科技成果-VMAT肿瘤放射治疗计划解决方案

科技成果——VMAT肿瘤放射治疗计划解决方案项目概述恶性肿瘤对人类的危害日益严重，2008年全球恶性肿瘤死亡人数达760万，已超过艾滋病、疟疾和结核病死亡人数总和。近年来，恶性肿瘤已成为中国居民的第一死因，每年死亡人数达180万。随着诊断技术的迅速提高，肿瘤能够在更早的时期被检测到，因此，提高各类肿瘤的局部控制技术成为了当代肿瘤治疗的核心所在。放射疗法是利用呈光子形式的电离射线（X-射线和Y-射线）来杀死癌症患者的恶性和良性肿瘤细胞的一种疗法。在中国，将近70%的癌症患者将放射疗法作为主要治疗方式，或者将其与外科治疗或化学疗法相结合。电离射线通过损伤被放射区域的DNA从而造成细胞死亡，因此，放射疗法的目标是最大化施于肿瘤细胞的放射剂量以便杀死所有肿瘤细胞，同时最小化周围健康组织（危及器官，OARs）的放射剂量。弧形调强治疗（VolumetricModulatedArcTherapy，下文简写为VMAT）是目前最先进的放射治疗技术，其计划系统一直由国外厂商提供。所涉及的VMAT放射治疗计划解决方案，旨在为VMAT放疗设备提供高质量的治疗计划，弥补国内技术的空白。该解决方案包括计划模型和优化算法两个部分，计划模型涵盖了临床中常见的剂量分布约束、多叶准直器约束和直线加速器约束，基于嵌套分割框架（Nested-Partitions）的优化算法能够在短时间内计算出高质量的放疗计划，并且满足临床剂量分布。应用范围VMAT放疗计划解决方案能够应用于弧形调强治疗设备，通过通用数据接口实现计划系统软件与放疗设备硬件的通信和交互。目前弧形调强治疗仍属于全新的技术，国内三甲医院已经开始普及，本实验室已经于北京大学肿瘤医院建立了良好的合作关系，本技术在国内三甲医院中有着广阔的应用空间。而随着弧形调强治疗的普及，本技术的应用空间会进一步扩大。技术优势本实验室及其合作单位推出的VMAT放疗计划解决方案优化技术在国内居领先地位。在本技术中，NP优化算法框架被成功的应用在放射疗法逆向治疗计划优化的过程中通过对几十例实际临床病例进行统计研究，统计结果表明相对于传统的逆向治疗系统，本技术在治疗计划的精确性和高效性两方面都具有显著优势。基于NP的放疗优化技术已成功申请美国专利，专利编号为：US7876882。同时荣获美国医学物理师年会（AAPM）最佳论文奖。技术水平本技术在国内外均属于最新型技术，处于学术界和工业界前沿。与同类技术的对比表明，本技术在生成计划时间和计划质量两个关键指标上均处于该领域前列。本技术的相关成果已经以论文形式发表于IEEE国际会议上，并即将在IEEE顶级期刊上发表。研究阶段本技术目前正处于实验室阶段，即将与北京大学肿瘤医院机进行技术对接。市场状况及市场预测目前，我国死亡病因中位列首位的就是恶性肿瘤。据全国肿瘤防治办公室和卫生部疾病控制司统计，目前我国恶性肿瘤患者总数约600万人，平均每年新增恶性肿瘤患者约210万人。自1970年以来，我国恶性肿瘤死亡人数一直呈持续增长趋势。早在2006年，我国因癌死亡人数已经达到300万人左右，0-64岁居民中每死亡4人至少有1人死于恶性肿瘤。随着我国人口持续增长、人口老龄化、环境恶化及生活方式的变化，我国恶性肿瘤的发病率将在相当长时期内保持高发势头。放射治疗是治疗恶性肿瘤的重要手段之一，放疗技术的迅速发展大大提高了肿瘤的治愈率或延长了病人的生存期。当前约有45%的恶性肿瘤可以治愈：22%为手术治愈，18%为放射治疗治愈，5%为药物治愈。放射治疗是当今治疗恶性肿瘤最常用的方法之一，其中中国的肿瘤患者约有70%接受放疗，日本约有50%，美国则在50%-60%。（1）癌症发病率上升与医疗资源集中导致肿瘤治疗的需求缺口大随着我国人口持续增长、人口老龄化、环境恶化，我国恶性肿瘤的发病率将在相当长时期内保持高发势头。在我国癌症发病率和死亡率快速上升的背景下，位于中心城市的大中型医院和肿瘤专科医院仍无法满足癌症患者日常治疗的需要，重大疾病“看病难”的矛盾依然尖锐，肿瘤治疗服务的需求存在较大的缺口。（2）肿瘤精确放射治疗优势导致需求上升基于本技术所开发的产品致力于为全国各大医院肿瘤放射科提供更为精确、高效的放射治疗计划。根据目前的肿瘤放射疗法现状，由于传统商业治疗计划系统所提供的治疗计划精确性非常有限，强烈的副作用为采用放射疗法的患者带来了极大的痛苦；同时，传统商业治疗计划系统的效率非常低，严重影响各大医院放射科的资源利用及收益创造。基于肿瘤治疗发展对于治疗计划的精准性和高效性越来越迫切的需求趋势，肿瘤精确放射治疗优化解决方案具有广阔的市场前景。截止2010年，全国二级及以上医院为7756家，其中放疗单位突破1000家，而大部分医院尚未配置高端肿瘤精确放射治疗设备及软件。根据市场分析，不考虑未来新技术、新设备投入市场和患者数量递增的趋势，仅以当前二级及以上医院的采购需求计算，高端肿瘤精确放射治疗设备及软件的市场容量超过10亿元。其中华北地区、华东地区及中南地区占据4/5，东北地区、西南地区及西北地区分占1/5。投资与成本估算，效益分析经过财务测算和分析，本技术正常生产年份营业收入5025.0万元，年销售税金及附加54.0万元，年利润总额2181.5万元，年税后利润1636.1万元，所得税545.4万元。公司投资利润率23.41%，投资利税率31.52%，销售利润率34.12%，税前财务内部收益率为37.26%税后财务内部收益率为28.75%,税前财务净现值（i=10%）7609.4万元，税后5220.4万元；税前投资回收期