BNCT是當前全球競相發(fā)展的尖端腫瘤治療科技，也是一項覆蓋多領域學科、交叉協(xié)同的復雜系統(tǒng)工程。一套能夠穩(wěn)定運行的BNCT治療裝置除了中子源之外還有眾多子系統(tǒng)，只有將關鍵技術都掌握在自己手里,才能在這場科技博弈中立足，真正將技術照進現(xiàn)實，造福廣大患者。
中硼醫(yī)療自成立之初，就堅定了走自主研發(fā)之路，深耕與拓新并行，從容精練內功。不僅完成了涵蓋射束系統(tǒng)、射控安全系統(tǒng)、劑量監(jiān)測系統(tǒng)、病患定位系統(tǒng)、輻射防護的BNCT治療設備——NeuPex(中文名：極鋒刀）自主研發(fā)，擁有全部核心專利；更是在長期由國外掌握主導權的治療計劃系統(tǒng)（Treatment Planning System TPS）方面，率先破局。
3月14-18日，在國際原子能機構（IAEA）召開的硼中子俘獲療法最佳實踐技術(Technical Meeting on Best Practices in Boron Neutron Capture Therapy)會議上，中硼醫(yī)療繼2020年IAEA-BNCT大會后，再一次向國際專家介紹最新版NeuMANTA功能與創(chuàng)新工作。歷經8年核心技術攻關，3大版本迭代，基于多功能中子輸運分析算法的BNCT專用治療計劃「蝠魟」NeuMANTATM系統(tǒng)在運算速度與用戶體驗上全新升級。
NeuMANTA系統(tǒng)治療計劃系統(tǒng)圖像處理模塊界面
提起TPS，很多人可能會感到陌生，但它在BNCT中扮演著不可或缺的重要角色。TPS是一套用以制定、計算與規(guī)劃照射治療方案的軟件，是組成一套完整BNCT治療裝備不可或缺的重要子系統(tǒng)。TPS由一系列模塊組成，主要包括：圖像處理模塊、模體構建模塊、劑量計算引擎、劑量后處理與顯示模塊、報告產生模塊。
與傳統(tǒng)放療相比，BNCT治療計劃系統(tǒng)最大的不同在于，BNCT的技術原理是通過硼元素與熱中子/超熱中子的俘獲反應，釋放出射程相當于細胞直徑的7Li和α粒子，因此，治療計劃系統(tǒng)需要量化含硼藥物在組織器官的累積，準確描述中子射源，除此還需要考量中子輻射與人體組織的組成元素作用反應以及中子輻射和含硼藥物相對生物效應的影響。
并且，用于BNCT的TPS需要與患者定位擺位裝置、中子束裝置、照射控制系統(tǒng)等充分整合，才能夠達到正確的劑量計算，順利實施照射。BNCT對TPS的諸多高精細要求，導致TPS開發(fā)難度大，技術壁壘高，在過去很長一段時間內，被麻省理工學院、筑波大學等國外頂級大學和科研機構壟斷，我國在該領域長期都處于空白狀態(tài)。2017年，中硼醫(yī)療率先實現(xiàn)突破，于年初發(fā)布BNCT治療計劃系統(tǒng)：NeuboronPlan 1.0。NeuboronPlan 1.0是基于Matlab開發(fā)的BNCT治療計劃系統(tǒng)原型版本，系統(tǒng)功能相當完備，支持DICOM數據傳輸協(xié)議，自動調節(jié)影像對比度、亮度，擁有與CT影像分辨率1:1的高精度體素模型，以及自動噪聲清除，影像裁剪多種醫(yī)學影像處理算法，可以計算硼劑量，中子劑量，光子劑量等多種物理劑量成分，實現(xiàn)了生物等效劑量自動計算。
2019年，為進一步豐富NeuboronPlan功能，提升系統(tǒng)性能和計算速度，中硼醫(yī)療在1.0版本的基礎上進行重構，采用面向對象的方法進行系統(tǒng)構架，以模塊化的方式設計開發(fā)了全新 2.0 版本。NeuboronPlan 2.0擁有多語言操作界面，支持MCNP/PHITS等多種主流蒙卡引擎，可實現(xiàn)醫(yī)學影像3D模型重構,射束方向自動調整，以及基于HU值的材料模型自動轉換，支持多達96種材料模型，整體性能邁上一個新臺階。計算速度是衡量TPS性能的一項重要指標。長期以來，國際上的BNCT治療計劃系統(tǒng)采用的蒙特卡羅程序大多是通用程序，如MCNP，對于醫(yī)學應用來說不是十分有效，在計算速度方面也不盡如人意。
針對這一技術難題，中硼醫(yī)療不斷加大科研攻關力度，誓要啃下這塊“硬骨頭”。2021年，凝聚中硼醫(yī)療技術團隊智慧與心血的BNCT專用蒙卡引擎COMPASS正式發(fā)布，成功突破技術瓶頸，引領全球創(chuàng)新發(fā)展。為了進一步貼近臨床，便于臨床醫(yī)生操作使用，在融合BNCT專用蒙卡引擎COMPASS以及前兩代系統(tǒng)的技術優(yōu)勢上，中硼醫(yī)療開發(fā)基于多功能中子輸運分析算法的BNCT專用治療計劃NeuMANTATM，全面提升用戶體驗，覆蓋BNCT治療全流程，實現(xiàn)治療計劃自動生成，自動優(yōu)化。
當前，美國、歐洲和日本等國都各自開發(fā)了自己的TPS，包括：SERA（已終止開發(fā)）、NCTPlan（已終止開發(fā)）、JCDS （已終止開發(fā)）、THORPlan、TsukubaPlan、NeuMANTA、NeuCure、RayStation（開發(fā)中）。與國際上的TPS相比，中硼醫(yī)療NeuMANTA系統(tǒng)支持多粒子輸運計算，使用改進的體素模型建構方法提高精確性，具有良好的使用者界面與學習曲線。在劑量計算方面，NeuMANTA系統(tǒng)內置了中硼醫(yī)療自主研發(fā)的BNCT專用蒙特卡羅程序COMPASS。COMPASS通過對中子、光子的輸運模擬，計算體素網格的劑量分布。其計算結果精度與通用型蒙特卡羅程序MCNP相當，且計算速度是MCNP的2-3倍。
現(xiàn)有BNCT治療計劃系統(tǒng)列表及關鍵參數
通過上述表格我們不難看出，中硼醫(yī)療自主開發(fā)的NeuMANTA系統(tǒng)具備顯著優(yōu)勢和先進性，在BNCT領域具有引領和標桿意義。 近年來，在科技自立自強的時代號召下，中國企業(yè)屢屢完成突破，前有三一重工“三一紅遍世界”，成為全球制造業(yè)的典范；后有邁瑞、聯(lián)影等中國醫(yī)械創(chuàng)新力量奮發(fā)圖強，在GE、飛利浦、西門子的“GPS器械鐵幕”上撕出一道口子。 如果說“從無到有的追趕”是老一輩念茲在茲的夙愿，在新的時代，“超越和引領”則成為國人篤定的追求和使命所在。 中硼醫(yī)療始終心系家國情懷和使命擔當，正沿著中國制造崛起之路，面向世界科技前沿、面向經濟主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康，一步一個腳印穩(wěn)步向前邁進。 或許在不久的將來，人們感慨BNCT為腫瘤治療帶來技術革新的同時，也會看到一個醫(yī)療新星崛起在世界東方。
