原标题：让放疗更精准、损伤更小 ，人工智能来助力
作为肿瘤的主要治疗手段之一，放射治疗通过将致死性辐射剂量精确投照到肿瘤靶区，同时尽可能减少周围正常组织的剂量和放射性损伤，力争达到最佳的放疗“增益比”。
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放疗中成像的利与弊
作为肿瘤的主要治疗手段之一，放射治疗通过将致死性辐射剂量精确投照到肿瘤靶区，同时尽可能减少周围正常组织的剂量和放射性损伤，力争达到最佳的放疗“增益比”。
图像引导技术是避免射线“脱靶”的重要手段。当前，临床主要通过X线实时透视的方法，追踪胸部放疗过程中靶区随呼吸运动的轨迹。但透视不仅会带来额外的成像辐射和二次致癌风险，而且二维成像存在与射束平行运动方向的监控“盲区”。而尚处于临床试验阶段的磁共振引导放疗又存在成本高昂、兼容性差等问题。
借虚拟透视实现“精确制导”
笔者所在团队利用深度学习方法，从患者历史4D图像中获取体表运动数据，用于替换现有呼吸门控技术中胸腹方向的一维信号，以更丰富的体表特征，建立与体内器官运动规律的关联，包括受呼吸运动影响产生的牵拉、形变和运动等。
通过在放疗过程中实时采集患者体表反射的可见光信号，并将其重建为与上述4D图像中提取的体表轮廓相对应的数据格式，实现从体表可见光4D信号到体内组织器官运动图像的转化。
在放疗过程中，只需要监测患者体表可见光信号的变化，即可实现对患者体内结构的无辐射实时虚拟透视，解决了传统透视方法精度不足以及辐射剂量过高等问题。该技术已申请PCT发明专利，目前正在进一步验证和迭代优化。
相比磁共振加速器等竞品，该技术具有成本低、兼容性好等优点，不仅可以与新的加速器进行整合，而且可以对现有设备进行升级改造，实现对运动肿瘤靶区实时、无辐射、4D制导下的精确放疗。在精度方面，现有光学体表引导摆位系统的几何精度已经达到亚毫米量级，而且由于包含了比呼吸门控更多的体表特征，该信号对于体内结构位置的映射更加准确。
该技术的局限在于，对于非呼吸运动导致的体内结构变化，如前列腺的无规律运动，由于其不存在与体表轮廓的明显对应关系，从而无法适用。
临床需求导向的协同科研
本工作是在北京大学“临床医学+X”项目资助下取得的成果。该项目旨在通过加强校内跨院系、跨学部的技术合作与协同攻关，共同解决临床医学中面临的实际问题和需求痛点，促进医-工、医-理、医-信等学科的深度交叉与融合。
为了将科研成果尽快转化为临床诊疗生产力，北京大学肿瘤医院从绩效管理、激励机制、政策辅导、供需对接等全方位开展创新支持和服务。通过将合作“关口前移”，实现在研发和孵化的早期阶段即开始转化支持服务，包括配备有科技成果转化经验的专业律师、推荐有早期投资意向的机构、培训答辩和路演技巧、匹配专项研发和转化经费等。
在医院举办的科技创新转化大赛暨科技成果推介会上，作为本次大赛的特等奖获奖项目，这项技术得到了康桥集团大健康投资、联想之星、高特佳投资集团、全球健康产业创新中心、北大医学科创中心等机构投资人和孵化机构专家的重点关注。
对标国家重大战略培养人才
放射治疗是包含临床医学、核物理与核技术、信息科学技术、放射生物学、生物医学工程等多个领域的前沿交叉学科。由于历史原因，我国相关专业的人才培养和科技创新相对滞后，一定程度上造成了当前大型医疗装备和核心技术严重依赖进口、老百姓看病难、看病贵等不利局面。
从国家重大战略和国计民生需求出发，北京大学依托齐备的医学、物理、信息等综合学科优势和附属医院体系，于2018年获教育部批准，建设了全国首批“医学技术”一级学科，重点发展包括医学成像和放射治疗装备研发与技术创新、健康大数据与精准医疗等国际前沿新兴交叉学科，为“健康中国”战略培养交叉学科领军人才，逐步解决医学技术领域“卡脖子”问题。
相信随着更多交叉学科人才的逐渐成熟，跨学科科研成果会逐渐增多，并有望用于临床，造福患者。
文：北京大学肿瘤医院放疗科 张艺宝
编辑制作：胡彬 郑颖璠
审核：方彤
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