Strålebehandling er en svært komplisert kreftbehandling som krever flere spesialister for å opprette en behandlingsplan og gi kvalitetssikring (QA) før levering til en pasient. Denne protokollen beskriver bruken av en helautomatisk system, den stråling planlegging Assistant (RPA), opprette høy kvalitet stråling behandling planer.
Den stråling planlegging Assistant (RPA) er et system utviklet for helautomatisk etableringen av strålebehandling behandling planer, inkludert volum-modulert bue terapi (VMAT) planer for pasienter med hode/hals kreft og 4-felt planer for pasienter med livmorhalskreft. Det er en kombinasjon av spesialutviklede Husets programvare som bruker programmeringsgrensesnitt til å kommunisere med en kommersiell strålebehandling planlegging systemet. Det også grensesnitt med en kommersiell sekundære dose bekreftelse programvare. Nødvendige kontakter til systemet er en behandling Plan, godkjent av stråling onkolog, og en simulering beregnet tomografi (CT) bilde, godkjent av radiographer. RPA genererer deretter en fullstendig strålebehandling behandlingsplan. For livmorhalskreft behandling planer er uten ytterligere brukermedvirkning nødvendig før planen er fullført. Hode/nakke behandling planer, etter den normalt vev og noen av målet strukturer er automatisk avgrenset på CT bildet, må stråling onkolog se konturene, endringene om nødvendig. De også avgrense brutto svulst volumet. RPA deretter fullfører behandlingen planprosessen, lage en plan for VMAT. Endelig må fullført planen revideres av kvalifiserte kliniske personalet.
Det internasjonale atomenergibyrået (IAEA) anbefaler 1 behandling planner per 300 pasienter strålebehandling klinikker, og 1 stråling fysikeren per 400 pasienter behandlet årlig1. I mange land kombineres disse rollene (behandling planner og fysiker). I andre land ta stråling terapi teknologer (ofte kalt radiographers) også på en behandling planlegging rolle. Lav og middels inntekt land (LMICs) har alvorlige underskudd i stråling onkologer, medisinsk fysikere og stråling terapi teknologer. 2020, er det anslått at vi trenger en ytterligere 12000 stråling onkologer og 10.000 medisinsk fysikere 29 000 teknologer. 2. disse estimatene er basert på data fra ulike datasett i public domain (e.g., IAEA), med bemanningen basert på anbefalinger fra European Society for strålebehandling & onkologi (ESTRO) og IAEA3. Må opplæring er enorm. For eksempel for medisinsk fysikere, de fleste retningslinjene anbefaler en 2 til 3 år internship eller bosted, ofte etter ferdigstillelse av medisinsk fysikk oppgradere skolen4,5,6. Dette 4-årig satsing betyr at 40 000 årsverk trening er nødvendig bare for å løse globale mangel på medisinsk fysikere alene.
Automatisering av behandlingsplanlegging kan redusere noen av disse bemanning mangler, spesielt medisinsk fysikere og planleggingsstab. Automatisk planlegging kan redusere tiden stråling onkologer bruker på behandling planlegging3 og absolutt har viktige roller i tegning stråling behandling strålen blenderåpninger. Dette verket beskriver driften av en helautomatisk behandling planlegging system, den stråling planlegging Assistant (RPA), utviklet under et prosjekt finansiert av National Cancer Institute til slutt forbedre tilgang til høykvalitets strålebehandling over hele verden 7.
Figur 1 viser en oversikt over automatisert behandling planleggingsprosessen implementert i RPA. Behandling planleggingsoppgaver utføres ved hjelp av enten funksjoner i behandlingen planlegging systemet (se Tabellen for materiale for planleggingssystemet brukt), kontrollert ved hjelp av programmeringsgrensesnittet (API), eller bruker internt utviklet funksjoner. En viktig del av RPA er uavhengig verifikasjon av alle aktiviteter som er automatisert8. Dette oppnås med en andre, ulike algoritmer/funksjoner. Resultatene av de primære algoritmene, som brukes for behandlingen planen, sammenlignet med resultatene av sekundær algoritmen, og flagget hvis forskjellen er større enn en forhåndsbestemte kriterier9. Behandling planer som passerer uavhengig regningene og ytterligere manuell sjekker av lokalt ansatte er klar til å brukes for pasient behandling. Utgang dokumentasjon av RPA er spesielt utformet til å strømlinjeforme Manuell sjekk prosessen.
Arbeidsflyten av RPA fra brukerens synspunkt er vist i figur 2. Innganger til systemet er en godkjent plan ordre og et godkjent CT-bilde. Stråling onkolog oppretter og godkjenner plan for ordren som inneholder grunnleggende pasientinformasjon og detaljer om forventet planen (resept behandling type, osv.). CT bilde settet må også godkjennes (av CT-teknikeren). Dette er å sikre at planen beregnes på riktig CT bildet. Dette er viktig, for eksempel når flere CT bilde sett er tatt av en enkelt pasient. Når RPA får pålegg godkjente plan og en godkjent CT bilde sett, behandlingen planen genereres automatisk. I noen tilfeller, som når du oppretter 4-felt livmorhalskreft behandlinger, følgende er helautomatisk, og ingen ytterligere brukermedvirkning er nødvendig før er behandlingen planen klar. I andre tilfeller, for eksempel oppretting av hode/hals VMAT behandling planer, tilsyn halvveis gjennom den automatiserte prosessen. For hode/nakke planer kreves stråling onkolog gjennomgang/Rediger automatisk generert konturer. De må også avgrense brutto svulst volumet (GTV). I denne situasjonen etter mottak godkjent plan-bestillinger og CTs, utfører RPA noen innledende kontur oppgaver, inkludert kontur normalt vev og noen mål. Stråling onkolog deretter Kritikken og godkjenner konturene, og RPA fortsetter med gjenværende behandlingen planleggingsoppgaver. Dagens system har blitt testet med 6 MV og 18 MV X-ray bjelker for hode/hals og cervix behandling planer, henholdsvis, både med sammenslåing filter. Når behandlingen planen er fullført, opprettes et dokument for gjennomgang og godkjenning av aktuelle kliniske personalet, f.eks fysikere og stråling onkologer. Noen av disse oppgavene kan delegeres til andre ansatte.
Moderne behandling planlegging systemer allerede tilby noen automatiserte planleggingsprosessen. RPA integrerer disse, når mulig, tilbyr en fullstendig automatisert planleggingsprosess, slik at brukeren kan generere treatment planer uten å måtte åpne en komplisert behandling planlegging systemgrensesnitt. Dette manuskriptet beskrevet protokollen for RPA, og deretter presenterer enkelte eksempel resultater for ut av behandling planleggingsprosessen.
En protokoll som beskriver trinnene i å opprette en automatisert behandlingsplan ved hjelp av stråling planlegging Assistant (RPA)-systemet ble beskrevet. De avgjørende skrittene, fra brukerens synspunkt, er (1) CT godkjenning (2) Plan for godkjenning (3) kontur gjennomgang redigere for hode/nakke saker og (4) behandlingsplan gjennomgang. Rekkefølgen på de to første trinnene er utskiftbare. I stråling planlegging hjelperen nå automatisk oppretter strålebehandling planer for hode/hals (VMAT) og livmorhalskreft (4-feltet boks), og vi jobber i planer for breast cancer behandlinger. Det endelige målet er helautomatisk strålebehandling behandling planlegging for alle nettsteder/modaliteter, skape et verktøy som genererer trygg og effektiv strålebehandling behandling planer.
Dagens system har flere begrensninger. Først det kan ikke opprette treatment planer for alle behandling områder og tilnærminger, men vi forventer å kunne forbedre over tid, vi er et stykke unna full automatisering for alle behandling områder. Det er også en risiko for over avhengigheten av brukerne automatisering – dette er en risiko for at vi har forsøkt å redusere ved å inkludere mange uavhengig bekreftelse sjekker (figur 1). Det ble demonstrert at bruk av dokumentasjonen vår hensikt utviklet planen å sjekke treatment planer vil gjøre noen potensielle feil skal identifiseres av relativt uerfaren ansatte, men gjennomgang av stråling onkolog og plan sjekker av andre kvalifiserte personalet er viktig.
Vi forventer å forbedre RPA grensesnitt over tid, som svar på tilbakemeldinger. Den generelle arbeidsflyt og aktiviteter bør imidlertid være lik de som beskrevet i dette dokumentet. Dokumentet bør derfor fortsette å være nyttig. Ytterligere dokumentasjon vil også være tilgjengelig, som beskriver endringer, trening for planen sjekker, etc.
Det finnes eksisterende eksempler av automatisering av bestemte trinn av strålebehandling behandling planleggingen. Vi vet er dette den første systemet som hele arbeidsflyten er helautomatisk, krever nesten ingen inndata fra brukeren. Denne protokollen beskriver, fra brukerens synspunkt, viktige trinnene som trengs for å drive den stråling planlegging Assistant og generere en strålebehandling behandlingsplan.
The authors have nothing to disclose.
Dette arbeidet ble finansiert av National Cancer Institute, med ekstra støtte Varian medisinske systemer og Mobius medisinske systemer. Vårt nåværende system bruker Eclipse for behandling planlegging funksjonene og Mobius 3D for bekreftelse av dose beregning.
Eclipse | Varian Medical Systems | na | Treatment planning system |
Mobius 3D | Mobius Medical Systems | na | Dose calculation verification system |