放射疗法是治疗几乎所有癌症的最常用疗法之一，但它还远远不够完美。潜在的副作用是众所周知的，并且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，技术的改进一直很缓慢。由于癌症是全球死亡的主要原因，新的治疗方案需求量很大。
放射疗法使用高剂量的辐射杀死癌细胞并缩小肿瘤。它是在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的。这些图像可以帮助医疗专业人员决定将辐射束对准哪里，并确定治疗领域。但由于该过程需要两个步骤，医生被迫在肿瘤周围增加误差幅度。
塞缪尔·马辛(Samuel Mazin)博士在与人合作创办公司时就开始改变这一现状反射2009年，以他在基于pet的算法上的工作为起点。RefleXion正在开发一种技术，将两步成像然后处理的过程变成一步。它开发了一个生物引导放射治疗(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不断在内部运动。”“我们有肌肉和内脏的不自主收缩。我们吸气和呼气。我们的心跳。在所有这些运动中，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路径，这可能对患者产生有害后果。”
这种做法将健康组织暴露在辐射之下，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、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?”
Dr. Sam Mazin, RefleXion创始人兼首席技术官
实时跟踪肿瘤
“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。“之前没有人想到过这一点，因为这些信号需要几分钟的时间积累，才能形成完整的癌症PET图像。人们认为他们必须等待图像，因此他们不能实时使用PET来跟踪肿瘤的运动。”
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。
Shirvani说:“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，以及更少的延迟可能需要的其他治疗。”
一个阻碍联合成像和治疗平台发布的障碍是实时运行平台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，这一切都需要在几毫秒内完成。这种水平的算法开发和处理是高度复杂的，需要数年时间来完善。
RefleXion软件开发人员、首席算法工程师叶夫根•沃罗年科(Yevgen Voronenko)表示:“弄清楚某些东西为什么不能工作，就像弄清楚如何把它造出来一样困难。”“这就是为什么我们需要像MathWorks开发的那样具有完整的可视化和计算能力的系统。MATLAB最初在我们构建复杂算法堆栈时帮助了我们很多，然后在一些事情没有按照预期工作时进行调试和调查。”
“我们还用它来提高计算的性能和准确性，”Voronenko说。“以引导高强度辐射束为目的处理医学图像数据需要整个计算链的亚像素精度。这仅靠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，以及更少的延迟可能需要的其他治疗。”
肖恩·舍瓦尼医生，RefleXion医疗事务副总裁
每隔百分之一秒，软件就会对辐射束的强度和位置做出决定，同时在同一时间内处理数百个PET信号。
除了新软件，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相结合。RefleXion设备是一个安装在旋转龙门上的x射线源(线性加速器)，以及一组PET探测器。RefleXion支架的旋转速度比传统放疗系统快60倍，可以塑造辐射束，从不同角度照射肿瘤。
他们的光束整形装置，称为多叶准直器，需要从头开始设计。RefleXion团队使用了Simulink金宝app®从MathWorks来测试他们的想法，在建造设备之前简单有效。这种方法节省了团队的时间和资源。
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种肿瘤。”“一次PET注射可以在多个肿瘤上产生相同的归一信号，这为晚期肿瘤患者的众多转移部位提供了从头到脚的治疗可能性。”
癌症治疗中一个众所周知的规则是“越早越好”，但有时症状非常微妙，在早期阶段就发现这种疾病是非常困难的。BgRT可以通过在一个疗程中治疗所有转移瘤来帮助扩大晚期患者的治疗窗口。Shirvani说:“这可以让医生探索用辐射根除所有转移瘤是否可以提高一些患者的生存率，甚至导致持久的缓解。”
“MATLAB最初在我们构建复杂算法堆栈时帮助了我们很多，然后在一些事情没有按照预期工作时进行调试和调查。”
Yevgen Voronenko是RefleXion的软件开发人员和主要算法工程师
在10年的发展过程中，RefleXion一直与医学界合作，了解当前治疗过程的利弊，并从医生那里获得关于他们产品的反馈。这项新技术可以安装在机构和医院目前拥有的放射治疗库中，使其易于安装和采用。
下一步是让生物引导放射疗法获得美国食品和药物管理局(Food and Drug Administration)批准用于临床。但RefleXion希望，通过使用已经建立的治疗方法，这一过程将是平稳的，很快患者将从新的治疗方法中受益。
