精确放射治疗系统
一、项目简介
精确放射治疗，简称精确放疗，是核物理在医学中的应用，是现代医疗仪器研发的尖端技术，是医学物理的重要分支。目前，以肿瘤放疗、核医学诊断、医学影像获取为代表的相关技术在疾病诊疗等方面发挥着越来越重要的作用。从上世纪90年代开始，国际上在立体定向放疗、三维适形放疗、调强放疗等方面进行了研究开发，形成了一些目前在临床上较为常用的商用计划系统。例如，典型的有美国NOMOS公司的CORVUS计划系统、美国Varian的Helios计划软件、德国癌症研究中心的KonRad 商用软件、加拿大Helax-TMS 5.0 治疗计划系统、HDRT IMRT、3-D Treatment Planning System（MKS Inc）等。但是，以上这些系统的关键技术也并非商业宣传的那么先进，例如，目前国际和国内流行的商用放疗“计划系统”在很大程度上还是基于一些简单的等效人体模型（将不同人体组织等效为均匀的水模体）、简单的辐射剂量计算方法（如一维或者局部三维方法）和简化优化方法（如将实际的多目标问题通过加权等效为单目标问题）来进行治疗计划的设计。在放疗实施过程中对病体的定位与摆位采用人工给定标志点的方法进行，很难保证实际治疗过程与计划方案的精确吻合；对加速器辐照剂量验证只能采取通用的标准水模或者仿真体模来进行，无法对每一具体病体实际照射剂量分布情况作准确个例剂量验证。因而目前的技术水平下根本不能实现真正意义的“精确放疗”。
国内这方面研发总体来说起步较晚、投入有限，从事相关研究或技术发展的单位主要有中国科学院等离子体物理研究所、拓能公司、大恒医疗设备公司、南京大学、北京大学、东南大学等。我国从事医学软件业的主流力量是从事 IT 行业的人员，他们对物理方法以及医学设备的信息产生的机制不太清楚，并且研究大型的医疗设备的经费不是个别企业愿意承受的，因此基于技术与经费等原因，我国在精确放疗相关产品的研发就难以进行深入与推广。
“精确放射治疗系统ARTS（Accurate/Advanced Radiation Therapy System）”包括治疗计划系统TPS、动态多叶光栅DMLC和其他放疗辅助产品。其中，TPS包括最新的可视化技术、便捷的用户交互技术、领先的剂量计算算法和高效的逆向优化算法等结合成一个精确高效的放疗计划设计平台。集三维适形放射治疗、逆向调强放疗和调强放疗验证等多功能为一体，具有国际领先核心技术、中国自主知识产权的精确放射治疗计划系统，可以保证复杂治疗计划的快速正确制定。FDS团队（中国科学院等离子体物理研究所反应堆技术研究室、中国科学技术大学核科学技术学院）拥有国际领先水平的核辐射仿真计算技术，是大型国际合作计划ITER标准核分析软件与模型的首要贡献者。在国家“973”计划项目、安徽省自然科学基金项目等支持下，对精确放射治疗的相关技术进行了前期研究，已经证实了其可行性与可靠性；特别是已经发展了精确放射治疗的原型系统，并通过严格的仿真头模等实验以及初步的临床测试验证了其正确性与有效性。在此基础上开发了国际先进的精确放射治疗技术，获得2006年度安徽省科学技术一等奖。
二、市场需求预测及效益分析
发展肿瘤治疗技术，以提高肿瘤患者的生存率以及生活质量，缓解我国医院对肿瘤治疗的压力，已经成为维护社会进步和公众健康安全方面的迫切需求，是我国政策重点扶持的方向。
放射治疗是治疗癌症三大手段之一，70％以上的癌症病人需要接受放疗。目前国内主要依靠引进国外放射治疗系统进行治疗，放疗系统每套价格高达几十万美元甚至上百万美元，非一般医院所能承受。据统计，平均每一百万人占有的放疗单位个数美国为5.67，日本为5.41，而中国只有0.85；每一百万人中占有的放疗设备数美国为13套，日本为6套，而我国仅有0.95套；上述数据表明我国的放疗单位及设备人均水平只有先进国家的十分之一。以我国庞大的人口基数（今后几年内人口将近15亿）和发病比例计算，应该有近两万家具备先进放疗条件的医院才能与国际平均水平接轨。以最低估计，按照每套约100万人民币（同类产品国外价格高达100~200万美元）考虑，这意味着我国将有200多亿的市场。
项目总投资约2500万元，投资的第一年拟进行临床产品研发，以投入为主。第二年推出国际一流的IMRT技术，逐渐垄断国内产品市场，着手建立国际分销渠道；实现年收入1.2亿元。第三年推出IGRT技术，对现有加速器进行IGRT改造，完善国际分销渠道；实现年收入2亿元。第四年整合加速器厂家，推出带IGRT的加速器，健全国际分销网络；实现年收入3亿元。第五年推出DGRT技术，实现年收入5亿元，并实现企业上市。
通过本项目自主创新研发，将为发展具有中国自主知识产权的精确放疗相关技术平台，特别是放疗软硬件技术系统平台做出贡献，为我国的精确放疗事业安全高效进行提供有力的技术支撑和保障，给我国带来巨大的社会效益，进而转化为经济效益，主要包括：
——构建“产学研”合作平台，促进科研成果转化，提高企业科技水平；
——提高中国放疗行业整体技术水平，提高国产放疗产品的技术档次，保证放疗精度与疗效，促进放疗事业的发展；
——普及我国精确放射治疗的应用，大幅度降低放疗费用，造福肿瘤患者；
——塑造放疗民族产业高端品牌，打破国外品牌的市场垄断。
三、项目团队介绍
FDS团队研发中心拥有一支由50多名博士/硕士组成的研发团队，该团队在该领域具有国际领先的研究水平，骨干成员在精确放射治疗的各个领域具有坚实的基础，掌握了关键技术理论和方法，并且进行了多年的探索性研究，打下了坚实的研发和应用基础。研发中心首席科学家吴宜灿研究员从事核能科学与工程、精确放射治疗、核技术及应用、计算机仿真与软件工程等多学科交叉研究多年，兼任美国核学会计算医学物理工作组成员、国际原子能机构IAEA顾问专家、国际辐射技术委员会委员、开罗能源与环境国际大会顾问委员会委员等职务。
研发中心还拥有中国科学院等离子体物理研究所、中国科学技术大学等多个科研单位强大的技术支撑队伍。中国科学院等离子体物理研究所反应堆技术研究室目前有核心组成员150余名，网络合作成员50余名，几乎所有的科研骨干都有在欧洲、日本、美国等著名研究中心或大学工作和交流的经历。拥有一个强大的多学科研究人才队伍，包括核技术、核工程、核材料、核化学、辐射安全、系统工程和计算机可视化等多个课题组，骨干人员大多既非常熟悉核物理、精确放射治疗知识，又具备很强的现代计算机技术知识。目前研究优势领域是辐射计算、计算机数值模拟与仿真可视化。
本项目技术支撑单位之一的中国科技大学核科学技术学院现有教授70余人、副教授60余人；其中，院士3名、国家杰出青年基金获得者7人、全国模范教师1人。学院下设辐射医学物理、核能科学与工程、核技术及应用和核安全与环境保护4个系，具有本-硕-博完整的教育体系，拥有“核科学与技术”国家一级重点学科，设有博士后流动站，并有教育部批准的“同步辐射博士生创新中心”。该学院还与国有大型核电企业集团、核领域重要科学研究院所建立长期合作关系。未来辐射医学物理系将每年培养本科生和研究生约100人，这些毕业生具有良好的专业功底，将成为精确放射治疗事业的推动者和生力军。
FDS团队研发中心研发人员、管理人员、推广人员及其他相关专业人员齐备：研发人员与管理人员均具备多学科交叉背景，来自包括精确放射治疗、临床肿瘤学、核医学、核科学与工程、核技术及应用、生物医学工程、生物物理、计算机与图形学等多学科交叉领域；推广人员熟悉产品性能、用户需求，具备多年的产品推广经验；同时还包括多名临床物理师、主治医生等相关专业人员。
四、合作模式
股份合作、技术转让、产品服务等。
