La radioterapia es un tratamiento de cáncer altamente complejo que requiere múltiples especialistas crear un plan de tratamiento y ofrecer garantía de calidad (QA) antes de la entrega a un paciente. Este protocolo describe el uso de un sistema totalmente automatizado, la radiación planificación asistente (RPA), para crear planes de tratamiento de radiación de alta calidad.
El Asistente de planificación de la radiación (EPR) es un sistema desarrollado para la creación completamente automatizada de planes de tratamiento de radioterapia, incluyendo planes de terapia (VMAT) arco volumen modulado para pacientes con cáncer de cabeza y cuello y planes cuadro 4-campo para los pacientes con cáncer de cuello uterino. Es una combinación de software interno especialmente desarrollado que utiliza una interfaz de programación de aplicación para comunicarse con un tratamiento de radioterapia comercial sistema de planificación. También interfaces con un software de verificación de dosis secundaria comercial. Los insumos necesarios para el sistema son un orden de Plan de tratamiento, aprobado por el oncólogo radioterapeuta, y una simulación computarizada de imagen tomografía (CT), aprobado por el radiólogo. El EPR entonces genera un plan de tratamiento completo de radioterapia. Para los planes de tratamiento de cáncer de cuello uterino, intervención del usuario adicional no es necesaria hasta que se complete el plan. Para planes de tratamiento de cabeza y cuello, después de que el tejido normal y algunas de las estructuras de destino automáticamente se delinean en la imagen de CT, el oncólogo radioterapeuta debe revisar los contornos, realizar modificaciones si es necesario. Ellos también delinean el volumen bruto del tumor. El EPR entonces completa el tratamiento en el proceso de planificación, la creación de un plan VMAT. Por último, debe revisarse el plan completado por personal clínico cualificado.
En las clínicas de radioterapia, la Agencia Internacional de energía atómica (OIEA) recomienda 1 planificador de tratamiento por 300 pacientes, y 1 físico de radiación por 400 pacientes tratados anualmente1. En muchos países, se combinan estas funciones (planificador de tratamiento y físico). En otros países, los tecnólogos de la terapia de radiación (a menudo llamados operadores) también asumen un rol de planificación de tratamiento. Países de bajos y medianos ingresos (PBMI) tienen graves déficits en radioncólogos, físicos médicos y técnicos de la terapia de radiación. 2020, se estima que vamos a necesitar un adicional oncólogos 12.000, 10.000 físicos médicos y 29.000 tecnólogos. 2. estas estimaciones se basan en datos de diversos conjuntos de datos en el dominio público (e.g., OIEA), con personal basado en las recomendaciones de la sociedad europea de radioterapia y Oncología (ESTRO) y OIEA3. Las necesidades de formación son inmensas. Por ejemplo, para físicos médicos, la mayoría guías recomiendan una 2 a 3 año de internado o residencia, a menudo después de que terminación de física médica graduado escolar4,5,6. Este compromiso de 4 años significa que se necesita 40.000 años-hombre de formación sólo para tratar la insuficiencia global de físicos médicos solamente.
Automatización de la planificación del tratamiento podría reducir algunas de estas deficiencias de dotación de personal, físicos particularmente médicos y personal del planeamiento. Planificación automatizada podría reducir el tiempo de que oncólogos gastan en tratamiento de planificación3 y sin duda tienen un papel importante en la elaboración de aperturas de haz de tratamiento de radiación. Este trabajo describe el funcionamiento de un tratamiento totalmente automatizado sistema, la radiación planificación asistente (RPA), desarrollado bajo un proyecto financiado por el Instituto Nacional del cáncer, en definitiva, mejorar el acceso a la radioterapia de alta calidad en todo el mundo 7.
La figura 1 muestra un resumen del tratamiento automatizado proceso implementado en la RPA de planificación. El tratamiento se llevan a cabo las tareas de planificación utilizando cualquiera de los dos funciones en el sistema de planificación de tratamiento (véase la Tabla de materiales para el sistema de planificación), controlada mediante la interfaz de programación de aplicaciones (API), o usando internamente desarrollado funciones. Un componente clave de la RPA es la verificación independiente de todas las tareas que han sido automatizadas de8. Esto se logra mediante un conjunto de segunda, diferentes de algoritmos y funciones. Los resultados de los algoritmos de primarios, que se utilizan para el plan de tratamiento, en comparación con los resultados del secundario algoritmo y marcados si la diferencia es más grande que un determinado criterio9. Los planes de tratamiento que pase que los controles independientes y más manual controles por personal local están listos para ser utilizado para el tratamiento de los pacientes. La documentación de salida de la RPA se ha diseñado específicamente para optimizar el proceso de verificación manual.
El flujo de trabajo del sistema RPA desde el punto de vista de los usuarios se muestra en la figura 2. Las entradas al sistema son un orden de plan aprobado y una imagen de CT aprobada. El oncólogo de radiación crea y aprueba el orden del plan que contiene información básica para el paciente y los detalles sobre el plan previsto (receta, tipo de tratamiento, etcetera). El conjunto de imagen de CT también debe ser aprobado (por el técnico de CT). Esto es para asegurar que el plan se calcula en la correcta imagen de CT. Esto es importante, por ejemplo, cuando se toman varios conjuntos de imagen de TC de un solo paciente. Una vez la RPA recibe un pedido de plan aprobado y un CT aprobado imagen sistema, se genera automáticamente el plan de tratamiento. En algunos casos, como al crear cuadro de campo de 4 tratamientos para el cáncer cervical, los siguientes pasos están totalmente automatizados e intervención del usuario adicional no es necesaria hasta el plan de tratamiento está listo. En otros casos, como la creación de planes de tratamiento de cabeza y cuello VMAT, intervención es necesaria a medio camino a través del proceso de tratamiento automatizado. Para los planes de la cabeza y el cuello, el oncólogo de radiación es necesario para revisión/edición generada automáticamente contornos. También es necesario delinear el volumen bruto del tumor (GTV). En esta situación, después de recibir aprobado plan órdenes y CTs, el EPR realiza algunas iniciales que contornea las tareas, incluyendo contorno de los tejidos normales y algunos objetivos. El radioncólogo luego revisa y aprueba los contornos y el EPR continúa con el tratamiento restante planificación de tareas. El actual sistema ha sido probado con 6 MV y 18 MV radiografía vigas para planes de tratamiento de cabeza y cuello y el cuello uterino, respectivamente, ambos con aplanar filtran. Una vez finalizado el plan de tratamiento, se crea un documento para su revisión y aprobación por el personal clínico apropiado, por ejemplo, físicos y oncólogos de radiación. Algunas de estas tareas se pueden delegar a otros miembros del personal.
Tratamiento moderno de los sistemas de planificación ya ofrecen algunos automatizado los procesos de planificación. El EPR integra, en la medida de lo posible, ofreciendo un completo automatizado proceso de planificación tal que el usuario puede generar planes de tratamiento sin necesidad de abrir un tratamiento complicado interfaz del sistema de planificación. Este manuscrito describe el protocolo para el EPR y luego presenta algunos resultados de ejemplo para la salida del proceso de planificación de tratamiento.
Se describió un protocolo delineando los pasos en la creación de un plan de tratamiento automatizado con el sistema de radiación planificación asistente (RPA). Los pasos cruciales, desde el punto de vista de un usuario, son (1) CT aprobación de (2) Plan de orden aprobación (3) contorno revisión y edición para casos de cabeza y cuello y la revisión de Plan de tratamiento (4). El orden de los dos primeros pasos es intercambiable. El Asistente de planeamiento de radiación actualmente automáticamente crea planes de radioterapia de cabeza y cuello (VMAT) y cáncer de cuello uterino (cuadro 4-campo), y actualmente estamos trabajando en planes para tratamientos contra el cáncer de mama. El objetivo final es automatizar completamente el tratamiento de radioterapia para todos sitios/modalidades, creando una herramienta que genera planes de tratamiento de radioterapia seguro y eficaz.
El sistema actual tiene varias limitaciones. En primer lugar, no puede crear planes de tratamiento para todos los sitios de tratamiento y enfoques, aunque esperamos que su capacidad para mejorar con el tiempo, son alguna forma de automatización total para todos los sitios de tratamiento. También hay un riesgo de dependencia de los usuarios de automatización – este es un riesgo que hemos intentado mitigar mediante la inclusión de muchos controles de verificación independiente (figura 1). Se demostró que el uso de nuestra documentación de plan desarrollado a propósito para verificar los planes de tratamiento permitirá a algunos posibles errores identificados por personal relativamente inexperto, pero el informe por el oncólogo de radiación, y plan de comprobaciones por otros calificados personal es importante.
Esperamos mejorar las interfaces de EPR con el tiempo, en respuesta a comentarios de los usuarios. El flujo de trabajo general y las tareas deben, sin embargo, siguen siendo similares a las descritas en este documento. Este documento debe, por lo tanto, seguir siendo útiles. Documentación adicional también estará disponible, describiendo las modificaciones, capacitación para el plan control, etcetera.
Hay ejemplos de automatización de pasos específicos de la planificación del tratamiento de radioterapia. A nuestro conocimiento éste es el primer sistema para que el flujo de trabajo está totalmente automatizado, que requiere casi ninguna entrada del usuario. Este protocolo describe, desde la perspectiva del usuario, los pasos importantes necesarios para utilizar el Asistente para planificación de la radiación y generar un plan de tratamiento de radioterapia.
The authors have nothing to disclose.
Este trabajo fue financiado por el Instituto Nacional del cáncer, con apoyo adicional por Varian Medical Systems y sistemas médicos de Mobius. Nuestro sistema actual utiliza Eclipse para funciones de planificación de tratamiento y Mobius 3D para la verificación del cálculo de dosis.
Eclipse | Varian Medical Systems | na | Treatment planning system |
Mobius 3D | Mobius Medical Systems | na | Dose calculation verification system |