精准放疗

12月26日，从中国科学院核能安全技术研究所获悉，该所FDS团队自主研发的“调强精准放射治疗计划系统”顺利通过国家食药监局质量监督检验中心检测，系统的功能、安全性和性能均满足国家标准要求，实现了肿瘤病灶精准定位后放疗剂量误差小于2%的精度控制，成为首个通过该系统国家标准(YY/T0889-2013)的国产系统，对于提高我国放疗装备的技术水平，打破国外垄断具有重要意义。　　放疗软件是精准放射治疗的“灵魂”，放疗装置依赖放疗软件的指挥控制，否则难以运行及进行有效的癌症治疗。而精准放射治疗的核心难题则是在杀死癌细胞的同时，最大限度地保护正常细胞，这就要求在放疗时，一要准确对准肿瘤病灶，二要给予其准确剂量。此前，FDS团队自主研发的精准放射治疗系统——“麒麟刀” 系列放疗软件，已成功解决了“对准肿瘤病灶”的难题，实现了亚毫米级的定位。　　“为达到‘剂量准确’的要求，我们将创新的中子输运计算理论及技术扩展应用于‘麒麟刀’放射治疗计划系统，从而实现了关键技术难点的再次突破。”中科院核能安全技术研究所研究员宋钢告诉《中国科学报》记者。　　资料显示，2015年我国癌症新发病例近430万、死亡病例近280万。而研发放疗软件则需要计算机、数学、核物理、控制等多学科深入交叉融合和长期的研究积累，迫切需要攻克粒子输运理论、人体辐射剂量评估理论等关键难题。　　据了解，研究团队依托核物理与计算机技术多学科交叉人才队伍，自2000年起对精准放射治疗关键物理与相关技术持续深入研究，在核能中子物理与技术研究基础上，进一步发展了快速蒙特卡罗与解析耦合剂量计算方法和快速多目标优化方法，实现了包括人体剂量的快速精准计算、治疗方案的逆向优化、肿瘤定位与跟踪、人体剂量的验证等在内的关键技术难点的突破，成功研发了‘麒麟刀’系列精准放射治疗系统，进而实现了对放疗剂量误差的精准控制。　　“我们实现的这一系列关键技术突破就相当于：一是对治疗后的病人情况进行预评估，二用计算机对处方进行治疗方案的最优选择，三将机器照射位置对准肿瘤病灶，四来验证结果与预期是否一致。”宋钢说，“放疗技术水平的提高依赖于放疗软件的发展，随着肿瘤发病率和临床需求的提高，在国家大力推动放疗装置国产化的形势下，放疗软件的投入及发展应得到更多的重视。”

癌症一直是严重威胁人类生命健康的一类疾病，由于致死率高、难以被治愈等原因，时至今日依然是令人闻之色变的心头大患。放疗是治疗癌症的一个重要手段，它利用放射线杀死癌细胞使肿瘤缩小或消失，主要用于消灭和根治局部原发肿瘤或孤立的转移性病灶。安科锐Accuray（NASDAQ：ARAY）是放疗领域的后起之秀，2022财年收入4.3亿美元（约31亿人民币）。虽然成立时间晚，但却丝毫不妨碍与西门子瓦里安和医科达Elekta竞争放射治疗市场，成为全球放疗领域的巨头之一。01公司简介（来源：Accuray官网）安科锐（NASDAQ：ARAY）公司成立于1990年，1992年开始运营，总部位于美国加州桑尼维尔，在世界多地都有分支机构。公司于2007年在特拉华州重新注册成立，是一家设计、开发和销售肿瘤放射系统的医疗器械公司，涵盖放射外科、立体定向身体放射治疗、调强放射治疗、影像引导放射治疗和适应放射治疗等多个方面。安科锐公司主要生产精准放疗领域的射波刀手术系统CyberKnife以及TomoTherapy螺旋断层放疗系统，公司于2007年在纳斯达克上市。安科锐射波刀又称为“三维立体定向放射手术机器人”，用于针对癌症和非癌症肿瘤以及其他需要放射治疗的疾病的非侵入性治疗。作为全球领先的肿瘤放射治疗系统制造商，Accuray射波刀的射线分散、照射精准和实时影像追踪功能使其超越伽马刀技术，成为低次大剂量放射外科的金标准，将精准放疗带入了一个新阶段。02公司发展历程1987年，斯坦福大学医疗中心脑外科及放射肿瘤学教授John R. Adler与放射外科的创始人Lars Leksell博士（伽马刀的创立者）在瑞典完成专科课程后，研发了射波刀CyberKnife。1990年，Adler教授与斯坦福的一个研究小组及一家直线加速器制造商成立Accuray公司。1996年，日本批准CyberKnife用于治疗头部及颈部肿瘤。1999年，FDA准许CyberKnife用于治疗头部、颈部及脊柱上部肿瘤。2001年，CyberKnife再获FDA准许，用作治疗身体任何部位的肿瘤。2002年，欧洲批准CyberKnife可用作治疗身体任何部位的肿瘤。2003年，韩国批准CyberKnife可用作治疗身体任何部位的肿瘤。2004年，Accuray旗下的Synchrony®呼吸追踪系统获FDA批准。Synchrony®呼吸追踪系统令医护人员可以在治疗过程中持续追踪、侦测和校正肿瘤移动，不需要患者屏气或使用呼吸控制技术。2005年，Accuray推出Xsight Spine追踪系统，此系统可在不需植入放射标记物或金标的情况下，在治疗过程中自动追踪、侦测和校正位于脊柱部位的肿瘤移动。同年11月，Accuray推出第四代CyberKnifeSystem。2006年，Accuray的Xsight Lung追踪系统和4D治疗优化与计划系统获FDA准许治疗患者。2007年，Accuray在纳斯达克股票交易市场上市，股票代码为ARAY。2008年，日本批准CyberKnife用于身体任何部位肿瘤的治疗。2010年，Accuray推出了第五代Cyberknife VSI，即多功能智能化射波刀。2012年，Accuray研发出全新的第六代射波刀Cyberknife M6。2016年，Accuray的Radixact图像许可引导放射治疗平台和集成软件获得FDA 510（k）批准。2018年，Accuray获得AERB批准在印度销售和供应Radixact®X9系统。2019年，Accuray为Radixact®系统推出Synchrony®运动跟踪和校正技术。2021年，Accuray对Radixact®系统进行创新，推出VOLO™ Ultra。2022年，Accuray宣布在非洲推出首款CyberKnife®系统，为更多癌症患者提供放射治疗。2022年7月，在意大利米兰举行的第十五届国际立体定向放射外科学会（ISRS）大会上，Accuray宣布其产品射波刀（CyberKnife®）在非侵入性放射外科治疗神经适应症方面的最新研究数据：射波刀具有在单次和多部分疗程中高效传递辐射的能力，同时具备治疗良性和功能性病例、原发性脑和脊柱肿瘤转移，以及照射肿瘤的能力，帮助患者在1至5次治疗中产生临床差异。 （Accuray发展历程）（来源：Accuray官网）03公司主营业务及产品Accuray一直专注于放射外科手术系统的发展，其研发的射波刀（Cyber knife）将直线加速器与医用机器手臂相结合，可实现影像引导下的立体定向放疗。Accuray公司的主要产品有两类，分别是放射外科手术机器人Cyber-Knife®以及螺旋断层放疗系统，包括Tomo-Therapy，新一代TomoTherapy平台——Radixact，以及专门面向中国市场的Onrad。（一）CyberKnife® S7™ （CyberKnife® S7™射波刀）（来源：Accuray官网）CyberKnife®S7™ 立体定向放射外科（SRS）治疗和立体定向全身放射治疗（SBRT）系统可以为患者提供个性化治疗。CyberKnife S7系统能够在身体任何部位（包括前列腺、肺、脑、脊柱、肝脏、胰腺和肾脏）以亚毫米精度提供非手术立体定向治疗，其将机器人精度与Synchrony®技术相结合，实现运动同步、AI驱动、实时治疗交付适应，使临床医生能够提供精确、高效的亚分馏放射治疗，并保证治疗效率和患者舒适度。CyberKnife SRS常规用于治疗脑和脊柱转移瘤、良性和恶性原发性病变、功能性疾病（如三叉神经痛）和血管疾病（如动静脉畸形）。此外，带有VOLO™优化器的新一代Accuray精准治疗计划系统TPS，能够减少治疗计划的制定时间和治疗时间，使患者的治疗速度明显快于早期版本的TPS，且支持在同一天为多个病例创建治疗计划，并确保为跨越不同诊断和肿瘤大小的神经病学和癌症病例创建最佳计划。（二）TomoTherapy®（TomoTherapy®螺旋断层放疗系统）（来源：Accuray官网）TomoTherapy 螺旋断层放疗系统，被称为“TOMO刀”，是一种先进的影像引导放疗设备。TomoTherapy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，采用螺旋CT旋转扫描方式，结合计算机断层影像导航调校，突破了传统加速器的诸多限制，在CT引导下360度聚焦断层照射肿瘤，提高了肿瘤照射剂量和分布的均匀性，在充分保护正常器官的前提下，提高靶区照射剂量，从而对恶性肿瘤患者进行高效、精确、安全的治疗。TomoTherapy 螺旋断层放疗系统实现了肿瘤的自适应放疗，应用于全身各种肿瘤，特别是多发病灶和紧邻重要脏器或组织肿瘤。（三）Radixact®（Radixact®放疗系统）（来源：Accuray官网）Radixact螺旋放疗系统是一种图像引导的强度调制放射疗法（IG-IMRT），该平台通过独特的高速多叶准直仪（MLC），结合ClearRT™ 螺旋扇形束kVCT成像技术，可在不损害正常健康组织的情况下对肿瘤形成辐射。Radixact放射治疗传送系统通过在组织间形成陡峭的剂量梯度，以确保在保留正常组织的同时，创建与肿瘤形状一致性较高的剂量。由于该系统配备了内置真实CT探测器，因此可以提供图像引导和调节性放射治疗，现在具有Synchrony®实时输送适配功能，可在输送过程中移动目标。Radixact在治疗前可以确定肿瘤形状和肿瘤位置并执行日常成像，从而确保照射肿瘤时精确的靶向性，能针对各类癌症提供有效、准确的个性化放射治疗。（四）Precision® Treatment Planning（Precision治疗计划系统）（来源：Accuray官网）Precision治疗计划系统可为Accuray多个治疗系统实现无缝链接及对计划数据的集成管理。该系统可以通过自动工作流程完成器官轮廓勾画，自主研发的形变配准算法可满足多模态图像配准、融合等需要。全自动的Precise ART自适应计划模块可生成治疗全流程中靶区和重要器官的分次剂量、体积、累积剂量等变化趋势报告，并实时预警，为后续治疗提供辅助决策。（五）iDMS® System （iDMS数据管理系统）（来源：Accuray官网）iDMS数据管理系统实现了多设备多系统的放疗全流程管理，统一的集成化工作链，保护数据安全性的同时提供详尽的可视化数据报告，保持放疗每个环节的通畅和高效。同时iDMS对放疗信息系统进行一体化整合管理，新增的数据管理功能可以帮助用户自定义基于医院网络的备份地址，储存海量患者信息。（六）Synchrony®（Synchrony®实时运动同步技术）（来源：Accuray官网）人工智能驱动的Synchrony技术，在放射治疗时将辐射束实时同步到目标，最大限度地增加对病变的剂量，同时减少对周围健康结构的剂量，提供了优化的、无需人工干预的运动肿瘤自动追踪和自动修正射线跟踪治疗方案。（七）Precise RTX®（Synchrony®实时运动同步技术）（来源：Accuray官网）Precise RTX®加速并自动化重新规划过程，Precise RTX®智能再程计划治疗组件可以将患者以往接受过的其它治疗计划导入系统，自动形变原始器官轮廓与剂量数据至新计划CT图像中。这些智能组件的整合功能应用可以提高医生和患者的诊疗体验。 04结语每一家企业都有自己的文化和奋斗历程，对于产品也在不断进行打磨和升级。与瓦里安和医科达相比，安科锐的产品数量虽然比较少，但靠着独特的优势，在电子直线加速器的江湖里也坐拥一席之地。2022年6月2日，Accuray和Limbus AI宣布双方正在合作，通过利用后者的人工智能驱动自动靶区勾画算法来增强前者的自适应放射治疗功能，即让靶区勾画的自动化进一步简化放疗计划过程。两家公司预计将从2023年开始提供集成产品。

12月26日，记者从中国科学院核能安全技术研究所获悉，该所FDS团队自主研发的“调强精准放射治疗计划系统”顺利通过国家食药监局质量监督检验中心检测，系统的功能、安全性和性能均满足国家标准要求，实现了肿瘤病灶精准定位后放疗剂量误差小于2%的精度控制，成为首个通过该系统国家标准(YY/T0889-2013)的国产系统，对于提高我国放疗装备的技术水平，打破国外垄断具有重要意义。　　放疗软件是精准放射治疗的“灵魂”，放疗装置依赖放疗软件的指挥控制，否则难以运行及进行有效的癌症治疗。而精准放射治疗的核心难题则是在杀死癌细胞的同时，最大限度地保护正常细胞，这就要求在放疗时，一要准确对准肿瘤病灶，二要给予其准确剂量。此前，FDS团队自主研发的精准放射治疗系统——“麒麟刀”系列放疗软件，已成功解决了“对准肿瘤病灶”的难题，实现了亚毫米级的定位。　　“为达到‘剂量准确’的要求，我们将创新的中子输运计算理论及技术扩展应用于‘麒麟刀’放射治疗计划系统，从而实现了关键技术难点的再次突破。”中科院核能安全技术研究所研究员宋钢告诉《中国科学报》记者。　　资料显示，2015年我国癌症新发病例近430万、死亡病例近280万。而研发放疗软件则需要计算机、数学、核物理、控制等多学科深入交叉融合和长期的研究积累，迫切需要攻克粒子输运理论、人体辐射剂量评估理论等关键难题。　　据了解，研究团队依托核物理与计算机技术多学科交叉人才队伍，自2000年起对精准放射治疗关键物理与相关技术持续深入研究，在核能中子物理与技术研究基础上，进一步发展了快速蒙特卡罗与解析耦合剂量计算方法和快速多目标优化方法，实现了包括人体剂量的快速精准计算、治疗方案的逆向优化、肿瘤定位与跟踪、人体剂量的验证等在内的关键技术难点的突破，成功研发了‘麒麟刀’系列精准放射治疗系统，进而实现了对放疗剂量误差的精准控制。　　“我们实现的这一系列关键技术突破就相当于：一是对治疗后的病人情况进行预评估，二用计算机对处方进行治疗方案的最优选择，三将机器照射位置对准肿瘤病灶，四来验证结果与预期是否一致。”宋钢说，“放疗技术水平的提高依赖于放疗软件的发展，随着肿瘤发病率和临床需求的提高，在国家大力推动放疗装置国产化的形势下，放疗软件的投入及发展应得到更多的重视。”