Artykuł metodologiczny

Asystent planowania radioterapii - internetowe narzędzie wspierające wysokiej jakości radioterapię w klinikach o ograniczonych zasobach

2.5K wyświetleń

⸱

DOI:

10.3791/65504

⸱

6 października 2023

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
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

W tym artykule

Podsumowanie

Ten protokół opisuje szereg zautomatyzowanych narzędzi przeznaczonych do wysokiej jakości radioterapii, automatycznego konturowania i automatycznego planowania, które są pakowane w usługę internetową w celu maksymalizacji niezawodności i skalowalności przy jednoczesnej minimalizacji kosztów operacyjnych.

Streszczenie

Dostęp do radioterapii na całym świecie jest ograniczony. Asystent Planowania Radioterapii (RPA) to w pełni zautomatyzowane, internetowe narzędzie, które jest opracowywane w celu zaoferowania w pełni zautomatyzowanych narzędzi do planowania leczenia radioterapią klinikom o ograniczonych zasobach. Celem jest pomoc zespołom klinicznym w zwiększeniu ich wysiłków, a tym samym dotarcie do większej liczby pacjentów z rakiem. Użytkownik łączy się z RPA za pośrednictwem strony internetowej, wypełnia zgłoszenie serwisowe (recepta i informacje o celach radioterapii) oraz przesyła zestaw obrazów CT pacjenta. RPA oferuje dwa podejścia do zautomatyzowanego planowania. W jednoetapowym planowaniu system wykorzystuje zgłoszenie serwisowe i tomografię komputerową do automatycznego generowania niezbędnych konturów i planu leczenia. W planowaniu dwuetapowym użytkownik przegląda i edytuje automatycznie wygenerowane kontury, zanim RPA będzie kontynuować generowanie planu terapii łukiem z modulacją objętości. Ostateczny plan jest pobierany ze strony internetowej RPA i importowany do lokalnego systemu planowania leczenia użytkownika, gdzie dawka jest przeliczana dla lokalnie zleconego linacu; W razie potrzeby plan jest edytowany przed zatwierdzeniem do użytku klinicznego.

Wprowadzenie

Przewiduje się, że globalna liczba przypadków nowotworów wzrośnie do około 24,6 miliona do 2030 roku, przy czym największe obciążenie wystąpi w krajach o niskim i średnim dochodzie (LMICs)1. Radioterapia jest kosztowo efektywną metodą leczenia nowotworów, zarówno w celu kuratywnym, jak i paliatywnym, przynosząc korzyści około 50% pacjentów onkologicznych oraz od 60% do 70% w krajach o niskim dochodzie, gdzie pacjenci częściej zgłaszają się na późnym etapie choroby2,3. Jednak dostęp do radioterapii na świecie jest ograniczony4; na przykład żadne kraje w Afryce nie dysponują zapleczem radioterapeutycznym pozwalającym zaspokoić szacowane zapotrzebowanie5. W kilku badaniach oszacowano te nadchodzące niedobory oraz określono wymagania niezbędne do zaspokojenia przyszłych potrzeb6,7.

Komisja Lancet Oncology przedstawiła przekonujące argumenty za tym, że inwestycje w poprawę wydajności radioterapii nie tylko uratowałyby życie, ale przyniosłyby również pozytywne korzyści ekonomiczne3. Wskazano również konkretnie, że automatyzacja konturowania w radioterapii oraz planowania leczenia może pomóc zespołom klinicznym w zwiększeniu zakresu ich działań poprzez znaczną redukcję czasu poświęcanego na te zadania odpowiednio przez onkologów i fizyków, co sprawi, że cele te staną się bardziej osiągalne.

Nasz zespół badawczy współpracuje z zespołami klinicznymi w MD Anderson oraz w szpitalach na całym świecie nad opracowaniem zautomatyzowanych narzędzi internetowych. Ten zestaw narzędzi (nazwany RPA) umożliwia konturowanie oparte na sztucznej inteligencji (wyznaczanie obrysów guzów i pobliskich organów na skanach CT) oraz planowanie radioterapii (które precyzyjnie określa sposób dostarczania promieniowania). Ta platforma internetowa zapewnia korzyść w postaci zmniejszenia czasu i zasobów potrzebnych do przygotowania wysokiej jakości planów dla każdego pacjenta.

Nasze doświadczenia z wczesną wersją narzędzia opartego na sztucznej inteligencji w MD Anderson wykazały, że zautomatyzowane konturowanie może zaoszczędzić do 2 h na pacjenta, co stanowi znaczące usprawnienie procesu pracy. Oznacza to, że obecny personel kliniczny będzie mógł zwiększyć skalę swoich działań, leczząc więcej pacjentów przy zastosowaniu radioterapii wyższej jakości. Udostępniając te narzędzia za pośrednictwem w pełni zautomatyzowanej usługi internetowej (Radiation Planning Assistant [RPA], RPA.mdanderson.org), możemy zminimalizować koszty dla pacjentów i dostawców oraz zmaksymalizować zasięg tego narzędzia.

Przez 6 lat rozwijaliśmy RPA i od czasu naszej pierwszej publikacji na temat przepływów pracy w RPA8 wprowadzono kilka istotnych zmian. Obejmują one przekształcenie RPA w narzędzie oparte na przeglądarce internetowej, co pozwoliło na obniżenie kosztów związanych z instalacją i konserwacją oraz poprawę stabilności systemu. Pozostałe ulepszenia obejmują zmiany w interfejsach użytkownika w celu zwiększenia użyteczności i zmniejszenia ryzyka błędów9 oraz rozszerzenie opcji leczenia (w szczególności o planowanie radioterapii piersi po mastektomii10 oraz przerzutów do mózgu11). W związku z tym protokół opisany w niniejszym opracowaniu jest znacznie bardziej zaawansowany niż pierwotna wersja opublikowana wcześniej.

RPA wykorzystuje jednowzykowy proces do tworzenia konturów i planów w sytuacjach, w których edycja konturów zazwyczaj nie jest konieczna do opracowania planu leczenia. Obejmuje to planowanie leczenia metodą czteropolowego pola prostokątnego (box) w raku szyjki macicy (na podstawie punktów kostnych lub automatycznie generowanych konturów tkanek miękkich)12,13,14,15, pola styczne lub nadobojczykowe w raku piersi po mastektomii11 oraz pola boczne przeciwstawne w leczeniu całego mózgu16. W najbliższej przyszłości planujemy dodać leczenie kraniospinalne w nowotworach dziecięcych17, leczenie trzypolowe w raku odbytnicy18 oraz planowanie leczenia w różnych przypadkach paliatywnych (trzony kręgów, biodra i żebra)19, a także w raku płuc i pęcherza moczowego. Obecnie bardziej zaawansowane metody leczenia, a konkretnie terapia łukowa z modulacją objętościową (VMAT), wymagają procesu dwuetapowego, w którym automatycznie generowane kontury są edytowane przed planowaniem leczenia13,20. Jednak jakość autokonturowania opartego na głębokim uczeniu jest na tyle wysoka, że spodziewamy się zmiany tych podejść do planowania na proces jednowzykowy w przyszłości. Niniejszy protokół skupia się na planowaniu jednowzykowym.

Rycina 1 przedstawia ogólny przebieg procesu tworzenia planu leczenia radiacyjnego przy użyciu RPA, a szczegółowe informacje na temat poszczególnych zadań znajdują się w Tabeli 1. Podsumowując, RPA wymaga wypełnionego zgłoszenia serwisowego (zawierającego informacje takie jak przepisana dawka i podejście do leczenia) oraz indywidualnego badania CT pacjenta. Zgłoszenie serwisowe musi zostać zaakceptowane przez radioterapeutę. Badanie CT musi zostać zatwierdzone przez użytkownika klinicznego, aby upewnić się, że obliczenia RPA są wykonywane na prawidłowym skanie CT. Po wygenerowaniu planu przez RPA należy go pobrać ze strony internetowej RPA i zaimportować do systemu planowania leczenia użytkownika, gdzie dawka powinna zostać przeliczona. Jest to konieczne, ponieważ RPA oblicza plany w oparciu o standardowe wiązki (dostępne dla kilku modeli akceleratorów liniowych), które mogą nie odpowiadać dokładnie charakterystyce wiązki lokalnego akceleratora. Takie podejście przyjęto w celu redukcji kosztów, choć może być wymagana personalizacja, jeśli lokalne wiązki znacząco różnią się od naszych wiązek standardowych. Użytkownicy (planista leczenia i radioterapeuta) mogą wprowadzić poprawki do planu. Następnie plan wchodzi w typowy kliniczny proces roboczy użytkownika, obejmujący lokalne kontrole zapewnienia jakości. Na koniec użytkownik powinien przesłać swój końcowy (przeliczony i poprawiony) plan na stronę internetową RPA, gdzie przeprowadzane jest automatyczne porównanie Planu Końcowego z Planem RPA. Jest to przydatna weryfikacja integralności danych w całym procesie pracy.

Schemat automatyzacji planowania CT z chmurą RPA, laptopem, skanem CT, krokami QA i procesem radioterapii.
Rycina 1: Schemat procesu zautomatyzowanego planowania leczenia. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

Zadanie nr w Rysunku 1Opis zadaniaLokalizacja
Przejrzyj status wszystkich poprzednich pacjentówGłówny pulpit nawigacyjny
1Wypełnij zgłoszenie serwisowe na stronie internetowej RPAPanel żądań serwisowych
2Prześlij tomografię komputerową (CT) na stronę internetową RPAPanel sterowania tomografii komputerowej
3Sprawdź stan pacjentaGłówny panel sterowania
Przejrzyj i pobierz plan RPAGłówny pulpit nawigacyjny
4Zaimportuj plan do systemu TPS użytkownika, przelicz dawkę i w razie potrzeby wprowadź korektyLokalny TPS
5, 6Prześlij końcowy plan na stronę internetową RPAPanel porównawczy planów
Przegląd automatycznego porównania planu końcowego oraz planu RPAPanel porównawczy planów
-Plan zostaje włączony do rutynowego schematu pracy klinicznej użytkownika, w tym do regularnego zapewnienia jakościWłasne oprogramowanie użytkownika

Tabela 1: Przegląd zadań związanych z tworzeniem planu RPA przy użyciu jednowykrokowej procedury (workflow). Lokalny TPS: System Planowania Leczenia użytkownika.

Niniejszy artykuł opisuje ten jednostopniowy schemat postępowania dla RPA i przedstawia przykładowe wyniki uzyskane w procesie planowania leczenia. Obecnie ten jednostopniowy schemat postępowania jest stosowany w następujących podejściach do planowania: i) plany leczenia w technice czteropolowej „box” dla pacjentek z rakiem szyjki macicy (apertury oparte na punktach kostnych); ii) plany leczenia w technice czteropolowej „box” dla pacjentek z rakiem szyjki macicy (apertury pól oparte na tkankach miękkich); iii) plany leczenia stycznego i nadobojczykowego dla pacjentek z nowotworami ściany klatki piersiowej; iv) plany leczenia całego mózgu.

Protokół

Wszystkie dane pacjentów wykorzystane do oceny RPA zostały użyte retrospektywnie, za zgodą Institutional Review Board Uniwersytetu Teksańskiego MD Anderson. RPA składa się z serii pulpitów nawigacyjnych znajdujących się po lewej stronie menu głównego strony internetowej RPA (Rysunek 2). Rysunek 2 przedstawia główny pulpit nawigacyjny. Wszystkie pulpity mają podobny wygląd, lecz koncentrują się na różnych zadaniach i personelu. Poniższy protokół opisuje kluczowe procesy automatycznego tworzenia planu leczenia.

Interfejs pulpitu nawigacyjnego Radiation Planning Assistant z panelami sterowania, wyszukiwarką pacjentów i linkami do wsparcia RPA.
Rysunek 2: Zrzut ekranu głównego pulpitu nawigacyjnego RPA. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

1. Wypełnienie zgłoszenia serwisowego

  1. Aby utworzyć i zaakceptować nowe zapytanie o usługę (Service Request) w celu automatycznego planowania:
    1. Przejdź do pulpitu Service Request, klikając w kanał Service Request.
    2. Kliknij New Form, aby wygenerować nowy formularz zapytania o usługę.
    3. W Sekcji 1: Demographics odpowiedz na pytania. Wybierz technikę leczenia z listy rozwijanej Treatment. Kliknij poszczególny element schemat równowagi statycznej, ΣFx=0, MA=0, analiza ciała swobodnego, edukacyjny koncept fizyczny w liście rozwijanej treatment technique, aby uzyskać dostęp do szczegółowych informacji na temat techniki leczenia.
    4. W Sekcji 2: Treatment-General Questions odpowiedz na pytania. Pytania te są identyczne dla wszystkich pacjentów; ich celem jest aktywne zaangażowanie użytkownika w ustalenie, czy plan RPA jest odpowiedni dla aktualnego pacjenta.
    5. W Sekcji 3: Treatment-Specific Questions odpowiedz na pytania dotyczące wybranego podejścia terapeutycznego, w tym szczegóły dotyczące celów leczenia i dawkowania.
    6. Kliknij submit. Po automatycznym wygenerowaniu pliku PDF zapytania o usługę, wybierz pacjenta z listy pacjentów (na pulpicie Service Request). Przejrzyj plik PDF zapytania o usługę (Rysunek 3), przewijając go w razie potrzeby, a następnie kliknij Accept, aby zatwierdzić zapytanie.
      UWAGA: Plik PDF ten musi zostać zaakceptowany przez radioterapeutę, zanim RPA rozpocznie automatyczne konturowanie i planowanie. Status planu RPA można sprawdzić na stronie Service Request, jak pokazano w Tabeli 2. Przykład zapytania o usługę utworzonego dla planu 4-polowego opartego na tkankach miękkich w przypadku raka szyjki macicy przedstawiono na Rysunku 3.

   

StatusStreszczenie
Oczekuje na recenzjęZgłoszenie usługi dla tego pacjenta zostało już utworzone i oczekuje na akceptację przez onkologa radioterapeutę.
ZaakceptowanoZgłoszenie usługi dla tego pacjenta zostało zaakceptowane. Status tego pacjenta w panelu zgłoszeń usług nie zmieni się do momentu zaakceptowania badania tomografii komputerowej (CT) dla tego pacjenta.
Odrzucono przez użytkownikaUżytkownik odrzucił żądanie usługi.
PrzesłanoPrzypadek ten został zgłoszony do RPA – więcej szczegółów dotyczących stanu pacjenta znajduje się na głównym panelu sterowania.
Błąd systemu RPAPrzetwarzanie przez RPA zostało rozpoczęte, lecz w systemie RPA wystąpił błąd, który uniemożliwił ukończenie zadania.

Tabela 2: Kategorie statusu pacjenta dla Panelu Żądań Usług.

Szczegóły ustawienia radioterapii raka szyjki macicy, dawka przepisana, jednostka LINAC, marginesy leczenia.
Rysunek 3: Przykład Zlecenia Usługi stworzonego dla planu 4-polowego opartego na tkankach miękkich w leczeniu raka szyjki macicy. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

2. Przesłanie skanu CT i akceptacja do automatycznego planowania

Rysunek 4 przedstawia zrzut ekranu obszaru roboczego do przeglądania badań CT. Aby przesłać i przejrzeć skan CT:

Przekroje tomografii komputerowej (TK); widoki osiowy, czołowy, strzałkowy; analiza orientacji, jakości obrazu; obrazowanie medyczne.
Rysunek 4: Zrzut ekranu obszaru roboczego do przeglądania obrazów TK. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

  1. Przejdź do panelu CT Scans, klikając w kanał CT Scans.
  2. Kliknij przycisk Upload CT. Za pomocą automatycznie otwierającego się eksploratora folderów wybierz folder, w którym znajduje się badanie CT (format DICOM). Postępuj zgodnie z komunikatami, aby potwierdzić wybór.
  3. Przejrzyj przesłane badanie CT, wybierając pacjenta z listy pacjentów, aby otworzyć przeglądarkę CT dla tego pacjenta (Rycina 4), a następnie skorzystaj z następujących elementów sterujących:
    1. Wczytaj cały zestaw obrazów CT 3D, klikając Load CT.
      UWAGA: Inne narzędzia nawigacyjne nie są aktywne do czasu zakończenia tego procesu.
    2. Przewijaj między przekrojami we wszystkich widokach, korzystając z dowolnego z poniższych narzędzi:
      1. Klikaj przyciski <, > pod każdym widokiem CT, aby przejść do następnego przekroju.
      2. Klikaj przyciski <<, >> pod każdym widokiem CT, aby przesunąć się o pięć przekrojów w wybranym kierunku.
      3. Kółko myszy: najeźdź kursorem na dowolny widok CT, a następnie użyj kółka myszy do przewijania między przekrojami.
      4. Kliknij przycisk Intersect, aby nałożyć krzyż celowniczy na każdy widok CT (osiowy, czołowy i strzałkowy). Kliknij w dowolny z trzech widoków, aby przenieść krzyż w ten punkt — pozostałe widoki zostaną odpowiednio zaktualizowane. Kliknij przycisk Intersect, aby włączyć/wyłączyć to narzędzie.
      5. Kliknij przycisk Zoom/Pan. Dalszą analizę obrazu przeprowadź za pomocą kółka myszy, aby przybliżyć widok w miejscu położenia kursora, lub kliknij i przytrzymaj prawym przyciskiem myszy w widoku CT, a następnie przesuń mysz, aby panoramować obraz.
      6. Kliknij Marked Iso, aby przenieść widoki CT do zaznaczonego izocentrum (na podstawie zautomatyzowanej detekcji trzech markerów radiopCznych).
        UWAGA: Ten przycisk jest nieaktywny, jeśli zestaw obrazów CT 3D nie został wczytany (kliknij Load 3D, aby to naprawić) lub jeśli RPA nie była w stanie wykryć zaznaczonego izocentrum (zidentyfikowanego za pomocą ustawienia trójpunkowego).
  4. Kliknij przycisk Ref Point, aby dodać punkt referencyjny.
    1. Przesuń trzy widoki do pożądanego miejsca punktu referencyjnego za pomocą narzędzia intersect.
    2. Kliknij przycisk Ref Point, aby dodać punkt referencyjny.
    3. Jeśli punkt referencyjny został już wybrany, kliknięcie Ref Point przeniesie trzy widoki do tego punktu.
      UWAGA: Ten przycisk dodaje punkt referencyjny do obrazu, jeśli taki punkt nie istnieje. Może on również przenieść widoki obrazu CT do punktu referencyjnego, jeśli ten już istnieje. Nowy punkt referencyjny można wybrać tylko dla badań CT, które nie zostały zaakceptowane. Poniżej znajdują się kroki dodawania punktu referencyjnego:
    4. Aby wybrać nowy punkt referencyjny, najpierw usuń aktualny punkt referencyjny, klikając Clear Ref Point, a następnie dodaj nowy. RPA akceptuje tylko jeden punkt referencyjny.
  5. Zaakceptuj badanie CT. Po przejrzeniu badania CT pacjenta, zgodnie z powyższym opisem, wykonaj następujące kroki:
    1. Odpowiedz na pytania znajdujące się pod obrazami CT, aby zminimalizować ryzyko i zmniejszyć występowanie błędów w późniejszych obliczeniach RPA.
    2. Wybierz Accept i postępuj zgodnie z komunikatami.
      UWAGA: Zadanie to może być wykonane przez każdą osobę zdefiniowaną jako Użytkownik Kliniczny RPA. Kategorie statusu obecnych pacjentów można przeglądać w panelu CT Scans; są one przedstawione w Tabeli 3.
StatusStreszczenie
Oczekuje na recenzjęSkan tomografii komputerowej (TK) został wstępnie przetworzony i oczekuje na weryfikację oraz zatwierdzenie przez użytkownika.
ZaakceptowanoBadanie tomografii komputerowej dla tego pacjenta zostało zaakceptowane. Proszę zwrócić uwagę, że status tego pacjenta w Panel sterowania tomografii komputerowej (CT) nie ulegnie zmianie do momentu zaakceptowania zgłoszenia serwisowego.
Odrzucone przez użytkownikaSkan tomografii komputerowej (TK) został odrzucony przez użytkownika.
PrzesłanoPrzypadek ten został zgłoszony do RPA – więcej szczegółów dotyczących stanu tego pacjenta znajduje się w główny panel sterowania.
Błąd systemu RPARozpoczęto przetwarzanie przez RPA, jednak w systemie wystąpił błąd, który uniemożliwił wykonanie zadań.

Tabela 3: Kategorie stanu pacjentów dla pulpitu nawigacyjnego skanów CT.

3. Monitorowanie postępów planowania

Kategorie statusu obecnych pacjentów można przeglądać na głównym panelu sterowania (Tabela 4). Aby przeprowadzić wstępny przegląd dowolnego ukończonego planu RPA i pobrać go do użytku:

StatusPodsumowanie
Brak zaakceptowanego skanu CTTen pacjent nie posiada zaakceptowanego skanu CT (ale dostępne jest zaakceptowane żądanie usługi).
Brak zaakceptowanego żądania usługiTen pacjent nie posiada zaakceptowanego żądania usługi (ale dostępny jest zaakceptowany skan CT).
W kolejceDane tego pacjenta zostały przesłane do systemu RPA i oczekują w kolejce na przetworzenie.
PrzetwarzanieTrwa wstępne przetwarzanie danych tego pacjenta.
Przetwarzanie–konturowanieTrwa generowanie konturów RPA.
Przetwarzanie–raport z konturowaniaTrwa generowanie raportu z konturów RPA.
Zakończono–kontury RPAKontury wygenerowane przez RPA są kompletne i gotowe do pobrania oraz edycji przez użytkownika (dotyczy tylko procesów 2-stopniowych).
Oczekiwanie na weryfikację konturówKontury planowania (tj. kontury po wprowadzeniu edycji/dodatków przez użytkownika) zostały przesłane z powrotem do RPA i wygenerowano raport z konturów planu. Użytkownik musi zaakceptować ten raport (z panelu konturów).
W kolejce–kontury planuKontury planowania (tj. kontury po wprowadzeniu edycji/dodatków przez użytkownika) oczekują w kolejce na przetwarzanie przed procesem planowania RPA.
W kolejce–wstępny planPlan tego pacjenta oczekuje w kolejce na proces planowania.
Przetwarzanie–wstępny planTrwa przetwarzanie wstępnego planowania.
W kolejce–optymalizacjaPlan tego pacjenta oczekuje w kolejce na proces optymalizacji planu.
Przetwarzanie–optymalizacjaTrwa optymalizacja planu.
W kolejce–QAPlan tego pacjenta oczekuje w kolejce na automatyczny proces zapewnienia jakości (QA).
Przetwarzanie–QATrwa kontrola jakości (QA) planu.
Przetwarzanie–raport z planuTrwa przetwarzanie końcowego raportu z planu.
Zakończono–Plan RPAPlan RPA jest kompletny i gotowy do pobrania.
Błąd–błąd RPAWystąpił błąd procesu RPA.

Tabela 4: Kategorie statusu pacjenta dla głównego panelu sterowania.

  1. Przeglądnij ukończony plan RPA, wybierając pacjenta, a następnie klikając Review (Przeglądaj) w górnej części głównego panelu sterowania. Zapoznaj się z raportem planu RPA (PDF) dla tego pacjenta, który automatycznie otworzy się w nowej karcie.
    UWAGA: Raport planu RPA w formacie PDF jest dostępny również w oknie pobierania.
  2. Pobierz ukończony plan RPA, klikając ikonę pobierania. Po otwarciu okna pliki DICOM wraz z raportem planu RPA (PDF) zostaną pobrane w celu importu do systemu planowania leczenia.

4. Importowanie planu RPA do systemu planowania leczenia użytkownika i weryfikacja do użytku klinicznego

UWAGA: Po pobraniu planu RPA (pliki DICOM), następujące kroki powinny zostać wykonane w systemie planowania leczenia użytkownika:

  1. Zaimportuj tomografię komputerową (CT) pacjenta do lokalnego systemu planowania leczenia (TPS). Jest to oryginalny skan, który został przesłany do RPA.
  2. Zaimportuj plan RPA oraz kontury RPA do lokalnego systemu TPS.
  3. Przelicz dawkę, korzystając z lokalnego, zatwierdzonego algorytmu obliczania dawki oraz opcji użyj stałych MU (used fixed MU).
  4. Porównaj zaimportowane kontury i obliczoną dawkę z tymi w raporcie RPA (aby sprawdzić poprawność importu).
  5. Przejrzyj plan pod kątem poprawności i w razie potrzeby wprowadź poprawki.
    UWAGA: Ten krok może obejmować edycję kształtów pól oraz renormalizację pól. Bardzo ważne jest, aby zespół kliniczny zweryfikował końcowy plan w swoim systemie planowania leczenia i wprowadził wszelkie poprawki przed zastosowaniem klinicznym.

5. Przesyłanie końcowego planu na stronę internetową RPA i przeglądanie automatycznego porównania planu końcowego z planem RPA

Pacjenci, dla których wygenerowano Plan RPA, pojawią się w panelu porównawczym planów. Panel porównawczy planów wyświetla kategorie statusów dla aktualnych pacjentów, przedstawione w Tabeli 5. Aby przesłać końcowy Plan Użytkownika i przejrzeć automatyczne porównanie Planu Użytkownika z Planem RPA:

StatusPodsumowanie
Oczekiwanie na przesłanie planuTen status jest wyświetlany po wygenerowaniu przypadku.
PrzetwarzanieTrwa przetwarzanie porównania planów.
Oczekiwanie na przesłanie planu–RETRYPorównanie planów nie jest możliwe. Użytkownik powinien sprawdzić przesłane pliki i spróbować ponownie. Możliwą przyczyną tego statusu jest przesłanie nieprawidłowych plików.
Porównanie gotowe–ZatwierdzonoRaport z porównania planów jest gotowy do przeglądu. Wszystkie porównania planów spełniły kryteria. Niektóre porównania mogą zostać oznaczone – użytkownik powinien przejrzeć raport.
Porównanie gotowe–OdrzuconoRaport z porównania planów jest gotowy do przeglądu. Niektóre porównania nie spełniły określonych kryteriów – użytkownik powinien dokładnie przejrzeć raport i ustalić przyczynę.

Tabela 5: Kategorie statusu pacjenta dla panelu porównawczego planów.

  1. Wybierz pacjenta, a następnie kliknij Upload Plan.
  2. Wybierz do przesłania plik struktury DICOM, plan oraz pliki dawki.
  3. Przejrzyj Raport Porównania Planów, najpierw wybierając pacjenta. Następnie sprawdź raport porównania planów (Rysunek 5), który otwiera się w dolnej części ekranu (przykład przedstawiono na Rysunku 5).

Tabela parametrów statycznej techniki radioterapii; SCV 6X, SCV 18X; lista kontrolna, punkty przejścia.
Rysunek 5: Przykład automatycznego raportu z porównania planów. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

Wyniki

Celem głównego panelu sterowania (Rycina 1) jest zapewnienie szybkiego przeglądu statusu obecnych pacjentów w RPA, umożliwienie szybkiej weryfikacji ukończonych planów, pobieranie ukończonych planów w celu ich przeglądu i edycji w systemie planowania leczenia użytkownika oraz zapewnienie zaawansowanych narzędzi nawigacji i sortowania pacjentów. Aby pacjenci pojawili się w tym miejscu, muszą posiadać co najmniej jeden z następujących elementów: (1) zaakceptowany obraz CT lub (2) zaakceptowany formularz usługi. Kategorie statusu obecnych pacjentów można sprawdzić na głównym panelu sterowania (Tabela 4).

Przykład pola bocznego z planu radioterapii całego mózgu przedstawiono na Rysunku 6. Przykład pola bocznego z planu czteropolowego (box) opartego na punktach kostnych dla raka szyjki macicy przedstawiono na Rysunku 7. W obu przypadkach końcowy plan musi zostać pobrany, a następnie zaimportowany do systemu planowania leczenia użytkownika, gdzie wyniki muszą zostać zweryfikowane, edytowane i przeliczone. RPA generuje również końcowy Raport z Planu (PDF), który zawiera Wniosek o Usługę (patrz przykład na Rysunku 3), raport zatwierdzenia TK oraz inne szczegóły planu leczenia.

Celem panelu zgłoszeń serwisowych (Tabela 2) jest zapewnienie szybkiego przeglądu statusu zgłoszeń serwisowych dla obecnych pacjentów w RPA, tworzenie nowych zgłoszeń serwisowych, akceptowanie zrealizowanych zgłoszeń oraz edytowanie zgłoszeń serwisowych. Na tym panelu, który jest dostępny dla wszystkich użytkowników RPA, wyświetlani są pacjenci, dla których przesłano zgłoszenie serwisowe lub zostało ono zaakceptowane. Jednak tylko użytkownicy zarejestrowani w systemie RPA jako radioterapeuci mogą zaakceptować zgłoszenie serwisowe.

Celem panelu CT (Tabela 3) jest zapewnienie szybkiego przeglądu statusu skanów CT dla obecnych pacjentów w RPA, przesyłanie nowych skanów CT, przeglądanie i akceptowanie skanów CT oraz dodawanie punktów referencyjnych do skanów CT. Punkty referencyjne są dodawane w celu pokierowania RPA w określonych sytuacjach, na przykład gdy użytkownik chce zastosować niestandardową górną granicę dla prostych planów pola w kształcie prostokąta (4-field box plans) w przypadku raka szyjki macicy. W tym miejscu wyświetlani są pacjenci, dla których przesłano skan CT. Każdy użytkownik może przeglądać panel CT, ale tylko użytkownicy zarejestrowani jako Użytkownicy Kliniczni mogą akceptować skany CT.

Po zatwierdzeniu ostatecznego planu przez użytkownika, może on go wyeksportować z systemu TPS i przesłać do RPA. Celem tego procesu jest umożliwienie weryfikacji, czy dane zostały prawidłowo przekazane pomiędzy różnymi urządzeniami.

Pacjenci, dla których wygenerowano plan RPA, pojawią się w panelu porównywania planów. Panel porównywania planów przedstawia kategorie statusu dla obecnych pacjentów, wskazane w Tabeli 5.

Skan obrazowy mózgu; tomografia komputerowa czaszki; zaznaczona lokalizacja guza; proces obrazowania diagnostycznego; ocena medyczna.
Rysunek 6: Typowe pole boczne dla radioterapii całego mózgu. Ten widok przedstawia projekcje konturów struktur, a także pozycje głównych kolimatorów (żółte) i kolimatorów wielolistkowych (niebieskie). Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tego rysunku.

Rtgen kręgosłupa z siatką pomiarową, narzędzie diagnostyczne, analiza krzywizny anatomicznej, obrazowanie medyczne.
Rysunek 7: Przykład pola bocznego z planu czteropolowego opartego na punktach kostnych dla raka szyjki macicy.Widok ten przedstawia pozycje głównych kolimatorów (żółte) oraz kolimatorów wielolistkowych (niebieskie). Proszę kliknąć tutaj, aby zobaczyć powiększoną wersję tego rysunku.

Dyskusja

Protokół ten określa kroki w tworzeniu zautomatyzowanych planów leczenia przy użyciu RPA. Kluczowe kroki to: (1) przesłanie i zatwierdzenie CT, (2) wypełnienie i zatwierdzenie zgłoszenia serwisowego, (3) pobranie i zaimportowanie planu do TPS użytkownika oraz ponowne obliczenie dawki i edycja planu, a także (4) przesłanie ostatecznego edytowanego planu w celu porównania z Planem RPA. Kolejność zatwierdzania CT i zatwierdzania zgłoszenia serwisowego są wymienne. Niektóre plany, w szczególności plany terapii łukiem z modulacją objętości w przypadku raka głowy i szyi oraz raka szyjki macicy, są tworzone w dwuetapowym procesie, w którym dodatkowe interakcje użytkownika oraz kontury i plany są generowane oddzielnie. Ogólnie rzecz biorąc, procesy są podobne i spodziewamy się, że te zaawansowane podejścia do planowania leczenia mogą zostać w przyszłości zmienione na proces jednoetapowy. Ogólną akceptowalność kliniczną, której można oczekiwać od tych narzędzi oraz od narzędzi, które są w trakcie opracowywania dla przyszłych wersji, można znaleźć w naszej opublikowanej pracy 10,12,14,15,16,17,18,19,20,21,22.

Narzędzia te mają kilka ograniczeń, jak opisano w naszej wcześniejszej pracy, w której badaliśmy ryzyko związane z wdrażaniem Asystenta Planowania Promieniowania w klinikach radioterapii 9,23. Chociaż interfejs użytkownika został zaprojektowany tak, aby zminimalizować ryzyko niewłaściwego wprowadzania danych, takiego jak obrazy CT, które nie mają wystarczającego pola widzenia lub błędy przy ręcznym wprowadzaniu danych, nadal istnieje możliwość wystąpienia błędów. W szczególności niepokojące są błędy ludzkie, stronniczość automatyzacji (nadmierne poleganie na wynikach) i błąd oprogramowania9. Staranne przeglądanie i, w razie potrzeby, edycja automatycznie generowanych konturów i planów jest niezbędna do bezpiecznego korzystania z Asystenta Planowania Radiacyjnego. Ogólnie rzecz biorąc, przeglądy te powinny przebiegać zgodnie z tym samym procesem, który jest stosowany w przypadku przeglądu planów klinicznych przez fizyków i onkologów radioterapeutów, chociaż może to być poparte wykorzystaniem list kontrolnych opracowanych specjalnie w celu uzupełnienia ręcznego przeglądu automatycznie tworzonych planów leczenia24.

Zdarzają się sytuacje, w których RPA nie będzie w stanie wygenerować planu i zgłosi użytkownikowi błąd. W prawie wszystkich przypadkach będzie to spowodowane tym, że RPA napotka nieoczekiwane dane, których nie może zinterpretować, takie jak niewystarczające pole widzenia lub ułożenie pacjenta (np. jeśli obraz CT został wykonany przy użyciu protokołu leżenia, ale z pacjentem w pozycji leżącej). Użytkownik może być w stanie zidentyfikować problem na podstawie miejsca, w którym został zgłoszony błąd. W większości przypadków takim sytuacjom można zaradzić tylko poprzez ręczne konturowanie lub planowanie. Zespół RPA może również być w stanie przejrzeć pliki dziennika w celu zidentyfikowania problemu.

RPA został zaprojektowany i opracowany specjalnie w celu zapewnienia wysokiej jakości narzędzi do automatycznego konturowania i automatycznego planowania klinikom o ograniczonych zasobach, zwłaszcza tym w krajach o niskich i średnich dochodach. Obecnie pracujemy nad procesami regulacyjnymi, prawnymi i administracyjnymi, które doprowadzą do klinicznego zastosowania RPA. Gdy to nastąpi, spodziewamy się uważnie monitorować użytkowanie i wprowadzać zmiany w przepływie pracy lub interfejsach użytkownika w odpowiedzi na wszelkie nieprzewidziane zagrożenia lub inne opinie użytkowników. Celem jest zapewnienie narzędzi wspierających usługi radioterapii, tak aby lokalne zespoły kliniczne mogły zwiększyć swoje wysiłki, poprawiając dostęp do wysokiej jakości, spójnych planów radioterapii. Mamy nadzieję, że doprowadzi to do poprawy wyników leczenia pacjentów, a także skrócenia czasu oczekiwania. Chociaż obecne portfolio ogranicza się do nowotworów głowy i szyi, piersi i szyjki macicy, a także napromieniania całego mózgu w celu uzyskania przerzutów do mózgu, pracujemy nad dodatkowymi terapiami, które zostaną włączone w przyszłych wersjach 17,18,19.

Oświadczenia

LEC posiada opcje na akcje Leo Cancer Care. HB jest obecnie zatrudniony w Varian Medical Systems. AJ pracuje jako konsultant w firmie Genentech. JB pracuje jako konsultant w Icon Cancer Care; WS zajmuje stanowisko konsultanta w IBA Dosimetry; JY otrzymał dofinansowanie podróży od SunNuclear Corp; HS otrzymał honoraria od firmy Cipla.

Podziękowania

Ta praca została sfinansowana przez National Cancer Institute i Wellcome Trust, z dodatkowym wsparciem ze strony Varian Medical Systems. Nasz obecny system wykorzystuje Eclipse do funkcji planowania leczenia. Chcielibyśmy również podziękować Ann Sutton z Editing Services, Research Medical Library, UT MD Anderson Cancer Center. Oprócz funduszy instytucjonalnych na rozwój RPA, nasze zespoły badawcze otrzymują finansowanie z Instytutu Prewencji i Badań nad Rakiem w Teksasie (CPRIT) oraz Funduszu na rzecz Innowacji w Informatyce Nowotworowej, The University of Texas MD Anderson Cancer Center.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
Asystent ds. planowania promieniowaniaMD Anderson Cancer Centernastronie internetowej

Bibliografia

  1. 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. 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. Atun, R., et al. Expanding global access to radiotherapy. The Lancet. Oncology. 16 (10), 1153-1186 (2015).
  4. 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. 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. 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. 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. Court, L. E., et al. Radiation Planning Assistant - a streamlined, fully automated radiotherapy treatment planning system. Journal of Visualized Experiments. (134), e57411(2018).
  9. 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. Kisling, K., et al. Automated treatment planning of postmastectomy radiotherapy. Medical Physics. 46 (9), 3767-3775 (2019).
  11. 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. 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. 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. Rhee, D. J., et al. Automated radiation treatment planning for cervical cancer. Seminars in Radiation Oncology. 30 (4), 340-347 (2020).
  15. Rhee, D. J., et al. Automatic contouring system for cervical cancer using convolutional neural networks. Medical Physics. 47 (11), 5648-5658 (2020).
  16. Xiao, Y., et al. Automated WBRT treatment planning via deep learning auto-contouring and customizable landmark-based field aperture design. arXiv. , (2022).
  17. Hernandez, S., et al. Automating the treatment planning process for 3D-conformal pediatric craniospinal irradiation therapy. Pediatric Blood & Cancer. 70 (3), e30164(2023).
  18. Huang, K., et al. Automation of radiation treatment planning for rectal cancer. Journal of Applied Clinical Medical Physics. 23 (9), e13712(2022).
  19. 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. 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. 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. Rhee, D. J., et al. Automatic detection of contouring errors using convolutional neural networks. Medical Physics. 46 (11), 5086-5097 (2019).
  23. Kisling, K., et al. A risk assessment of automated treatment planning and recommendations for clinical deployment. Medical Physics. 46 (6), 2567-2574 (2019).
  24. 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).

Przedruki i uprawnienia

Tagi

Automatyczne planowanie radioterapiiinternetowe narz dzie do radioterapiisystem planowania leczeniaautomatyzacja konturowaniaprzesy anie obraz w CTterapia ukowa z modulacj wolumetrycznraport por wnawczy plan wprzesy anie plik w DICOMdost p do radioterapii
Asystent planowania radioterapii - internetowe narzędzie wspierające wysokiej jakości radioterapię w klinikach o ograniczonych zasobach
Skontaktuj się z nami
Poleć bibliotece

Prywatność

Warunki Korzystania

Zasady

Copyright © 2026 MyJoVE Corporation. Wszelkie prawa zastrzeżone.