La radioterapia è un trattamento del cancro altamente complesso che richiede più specialisti creare un piano di trattamento e fornire garanzia di qualità (QA) prima della consegna ad un paziente. Questo protocollo descrive l’uso di un sistema completamente automatizzato, la radiazione Planning Assistant (RPA), per creare piani di trattamento di radiazione di alta qualità.
La radiazione Planning Assistant (RPA) è un sistema sviluppato per la creazione completamente automatizzata di piani di trattamento di radioterapia, compresi i piani di terapia (VMAT) arco modulato in volume per i pazienti con cancro della testa/collo e piani di casella 4-campo per i pazienti con cancro cervicale. È una combinazione di software appositamente sviluppato in-House che utilizza un’interfaccia di programmazione di applicazione per comunicare con un sistema di pianificazione del trattamento di radioterapia commerciale. Si interfaccia anche con un software di verifica commerciale dose secondaria. Gli input necessari per il sistema sono un ordine di trattamento piano, approvato dall’oncologo di radiazione, e una simulazione computerizzata immagine di tomografia (CT), approvata il tecnico di radiologia. La RPA genera quindi un piano di trattamento di radioterapia completa. Per i piani di trattamento del cancro cervicale, intervento dell’utente aggiuntivo non è necessario fino a quando il piano è completo. Per piani di trattamento testa/collo, dopo il tessuto normale e alcune delle strutture di destinazione sono delineati automaticamente l’immagine di CT, l’oncologo di radiazione deve rivedere i contorni, apportare le modifiche se necessario. Esse delineano anche il volume lordo del tumore. La RPA quindi completa il trattamento processo di pianificazione, creazione di un piano VMAT. Infine, il piano completato deve essere esaminato da personale clinico qualificato.
Nelle cliniche di radioterapia, l’Agenzia internazionale dell’energia atomica (AIEA) raccomanda 1 pianificazione del trattamento ogni 300 pazienti e 1 fisico di radiazione ogni 400 pazienti trattati ogni anno1. In molti paesi, questi ruoli (pianificazione del trattamento e fisico) sono combinati. In altri paesi, i tecnologi di terapia di radiazioni (spesso chiamati radiologi) assumono anche un ruolo di pianificazione del trattamento. Paesi a reddito basso e medio (LMICs) hanno gravi deficit in radioterapisti, fisici medici e tecnici di radiologia terapia. Entro il 2020, si stima che avremo bisogno un ulteriori 12.000 radioterapisti, fisici medici 10.000 e 29.000 tecnologi. 2. queste stime sono basate su dati provenienti da diversi insiemi di dati di dominio pubblico (e. g., AIEA), con livelli sulla base delle raccomandazioni dalla società europea per la radioterapia & Oncology (ESTRO) e AIEA3di personale. I bisogni sono immensi. Ad esempio, per fisici medici, la maggior parte delle linee guida raccomandano un 2 – 3 anno di tirocinio o di residenza, spesso dopo completamento di fisica medica conseguito il diploma di scuola4,5,6. Questo impegno di 4 anni significa che 40.000 anni lavorativi di formazione sono necessarie solo per affrontare la carenza globale di fisici medici da solo.
Automazione di pianificazione del trattamento potrebbe ridurre alcune di queste carenze di personale, fisici in particolare medici e personale di progettazione. Pianificazione automatizzata potrebbe ridurre il tempo che trascorrono gli oncologi di radiazione su3 di pianificazione del trattamento e hanno certamente un ruolo importante nel disegno aperture di fascio di radiazioni trattamento. Quest’opera descrive il funzionamento di un trattamento completamente automatizzato pianificazione di sistema, la radiazione Planning Assistant (RPA), sviluppato nell’ambito di un progetto finanziato dal National Cancer Institute, in definitiva, migliorare l’accesso alla radioterapia di alta qualità in tutto il mondo 7.
La figura 1 Mostra una panoramica del trattamento automatizzato pianificazione processo implementato nella RPA. Il trattamento di attività di pianificazione vengono eseguite utilizzando entrambi funzioni nel sistema di pianificazione del trattamento (vedere la Tabella dei materiali per il sistema di pianificazione utilizzato), controllata utilizzando l’application programming interface (API), o utilizzando internamente sviluppato funzioni. Un componente chiave di RPA è la verifica indipendente di tutte le attività che sono state automatizzate8. Questo viene raggiunto utilizzando un secondo, diverso set di algoritmi/funzioni. I risultati degli algoritmi primari, che vengono utilizzati per il piano di trattamento, sono confrontati con i risultati dell’algoritmo secondario e contrassegnati se la differenza è maggiore di un pre-determinato criteri9. Piani di trattamento che passano che i controlli indipendenti e ulteriormente i controlli manuali da personale locale sono pronti per essere utilizzati per il trattamento del paziente. La documentazione di uscita di RPA è stato specificamente progettata per semplificare il processo di verifica manuale.
Il flusso di lavoro del sistema RPA dal punto di vista degli utenti è illustrato nella Figura 2. Gli ingressi al sistema sono un ordine di piano approvato e un’immagine di CT approvata. L’oncologo di radiazione crea e approva l’ordine piano contenente informazioni di base paziente e dettagli circa il piano previsto (prescrizione, tipo di trattamento, ecc.). L’insieme di immagini CT deve essere approvato anche (dal tecnico CT). Questo è per garantire che il piano viene calcolato la corretta immagine di CT. Questo è importante, ad esempio, quando sono presi più set di immagine di CT di un singolo paziente. Una volta che la RPA riceve un ordine di piano approvato e un CT approvato immagine insieme, il piano di trattamento viene generato automaticamente. In alcuni casi, come quando si crea la casella 4-campo trattamenti contro il cancro cervicale, le seguenti operazioni sono completamente automatizzate, e l’intervento dell’utente aggiuntivo non è necessario fino a quando il piano di trattamento è pronto. In altri casi, come la creazione di piani di trattamento VMAT testa/collo, intervenire a metà strada attraverso il processo di trattamento automatizzato. Per i piani di testa/collo, l’oncologo di radiazione è richiesto ai contorni/modifica generato automaticamente. Hanno anche bisogno di delineare il volume lordo del tumore (GTV). In questo caso, dopo ricezione approvato piano ordini e CTs, la RPA esegue alcuni iniziale attività, tra cui il rimodellamento dei tessuti normali e alcuni obiettivi di contorno. L’oncologo di radiazione quindi esamina e approva i contorni e la RPA continua con il trattamento rimanente attività di pianificazione. L’attuale sistema è stato testato con 6 MV e 18 fasci di raggi x MV per piani di trattamento testa/collo e della cervice, rispettivamente, entrambi con appiattimento filtro. Una volta completato il piano di trattamento, viene creato un documento per la revisione e l’approvazione dal personale clinico appropriato, ad esempio, i fisici e gli oncologi di radiazione. Alcune di queste attività possono essere delegate ad altri agenti.
Sistemi di pianificazione già offrono alcuni moderni di trattamento automatizzato i processi di pianificazione. La RPA integra questi, quando possibile, offrendo un completo automatizzato pianificazione processo, tale che l’utente può generare piani di trattamento senza la necessità di aprire un trattamento complicato sistema interfaccia di pianificazione. Questo manoscritto descritto il protocollo per la RPA e poi presenta alcuni risultati di esempio per l’output del processo di pianificazione del trattamento.
Un protocollo che delinea i passaggi nella creazione di un piano di trattamento automatizzato tramite il sistema di radiazione Planning Assistant (RPA) è stata descritta. I passaggi cruciali, dal punto di vista di un utente, sono (1) CT approvazione (2) piano ordine approvazione (3) contorno recensione/editing per casi di testa/collo e piano di trattamento (4) rassegna. L’ordine dei primi due passaggi è intercambiabile. Assistente pianificazione di radiazioni attualmente automaticamente crea piani di radioterapia per testa/collo (VMAT) ed il cancro cervicale (casella 4-campo), e attualmente stiamo lavorando sui piani per trattamenti contro il cancro al seno. L’obiettivo finale è quello di automatizzare completamente la pianificazione per tutti i siti/modalità, creazione di uno strumento che genera piani di trattamento di radioterapia di sicuro ed efficace del trattamento di radioterapia.
Il sistema attuale presenta diverse limitazioni. In primo luogo, non è possibile creare piani di trattamento per tutti i siti di trattamento e approcci, anche se ci aspettiamo che le sue capacità di migliorare nel tempo, siamo alcuni lontani automazione completa per tutti i siti di trattamento. C’è anche un rischio di sopra dipendenza dagli utenti su automazione – questo è un rischio che abbiamo tentato di mitigare includendo molti controlli di verifica indipendenti (Figura 1). È stato dimostrato che l’uso della nostra documentazione di piano sviluppato a scopo di verifica piani di trattamento permetterà alcuni potenziali errori siano identificati dal personale relativamente inesperto, ma la recensione dell’oncologo di radiazione, e piano di controlli da altri qualificati personale sono importanti.
Ci aspettiamo di migliorare le interfacce RPA nel tempo, in risposta al feedback degli utenti. Il flusso di lavoro generale e le attività dovrebbero, tuttavia, rimangono simili a quelle descritte in questo documento. Questo documento dovrebbe, pertanto, continuare a essere utile. Documentazione aggiuntiva sarà anche disponibile, che descrivono tutte le modifiche, formazione per piano controlli, ecc.
Ci sono esempi di automazione di procedure specifiche di programmazione del trattamento di radioterapia esistenti. A nostra conoscenza questo è il primo sistema per il quale l’intero flusso di lavoro è completamente automatizzato, quasi che non richiede input da parte dell’utente. Questo protocollo descrive, dal punto di vista dell’utente, i passi importanti necessari per utilizzare l’Assistente pianificazione di radiazione e generare un piano di trattamento di radioterapia.
The authors have nothing to disclose.
Questo lavoro è stato finanziato dal National Cancer Institute, con supporto aggiuntivo di Varian Medical Systems e Mobius Medical Systems. Il nostro sistema attuale utilizza Eclipse per funzioni di pianificazione del trattamento e Mobius 3D per la verifica del calcolo della dose.
Eclipse | Varian Medical Systems | na | Treatment planning system |
Mobius 3D | Mobius Medical Systems | na | Dose calculation verification system |