘤移动，治疗也会随之移动，就像聚光灯一样。对患者来说，这意味着更少的副作用，更高的生活质量，以及更少的延迟其他可能需要的治疗。”
肖恩·希尔瓦尼医生，RefleXion公司医疗事务副总裁
该软件每百分之一秒就对辐射束的强度和位置做出决定，同时在同一时间帧内处理数百个PET信号。
除了新的软件，RefleXion还必须构建新的硬件——将商业现成部件与定制设计的组件结合起来。RefleXion装置是一个x射线源(线性加速器)，安装在一个旋转的龙门上，还有一组PET探测器。RefleXion机架的旋转速度比传统的放射治疗系统快60倍，并且可以从不同的角度塑造辐射束以击中肿瘤。
他们的光束整形装置被称为多叶准直器，需要从头开始设计。RefleXion团队使用了Simulink万博1manbetx®从MathWorks来测试他们的想法，在建造设备之前简单有效。这种方法为团队节省了时间和资源。
Shirvani说:“BgRT的一个优雅特征是，它的治疗优势不会只适用于一个肿瘤。”“一次PET注射可以在多个肿瘤上产生相同的归巢信号，这为晚期疾病的众多转移部位的从头到脚治疗开辟了可能性。”
癌症治疗的一个众所周知的规则是“越早越好”，但有时症状非常微妙，在早期阶段发现疾病可能非常困难。BgRT可以帮助晚期患者在一次治疗中治疗所有转移瘤，从而拓宽治疗窗口。Shirvani说:“这可以让医生探索用放疗根除所有转移瘤是否可以提高生存率，甚至对一些患者产生持久的缓解。”
“一开始，当我们构建复杂的算法堆栈时，MATLAB帮助了我们很多，后来当某些东西没有按照预期工作时，MATLAB帮助了我们进行调试和调查。”
Yevgen Voronenko, RefleXion的软件开发人员和首席算法工程师
在10年的发展过程中，RefleXion一直与医学界接触，了解当前治疗过程的优缺点，并从医生那里获得关于他们产品的反馈。这种新技术可以安装到目前机构和医院拥有的放射治疗库中，安装和采用起来很容易。
下一步是让美国食品和药物管理局批准生物引导放射治疗用于临床。但通过使用已经建立的实践，RefleXion希望这一过程能够顺利进行，患者很快就会从新的治疗中受益。
您也可以从以下列表中选择网站: