联影死磕的高端放疗,革了谁的命?

解读 鹏哥
2024-9-29 15:17 646人浏览 0人回复
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摘要

1921年,北京协和医院采用镭进行放射治疗,标志我国肿瘤放疗的开始。尽管与手术、化疗并称为肿瘤治疗的三驾马车,但放射治疗技术在我国发展缓慢。根据《2019年中国大陆地区放疗人员和设备基本情况调查研究》,国内有 ...

 1921年,北京协和医院采用镭进行放射治疗,标志我国肿瘤放疗的开始。尽管与手术、化疗并称为肿瘤治疗的三驾马车,但放射治疗技术在我国发展缓慢。

根据《2019年中国大陆地区放疗人员和设备基本情况调查研究》,国内有能力开展VMAT(旋转调强放疗)、SRS/SBRT(立体定向放疗)的单位仅占放疗机构的29.0%、20.3%,可见先进放疗技术在我国普及率远远不够。

近年来,我国大力发展以直线加速器为核心的放疗事业。到今天,尽管仍与发达国家有较大差距,但放射治疗普及率已超过30%,尤其是已有42.3%的医疗机构能开展IGRT(图像引导)技术。

但,更残酷的现实是,放疗设备的国产化进程。从2000年到2015年,直线加速器在我国快速增加,但遗憾的是,国产品牌先后错失了“多叶光栅(MLC)、计划系统(TPS)、调强(IMRT)、图像引导(IGRT)”等技术普及浪潮,市场被瓦里安和医科达牢牢占据。

根据《“十四五”大型医用设备规划编制基础研究放射治疗组地区调查研究》,2020年中国直线加速器保有量为2139台,其中国产仅占336台。直到2022年,联影医疗才成为了首个市场占有率达到两位数的国产加速器品牌。

不过,彼时我们认为联影直线加速器(Linac)仍有进步空间,这也是其死磕Linac的重要原因,直到uLinac HalosTx的问世。

1.为什么是HalosTx?

2024年,在业界首台一体化CT直线加速器(CT-Linac):uRT-linac 506c推出的六年后,联影医疗又推出了业界首台一体化CT环形直线加速器:uLinac HalosTx。

在整体架构上,Halos在业内率先将代表Linac趋势的环形加速器与诊断级大孔径CT创新整合,相比于过去数十年间的C形臂架构,环形加速器有天然的高集成度、高转速、高稳定性、高安全性等优势,进一步凸显设备安全性与治疗高效性。

比如,环形机架设计可避免患者碰撞风险,达到更高效、安全的治疗效果;还比如,环形结构加速器的紧凑结构能确保加速器更高精度,据华西医院的实测数据,Halos等中心精度达0.36mm;此外,得益于环形机架设计,Halos机架转速可达4RPM,联同1200MU/min的高剂量率与6.5cm/s的叶片速度,MLC速度、剂量率、机架转速三者协同达到最优解,既满足了剂量调制,还将平均放疗效率提高了50%。

不过,我们坚定认为各大放疗设备厂商强调的治疗效率问题,只是放疗技术发展的挑战之一,其无非是出束1分钟还是2分钟,直线加速器的未来属于围绕出束以外的环节。

然而,相对于“百花齐放”的医学影像,放疗发展是比较缓慢的,一方面是因为放射治疗的严肃性,另一个方面或许放疗领域进口品牌仍处于绝对垄断,进步动力不足。

如今,如何“让放疗更精准、更安全、更高效、更智能”正成为越来越突出的矛盾,而这才是Halos诞生的价值,其解决了放疗行业面临的4个现实痛点,重要的是每一个都做得很好。

2.最重要的“看得清”问题

十几年来,治疗射线的调强投递并没有发生革命性变化,整个行业的重要发展方向就是不断地优化影像。因为,放疗的本质是要将射线精准地投递在肿瘤靶区的同时,尽可能降低危及器官和正常组织的受量,可以说没有精准影像,就精准放疗无从谈及

这就像一架轰炸机,其携带的炸弹比之前提高了数倍甚至数十倍,如果投错了位置,不但不能消灭敌人,还会严重误伤"平民”,那还不如不做。

目前,传统放疗厂商多采用KV-CBCT作为机载影像,但因其机架成像速度慢、散射线高、软组织分辨差等缺陷,导致因图像引导质量和效率无法保证放疗精度;为使射线能“如影随形”的服务靶区,必须达到诊断级CT图像质量。为此,瓦里安推出更大平板的Hypersight,安科锐将KV-CBCT改良为扇形束KV-CBCT(依旧使用平板),都在向诊断级影像靠拢。

作为目前唯一搭载诊级FanBeam CT的直线加速器,联影Linac的影像质量是完全无需质疑的,在此基础上Halos又进行了再一步的硬件升级。一方面,HalosTx搭载了40排80层CT,其所带来的高清影像质量,绝对是业界放疗机载影像的天花板

另一方面,HalosTx与定位CT完全同质,其小于0.4秒/圈的CT扫描速度,大大提高了门控采集的质量;其87cm超大孔径为偏中心治疗、特殊体位治疗、肥胖患者治疗等多种场景带来了更包容的视界。当然,除影像引导以外,对于放疗患者量不大的医疗机构,完全可以使用Halos进行CT模拟定位,实现一机多用。

联影机载CT图像质量与定位CT无异

一体化CT-linac刚提出时,就有专家对治疗床“摆位停泊位—治疗位—CT影像采集位”的非等中心提出了质疑,尤其是影像中心与治疗中心不在一个中心的问题,导致很多物理师对一体化CT-linac持怀疑态度。

其实,一体化CT-linac代表了一个范式的转变,其一定程度上是放射治疗的未来。不过,联影也在直面问题,为保证摆位精度,Halos采用了床体基座可移动+激光测距+N形丝修正的方案,解决了沉降导致的配准不佳问题。根据华西医院测试数据,其静态重复性结果的综合偏差在0.5mm内,基本解决了一体化CT-linac的非等中心问题。

Halos治疗床解决了摆位精度问题

3.行业空白的“在线治疗监测”问题

搞放疗的都知道,高质量放疗计划在治疗前必须验证,即计划制定好后,在治疗床空载或者摆放膜体的状态下模拟正式治疗,以观察剂量是否分布在计划靶区内、机械运动是否有碰撞风险等。可以说,计划验证是一次“军事演习”,而治疗是“正式作战”。但实际治疗中的剂量监测,直到现在仍还是一项行业挑战。

所谓治疗中监测,即在线治疗监测,是在整个放疗出束照射患者的过程中,全程将患者治疗的真实剂量分布可视化重建出来,将真实治疗结果反馈给医生、物理师和技术员等,相当于把这场战役的战场实际火力汇报给指挥官。类似IGRT的图像引导,相当于放疗的剂量引导,能实时反馈治疗的剂量投递情况,即“射线无形,剂量有痕”。

其实,十几年前业界大咖就已提出这一愿望,但局限于软硬件技术等问题一直未能实现,HalosTX是业界首个真正落地“在线治疗监测”加速器,这是联影在放疗领域的第二项首创:剂量感知,让整个放疗过程更可见、更安全。

Halos搭载了业界唯一的“在线治疗监测”

不过,治疗中射线是穿过人体的,想在治疗中实时监测剂量,挑战性很大,联影到底是怎么实现的?首先,Halos通过机头对侧65cm x 61cm的EPID板实时采集治疗射线,实现二维验证与剂量探测,这是常规做法;其次,采用全蒙卡算法重建患者真实,实时监测靶区投递剂量,这是首创技术。

那么,联影的“剂量感知”是否靠谱?其实,“友商”瓦里安的预测剂量分布Portal Dosimetry已证明过理论可行性,华西医院物理团队的数据也印证了实际可行性。

得益于联影的革命性突破,我们预测,未来无论计划验证还是在线治疗监测,都将集成在加速器中,有助于更高效更高质量QA,这对于基层放疗意义重大。同时,我们还预测,尽管还存在技术调整,但放射治疗必将实现治疗中的三维剂量分布监测,这也体现了剂量引导放疗的思想。

4.越来越刚需的“一站式放疗”问题

从uRT-linac 506c开始,复旦肿瘤章真教授团队开发出All-In-One(AIO)的放疗流程,从患者接诊、体位固定、模拟定位、靶区勾画、计划制定、计划验证到实现首次出束治疗,将原本以周为单位压缩至以分钟为单位:15分钟,既往漫长等待的模式发生了根本性的改变,AIO体现了技术驱动下的人文关怀,在这方面联影一向是有天赋的。

联影All-In-One一站式放疗

这样的一站式放疗,一方面得益于一体化CT直线加速器的存在,让患者在同一台设备便能完成放疗全流程;更重要的是人才和人工智能的强大改变了SOP,即“放疗团队-放疗设备—智能生态”三位一体,为开发与优化临床路径提供支撑。

以智能生态为例,一站式放疗集成靶区和危及器官的自动勾画、自动计划的功能,患者完成CT扫描后,系统会自动进入后续流程,快速完成智能分割和智能计划,此间患者无需在多个场所和多台设备间转移,只需躺在治疗床上等待片刻便可开始首次治疗。

如今,能开展一站式放疗已成为不少医院的“宣传招牌”。我们看到已有十余家医院开展一站式放疗,覆盖鼻咽癌、直肠癌、肺癌、脑部肿瘤、乳腺癌、宫颈癌等全身各部位疾病,河北大学附属医院、内蒙古民族大学附属医院、淮安市第五人民医院甚至在官网积极宣传,毕竟“即治即走”的放疗对患者吸引力巨大。

此外,得益于一站式放疗的高效,北京大学第三医院的王俊杰主委首次提出将其应用于急诊放疗,并成为急症医学的有机组成部分。试想,因恶性肿瘤导致的骨转移剧痛、上腔静脉压迫、颅内压增高症、高肿瘤负荷出血风险的患者,能在最短时间内接受到放疗,对于减轻症状甚至挽救生命的重要意义。

5.引领未来的“在线自适应放疗”问题

1997年,Di Yan等首次提出自适应放疗(Adaptive Radiation Therapy,ART),即把从诊断定位、计划设计、治疗实施到验证的整个放疗过程作为一个可自我响应、自我修正的动态闭环系统。从理念上,自适应放疗注定将成为继IMRT和IGRT后成为下一代革命性放疗技术。

但某种程度上,这相当于每次治疗都重新走一遍放疗全疗程,而患者的耐受和病灶的变化是有时间容忍度的,如果能将放疗过程压缩至15-20分钟内就比较友好,这便是“网红技术”:在线自适应放疗(on line ART)。

严格来说,自适应放疗不是一台设备,而是一个工作流,需要整合一个宏大的人-机系统,并不是一台简单的“影像+加速器”的组合就可以实现在线自适应放疗,需要放疗医生、物理师、技术员的共同参与,需要高效的轮廓勾画、快速的治疗计划系统、精准的质量验证/保证系统、放射治疗出束设备等多重加持。

联影Halos实施在线自适应放疗是有显著优势的。其一,Halos的一站式放疗,具备开展在线自适应放疗的先天优势,能将数小时甚至1天的工作流压缩至15分钟,符合在线自适应放疗第1条标准;其二,相比CBCT-Linac和MR-Linac,CT-Linac带来的真实电子密度信息、高清组织成像、快速重建速度堪称在线自适应放疗的金标准,符合在线自适应放疗第2条标准;其三,Halos搭载一站式集成靶区和危及器官的在线勾画与计划系统,符合在线自适应放疗第3条标准;其四,Halos能短时间内完成在线自适应质控,符合在线自适应放疗的第4条标准;Halos的高速出束治疗,能在极短时间内完成“炮火精确覆盖”,符合在线自适应放疗的第5条标准

联影Halos开展在线自适应放疗有显著优势

此外,相较于其他在线自适应加速器,联影CT在线自适应基于B/S软件架构,医生、物理师可实现远程自适应,不需要线下去机房,甚至跨院区操作,使在线自适应的开展更加便利;Halos还能根据临床的需求触发自适应治疗,而并非每次均需开展此技术,有效保证了患者的临床获益和治疗效率的平衡。

6.HalosTx,革了谁的命?

近年来,我们经常听到“国产替代”,已逐渐演进成“政治正确”。但我们认为,单纯的“国产替代”并没有价值,尤其是高端医疗装备领域。医疗机构不会也不应该因为国产就支持,而只会支持好的产品,即好菜才配端上桌

以直线加速器为例,在联影刚布局RT的2019年,瓦里安和医科达占据了国内近90%的市场份额;仅3年后,联影Linac市场份额已升至10.5%,预计2025年将升至20%。

市场的认可,得益于其不断的创新,也证明了联影的“产医融合”的正确,其能迅速响应一线临床需求,并结合中国医院患者流、医生、物理、技术人员的习惯持续改进优化。我们认为,HalosTx的推出,革了「盲目跟跑者」的命、革了「固步自封者」的命,这就是国产化的优势,这是后发先至的优势。

有时候,行业不进步,我们推着其进步,打破传统,解决痛点,建立新秩序,为患者带来长期高质量的生活,而这才是放射治疗的终极目标。。。

来源:医工研习社

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