Artykuł metodologiczny

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

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

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

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

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

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

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

Globalna liczba przypadków raka ma wzrosnąć do około 24,6 miliona do 2030 roku, z największym obciążeniem w krajach o niskich i średnich dochodach (LMICs)1. Radioterapia jest opłacalną, leczniczą i paliatywną metodą leczenia raka, przynoszącą korzyści około 50% pacjentów z rakiem i 60-70% w krajach o niskich dochodach, gdzie pacjenci są bardziej narażeni na późne stadium choroby 2,3. Jednak dostęp do radioterapii na całym świecie jest ograniczony4; Na przykład żaden kraj w Afryce nie ma możliwości radioterapii, aby zaspokoić swoje szacowane zapotrzebowanie5. W kilku badaniach oszacowano te zbliżające się niedobory i to, co będzie wymagane, aby zaspokoić nadchodzące potrzeby6,7.

Komisja Onkologiczna Lancet przedstawiła przekonujące argumenty, że inwestycja w poprawę zdolności radioterapii nie tylko uratuje życie, ale także przyniesie pozytywne korzyści ekonomiczne3. Zwrócili również szczególną uwagę na to, że automatyzacja konturowania radioterapii i planowania leczenia może pomóc zespołom klinicznym w zwiększeniu wysiłków poprzez znaczne skrócenie czasu poświęcanego na te zadania odpowiednio przez onkologów i fizyków, dzięki czemu cele będą bardziej osiągalne.

Nasza grupa badawcza współpracuje z zespołami klinicznymi w MD Anderson oraz w szpitalach na całym świecie nad opracowaniem zautomatyzowanych narzędzi internetowych. Ten zestaw narzędzi (zwany RPA) zapewnia konturowanie oparte na sztucznej inteligencji (nakreślanie guzów i pobliskich narządów na skanach tomografii komputerowej) oraz planowanie leczenia radioterapią (które dokładnie określa, w jaki sposób promieniowanie jest dostarczane). Ta platforma internetowa ma tę zaletę, że skraca czas i zasoby potrzebne do przygotowania wysokiej jakości planów dla każdego pacjenta.

Nasze doświadczenie z wczesną wersją narzędzia opartego na sztucznej inteligencji w MD Anderson pokazało, że automatyczne konturowanie może zaoszczędzić do 2 godzin na pacjenta - co znacznie usprawniło przepływ pracy. Oznacza to, że obecny personel kliniczny będzie mógł zwiększyć swoje wysiłki, lecząc więcej pacjentów radioterapią wyższej jakości. Oferując te narzędzia za pośrednictwem w pełni zautomatyzowanej usługi internetowej (Asystent Planowania Promieniowania [RPA], RPA.mdanderson.org), możemy zminimalizować koszty ponoszone przez pacjentów i świadczeniodawców oraz zmaksymalizować zasięg tego narzędzia.

Rozwijamy RPA od 6 lat i od czasu naszej pierwszej publikacji na temat przepływów pracy RPA wprowadzono kilka istotnych zmian8. Obejmują one przekształcenie RPA w narzędzie internetowe, co pozwoli obniżyć koszty związane z instalacją i konserwacją oraz poprawić niezawodność systemu. Inne ulepszenia obejmują zmiany w interfejsach użytkownika w celu poprawy użyteczności i zmniejszenia ryzyka błędu9 oraz rozszerzenie opcji leczenia (w szczególności planowanie radioterapii po mastektomii breast10 i przerzuty do mózgu11). W związku z tym opisany tutaj protokół jest znacznie bardziej zaawansowany niż pierwotna wersja wcześniej opublikowana.

RPA używa jednoetapowego procesu do tworzenia konturów i planów w sytuacjach, w których edycja konturów nie jest zazwyczaj konieczna do stworzenia planu leczenia. Obejmuje to czteropolowe planowanie leczenia raka szyjki macicy (na podstawie punktów orientacyjnych kości lub automatycznie generowanych konturów tkanek miękkich)12,13,14,15, pola styczne lub nadobojczykowe dla raka piersi po mastektomii11, oraz przeciwstawne boczne do leczenia całego mózgu16. W niedalekiej przyszłości spodziewamy się dodać metody leczenia raka czaszkowo-rdzeniowego u dzieci17, trzypolowe leczenie raka odbytnicy18 oraz planowanie leczenia dla różnych przypadków paliatywnych (trzony kręgów, biodra i żebra)19, a także raka płuc i pęcherza moczowego. Obecnie bardziej zaawansowane zabiegi, w szczególności terapia łukiem z modulacją objętości (VMAT), wymagają dwuetapowego procesu, w którym automatycznie generowane kontury są edytowane przed planowaniem leczenia13,20. Jednak jakość automatycznego tworzenia konturów opartych na głębokim uczeniu jest taka, że spodziewamy się, że w przyszłości zmienimy te podejścia do planowania na proces jednoetapowy. Ten protokół koncentruje się na jednoetapowym planowaniu.

Rysunek 1 pokazuje ogólny przebieg procesu tworzenia planu leczenia radioterapią przy użyciu RPA, z większą ilością szczegółów na temat różnych zadań pokazanych w Tabeli 1. Podsumowując, RPA wymaga wypełnionego zgłoszenia serwisowego (które zawiera takie informacje, jak przepisana dawka i podejście do leczenia) oraz indywidualnego skanu CT pacjenta. Zgłoszenie serwisowe musi zostać zaakceptowane przez onkologa radioterapeutę. Tomografia komputerowa musi zostać zaakceptowana przez użytkownika klinicznego, aby upewnić się, że obliczenia RPA są wykonywane na prawidłowym skanowaniu TK. Po wygenerowaniu planu przez RPA, należy go pobrać ze strony internetowej RPA i zaimportować do systemu planowania leczenia użytkownika, gdzie należy ponownie obliczyć dawkę. Jest to konieczne, ponieważ RPA oblicza plany na standardowych belkach (dostępnych dla kilku modeli linac), które mogą nie odpowiadać dokładnie charakterystyce belki lokalnego linac. Takie podejście zostało przyjęte w celu obniżenia kosztów, chociaż dostosowanie może być konieczne, jeśli lokalne belki znacznie różnią się od naszych standardowych belek. Użytkownicy (planista leczenia i radioterapia onkolog) mogą wprowadzać zmiany w planie. Następnie plan przechodzi do typowego klinicznego przepływu pracy użytkownika, w tym lokalnych kontroli jakości. Na koniec użytkownik powinien przesłać swój ostateczny (przeliczony i edytowany) plan na stronę internetową RPA, gdzie dokonywane jest automatyczne porównanie Planu Końcowego z Planem RPA. Jest to przydatne sprawdzenie integralności danych w całym przepływie pracy.

figure-introduction-1
Rysunek 1: Przebieg zautomatyzowanego procesu planowania leczenia. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Zadanie # na rysunku 1Opis zadaniaLokalizacja
Przejrzyj status wszystkich byłych pacjentówGłówny pulpit nawigacyjny
1Wypełnij zgłoszenie serwisowe na stronie RPAPanel zgłoszeń serwisowych
cyfra arabskaPrześlij skan tomografii komputerowej na stronę RPAPulpit nawigacyjny tomografii komputerowej
3Sprawdź stan pacjentaGłówny pulpit nawigacyjny
Przejrzyj i pobierz Plan RPAGłówny pulpit nawigacyjny
4Zaimportuj plan do TPS użytkownika, ponownie oblicz dawkę i wprowadź niezbędne zmianyLokalny TPS
5, 6Prześlij Ostateczny Plan na stronę RPAPanel porównania planów
Przejrzyj automatyczne porównanie Planu Końcowego i Planu RPAPanel porównania planów
-Plan wprowadza do rutynowego przepływu pracy klinicznej użytkownika, w tym regularnego zapewniania jakościWłasne oprogramowanie użytkownika

Tabela 1: Przegląd zadań związanych z tworzeniem planu RPA przy użyciu 1-etapowego przepływu pracy. Lokalny TPS: System Planowania Leczenia Użytkownika.

Ten manuskrypt opisuje ten jednoetapowy przepływ pracy dla RPA i przedstawia kilka przykładowych wyników procesu planowania leczenia. Obecnie ten jednoetapowy przepływ pracy wykorzystuje następujące podejścia do planowania: i) Czteropolowe plany leczenia pudełkowego dla pacjentek z rakiem szyjki macicy (apertury kostne oparte na punktach orientacyjnych); ii) czteropolowe plany leczenia pudełkowego dla pacjentek z rakiem szyjki macicy (otwory polowe oparte na tkankach miękkich); iii) plany leczenia stycznego i nadobojczykowego dla pacjentów ze ścianą klatki piersiowej; iv) plany leczenia całego mózgu.

Protokół

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

Wszystkie dane pacjentów użyte do oceny RPA zostały wykorzystane retrospektywnie, za zgodą The University of Texas MD Anderson Institutional Review Board. 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 nawigacyjne mają podobny wygląd, ale koncentrują się na różnych zadaniach i personelu. Poniższy protokół opisuje kluczowe procesy automatycznego tworzenia planu leczenia.

figure-protocol-1
Rysunek 2: Zrzut ekranu głównego pulpitu nawigacyjnego RPA. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

1. Kompletne zgłoszenie serwisowe

  1. Aby utworzyć i zaakceptować nowe zgłoszenie serwisowe do automatycznego planowania:
    1. Przejdź do panelu zgłoszenia serwisowego, klikając kanał zgłoszenia serwisowego.
    2. Kliknij Nowy formularz, aby wygenerować nowy formularz zgłoszenia serwisowego.
      3. W
    3. sekcji 1: Dane demograficzne uzupełnij pytania. Wybierz technikę leczenia z listy rozwijanej Leczenie. Kliknij na poszczególne figure-protocol-2 w menu rozwijanym techniki leczenia, aby uzyskać dostęp do dalszych szczegółów techniki leczenia.
    4. W Sekcja 2: Pytania ogólne dotyczące leczenia uzupełnij pytania. Pytania te są takie same dla wszystkich pacjentów; ich celem jest aktywne zaangażowanie użytkownika w określenie, czy Plan RPA jest odpowiedni dla aktualnego pacjenta.
    5. Sekcja 3: Pytania dotyczące leczenia, wypełnij pytania dotyczące wybranego podejścia do leczenia, w tym szczegółowe informacje na temat celów leczenia i recepty.
    6. Kliknij Prześlij. Po automatycznym wygenerowaniu pliku PDF ze zgłoszeniem serwisowym wybierz pacjenta z listy pacjentów (na pulpicie nawigacyjnym zgłoszenia serwisowego). Przejrzyj plik PDF ze zgłoszeniem serwisowym (Rysunek 3), przewijając w razie potrzeby i kliknij Zaakceptuj, aby zatwierdzić zgłoszenie serwisowe.
      UWAGA: Ten plik PDF musi zostać zaakceptowany przez onkologa radioterapeutę, zanim RPA rozpocznie automatyczne konturowanie i planowanie. Status Planu RPA można określić na stronie Service Request, jak pokazano w Tabeli 2. Przykładowe zgłoszenie serwisowe, które zostało utworzone dla 4-polowego planu opartego na tkankach miękkich dla raka szyjki macicy, jest pokazane w Rysunek 3.

stanPodsumowanie
Oczekuje na przeglądZgłoszenie serwisowe dla tego pacjenta zostało już utworzone i czeka na akceptację przez onkologa radioterapeutę.
AkceptowaneZgłoszenie serwisowe dla tego pacjenta zostało zaakceptowane. Status tego pacjenta na pulpicie nawigacyjnym zgłoszenia serwisowego nie zmieni się, dopóki tomografia komputerowa tego pacjenta nie zostanie zaakceptowana.
Odrzucone przez użytkownikaUżytkownik odrzucił zgłoszenie serwisowe.
PrzekazywaneTen przypadek został zgłoszony do RPA - więcej szczegółów na temat statusu tego pacjenta można znaleźć na głównym pulpicie nawigacyjnym.
Błąd systemu RPAPrzetwarzanie przez RPA zostało zainicjowane, ale RPA napotkało błąd i nie było w stanie ukończyć swojego zadania.

Tabela 2: Kategorie statusu pacjenta dla Dashboardu zgłoszeń serwisowych.

figure-protocol-3
Rysunek 3: Przykładowe zgłoszenie serwisowe utworzone dla 4-polowego planu raka szyjki macicy opartego na tkankach miękkich. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

2. Prześlij skan tomografii komputerowej i zaakceptuj do automatycznego planowania

Rysunek 4 pokazuje zrzut ekranu obszaru roboczego przeglądu CT. Aby przesłać i przejrzeć tomografię komputerową:

figure-protocol-4
Rysunek 4: Zrzut ekranu z obszaru roboczego przeglądu CT. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

  1. Przejdź do pulpitu nawigacyjnego Tomografia komputerowa, klikając kanał Tomografia komputerowa.
  2. Kliknij przycisk Prześlij CT. Wybierz folder, w którym przechowywany jest skan CT (format DICOM), korzystając z eksploratora folderów, który otworzy się automatycznie. Postępuj zgodnie z instrukcjami, aby potwierdzić wybór.
  3. Przejrzyj przesłany skan tomografii komputerowej, wybierając pacjenta z listy pacjentów, aby otworzyć przeglądarkę tomografii komputerowej dla tego pacjenta (Rysunek 4), a następnie użyj następujących elementów sterujących:
    1. Załaduj cały zestaw obrazów 3D CT, klikając Załaduj CT.
      UWAGA: Inne narzędzia nawigacyjne nie są aktywne, dopóki to nie zostanie zakończone.
    2. Przewijaj między plasterkami we wszystkich widokach i korzystaj z dowolnego z następujących narzędzi:
      1. Kliknij <, > przyciski pod każdym widokiem CT, aby przejść do następnego przekroju.
      2. Kliknij <<, >> przyciski poniżej każdego widoku CT, aby przesunąć pięć plasterków w wybranym kierunku.
      3. Kółko przewijania myszy: Przesuń kursor na dowolny widok CT, a następnie użyj kółka przewijania myszy, aby przewijać między plasterkami.
      4. Kliknij przycisk Przecięcie, aby nałożyć krzyż nitkowy na każdy widok CT (osiowy, czołowy i strzałkowy). Kliknij dowolny z trzech widoków, aby przesunąć celownik do tego punktu - pozostałe widoki będą odpowiednio podążać. Kliknij przycisk Przetnij, aby włączyć/wyłączyć to narzędzie.
      5. Kliknij przycisk Powiększenie/Przesunięcie. Następnie przejrzyj obraz za pomocą kółka myszy, aby powiększyć widok, w którym znajduje się kursor, lub kliknij prawym przyciskiem myszy i przytrzymaj widok CT, a następnie przesuń mysz, aby przesunąć.
      6. Kliknij Oznaczone ISO, aby przesunąć widoki CT do zaznaczonego izocentrum (w oparciu o automatyczne wykrywanie trzech markerów nieprzepuszczających promieni rentgenowskich).
        UWAGA: Ten przycisk jest nieaktywny, jeśli zestaw obrazów 3D CT nie został załadowany (kliknij Załaduj 3D, aby rozwiązać ten problem) lub jeśli RPA nie był w stanie wykryć zaznaczonego izocentrum (zidentyfikowanego za pomocą ustawienia trzypunktowego).
  4. Kliknij przycisk Punkt odniesienia, aby dodać punkt odniesienia.
    1. Przesuń trzy widoki do żądanego położenia punktu odniesienia za pomocą narzędzia przecięcia.
    2. Kliknij przycisk Punkt odniesienia, aby dodać punkt odniesienia.
    3. Jeśli punkt odniesienia został już wybrany, kliknięcie punktu odniesienia spowoduje przeniesienie trzech widoków do tego punktu.
      UWAGA: Ten przycisk dodaje punkt odniesienia do obrazu, jeśli punkt odniesienia nie istnieje. Może również przesunąć widoki obrazu CT do punktu odniesienia, jeśli taki już istnieje. Nowy punkt odniesienia można wybrać tylko w przypadku skanów CT, które nie zostały zaakceptowane. Poniżej znajdują się kroki, które należy wykonać, aby dodać punkt odniesienia:
    4. Aby wybrać nowy punkt odniesienia, najpierw wyczyść bieżący punkt odniesienia, klikając opcję Wyczyść punkt odniesienia, a następnie dodaj nowy. RPA akceptuje tylko jeden punkt odniesienia.
  5. Zaakceptuj tomografię komputerową. Po zapoznaniu się z tomografią komputerową pacjenta, jak opisano powyżej, wykonaj następujące czynności:
    1. Odpowiedz na poniższe pytania na obrazach CT, aby zminimalizować ryzyko i ograniczyć występowanie błędów w późniejszych obliczeniach RPA.
    2. Wybierz pozycję Zaakceptuj i postępuj zgodnie z instrukcjami.
      UWAGA: To zadanie może wykonać każda osoba zidentyfikowana jako Użytkownik Kliniczny RPA. Kategorie statusu bieżących pacjentów można wyświetlić na pulpicie nawigacyjnym tomografii komputerowej i są one przedstawione w Tabeli 3.
stanPodsumowanie
Oczekuje na przeglądSkan CT został poddany wstępnemu przetwarzaniu i czeka na przejrzenie i zaakceptowanie skanu przez użytkownika.
AkceptowaneTomografia komputerowa tego pacjenta została zaakceptowana. Należy pamiętać, że status tego pacjenta na pulpicie nawigacyjnym tomografii komputerowej nie zmieni się, dopóki zgłoszenie serwisowe nie zostanie zaakceptowane.
Odrzucone przez użytkownikaTomografia komputerowa została odrzucona przez użytkownika.
PrzekazywaneTen przypadek został zgłoszony do RPA - więcej szczegółów na temat statusu tego pacjenta można znaleźć na głównym pulpicie nawigacyjnym.
Błąd systemu RPAPrzetwarzanie przez RPA zostało zainicjowane, ale RPA napotkało błąd i nie było w stanie ukończyć swoich zadań.

Tabela 3: Kategorie statusu pacjenta dla panelu tomografii komputerowej.

3. Monitoruj postęp planowania

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

stanPodsumowanie
Brak akceptowanego badania tomografią komputerowąTen pacjent nie ma zaakceptowanego badania tomografem komputerowym (ale dostępne jest zaakceptowane zgłoszenie serwisowe).
Brak zaakceptowanego zgłoszenia serwisowegoTen pacjent nie ma zaakceptowanego zgłoszenia serwisowego (ale dostępny jest zaakceptowany skan tomografii komputerowej).
KolejceDane dotyczące tego pacjenta zostały wysłane do systemu RPA i są kolejkowane do przetworzenia.
przetwarzanieTrwa wstępne przetwarzanie danych tego pacjenta.
Obróbka – konturowanieKontury RPA są generowane.
Raport przetwarzania i konturowaniaRaport konturów RPA jest generowany.
Kompletne kontury RPAKontury wygenerowane przez RPA są kompletne i gotowe do pobrania i edycji przez użytkownika (tylko przepływy pracy w 2 krokach).
Oczekiwanie na przegląd konturuKontury planowania (tj. kontury po dokonaniu przez użytkownika edycji/uzupełnień) zostały przesłane z powrotem do RPA i wygenerowany został Raport Konturów Planu. Użytkownik musi zaakceptować ten raport (z pulpitu nawigacyjnego konturów).
Kontury planu w kolejceKontury planowania (tj. kontury po dokonaniu przez użytkownika edycji/uzupełnień) są kolejkowane do przetworzenia przed procesem planowania RPA.
Kolejkowanie – plan wstępnyPlan tego pacjenta jest kolejkowany do procesu planowania.
Przetwarzanie – plan wstępnyTrwa przetwarzanie wstępnego planowania.
Optymalizacja w kolejcePlan tego pacjenta jest kolejkowany do procesu optymalizacji planu.
Przetwarzanie – optymalizacjaTrwa optymalizacja planu.
W kolejce – kontrola jakościPlan tego pacjenta jest kolejkowany do automatycznego procesu zapewnienia jakości (QA).
Przetwarzanie – kontrola jakościPlan kontroli jakości jest w toku.
Raport planu przetwarzaniaRaport z planu końcowego jest przetwarzany.
Kompletny plan RPAPlan RPA jest kompletny i gotowy do pobrania.
Niepowodzenie – niepowodzenie RPAProces RPA nie powiódł się.

Tabela 4: Kategorie statusu pacjenta dla głównego pulpitu nawigacyjnego.

  1. Przejrzyj ukończony plan RPA, wybierając pacjenta, a następnie wybierając pozycję Przegląd w górnej części głównego pulpitu nawigacyjnego. Przejrzyj raport planu RPA (PDF) dla tego pacjenta, który automatycznie otwiera się w nowej karcie.
    UWAGA: Dostęp do Raportu Planu RPA w formacie PDF można również uzyskać z okna pobierania.
  2. Pobierz gotowy Plan RPA, klikając ikonę pobierania. Poczekaj, aż otworzy się okno, w którym pliki DICOM wraz z raportem planu RPA (PDF) zostaną pobrane w celu zaimportowania do systemu planowania leczenia.

4. Importowanie planu RPA do systemu planowania leczenia Użytkownika i przeglądanie go pod kątem użytku klinicznego

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

  1. Zaimportuj tomografię komputerową pacjenta do lokalnego TPS. Jest to oryginalny skan, który został przesłany do RPA.
  2. Zaimportuj plan RPA i kontury RPA do lokalnego TPS.
  3. Ponownie obliczyć dawkę, korzystając z lokalnego algorytmu obliczania dawki zleconej i użytej opcji stałego MU.
  4. Porównaj zaimportowane kontury i obliczoną dawkę z tymi w Raporcie RPA (aby sprawdzić, czy import jest poprawny).
  5. Przejrzyj plan pod kątem adekwatności i edytuj go w razie potrzeby.
    UWAGA: Ten krok może obejmować edytowanie kształtów pól i ich ponowne normalizowanie. Bardzo ważne jest, aby zespół kliniczny zapoznał się z ostatecznym planem w swoim systemie planowania leczenia i dokonał wszelkich zmian przed zastosowaniem klinicznym.

5. Przesyłanie Planu Końcowego na stronę internetową RPA i przeglądanie automatycznego porównania Planu Końcowego i Planu RPA

Pacjenci, dla których został wygenerowany Plan RPA, pojawią się w panelu porównania planów. Pulpit nawigacyjny porównania planów zawiera kategorie stanu przedstawione w tabeli 5 dla bieżących pacjentów. Aby przesłać ostateczną wersję Planu Użytkownika i zapoznać się z automatycznym porównaniem Planu Użytkownika i Planu RPA:

stanPodsumowanie
Oczekiwanie na przesłanie planuTen status jest wyświetlany, gdy sprawa została wygenerowana.
przetwarzanieTrwa przetwarzanie porównania planów.
Oczekiwanie na przekazanie planu – ponów próbęPorównanie planów nie jest możliwe. Użytkownik powinien przejrzeć przekazane pliki i ponowić próbę. Możliwe przyczyny tego stanu to przesyłanie nieprawidłowych plików.
Porównanie Gotowy do zaliczeniaRaport z porównania planów jest gotowy do przeglądu. Wszystkie porównania planów spełniły te kryteria. Niektóre porównania mogą zostać oznaczone flagą – użytkownik powinien przejrzeć raport.
Porównanie gotowe do niepowodzeniaRaport z porównania planów jest gotowy do przeglądu. Niektóre porównania nie spełniły ustalonych kryteriów – użytkownik powinien dokładnie przejrzeć raport i ustalić przyczynę.

Tabela 5: Kategorie statusu pacjenta dla panelu porównania planów.

  1. Wybierz pacjenta, a następnie kliknij przycisk Prześlij plan.
  2. Wybierz plik struktury DICOM, plan i pliki dawki do przekazania.
  3. Zapoznaj się z raportem porównania planów, wybierając najpierw pacjenta. Następnie zapoznaj się z raportem Porównanie planów (Rysunek 5), który otwiera się na dole ekranu (przykład pokazano w Rysunek 5).

figure-protocol-5
Rysunek 5: Przykład raportu z automatycznego porównywania planów. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Wyniki

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

Celem głównego pulpitu nawigacyjnego (Rysunek 1) jest zapewnienie szybkiego przeglądu statusu obecnych pacjentów w RPA, umożliwienie szybkiego przeglądu ukończonych planów, pobranie ukończonych planów do przeglądu i edycji w systemie planowania leczenia użytkownika oraz zapewnienie zaawansowanych narzędzi do nawigacji i sortowania pacjentów. Aby pacjent mógł się tu pojawić, musi posiadać co najmniej jeden z następujących dokumentów: (1) zaakceptowany skan tomografii komputerowej lub (2) formularz zaakceptowanej usługi. Kategorie statusu bieżących pacjentów można wyświetlić na głównym pulpicie nawigacyjnym (Tabela 4).

Przykładowe pole boczne z planu radioterapii całego mózgu jest pokazane w Rysunek 6. Przykładowe pole boczne z 4-polowego planu pudełkowego opartego na kościstych punktach orientacyjnych dla raka szyjki macicy pokazano w Rysunek 7. W obu przypadkach ostateczny plan musi zostać pobrany, a następnie zaimportowany do systemu planowania leczenia użytkownika, gdzie wyniki muszą zostać przejrzane, edytowane i ponownie obliczone. RPA tworzy również końcowy raport planu (PDF), który zawiera zgłoszenie serwisowe (patrz przykład w Rysunek 3), raport zatwierdzenia tomografii komputerowej i inne szczegóły planu leczenia.

Celem panelu zgłoszeń serwisowych (Tabela 2) jest zapewnienie szybkiego przeglądu statusu zgłoszenia serwisowego dla obecnych pacjentów w RPA, utworzenie nowego zgłoszenia serwisowego, zaakceptowanie zakończonego zgłoszenia serwisowego i edycja zgłoszenia serwisowego. Pacjenci, którzy mają przesłane lub zaakceptowane zgłoszenie serwisowe, są wyświetlani na tym pulpicie nawigacyjnym, który jest dostępny dla wszystkich użytkowników RPA. Jednak tylko użytkownicy zarejestrowani w systemie RPA jako onkolodzy radioterapeuci mogą przyjąć 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 odniesienia do skanów CT. Punkty odniesienia są dodawane, aby poprowadzić RPA w niektórych określonych sytuacjach, na przykład gdy użytkownik chce użyć niestandardowej górnej granicy dla prostych 4-polowych planów ramowych dla raka szyjki macicy. Pacjenci, u których przesłano tomografię komputerową, są przedstawieni tutaj. Każdy użytkownik może wyświetlić pulpit nawigacyjny tomografii komputerowej, ale tylko użytkownicy zarejestrowani jako użytkownicy kliniczni mogą akceptować skany tomografii komputerowej.

Gdy użytkownik potwierdzi swój ostateczny plan, może go wyeksportować ze swojego TPS i przesłać do RPA. Celem tego procesu jest zapewnienie sposobu sprawdzenia, czy dane zostały prawidłowo przekazane między różnymi urządzeniami.

Pacjenci, dla których został wygenerowany Plan RPA, pojawią się w panelu porównania planów. Pulpit nawigacyjny porównania planów zawiera kategorie stanu przedstawione w tabeli 5 dla bieżących pacjentów.

figure-results-1
Rysunek 6: Typowe pole boczne dla radioterapii całego mózgu. Widok ten pokazuje rzuty konturów konstrukcji, a także położenie kolimatorów głównych (kolor żółty) i kolimatorów wielolistnych (kolor niebieski). Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

figure-results-2
Rysunek 7: Przykładowe pole boczne z 4-polowego planu dla raka szyjki macicy opartego na kościstych punktach orientacyjnych. Ten widok pokazuje pozycje kolimatorów głównych (żółty) i kolimatorów wielolistnych (niebieski). Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Dyskusja

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

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

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

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

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

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

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

Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE

Poproś o pozwolenie

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

Powiązane artykuły