科技成果-VMAT腫瘤放射治療計劃解決方案

科技成果——VMAT腫瘤放射治療計劃解決方案項目概述惡性腫瘤對人類的危害日益嚴(yán)重，2008年全球惡性腫瘤死亡人數(shù)達(dá)760萬，已超過艾滋病、瘧疾和結(jié)核病死亡人數(shù)總和。近年來，惡性腫瘤已成為中國居民的第一死因，每年死亡人數(shù)達(dá)180萬。隨著診斷技術(shù)的迅速提高，腫瘤能夠在更早的時期被檢測到，因此，提高各類腫瘤的局部控制技術(shù)成為了當(dāng)代腫瘤治療的核心所在。放射療法是利用呈光子形式的電離射線（X-射線和Y-射線）來殺死癌癥患者的惡性和良性腫瘤細(xì)胞的一種療法。在中國，將近70%的癌癥患者將放射療法作為主要治療方式，或者將其與外科治療或化學(xué)療法相結(jié)合。電離射線通過損傷被放射區(qū)域的DNA從而造成細(xì)胞死亡，因此，放射療法的目標(biāo)是最大化施于腫瘤細(xì)胞的放射劑量以便殺死所有腫瘤細(xì)胞，同時最小化周圍健康組織（危及器官，OARs）的放射劑量?；⌒握{(diào)強(qiáng)治療（VolumetricModulatedArcTherapy，下文簡寫為VMAT）是目前最先進(jìn)的放射治療技術(shù)，其計劃系統(tǒng)一直由國外廠商提供。所涉及的VMAT放射治療計劃解決方案，旨在為VMAT放療設(shè)備提供高質(zhì)量的治療計劃，彌補(bǔ)國內(nèi)技術(shù)的空白。該解決方案包括計劃模型和優(yōu)化算法兩個部分，計劃模型涵蓋了臨床中常見的劑量分布約束、多葉準(zhǔn)直器約束和直線加速器約束，基于嵌套分割框架（Nested-Partitions）的優(yōu)化算法能夠在短時間內(nèi)計算出高質(zhì)量的放療計劃，并且滿足臨床劑量分布。應(yīng)用范圍VMAT放療計劃解決方案能夠應(yīng)用于弧形調(diào)強(qiáng)治療設(shè)備，通過通用數(shù)據(jù)接口實(shí)現(xiàn)計劃系統(tǒng)軟件與放療設(shè)備硬件的通信和交互。目前弧形調(diào)強(qiáng)治療仍屬于全新的技術(shù)，國內(nèi)三甲醫(yī)院已經(jīng)開始普及，本實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)于北京大學(xué)腫瘤醫(yī)院建立了良好的合作關(guān)系，本技術(shù)在國內(nèi)三甲醫(yī)院中有著廣闊的應(yīng)用空間。而隨著弧形調(diào)強(qiáng)治療的普及，本技術(shù)的應(yīng)用空間會進(jìn)一步擴(kuò)大。技術(shù)優(yōu)勢本實(shí)驗(yàn)室及其合作單位推出的VMAT放療計劃解決方案優(yōu)化技術(shù)在國內(nèi)居領(lǐng)先地位。在本技術(shù)中，NP優(yōu)化算法框架被成功的應(yīng)用在放射療法逆向治療計劃優(yōu)化的過程中通過對幾十例實(shí)際臨床病例進(jìn)行統(tǒng)計研究，統(tǒng)計結(jié)果表明相對于傳統(tǒng)的逆向治療系統(tǒng)，本技術(shù)在治療計劃的精確性和高效性兩方面都具有顯著優(yōu)勢?；贜P的放療優(yōu)化技術(shù)已成功申請美國專利，專利編號為：US7876882。同時榮獲美國醫(yī)學(xué)物理師年會（AAPM）最佳論文獎。技術(shù)水平本技術(shù)在國內(nèi)外均屬于最新型技術(shù)，處于學(xué)術(shù)界和工業(yè)界前沿。與同類技術(shù)的對比表明，本技術(shù)在生成計劃時間和計劃質(zhì)量兩個關(guān)鍵指標(biāo)上均處于該領(lǐng)域前列。本技術(shù)的相關(guān)成果已經(jīng)以論文形式發(fā)表于IEEE國際會議上，并即將在IEEE頂級期刊上發(fā)表。研究階段本技術(shù)目前正處于實(shí)驗(yàn)室階段，即將與北京大學(xué)腫瘤醫(yī)院機(jī)進(jìn)行技術(shù)對接。市場狀況及市場預(yù)測目前，我國死亡病因中位列首位的就是惡性腫瘤。據(jù)全國腫瘤防治辦公室和衛(wèi)生部疾病控制司統(tǒng)計，目前我國惡性腫瘤患者總數(shù)約600萬人，平均每年新增惡性腫瘤患者約210萬人。自1970年以來，我國惡性腫瘤死亡人數(shù)一直呈持續(xù)增長趨勢。早在2006年，我國因癌死亡人數(shù)已經(jīng)達(dá)到300萬人左右，0-64歲居民中每死亡4人至少有1人死于惡性腫瘤。隨著我國人口持續(xù)增長、人口老齡化、環(huán)境惡化及生活方式的變化，我國惡性腫瘤的發(fā)病率將在相當(dāng)長時期內(nèi)保持高發(fā)勢頭。放射治療是治療惡性腫瘤的重要手段之一，放療技術(shù)的迅速發(fā)展大大提高了腫瘤的治愈率或延長了病人的生存期。當(dāng)前約有45%的惡性腫瘤可以治愈：22%為手術(shù)治愈，18%為放射治療治愈，5%為藥物治愈。放射治療是當(dāng)今治療惡性腫瘤最常用的方法之一，其中中國的腫瘤患者約有70%接受放療，日本約有50%，美國則在50%-60%。（1）癌癥發(fā)病率上升與醫(yī)療資源集中導(dǎo)致腫瘤治療的需求缺口大隨著我國人口持續(xù)增長、人口老齡化、環(huán)境惡化，我國惡性腫瘤的發(fā)病率將在相當(dāng)長時期內(nèi)保持高發(fā)勢頭。在我國癌癥發(fā)病率和死亡率快速上升的背景下，位于中心城市的大中型醫(yī)院和腫瘤?？漆t(yī)院仍無法滿足癌癥患者日常治療的需要，重大疾病“看病難”的矛盾依然尖銳，腫瘤治療服務(wù)的需求存在較大的缺口。（2）腫瘤精確放射治療優(yōu)勢導(dǎo)致需求上升基于本技術(shù)所開發(fā)的產(chǎn)品致力于為全國各大醫(yī)院腫瘤放射科提供更為精確、高效的放射治療計劃。根據(jù)目前的腫瘤放射療法現(xiàn)狀，由于傳統(tǒng)商業(yè)治療計劃系統(tǒng)所提供的治療計劃精確性非常有限，強(qiáng)烈的副作用為采用放射療法的患者帶來了極大的痛苦；同時，傳統(tǒng)商業(yè)治療計劃系統(tǒng)的效率非常低，嚴(yán)重影響各大醫(yī)院放射科的資源利用及收益創(chuàng)造?；谀[瘤治療發(fā)展對于治療計劃的精準(zhǔn)性和高效性越來越迫切的需求趨勢，腫瘤精確放射治療優(yōu)化解決方案具有廣闊的市場前景。截止2010年，全國二級及以上醫(yī)院為7756家，其中放療單位突破1000家，而大部分醫(yī)院尚未配置高端腫瘤精確放射治療設(shè)備及軟件。根據(jù)市場分析，不考慮未來新技術(shù)、新設(shè)備投入市場和患者數(shù)量遞增的趨勢，僅以當(dāng)前二級及以上醫(yī)院的采購需求計算，高端腫瘤精確放射治療設(shè)備及軟件的市場容量超過10億元。其中華北地區(qū)、華東地區(qū)及中南地區(qū)占據(jù)4/5，東北地區(qū)、西南地區(qū)及西北地區(qū)分占1/5。投資與成本估算，效益分析經(jīng)過財務(wù)測算和分析，本技術(shù)正常生產(chǎn)年份營業(yè)收入5025.0萬元，年銷售稅金及附加54.0萬元，年利潤總額2181.5萬元，年稅后利潤1636.1萬元，所得稅545.4萬元。公司投資利潤率23.41%，投資利稅率31.52%，銷售利潤率34.12%，稅前財務(wù)內(nèi)部收益率為37.26%稅后財務(wù)內(nèi)部收益率為28.75%,稅前財務(wù)凈現(xiàn)值（i=10%）7609.4萬元，稅后5220.4萬元；稅前投資回收期