IBM研發(fā)了一套醫療診斷分析技術(shù),雖然不能真正用來(lái)治療癌癥,但可望能為摧毀現有惡性腫瘤之有效新療法降低成本。 該新技術(shù)利用了高能量粒子加速器(high-energy particle accelerator)──物理學(xué)所應用的巨型粒子加速器的房間大小版本──能精確地引導質(zhì)子束殺掉癌細胞,不會(huì )讓鄰近的身體組織受波及;IBM Research期望能通過(guò)此執行于Power 7集群超級電腦的軟件分析技術(shù),降低有效癌癥新療法的成本。 根據統計,2012年全球有1,200萬(wàn)名以上的癌癥患者正接受各種不同療法,估計到2030年該數字將增加至2,100萬(wàn);但遺憾的是,目前只有10家醫療中心可提供質(zhì)子療法,仍有17家正在建設中,而且每家醫療中心成本超過(guò)2億美元。 市場(chǎng)對現有質(zhì)子加速器的總投資成本超過(guò)34億美元,新一代技術(shù)旨在縮小加速器的尺寸并降低其價(jià)格,好讓這種醫療技術(shù)更容易負擔;但仍有一個(gè)有待克服的瓶頸是,利用這種質(zhì)子療法所需的運算技術(shù)性能。 今日的質(zhì)子療法需要很長(cháng)的相關(guān)準備程序,一開(kāi)始需要通過(guò)核磁共振造影(MRI)或電腦斷層掃描(CT)來(lái)辨別腫瘤位置,接著(zhù)一群醫療與技術(shù)人員需要花上一星期時(shí)間,安排該如何使用質(zhì)子束來(lái)摧毀腫瘤。不同于傳統放射線(xiàn)療法,質(zhì)子束不會(huì )影響所通過(guò)的人體組織,只會(huì )在其路徑的最末端釋放能量,因此必須精確地讓質(zhì)子束末端引入腫瘤內部。 ![]() 今日的質(zhì)子療法需要醫療與技術(shù)人員花一個(gè)星期時(shí)間來(lái)安排質(zhì)子束路徑以摧毀腫瘤,這意味著(zhù)如果腫瘤在同時(shí)間不斷成長(cháng),成功率就會(huì )降低;而IBM在Power 730叢集電腦所執行的分析軟件,能在15分鐘之內就繪制出同樣的質(zhì)子束路徑圖 “質(zhì)子會(huì )被加速到光速的一半,但在達到某個(gè)閾值之前不會(huì )釋放能量,之后則會(huì )釋放爆發(fā)動(dòng)能(kinetic energy);”IBM Research科學(xué)家Sani Nassif表示:“因此質(zhì)子束能深入人體──大約6吋深──在該處造成一個(gè)非常強大的熱點(diǎn),但不會(huì )觸及皮膚與那個(gè)點(diǎn)之間的任何東西! 就像傳統放射線(xiàn)療法,質(zhì)子束所釋放的能量會(huì )瓦解受影響細胞內的化學(xué)物質(zhì),損壞其DNA并因此防止它們再度繁殖、甚至阻斷它們的正常代謝功能;癌細胞就是這樣被摧毀,而人體本身的清理機制會(huì )將那些死去的組織排出體外。 要繪制出詳盡的質(zhì)子束路徑是件困難任務(wù),因為需要使用一種噴嘴(nozzle)同時(shí)由不同的角度射出具備不同能量的多個(gè)質(zhì)子束。這項工作除了因為耗費大量時(shí)間與人力,因此成本高昂,主要的問(wèn)題還在于當質(zhì)子束路徑圖繪制同時(shí),惡性腫瘤還會(huì )繼續成長(cháng),使得治療成功率降低。 IBM的解決方案是利用超級電腦,來(lái)快速繪制出所需的質(zhì)子束路徑,所需時(shí)間只要15分鐘;這意味著(zhù)患者做完MRI或CT程序,就能立即接受質(zhì)子束治療,如此可確保腫瘤沒(méi)有時(shí)間繼續長(cháng)大,并大幅提高治療成功率。 “在為癌癥質(zhì)子療法提供設計自動(dòng)化技術(shù)之余,我們也改善了預測質(zhì)子束觸及腫瘤時(shí)的狀況模擬模型;”Nassif表示:“新技術(shù)能為療法產(chǎn)生上千種不同的執行模式模型,就像是在芯片設計程序中產(chǎn)生數千種能最優(yōu)化電路結構的方法! 目前IBM是與美國德州大學(xué)安德森癌癥醫療中心(Anderson Medical Cancer Center)合作開(kāi)發(fā)上述技術(shù),該公司期望能將質(zhì)子療法的成本降低60%,并利用Power7集群超級電腦進(jìn)一步加速療法計劃擬定所需時(shí)間,讓它能比目前人工方法快上1000倍。 |