重离子+数字化,肿瘤治疗的科技新路
2024-10-10 14:39:16
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大国之重器,当为大国之民生。

医用重离子加速器装置,被誉为肿瘤放疗领域的大国重器。在河西走廊东侧的甘肃省武威肿瘤医院(以下简称:武威肿瘤医院),我国首台拥有自主知识产权的医用重离子加速器装置坐落此。自建成投入使用以来,不仅实现我国大型医疗设备临床应用方面的突破,更用国之重器点亮生命之光,成功为上千名患者提供肿瘤治疗服务。

与此同时,AI时代的加速到来,武威肿瘤医院又注重数字化建设,利用浪潮信息全闪存等构建先进的数据基础设施,大幅缩短肿瘤诊断和放射剂量制定时间,进一步优化重离子放疗方案,推动肿瘤治疗全面走向精准医疗。

正如甘肃省武威肿瘤医院副院长关钊钰所言:“重离子治疗过程中涉及到大量的计算任务和各种数据读取,需要先进的数据基础设施来构建数字底座,为患者治疗带来高效、稳定的医疗服务。”

射线界的“天使”:点亮生命之光

武威,地处中国西北地区,素有“六朝古都、西北首府”之称,历史人文厚重、自然风光秀丽。然而,一个不能忽视的事实,武威也是全球消化道肿瘤高发地区,胃癌发病率甚至高出全国正常水平的2.6倍。探寻消化道肿瘤高发原因、创新消化道肿瘤治疗方式,就成为武威肿瘤医院的使命担当。

众所周知,肿瘤疾病成因复杂,个体遗传因素、身体特征、所处环境和生活方式因人而异,哪怕同样的肿瘤疾病,往往需要针对不同患者采用不同的治疗方案。那么,如何针对患者进行个性化治疗,实现治疗方案的“量体裁衣”?

无疑,近年来兴起的精准医疗尤为受到肿瘤治疗领域的重视,而重离子放疗+数字化技术,更被视为打开肿瘤疾病精准治疗的那把关键“钥匙”。

重离子放疗是利用重离子射线进行肿瘤治疗的技术,乃目前国际上公认的先进放疗技术手段。该种治疗方式生物学效应高、疗效确切,且无创伤、副作用低,对大部分实体肿瘤有着不错的疗效,特别适合于不宜手术、对常规射线不敏感等难治肿瘤的治疗。

甘肃省武威肿瘤医院副院长关钊钰介绍,重离子加速器真正能体现出科技水平,核心原理是利用重离子束独特的物理学特性,在抵达病灶前释放能量较少,抵达病灶时,会瞬间形成名为“布拉格峰”效应,释放能量峰来杀伤癌细胞。

以武威肿瘤医院重离子中心为例,自2020年3月正式投入临床应用以来,已为1500名患者提供治疗服务。该中心具备5个不同角度治疗终端的重离子系统治疗舱,还配套3.0T定位核磁、64层定位CT等高端配套诊断设备,逐步成长为体系化的肿瘤治疗基地,惠及全球患者。

事实上,重离子治疗就像射线界的“天使”,过程犹如对肿瘤组织的癌细胞实施精准的定点“爆破”,实现疗效最大化和点亮生命之光。但定点“爆破”的过程,如何能够既对病灶区域实施有效且精准的照射,又能确保不“误伤”沿途和周边的正常细胞?

这离不开靶区勾画和放射剂量的精准,也即靶区勾画范围和放射剂量要尽可能精确匹配,既能够准确勾画出肿瘤的形状范围大小,确保不“误伤”正常组织;又需要确保照射剂量合适,不会出现少照或者多照的情况。

对此,武威肿瘤医院重点展开多模态影像的创新,充分利用现有数据基础设施在存储容量、性能方面的优势,使得靶区勾画与放射剂量分析有“数”有“据”,从而让重离子治疗运筹帷幄之中、决胜于毫厘之间。

数据基础设施,支撑个性化精准医疗

重离子治疗,离不开基于数据的精准化计算和科学决策。

在重离子治疗之前,多模态影像的构建过程中,先融合多种二维的医学影像数据和病理数据,然后通过三维仿真模拟软件重构出立体图像,并精准计算出每层需要的粒子束剂量,这个过程通常需要连续数十小时不间断的数据读取与处理,对存储容量和性能都有较高要求。

关钊钰副院长介绍,“CT等片子是二维平面图,需要通过3D建模还原成一个立体的肿瘤形态,再根据具体肿瘤形态,通过靶区勾画划分和计算出每一层需要多少放射剂量,并形成多模态影像和重新组建3D模型,最终放到重离子加速器中对患者进行治疗。”

考虑到如今CT、核磁等医疗设备成像技术趋于高精度化,CT影响数据量和大小均已今非昔比,靶区勾画和剂量分析过程又需要融合多种数据,未来对于存储等数据存储设施的挑战会愈发明显。以武威医院为例,其三大园区每日新增数据量达到50GB左右,未来对影像中心、科研中心的建设规划数据需求更是高达PB级。

因此,无论是当下的重离子治疗,还是未来的医疗科研,武威肿瘤医院都异常看重数据基础设施的作用与价值。

针对重离子重离子放疗、PACS等业务对存储性能、数据可靠性等方面的苛刻要求,武威肿瘤医院采用浪潮信息搭配NVMe的全闪双活存储HF6000系列,支撑起高性能服务器构建安全可靠的数据库集群,实现高可靠、高业务连续性的同时数据无单点故障双活备份。以每秒百万级并发的数据读写性能,极大提升了重离子放疗的效果和效率,靶区勾画和剂量分析的耗时从24小时以上缩短至4小时以内,实现CT、磁共振等医学影像大文件数据秒级读取。

“拍片、治疗、过程分析等对于性能要求很高,因此需要把这些核心业务部署在全闪存之上。”浪潮信息集中式存储产品线总经理王爽补充道,“数据分层也是武威肿瘤医院采用的一个关键策略,PACS系统等影像数据不可能一直是热数据,需要对热冷数据进行分层,数据存储设施需要灵活满足不同类型数据的存储需求。”

此外,武威肿瘤医院还非常看重核心数据的安全,充分利用三个院区的地理位置建立起两点中心的灾备体系,确保产生的大量珍贵数据存的下、用的好和安全有保障。

筹建科研中心,再攀医学高峰

从最早的经验医学到循证医学,再到如今的精准医学,医疗模式走向数字化、精准化成为必然趋势。

这其中,加快智慧医院建设,重视数据的作用,在医疗、科研中全面融入数据,对于武威肿瘤医院这种专科型医院格外具有价值。众所周知,肿瘤疾病成因复杂,又最为忌讳“一刀切”的治疗方法,如何利用海量、全面和多维度数据进行分析,探索肿瘤疾病的成因,就成为未来医院发展的重要方向。

“数据在未来的医疗研究与服务中将越来越重要。”关钊钰副院长如是说。

《“十四五”规划》就指出,要加快发展数字健康服务,推进医疗机构数字化、智能化转型,加快建设智慧医院。据悉,武威肿瘤医院已针对智慧医院建设进行顶层设计和五年三期的规划。

这其中,科研大数据平台将武威肿瘤医院智慧医院建设接下来的重点。科研大数据平台将汇聚患者的就诊数据、检查数据、诊断数据、用药数据和治疗信息等所有数据,科研人员将在海量数据中不断探索各种肿瘤疾病的成因,以及为患者提供更加精准和个性化的治疗方案。

毫无疑问,科研大数据平台未来需要容量大、性能强、稳定性高、可靠性出色的数据基础设施进行支撑。

据悉,武威肿瘤医院在数据基础设施建设方面与浪潮信息紧密合作,部署了全闪HF6000系列、混闪双活存储AS5500系列产品以及灾备解决方案,全面支撑起当前武威肿瘤医院各项复杂的业务系统。面向未来,双方还将在数据基础设施、人工智能等方面紧密合作,共同支撑起科研大数据平台、影像中心等智慧医院项目的建设。

“为什么武威会成为消化道肿瘤高发地区?要弄清这个问题,未来需要依靠科研平台在海量数据中去探索规律,这是武威肿瘤医院的使命所在。”关钊钰副院长最后表示道。

 
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