在单步应对肿瘤
信号处理功能和高级图像重建改善癌症治疗
放射治疗,或放疗,是为争夺几乎所有形式的最常见的治疗一种癌症,但它远非完美。潜在的副作用是公知的并且取决于肿瘤的位置而变化。它们的范围从极度疲劳和出血恶心呕吐。不幸的是,改进的技术一直缓慢。而与癌症死亡全世界的主要原因,新的治疗选择有很高的需求。
放疗使用高剂量的辐射杀死癌细胞,缩小肿瘤。通过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)等成像扫描来定位目标肿瘤。这些图像帮助医疗专业人员决定将辐射束对准何处,并确定治疗区域。但是因为这个过程需要两个步骤,医生不得不在肿瘤周围增加一个误差范围。
塞缪尔·马津博士(Samuel Mazin)在与人合作创办了这家公司后,就开始着手改变这一现状反射2009年,以他在基于宠物的算法方面的工作为起点。RefleXion正在开发一种技术,可以将两步成像-然后处理过程变成一步。它开发了一种生物引导放射治疗(BgRT)平台,结合了成熟的癌症成像技术、PET和放射治疗。
RefleXion医疗事务副总裁Sean Shirvani博士说:“肿瘤在体内移动是因为我们的器官在不断的内部运动。”“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,目前的放疗往往必须针对肿瘤在体内的整个路径,这可能会对患者造成有害的后果。”
这种做法使健康组织暴露在辐射下,从而增加了治疗产生副作用的可能性。随着实时、联合成像和治疗方法的发展,医生可以降低误差幅度,为患者提供更有针对性、更安全的放疗。
“A癌细胞发出的信号。那么,为什么我们不能只拍与辐射右后卫摧毁它?”
山姆的Mazin博士,反射创始人兼首席技术官
实时跟踪肿瘤
“A癌细胞发出的信号。那么,为什么我们不能只拍与辐射右后卫摧毁它?”这是问题的反思创始人兼首席技术官萨姆·马青博士在他的时间在放射学博士后问。“没有人,因为它需要分钟,这些信号足够的积累,形成癌症的一个完整的PET图像之前就想到这个问题。人们以为他们将不得不等待的图像,因此,它们不能使用PET实时追踪肿瘤的议案“。
Mazin的想法是绕过这个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,更少的延误可能需要的其他治疗。”
那举起组合成像和治疗的发布平台的一个障碍是数据和信号处理需要运行在实时平台的水平。这种类型的平台的要求计算机来处理生物大量的数据,然后相应地调整所述辐射束,所有内毫秒。算法开发和加工的这种水平的高度成熟和需要多年才能完美。
RefleXion的软件开发人员和首席算法工程师Yevgen Voronenko说:“弄清楚为什么有些东西不工作和弄清楚如何构建它一样困难。”“这就是为什么我们需要像MathWorks开发的这样一个系统的完全可视化和计算能力。MATLAB在一开始帮我们构建复杂的算法堆栈时帮了我们很多忙,然后在后来调试和研究某些东西不按预期工作时帮了我们很多忙。”
“我们还用它来提高计算的性能和精度,” Voronenko说。“处理与意图的医用图像数据,以指导一个高强度的辐射束需要在整个链计算子像素精度。这是不可能实现的只有C ++调试“。
沃罗年科说MATLAB®帮助反思的团队快速开发和调试他们的代码和处理大量实际患者数据的完善自己的信号处理算法。
“如果肿瘤移动时,治疗用它移动,就像一个聚光灯。对于病人来说,这可能意味着副作用较少,有较高的生活质量,以及更少的延迟对其他治疗可能是必要的“。
肖恩Shirvani博士反射医疗事务的副总裁
每1/100秒的,该软件使得一个关于辐射束的强度和位置决定,而在同一时间帧处理数百PET信号。
除了新的软件,RefleXion还必须构建新的硬件——将商用现货部件与定制设计的组件结合起来。反射装置是一个x射线源(线性加速器),安装在一个旋转的龙门架上,连同一组PET探测器。反射式龙门架的旋转速度比传统的放射治疗系统快60倍,并能从不同的角度形成辐射束照射肿瘤。
其光束定形设备,称为多叶准直器,需要从从头设计。该反射团队使用Simulink的金宝app®从MathWorks公司建设设备之前轻松,高效地测试出自己的想法。这种做法拯救了球队的时间和资源。
Shirvani说:“BgRT的一个优雅的特点是它的治疗优势不仅仅适用于一个肿瘤。”“一次PET注射可以在多个肿瘤上产生相同的归家信号,这为晚期肿瘤患者从头到脚的治疗提供了可能性。”
在癌症治疗中一个众所周知的规则是“越早越好,”但有时症状是很微妙捕捉在其早期阶段,这种疾病可能会非常困难。BgRT可以帮助通过处理所有的转移在一个会议上扩大对于晚期病例的治疗窗口。“这可能让医生探讨是否根除所有的转移与辐射可以提高生存率,甚至导致某些患者持续缓解,” Shirvani说。
“MATLAB最初帮我们出了很多,当我们建立了复杂的算法堆栈,再后来调试和调查时,一些没有工作的打算。”
叶夫根·Voronenko,软件开发商和本金的算法工程师反思
在过去10年的发展中,RefleXion一直与医学界合作,了解当前治疗过程的优缺点,并从医生那里获得关于其产品的反馈。这项新技术可以安装在医疗机构和医院现有的放射治疗库中,使其易于安装和采用。
下一步是让清除由食品药品监督管理局临床使用生物引导放射治疗。但是,通过使用已经建立的做法,反射希望,流程都很顺利,很快患者将从新的治疗方法来获益。