IBM新型医疗诊断分析技术可降低癌症治疗成本

2013-05-23 20:27:23来源: 互联网
    IBM 研发了一套医疗诊断分析技术,虽然不能真正用来治疗癌症,但可望能为摧毁现有恶性肿瘤之有效新疗法降低成本。

    该新技术利用了高能量粒子加速器(high-energy particle accelerator)──物理学所应用的巨型粒子加速器的房间大小版本──能精确地引导质子束杀掉癌细胞,不会让邻近的身体组织受波及;IBM Research期望能藉由此执行于 Power 7丛集超级计算机的软件分析技术,降低有效癌症新疗法的成本。

    根据统计,2012年全球有1,200万名以上的癌症患者正接受各种不同疗法,估计到2030年该数字将增加至2,100万;但遗憾的是,目前只有10家医疗中心可提供质子疗法,仍有17家正在建设中,而且每家医疗中心成本超过2亿美元。

    市场对现有质子加速器的总投资成本超过34亿美元,新一代技术旨在缩小加速器的尺寸并降低其价格,好让这种医疗技术更容易负担;但仍有一个有待克服的瓶颈是,利用这种质子疗法所需的运算技术性能。

    今日的质子疗法需要很长的相关准备程序,一开始需要藉由核磁共振造影(MRI)或计算机断层扫描(CT)来辨别肿瘤位置,接着一群医疗与技术人员需要花上一星 期时间,安排该如何使用质子束来摧毁肿瘤。不同于传统放射线疗法,质子束不会影响所通过的人体组织,只会在其路径的最末端释放能量,因此必须精确地让质子 束末端引入肿瘤内部。

    今日的质子疗法需要医疗与技术人员花一个星期时间来安排质子束路径以摧毁肿瘤,这意味着如果肿瘤在同时间不断成长,成功率就会降低;而IBM在Power 730丛集计算机所执行的分析软件,能在15分钟之内就绘制出同样的质子束路径图

    “质子会被加速到光速的一半,但在达到某个阈值之前不会释放能量,之后则会释放爆发动能(kinetic energy);”IBM Research科学家Sani Nassif表示:“因此质子束能深入人体──大约6寸深──在该处造成一个非常强大的热点,但不会触及皮肤与那个点之间的任何东西。”

    就像传统放射线疗法,质子束所释放的能量会瓦解受影响细胞内的化学物质,损坏其DNA并因此防止它们再度繁殖、甚至阻断它们的正常代谢功能;癌细胞就是这样被摧毁,而人体本身的清理机制会将那些死去的组织排出体外。

    要绘制出详尽的质子束路径是件困难任务,因为需要使用一种喷嘴(nozzle)同时由不同的角度射出具备不同能量的多个质子束。这项工作除了因为耗费大量时间与人力,因此成本高昂,主要的问题还在于当质子束路径图绘制同时,恶性肿瘤还会继续成长,使得治疗成功率降低。

    IBM的解决方案是利用超级计算机,来快速绘制出所需的质子束路径,所需时间只要15分钟;这意味着患者做完MRI或CT程序,就能立即接受质子束治疗,如此可确保肿瘤没有时间继续长大,并大幅提高治疗成功率。

    “在为癌症质子疗法提供设计自动化技术之余,我们也改善了预测质子束触及肿瘤时的状况仿真模型;”Nassif表示:“新技术能为疗法产生上千种不同的执行模式模型,就像是在芯片设计程序中产生数千种能最佳化电路结构的方法。”

    目前IBM是与美国德州大学安德森癌症医疗中心(Anderson Medical Cancer Center)合作开发上述技术,该公司期望能将质子疗法的成本降低60%,并利用Power7丛集超级计算机进一步加速疗法计划拟定所需时间,让它能比目前人工方法快上1000倍。

关键字:新型  医疗  技术  降低

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/medical_electronics/2013/0523/article_3734.html
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