Article de méthode

Assistant de planification de la radiothérapie - Un outil Web pour soutenir la radiothérapie de haute qualité dans les cliniques aux ressources limitées

DOI :

10.3791/65504

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6 octobre 2023

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1The University of Texas MD Anderson Cancer Center, 2Guy’s and St. Thomas’ Hospital, 3Groote Schuur Hospital and University of Cape Town, 4University of Alabama at Birmingham, 5Tygerberg Hospital and Stellenbosch University, 6Ocean Road Cancer Institute, 7University of the Free State, 8University of California-San Francisco, 9University Hospitals Plymouth NHS Trust, 10Stanford University

Dans cet article

Résumé

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ce protocole décrit une série d’outils automatisés conçus pour l’autocontouring et l’autoplanification de radiothérapie de haute qualité qui sont regroupés dans un service Web afin de maximiser la robustesse et l’évolutivité tout en minimisant les coûts opérationnels.

Résumé

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

L’accès à la radiothérapie est limité dans le monde. L’assistant de planification de la radiothérapie (APR) est un outil Web entièrement automatisé qui est en cours de développement pour offrir des outils de planification de traitement de radiothérapie entièrement automatisés aux cliniques disposant de ressources limitées. L’objectif est d’aider les équipes cliniques à intensifier leurs efforts, afin d’atteindre davantage de patients atteints de cancer. L’utilisateur se connecte à la RPA via une page web, remplit une demande de service (prescription et informations sur les cibles de radiothérapie) et télécharge l’ensemble d’images CT du patient. La RPA propose deux approches de la planification automatisée. Dans le cadre d’une planification en une seule étape, le système utilise la demande de service et la tomodensitométrie pour générer automatiquement les contours et le plan de traitement nécessaires. Dans la planification en deux étapes, l’utilisateur examine et modifie les contours générés automatiquement avant que la RPA ne continue à générer un plan d’arc thérapeutique modulé en volume. Le plan final est téléchargé à partir du site Web de l’APR et importé dans le système local de planification du traitement de l’utilisateur, où la dose est recalculée pour le linac mis en service localement. Si nécessaire, le plan est révisé avant l’approbation de l’utilisation clinique.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Le nombre mondial de cas de cancer devrait atteindre environ 24,6 millions d’ici 2030, le fardeau le plus lourd étant enregistré dans les pays à revenu faible et intermédiaire (PRFI)1. La radiothérapie est un traitement rentable, curatif et palliatif du cancer, qui bénéficie à environ 50 % des patients atteints de cancer et à 60 à 70 % dans les pays à faible revenu où les patients sont plus susceptibles de se présenter à un stade avancé 2,3. Cependant, l’accès à la radiothérapie dans le monde est limité4 ; par exemple, aucun pays d’Afrique n’a la capacité de radiothérapie nécessaire pour répondre à leurs besoins estimés5. Plusieurs études ont estimé ces pénuries imminentes et ce qui serait nécessaire pour répondre aux besoins à venir 6,7.

La Commission d’oncologie du Lancet a fait valoir de manière convaincante que l’investissement dans l’amélioration de la capacité de radiothérapie permettrait non seulement de sauver des vies, mais aussi d’apporter des avantages économiques positifs3. Ils ont également souligné que l’automatisation du contouring de la radiothérapie et de la planification du traitement peut aider les équipes cliniques à intensifier leurs efforts en réduisant considérablement le temps consacré à ces tâches par les oncologues et les physiciens, respectivement, ce qui rend les objectifs plus réalisables.

Notre groupe de recherche a travaillé en collaboration avec les équipes cliniques de MD Anderson et d’hôpitaux du monde entier pour développer des outils automatisés basés sur le Web. Cette suite d’outils (appelée RPA) fournit un contouring basé sur l’intelligence artificielle (décrivant les tumeurs et les organes voisins sur les tomodensitogrammes) et la planification du traitement par radiothérapie (qui définit exactement comment la radiothérapie est administrée). Cette plateforme Web offre l’avantage de réduire le temps et les ressources nécessaires à la préparation de plans de haute qualité pour chaque patient.

Notre expérience avec une première version d’un outil basé sur l’IA chez MD Anderson a montré que le contouring automatisé peut faire gagner jusqu’à 2 heures par patient, ce qui simplifie considérablement le flux de travail. Cela signifie que le personnel clinique actuel sera en mesure d’intensifier ses efforts, en traitant plus de patients avec une radiothérapie de meilleure qualité. En offrant ces outils par l’intermédiaire d’un service Web entièrement automatisé (Radiation Planning Assistant [RPA], RPA.mdanderson.org), nous pouvons minimiser les coûts pour les patients et les fournisseurs et maximiser la portée de cet outil.

Nous développons la RPA depuis 6 ans, et plusieurs changements significatifs ont été apportés depuis notre première publication sur les workflows RPA8. Il s’agit notamment de développer la RPA en un outil Web, réduisant ainsi les coûts associés à l’installation et à la maintenance, et améliorant la robustesse du système. Parmi les autres améliorations, citons les modifications apportées aux interfaces utilisateur afin d’améliorer la convivialité et de réduire le risque d’erreur9 et l’élargissement des options de traitement (en particulier, la planification de la radiothérapie pour le sein10 post-mastectomie et les métastases cérébrales11). Ainsi, le protocole décrit ici est nettement plus avancé que la version initiale précédemment publiée.

L’APR utilise un processus en une seule étape pour créer des contours et des plans dans des situations où la modification des contours n’est généralement pas nécessaire pour créer le plan de traitement. Cela comprend la planification du traitement du cancer du col de l’utérus à quatre champs (basée sur des repères osseux ou des contours des tissus mous générés automatiquement)12,13,14,15, des champs tangentiels ou supraclaviculaires pour le cancer du sein post-mastectomie11 et des champs latéraux opposés pour les traitements du cerveau entier 16. Dans un avenir proche, nous prévoyons ajouter des traitements craniospinaux pour les cancers pédiatriques17, des traitements à trois champs pour le cancer du rectum18 et la planification de traitement pour divers cas palliatifs (corps vertébraux, hanches et côtes)19, ainsi que pour les cancers du poumon et de la vessie. À l’heure actuelle, les traitements plus avancés, en particulier la thérapie par arc à modulation de volume (VMAT), nécessitent un processus en deux étapes dans lequel les contours générés automatiquement sont modifiés avant la planification du traitement13,20. Cependant, la qualité de l’autocontouring basé sur l’apprentissage profond est telle que nous prévoyons de changer ces approches de planification en un processus en une seule étape à l’avenir. Ce protocole met l’accent sur la planification en une seule étape.

La figure 1 montre le flux de travail global pour la création d’un plan de traitement de radiothérapie à l’aide de l’APR, avec plus de détails sur les différentes tâches indiquées dans le tableau 1. En résumé, l’APR exige une demande de service dûment remplie (qui comprend des informations telles que la prescription de la dose et l’approche de traitement) et la tomodensitométrie individuelle du patient. La demande de service doit être acceptée par un radio-oncologue. La tomodensitométrie doit être acceptée par un utilisateur clinique pour s’assurer que les calculs de l’APR sont effectués sur la bonne tomodensitométrie. Une fois que l’APR a généré un plan, celui-ci doit être téléchargé à partir du site Web de l’APR et importé dans le système de planification du traitement de l’utilisateur, où la dose doit être recalculée. Cela est nécessaire car l’APR calcule des plans sur des poutres standard (disponibles pour plusieurs modèles de linac), qui peuvent ne pas correspondre exactement aux caractéristiques de la poutre du linac local. Cette approche a été adoptée pour réduire les coûts, bien qu’une personnalisation puisse être nécessaire si les poutres locales sont significativement différentes de nos poutres standard. Les utilisateurs (planificateur de traitement et radio-oncologue) peuvent apporter des modifications au plan. Le plan entre ensuite dans le flux de travail clinique typique de l’utilisateur, y compris les contrôles d’assurance qualité locaux. Enfin, l’utilisateur doit télécharger son plan final (recalculé et modifié) sur le site Web de l’APR, où une comparaison automatisée entre le plan final et le plan de l’APR est effectuée. Il s’agit d’une vérification utile de l’intégrité des données dans l’ensemble du flux de travail.

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Figure 1 : Flux de travail du processus automatisé de planification du traitement. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Tâche # de la figure 1Description de la tâcheEmplacement
Examiner l’état de tous les patients antérieursTableau de bord principal
1Remplir une demande de service sur le site Web de l’APRTableau de bord des demandes de service
2Télécharger une tomodensitométrie sur le site Web de la RPATableau de bord de tomodensitométrie
3Vérifier l’état du patientTableau de bord principal
Consulter et télécharger le plan RPATableau de bord principal
4Importez le plan dans le TPS de l’utilisateur, recalculez la dose et apportez les modifications nécessairesLocal TPS
5, 6Téléchargez le plan final sur le site Web de l’APRTableau de bord de comparaison des plans
Passez en revue la comparaison automatique du plan final et du plan RPATableau de bord de comparaison des plans
-Le plan entre dans le flux de travail clinique de routine de l’utilisateur, y compris l’assurance qualité régulièreLogiciel propre à l’utilisateur

Tableau 1 : Vue d’ensemble des tâches impliquées dans la création d’un plan RPA à l’aide du flux de travail en 1 étape. TPS local : Système de planification du traitement de l’utilisateur.

Ce manuscrit décrit ce flux de travail en une étape pour l’APR et présente quelques exemples de résultats du processus de planification du traitement. À l’heure actuelle, les approches de planification suivantes utilisent ce flux de travail en une seule étape : i) Plans de traitement en boîte à quatre champs pour les patientes atteintes d’un cancer du col de l’utérus (ouvertures osseuses basées sur des points de repère) ; ii) des plans de traitement en boîte à quatre champs pour les patientes atteintes d’un cancer du col de l’utérus (ouvertures de champ basées sur les tissus mous) ; iii) les plans de traitement tangentiels et supraclaviculaires pour les patients atteints de la paroi thoracique ; iv) les plans de traitement du cerveau entier.

Protocole

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Toutes les données des patients utilisées pour évaluer la RPA ont été utilisées rétrospectivement, avec l’approbation du MD Anderson Institutional Review Board de l’Université du Texas. L’APR comprend une série de tableaux de bord situés à gauche du menu principal de la page Web de l’APR (Figure 2). La figure 2 montre le tableau de bord principal. Tous les tableaux de bord ont une apparence similaire, mais se concentrent sur des tâches et un personnel différents. Le protocole suivant décrit les processus clés pour la création automatique d’un plan de traitement.

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Figure 2 : Capture d’écran du tableau de bord principal de l’APR. Veuillez cliquer ici pour afficher une version agrandie de cette figure.

1. Compléter la demande de service

  1. Pour créer et accepter une nouvelle demande de service pour la planification automatique :
    1. Accédez au tableau de bord Demande de service en cliquant sur le canal Demande de service.
    2. Cliquez sur Nouveau formulaire pour générer un nouveau formulaire de demande de service.
    3. Dans la section 1 : Données démographiques, répondez aux questions. Sélectionnez la technique de traitement dans le menu déroulant Traitement . Cliquez sur l’individu figure-protocol-2 dans le menu déroulant de la technique de traitement pour accéder à plus de détails sur la technique de traitement.
    4. Dans la section 2 : Traitement – Questions générales, répondez aux questions. Ces questions sont les mêmes pour tous les patients ; leur but est d’inciter activement l’utilisateur à déterminer si le plan d’APR est approprié pour le patient actuel.
    5. Section 3 : Questions spécifiques au traitement, répondez aux questions de l’approche thérapeutique choisie, y compris les détails des cibles de traitement et de la prescription.
    6. Cliquez sur soumettre. Une fois que le PDF de la demande de service a été généré automatiquement, sélectionnez le patient dans la liste des patients (sur le tableau de bord de la demande de service). Examinez le PDF de la demande de service (Figure 3), faites-le défiler si nécessaire, puis cliquez sur Accepter pour approuver la demande de service.
      REMARQUE : Ce PDF doit être accepté par un radio-oncologue avant que l’APR ne lance le profilage et la planification automatisés. L’état du plan RPA peut être déterminé sur la page Demande de service, comme indiqué dans le tableau 2. La figure 3 montre un exemple de demande de service qui a été créée pour un plan à 4 champs basé sur les tissus mous pour le cancer du col de l’utérus.

   

StatutRésumé
En attente d’examenLa demande de service pour ce patient a déjà été créée et attend que le radio-oncologue l’accepte.
AcceptéLa demande de service pour ce patient a été acceptée. Le statut de ce patient dans le tableau de bord Demande de service ne changera pas tant qu’une tomodensitométrie pour ce patient n’aura pas été acceptée.
Rejeté par l’utilisateurL’Utilisateur a rejeté la Demande de Service.
SoumisCe cas a été soumis à la RPA – plus de détails sur l’état de ce patient peuvent être trouvés sur le tableau de bord principal.
Erreur système RPALe traitement par l’APR a été lancé, mais l’APR a rencontré une erreur et n’a pas pu terminer sa tâche.

Tableau 2 : Catégories de statut des patients pour le tableau de bord des demandes de service.

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Figure 3 : Exemple de demande de service créée pour un plan à 4 champs basé sur les tissus mous pour le cancer du col de l’utérus. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

2. Téléchargez la tomodensitométrie et acceptez-la pour une planification automatisée

La figure 4 montre une capture d’écran de l’espace de travail de révision CT. Pour télécharger et examiner une tomodensitométrie :

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Figure 4 : Capture d’écran de l’espace de travail de révision CT. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

  1. Accédez au tableau de bord CT Scans en cliquant sur le canal CT Scans.
  2. Cliquez sur le bouton Télécharger CT . Sélectionnez le dossier dans lequel la tomodensitométrie (format DICOM) est stockée à l’aide de l’explorateur de dossiers qui s’ouvre automatiquement. Suivez les instructions pour confirmer la sélection.
  3. Passez en revue la tomodensitométrie téléchargée en sélectionnant le patient dans la liste des patients pour ouvrir la visionneuse de tomodensitométrie pour ce patient (Figure 4), puis utilisez les commandes suivantes :
    1. Chargez l’ensemble de l’image 3D CT en cliquant sur Charger CT.
      REMARQUE : Les autres outils de navigation ne sont pas actifs tant que cette opération n’est pas terminée.
    2. Faites défiler les tranches entre toutes les vues et utilisez l’un des outils suivants :
      1. Cliquez sur < > boutons sous chaque vue CT pour passer à la tranche suivante.
      2. Cliquez sur << >> boutons sous chaque vue CT pour déplacer cinq tranches dans la direction sélectionnée.
      3. Molette de défilement de la souris : Déplacez le curseur sur n’importe quelle vue CT, puis utilisez la molette de défilement de la souris pour faire défiler les tranches.
      4. Cliquez sur le bouton Intersection pour superposer un réticule sur chaque vue CT (axiale, coronale et sagittale). Cliquez sur l’une des trois vues pour déplacer le réticule vers ce point - les autres vues suivront en conséquence. Cliquez sur le bouton Intersection pour activer/désactiver cet outil.
      5. Cliquez sur le bouton Zoom/Panoramique . Examinez ensuite l’image à l’aide de la molette de la souris pour zoomer sur la vue où le curseur est positionné ou cliquez avec le bouton droit de la souris et maintenez-le enfoncé sur une vue CT, puis déplacez la souris pour effectuer un panoramique.
      6. Cliquez sur Iso marqué pour déplacer les vues CT vers l’isocentre marqué (basé sur la détection automatisée de trois marqueurs radio-opaques).
        REMARQUE : Ce bouton est inactif si le jeu d’images CT 3D n’a pas été chargé (cliquez sur Charger 3D pour résoudre ce problème) ou si le RPA n’a pas été en mesure de détecter un isocentre marqué (tel qu’identifié par une configuration à trois points).
  4. Cliquez sur le bouton Point de référence pour ajouter un point de référence.
    1. Déplacez les trois vues vers l’emplacement du point de référence souhaité à l’aide de l’outil d’intersection .
    2. Cliquez sur le bouton Point de référence pour ajouter un point de référence.
    3. Si un point de référence a déjà été sélectionné, cliquez sur Point de référence pour déplacer les trois vues vers ce point.
      REMARQUE : Ce bouton ajoute un point de référence à une image s’il n’existe pas de point de référence. Il peut également déplacer les vues d’image CT vers le point de référence s’il en existe déjà un. Un nouveau point de référence ne peut être sélectionné que pour les tomodensitogrammes qui n’ont pas été acceptés. Vous trouverez ci-dessous les étapes à suivre pour ajouter un point de référence :
    4. Pour sélectionner un nouveau point de référence, effacez d’abord le point de référence actuel en cliquant sur Effacer le point de référence , puis ajoutez-en un nouveau. La RPA n’accepte qu’un seul point de référence.
  5. Acceptez la tomodensitométrie. Après avoir examiné la tomodensitométrie du patient comme déjà décrit ci-dessus, effectuez les opérations suivantes :
    1. Répondez aux questions sous les images CT afin de minimiser les risques et de réduire l’occurrence d’erreurs dans les calculs RPA ultérieurs.
    2. Sélectionnez Accepter et suivez les instructions.
      REMARQUE : Cette tâche peut être effectuée par toute personne identifiée comme utilisateur clinique de l’APR. Les catégories d’état des patients actuels peuvent être consultées sur le tableau de bord des tomodensitogrammes et sont indiquées dans le tableau 3.
StatutRésumé
En attente d’examenLa tomodensitométrie a fait l’objet d’un traitement initial et attend que l’utilisateur l’examine et l’accepte.
AcceptéLa tomodensitométrie de ce patient a été acceptée. Veuillez noter que le statut de ce patient dans le tableau de bord de la tomodensitométrie ne changera pas tant qu’une demande de service n’aura pas été acceptée.
Rejeté par l’utilisateurLa tomodensitométrie a été rejetée par l’utilisateur.
SoumisCe cas a été soumis à la RPA – plus de détails sur l’état de ce patient peuvent être trouvés sur le tableau de bord principal.
Erreur système RPALe traitement par l’APR a été lancé, mais l’APR a rencontré une erreur et n’a pas été en mesure d’accomplir ses tâches.

Tableau 3 : Catégories de statut des patients pour le tableau de bord CT Scans.

3. Suivre l’avancement de la planification

Les catégories de statut des patients actuels peuvent être consultées sur le tableau de bord principal (tableau 4). Pour effectuer un examen préliminaire d’un plan RPA terminé et le télécharger pour l’utiliser :

StatutRésumé
Pas de tomodensitométrie acceptéeCe patient n’a pas de tomodensitométrie acceptée (mais une demande de service acceptée est disponible).
Aucune demande de service acceptéeCe patient n’a pas de demande de service acceptée (mais une tomodensitométrie acceptée est disponible).
QueueLes données de ce patient ont été envoyées au système RPA et sont mises en file d’attente pour traitement.
TraitementLe traitement initial des données de ce patient est en cours.
Traitement-contouringLes contours RPA sont en cours de génération.
Rapport de traitement-contournageLe rapport sur les contours RPA est en cours de génération.
Contours RPA completsLes contours générés par la RPA sont complets et prêts à être téléchargés et modifiés par l’utilisateur (workflows en 2 étapes uniquement).
En attente d’examen des contoursLes contours de planification (c’est-à-dire les contours après que l’utilisateur a apporté des modifications/ajouts) ont été téléchargés dans l’APR et le rapport sur les contours du plan a été généré. L’utilisateur doit accepter ce rapport (à partir du tableau de bord des contours).
Contours en file d’attenteLes contours de planification (c’est-à-dire les contours après que l’utilisateur a effectué des modifications/ajouts) sont mis en file d’attente pour être traités avant le processus de planification RPA.
En file d’attente – pré-planLe plan de ce patient est mis en file d’attente pour le processus de planification.
Traitement – planification préalableLe processus de planification préalable est en cours.
Optimisation des files d’attenteLe plan de ce patient est mis en file d’attente pour le processus d’optimisation du plan.
Optimisation du traitementL’optimisation du plan est en cours.
En file d’attente – AQLe plan de ce patient est mis en file d’attente pour le processus automatisé d’assurance qualité (QA).
Traitement – AQL’assurance qualité du plan est en cours.
Rapport sur le plan de traitementLe rapport final du plan est en cours d’élaboration.
Plan complet de RPALe plan RPA est complet et prêt à être téléchargé.
Échec – Échec de la RPAUn processus RPA a échoué.

Tableau 4 : Catégories de statut des patients pour le tableau de bord principal.

  1. Passez en revue un plan RPA terminé en sélectionnant le patient, puis en sélectionnant Vérifier en haut du tableau de bord principal. Consultez le rapport sur le plan d’APR (PDF) de ce patient qui s’ouvre automatiquement dans un nouvel onglet.
    REMARQUE : Le rapport sur le plan d’APR en format PDF est également accessible à partir de la fenêtre de téléchargement.
  2. Téléchargez un plan RPA complété en cliquant sur l’icône de téléchargement. Attendez qu’une fenêtre s’ouvre et que les fichiers DICOM, ainsi que le rapport du plan RPA (PDF), soient téléchargés pour être importés dans le système de planification du traitement.

4. Importation du plan RPA dans le système de planification du traitement de l’utilisateur et examen pour une utilisation clinique

REMARQUE : Une fois le plan RPA téléchargé (fichiers DICOM), les étapes suivantes doivent être effectuées dans le système de planification du traitement de l’utilisateur :

  1. Importez la tomodensitométrie du patient dans le TPS local. Il s’agit de l’analyse d’origine qui a été téléchargée dans l’APR.
  2. Importez le plan RPA et les contours RPA dans le TPS local.
  3. Recalculez la dose à l’aide de l’algorithme de calcul de dose commandé localement et de l’option MU fixe utilisée .
  4. Comparez les contours importés et la dose calculée avec ceux du rapport RPA (pour vérifier que l’importation est correcte).
  5. Examinez le plan pour vous assurer qu’il est approprié et modifiez-le au besoin.
    REMARQUE : Cette étape peut inclure la modification des formes de champ et la renormalisation des champs. Il est très important que l’équipe clinique examine le plan final dans son système de planification du traitement et y apporte les modifications nécessaires avant l’utilisation clinique.

5. Téléchargement du plan final sur le site Web de l’APR et examen de la comparaison automatique du plan final et du plan de l’APR

Les patients pour lesquels un plan RPA a été généré apparaîtront dans le tableau de bord de comparaison des plans. Le tableau de bord de comparaison des régimes fournit les catégories de statut indiquées dans le tableau 5 pour les patients actuels. Pour télécharger le plan utilisateur final et consulter une comparaison automatique du plan utilisateur et du plan RPA :

StatutRésumé
Téléchargement de plan en attenteCet état s’affiche lorsqu’un cas a été généré.
TraitementLa comparaison des plans est en cours de traitement.
Téléchargement du plan en attente – RÉESSAYERLa comparaison des plans n’est pas possible. L’utilisateur doit examiner les fichiers téléchargés et réessayer. Les raisons possibles de ce statut incluent le téléchargement de fichiers incorrects.
Comparaison Prêt-RéussiteLe rapport comparatif des régimes est prêt à être consulté. Toutes les comparaisons de plans ont satisfait aux critères. Certaines comparaisons peuvent être signalées – l’utilisateur doit consulter le rapport.
Comparaison Prêt-ÉchecLe rapport comparatif des régimes est prêt à être consulté. Certaines comparaisons n’ont pas respecté les critères définis : l’utilisateur doit examiner attentivement le rapport et en déterminer la cause.

Tableau 5 : Catégories de statut des patients pour le tableau de bord de comparaison des régimes.

  1. Sélectionnez le patient, puis cliquez sur Télécharger le plan.
  2. Sélectionnez le fichier de structure, le plan et les fichiers de dose DICOM à télécharger.
  3. Examinez le rapport de comparaison des régimes en sélectionnant d’abord le patient. Ensuite, examinez le rapport de comparaison des plans (Figure 5) qui s’ouvre au bas de l’écran (un exemple est illustré à la Figure 5).

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Figure 5 : Exemple de rapport de comparaison automatique des régimes. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Résultats

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

L’objectif du tableau de bord principal (figure 1) est de fournir un aperçu rapide de l’état des patients actuels dans l’APR, de permettre un examen rapide des plans terminés, de télécharger les plans terminés pour examen et modification dans le système de planification du traitement de l’utilisateur, et de fournir des outils avancés de navigation et de tri des patients. Pour que les patients puissent comparaître ici, ils doivent avoir au moins l’un des documents suivants : (1) une tomodensitométrie acceptée ou (2) un formulaire de service accepté. Les catégories de statut des patients actuels peuvent être consultées sur le tableau de bord principal (tableau 4).

Un exemple de champ latéral d’un plan de radiothérapie du cerveau entier est illustré à la figure 6. La figure 7 montre un exemple de champ latéral tiré d’un plan de boîte à 4 champs basé sur un point de repère osseux pour le cancer du col de l’utérus. Dans les deux cas, le plan final doit être téléchargé, puis importé dans le système de planification du traitement de l’utilisateur, où les résultats doivent être examinés, modifiés et recalculés. L’APR crée également un rapport de plan final (PDF) qui comprend la demande de service (voir l’exemple de la figure 3), le rapport d’approbation de la tomodensitométrie et d’autres détails du plan de traitement.

L’objectif du tableau de bord Demande de service (Tableau 2) est de fournir un aperçu rapide de l’état de la demande de service pour les patients actuels dans l’APR, de créer une nouvelle demande de service, d’accepter une demande de service terminée et de modifier une demande de service. Les patients qui ont une demande de service soumise ou acceptée sont affichés sur ce tableau de bord, qui est accessible à tous les utilisateurs de l’APR. Cependant, seuls les utilisateurs enregistrés dans le système RPA en tant que radio-oncologues peuvent accepter une demande de service.

L’objectif du tableau de bord de la tomodensitométrie (tableau 3) est de fournir un aperçu rapide de l’état des tomodensitogrammes pour les patients actuels de l’APR, de télécharger de nouveaux tomodensitogrammes, d’examiner et d’accepter les tomodensitogrammes, et d’ajouter des points de référence aux tomodensitogrammes. Des points de référence sont ajoutés pour guider la RPA dans certaines situations spécifiques, par exemple lorsque l’utilisateur souhaite utiliser une bordure supérieure non standard pour des plans de boîte simples à 4 champs pour le cancer du col de l’utérus. Les patients pour lesquels une tomodensitométrie a été téléchargée sont affichés ici. N’importe quel utilisateur peut consulter le tableau de bord de la tomodensitométrie, mais seuls les utilisateurs enregistrés en tant qu’utilisateurs cliniques peuvent accepter les tomodensitogrammes.

Une fois que l’utilisateur a confirmé son plan final, il peut l’exporter à partir de son TPS et le télécharger dans le RPA. Le but de ce processus est de fournir un moyen de vérifier que les données ont été correctement communiquées entre différents appareils.

Les patients pour lesquels un plan RPA a été généré apparaîtront dans le tableau de bord de comparaison des plans. Le tableau de bord de comparaison des régimes fournit les catégories de statut indiquées dans le tableau 5 pour les patients actuels.

figure-results-1
Figure 6 : Champ latéral typique de la radiothérapie du cerveau entier. Cette vue montre les projections des contours de la structure ainsi que les positions des collimateurs principaux (jaune) et des collimateurs multilames (bleu). Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

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Figure 7 : Exemple de champ latéral tiré d’un plan de boîte à 4 champs basé sur un point de repère osseux pour le cancer du col de l’utérus. Cette vue montre les positions des collimateurs principaux (jaune) et des collimateurs multilames (bleu). Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ce protocole décrit les étapes de la création de plans de traitement automatisés à l’aide de la RPA. Les étapes clés sont (1) le téléchargement et l’approbation de la tomodensitométrie, (2) l’achèvement et l’approbation de la demande de service, (3) le téléchargement et l’importation du plan dans le TPS de l’utilisateur et le recalcul de la dose et de l’édition du plan, et (4) le téléchargement du plan final édité pour comparaison avec le plan RPA. L’ordre de l’approbation CT et de l’approbation de la demande de service sont interchangeables. Certains plans, en particulier les plans d’arc à modulation de volume pour le cancer de la tête et du cou et du col de l’utérus, sont créés dans un processus en deux étapes dans lequel les interactions supplémentaires de l’utilisateur et les contours et plans sont générés séparément. Dans l’ensemble, cependant, les processus sont similaires, et nous nous attendons à ce que ces approches avancées de planification du traitement puissent être transformées en un processus en une seule étape à l’avenir. L’acceptabilité clinique globale que l’on peut attendre de ces outils et des outils en cours de développement pour les versions futures peut être trouvée dans nos travaux publiés 10,12,14,15,16,17,18,19,20,21,22.

Ces outils présentent plusieurs limites, comme nous l’avons décrit dans nos travaux antérieurs, qui ont étudié les risques liés au déploiement de l’assistant de planification de la radiothérapie dans les cliniques de radiothérapie 9,23. Bien que l’interface utilisateur ait été conçue pour minimiser le risque de saisie de données inappropriées, telles que des images CT qui n’ont pas un champ de vision suffisant ou des erreurs de saisie manuelle des données, il existe toujours un risque d’erreur. Plus précisément, l’erreur humaine, le biais d’automatisation (trop de confiance dans les résultats) et l’erreur logicielle sont préoccupants9. Un examen minutieux et, si nécessaire, une modification des contours et des plans générés automatiquement sont essentiels pour une utilisation sûre de l’assistant de planification des rayonnements. En général, ces examens devraient suivre le même processus que celui suivi pour l’examen des plans cliniques par les physiciens et les radio-oncologues, bien que cela puisse être appuyé par l’utilisation de listes de contrôle élaborées spécifiquement pour compléter l’examen manuel des plans de traitement créés automatiquement24.

Il existe des situations où la RPA ne sera pas en mesure de générer un plan et signalera une erreur à l’utilisateur. Dans presque tous les cas, cela sera dû au fait que l’APR rencontrera des données inattendues qu’elle ne peut pas interpréter, telles qu’un champ de vision ou un positionnement insuffisant du patient (par exemple, si une image de tomodensitométrie a été prise à l’aide d’un protocole en décubitus dorsal, mais avec le patient en position couchée). L’utilisateur peut être en mesure d’identifier le problème en fonction de l’endroit où l’erreur est signalée. Dans la plupart des cas, ces situations ne peuvent être résolues que par un contournage ou une planification manuelle. L’équipe RPA peut également être en mesure d’examiner les fichiers journaux pour identifier le problème.

La RPA a été conçue et développée spécifiquement pour fournir des outils d’auto-contouring et d’autoplanification de haute qualité aux cliniques aux ressources limitées, en particulier celles des pays à revenu faible et intermédiaire. Nous travaillons actuellement sur les processus réglementaires, juridiques et administratifs qui mèneront à l’utilisation clinique de l’APR. Une fois que cela se produit, nous prévoyons de surveiller attentivement l’utilisation et d’apporter des modifications au flux de travail ou aux interfaces utilisateur en réponse à tout risque imprévu ou à tout autre commentaire des utilisateurs. L’objectif est de fournir des outils qui soutiennent les services de radiothérapie, de sorte que les équipes cliniques locales puissent intensifier leurs efforts, améliorant ainsi l’accès à des plans de radiothérapie cohérents et de haute qualité. Nous espérons que cela se traduira par de meilleurs résultats pour les patients, ainsi que par une réduction des temps d’attente. Bien que le portefeuille actuel soit limité aux cancers de la tête et du cou, du sein et du col de l’utérus, ainsi qu’à l’irradiation du cerveau entier pour les métastases cérébrales, nous travaillons sur des traitements supplémentaires qui seront intégrés dans les futures versions17, 18 et 19.

Déclarations de divulgation

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

LEC détient des options d’achat d’actions dans Leo Cancer Care. HB est maintenant employé chez Varian Medical Systems. AJ occupe un poste de consultant chez Genentech. JB occupe un poste de consultant auprès d’Icon Cancer Care ; WS occupe un poste de consultant auprès de l’IBA Dosimetry ; JY a reçu une aide financière pour ses déplacements de la part de SunNuclear Corp. HS a reçu des honoraires de la Cipla.

Remerciements

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Ces travaux ont été financés par le National Cancer Institute et le Wellcome Trust, avec le soutien supplémentaire de Varian Medical Systems. Notre système actuel utilise Eclipse pour les fonctions de planification du traitement. Nous tenons également à remercier Ann Sutton des services d’édition, Research Medical Library, UT MD Anderson Cancer Center. En plus du financement institutionnel pour le développement de la RPA, nos équipes de recherche reçoivent des fonds de l’Institut de prévention et de recherche sur le cancer du Texas (CPRIT) et du Fonds pour l’innovation en informatique du cancer, le MD Anderson Cancer Center de l’Université du Texas.

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article
NomEntrepriseNuméro de catalogueCommentaires
Assistant en planification des rayonnementsMD Anderson Cancer Centernapage web

Références

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  1. Cancer incidence and mortality worldwide: Sources, methods and major patterns in GLOBOCAN 2012. International Journal of Cancer. 136 (5), E359-E386 (2015).">Ferlay, J., et al. Cancer incidence and mortality worldwide: Sources, methods and major patterns in GLOBOCAN 2012. International Journal of Cancer. 136 (5), E359-E386 (2015).
  2. Global palliative radiotherapy: a framework to improve access in resource-constrained settings. Annals of Palliative Medicine. 8 (3), 274-284 (2019).">Elmore, S. N. C., et al. Global palliative radiotherapy: a framework to improve access in resource-constrained settings. Annals of Palliative Medicine. 8 (3), 274-284 (2019).
  3. Expanding global access to radiotherapy. The Lancet. Oncology. 16 (10), 1153-1186 (2015).">Atun, R., et al. Expanding global access to radiotherapy. The Lancet. Oncology. 16 (10), 1153-1186 (2015).
  4. Global access to radiotherapy services: have we made progress during the past decade. Journal of Global Oncology. 2 (4), 207-215 (2016).">Yap, M. L., Zubizarreta, E., Bray, F., Ferlay, J., Barton, M. Global access to radiotherapy services: have we made progress during the past decade. Journal of Global Oncology. 2 (4), 207-215 (2016).
  5. C. al. Radiotherapy resources in Africa: an International Atomic Energy Agency update and analysis of projected needs. The Lancet. Oncology. 22 (9), e391-e399 (2021).">Elmore, S. N. C., et al. C. al. Radiotherapy resources in Africa: an International Atomic Energy Agency update and analysis of projected needs. The Lancet. Oncology. 22 (9), e391-e399 (2021).
  6. Radiation therapy infrastructure and human resources in low- and middle-income countries: present status and projections for 2020. International Journal of Radiation Oncology, Biology, Physics. 89 (3), 448-457 (2014).">Datta, N. R., Samiei, M., Bodis, S. Radiation therapy infrastructure and human resources in low- and middle-income countries: present status and projections for 2020. International Journal of Radiation Oncology, Biology, Physics. 89 (3), 448-457 (2014).
  7. Global costs, health benefits, and economic benefits of scaling up treatment and imaging modalities for survival of 11 cancers: a simulation-based analysis. The Lancet. Oncology. 22 (3), 341-350 (2021).">Ward, Z. J., Scott, A. M., Hricak, H., Atun, R. Global costs, health benefits, and economic benefits of scaling up treatment and imaging modalities for survival of 11 cancers: a simulation-based analysis. The Lancet. Oncology. 22 (3), 341-350 (2021).
  8. Radiation Planning Assistant - a streamlined, fully automated radiotherapy treatment planning system. Journal of Visualized Experiments. (134), e57411(2018).">Court, L. E., et al. Radiation Planning Assistant - a streamlined, fully automated radiotherapy treatment planning system. Journal of Visualized Experiments. (134), e57411(2018).
  9. Using failure mode and effects analysis to evaluate risk in the clinical adoption of automated contouring and treatment planning tools. Practical Radiation Oncology. 12 (4), e344-e353 (2022).">Nealon, K. A., et al. Using failure mode and effects analysis to evaluate risk in the clinical adoption of automated contouring and treatment planning tools. Practical Radiation Oncology. 12 (4), e344-e353 (2022).
  10. Automated treatment planning of postmastectomy radiotherapy. Medical Physics. 46 (9), 3767-3775 (2019).">Kisling, K., et al. Automated treatment planning of postmastectomy radiotherapy. Medical Physics. 46 (9), 3767-3775 (2019).
  11. Customizable landmark-based field aperture design for automated whole-brain radiotherapy treatment planning. Journal of Applied Clinical Medical Physics. 24 (3), e13839(2022).">Xiao, Y., et al. Customizable landmark-based field aperture design for automated whole-brain radiotherapy treatment planning. Journal of Applied Clinical Medical Physics. 24 (3), e13839(2022).
  12. Fully automatic treatment planning for external-beam radiation therapy of locally advanced cervical cancer: a tool for low-resource clinics. Journal of Global Oncology. 5, 1-9 (2019).">Kisling, K., et al. Fully automatic treatment planning for external-beam radiation therapy of locally advanced cervical cancer: a tool for low-resource clinics. Journal of Global Oncology. 5, 1-9 (2019).
  13. Clinical acceptability of fully automated external beam radiotherapy for cervical cancer with three different beam delivery techniques. Medical Physics. 49 (9), 5742-5751 (2022).">Rhee, D. J., et al. Clinical acceptability of fully automated external beam radiotherapy for cervical cancer with three different beam delivery techniques. Medical Physics. 49 (9), 5742-5751 (2022).
  14. Automated radiation treatment planning for cervical cancer. Seminars in Radiation Oncology. 30 (4), 340-347 (2020).">Rhee, D. J., et al. Automated radiation treatment planning for cervical cancer. Seminars in Radiation Oncology. 30 (4), 340-347 (2020).
  15. Automatic contouring system for cervical cancer using convolutional neural networks. Medical Physics. 47 (11), 5648-5658 (2020).">Rhee, D. J., et al. Automatic contouring system for cervical cancer using convolutional neural networks. Medical Physics. 47 (11), 5648-5658 (2020).
  16. Automated WBRT treatment planning via deep learning auto-contouring and customizable landmark-based field aperture design. arXiv. , (2022).">Xiao, Y., et al. Automated WBRT treatment planning via deep learning auto-contouring and customizable landmark-based field aperture design. arXiv. , (2022).
  17. Automating the treatment planning process for 3D-conformal pediatric craniospinal irradiation therapy. Pediatric Blood & Cancer. 70 (3), e30164(2023).">Hernandez, S., et al. Automating the treatment planning process for 3D-conformal pediatric craniospinal irradiation therapy. Pediatric Blood & Cancer. 70 (3), e30164(2023).
  18. Automation of radiation treatment planning for rectal cancer. Journal of Applied Clinical Medical Physics. 23 (9), e13712(2022).">Huang, K., et al. Automation of radiation treatment planning for rectal cancer. Journal of Applied Clinical Medical Physics. 23 (9), e13712(2022).
  19. An automated treatment planning framework for spinal radiation therapy and vertebral-level second check. International Journal of Radiation Oncology, Biology, Physics. 114 (3), 516-528 (2022).">Netherton, T. J., et al. An automated treatment planning framework for spinal radiation therapy and vertebral-level second check. International Journal of Radiation Oncology, Biology, Physics. 114 (3), 516-528 (2022).
  20. Clinical acceptability of automated radiation treatment planning for head and neck cancer using the Radiation Planning Assistant. Practical Radiation Oncology. 11 (3), 177-184 (2021).">Olanrewaju, A., et al. Clinical acceptability of automated radiation treatment planning for head and neck cancer using the Radiation Planning Assistant. Practical Radiation Oncology. 11 (3), 177-184 (2021).
  21. Automatic contouring QA method using a deep learning-based autocontouring system. Journal of Applied Clinical Medical Physics. 23 (8), e13647(2022).">Rhee, D. J., et al. Automatic contouring QA method using a deep learning-based autocontouring system. Journal of Applied Clinical Medical Physics. 23 (8), e13647(2022).
  22. Automatic detection of contouring errors using convolutional neural networks. Medical Physics. 46 (11), 5086-5097 (2019).">Rhee, D. J., et al. Automatic detection of contouring errors using convolutional neural networks. Medical Physics. 46 (11), 5086-5097 (2019).
  23. A risk assessment of automated treatment planning and recommendations for clinical deployment. Medical Physics. 46 (6), 2567-2574 (2019).">Kisling, K., et al. A risk assessment of automated treatment planning and recommendations for clinical deployment. Medical Physics. 46 (6), 2567-2574 (2019).
  24. Development and validation of a checklist for use with automatically generated radiotherapy plans. Journal of Applied Clinical Medical Physics. 23 (9), e13694(2022).">Nealon, K. A., Court, L. E., Douglas, R. J., Zhang, L., Han, E. Y. Development and validation of a checklist for use with automatically generated radiotherapy plans. Journal of Applied Clinical Medical Physics. 23 (9), e13694(2022).

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