Straling Plan Assistant - een gestroomlijnde, geautomatiseerde volledig behandeling van de radiotherapie Planning systeem

Medicine
 

Summary

Radiotherapie is een zeer complexe kankerbehandeling waarvoor meerdere specialisten voor het maken van een behandelplan en zorgt voor kwaliteitsborging (QA) voorafgaand aan levering aan een patiënt. Dit protocol beschrijft het gebruik van een volledig geautomatiseerd systeem, de straling Planning-assistent (RPA), kwalitatief hoogwaardige straling behandeling plannen maken.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations

Court, L. E., Kisling, K., McCarroll, R., Zhang, L., Yang, J., Simonds, H., du Toit, M., Trauernicht, C., Burger, H., Parkes, J., Mejia, M., Bojador, M., Balter, P., Branco, D., Steinmann, A., Baltz, G., Gay, S., Anderson, B., Cardenas, C., Jhingran, A., Shaitelman, S., Bogler, O., Schmeller, K., Followill, D., Howell, R., Nelson, C., Peterson, C., Beadle, B. Radiation Planning Assistant - A Streamlined, Fully Automated Radiotherapy Treatment Planning System. J. Vis. Exp. (134), e57411, doi:10.3791/57411 (2018).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

De straling Planning-assistent (RPA) is een systeem ontwikkeld voor de volledig geautomatiseerde oprichting van radiotherapie behandeling plannen, met inbegrip van volume-gemoduleerd boog therapie (VMAT) plannen voor patiënten met kanker van het hoofd/nek en vak 4-veld plannen voor patiënten met baarmoederhalskanker. Het is een combinatie van speciaal ontwikkelde eigen software die gebruikmaakt van een application programming interface om te communiceren met een commerciële radiotherapie behandeling planningssysteem. Het is ook van interfaces met een commerciële secundaire dosis controle software. De nodige ingangen aan het systeem zijn een behandeling Plan orde, goedgekeurd door de straling oncoloog, en een simulatie tomografie (CT) afbeelding, goedgekeurd door het radiologisch berekend. Vervolgens genereert de RPA een volledige radiotherapie behandelingsplan. De cervicale kanker behandeling plannen is geen tussenkomst van de extra gebruiker noodzakelijk totdat het plan voltooid is. Voor hoofd/nek behandeling plannen, na het normale weefsel en een aantal van de doel-structuren zijn automatisch afgebakend op de CT-afbeelding, moet de straling oncoloog herzien de contouren, bewerkingen maken indien nodig. Ze bakenen ook het volume van de bruto tumor. Het RPA voltooit dan de behandeling planningsproces, het creëren van een VMAT plan. Tot slot moet het ingevulde plan worden herzien door gekwalificeerde klinisch personeel.

Introduction

Het Internationaal Atoomenergie Agentschap (IAEA) raadt 1 behandeling planner per 300 patiënten in radiotherapie klinieken, en 1 straling natuurkundige per 400 patiënten behandeld jaarlijks1. In veel landen, worden deze rollen (behandeling planner en natuurkundige) gecombineerd. In andere landen ook de straling therapie technologen (vaak genoemd radiographers) op een behandeling plan rol. Laag en middelhoge - inkomen landen (LMICs) hebben ernstige tekorten in straling oncologists, medische fysici en technologen van straling therapie. 2020 geschat wordt dat zullen we een extra oncologists van 12.000 straling, 10.000 medische natuurkundigen en 29.000 technologen. 2. deze schattingen zijn gebaseerd op gegevens uit verschillende gegevenssets in het publieke domein (e.g., IAEA), met het personeelsbestand op basis van aanbevelingen van de Europese vereniging voor radiotherapie & oncologie (ESTRO) en IAEA3. De opleidingsbehoeften zijn immens. Bijvoorbeeld voor medische natuurkundigen raden de meeste richtlijnen een 2 tot 3 jaar stage- of residentie, vaak na voltooiing van de medische fysica graduate school4,5,6. Deze 4-jarige verbintenis betekent dat 40.000 manjaar voor opleiding nodig zijn gewoon met het inspelen op het wereldwijde tekort aan medische natuurkundigen alleen.

Automatisering van de planning van de behandeling kan sommige van deze personeel tekortkomingen, met name medische fysici en planningstaf verminderen. Geautomatiseerde planning kon verminderen de tijd dat straling oncologists op behandeling plannen3 en zeker hebben een belangrijke rol bij het opstellen van straling behandeling lichtbundel openingen. Dit werk beschrijft de werking van een volledig geautomatiseerde behandeling planningssysteem, de straling Planning-assistent (RPA), ontwikkeld onder een project gefinancierd door het National Cancer Institute om uiteindelijk toegang tot radiotherapie van hoge kwaliteit over de hele wereld 7.

Figuur 1 toont een overzicht van de geautomatiseerde behandeling planningsproces geïmplementeerd in de RPA. De planning van de taken worden uitgevoerd met behulp van beide functies in de behandeling planningssysteem behandeling (Zie de Tabel van materialen voor het planningssysteem gebruikt), gecontroleerd met behulp van de application programming interface (API), of met behulp van in-house ontwikkeld functies. Een belangrijk onderdeel van het RPA is de onafhankelijke verificatie van alle taken die zijn geautomatiseerd8. Dit wordt bereikt met behulp van een tweede, verschillende set van algoritmen/functies. De resultaten van de primaire algoritmen, die worden gebruikt voor het behandelplan, zijn vergeleken met de resultaten van de secundaire algoritme, en gemarkeerd als het verschil groter dan een vooraf bepaalde criteria9 is. Behandeling plan dat pas die de onafhankelijke controles en verdere handmatige controles door lokale medewerkers zijn klaar om te worden gebruikt voor de behandeling van de patiënt. De documentatie van de uitvoer van het RPA is specifiek ontworpen om de handmatige controle proces te stroomlijnen.

De workflow van het RPA systeem vanuit het oogpunt van de gebruikers is afgebeeld in Figuur 2. De ingangen naar het systeem zijn de volgorde van een goedgekeurd plan en een goedgekeurde CT-afbeelding. De straling oncoloog maakt en hecht zijn goedkeuring aan het plan-order met algemene patiënt informatie en details over de verwachte plan (voorschrift, soort behandeling, etc.). De CT afbeelding set moet ook worden goedgekeurd (door de CT-technicus). Dit is om ervoor te zorgen dat de planning is berekend op de juiste CT-afbeelding. Dit is belangrijk, bijvoorbeeld, wanneer meerdere CT afbeelding sets zijn genomen van een patiënt. Zodra de RPA ontvangt een order van het goedgekeurde plan en een goedgekeurde CT image set, het behandelplan wordt automatisch gegenereerd. In sommige gevallen, zoals bij het maken van vak 4-veld cervicale kankerbehandelingen, de volgende stappen zijn volledig geautomatiseerd en geen tussenkomst van de extra gebruiker is niet nodig tot is het behandelplan klaar. In andere gevallen, zoals de oprichting van hoofd/nek VMAT behandeling plannen, is interventie nodig halverwege door het behandelingsproces van de geautomatiseerde. Voor hoofd/nek plannen is de straling oncoloog vereist voor de beoordeling/bewerken automatisch gegenereerd contouren. Ze moeten ook het volume van de bruto tumor (GTV) af te bakenen. In deze situatie na ontvangst goedgekeurd plan orders en CTs, voert de RPA wat initiële contouren van taken, met inbegrip van contouren van normale weefsels en sommige doelen. De straling oncoloog vervolgens herziet en hecht zijn goedkeuring aan de contouren en de RPA blijft met de resterende behandeling planningstaken uit. Het huidige systeem is getest met 6 MV en 18 MV X-ray balken voor hoofd/nek en baarmoederhals behandeling plannen, respectievelijk, zowel met het afvlakken filteren. Nadat het behandelplan voltooid is, wordt een document gemaakt ter beoordeling en goedkeuring door de geschikt klinisch personeel, bijvoorbeeld, natuurkundigen en straling oncologists. Sommige van deze taken kunnen worden gedelegeerd aan andere personeelsleden.

Moderne behandeling planningssystemen bieden reeds een aantal geautomatiseerde planning processen. Het RPA integreert deze, waar mogelijk, bieden een volledig geautomatiseerde planning van proces, zodat de gebruiker behandeling plannen zonder de noodzaak genereren kan om een gecompliceerde behandeling plannen systeeminterface open. Dit manuscript het protocol beschreven voor het RPA, en vervolgens presenteert de resultaten van sommige voorbeeld voor de uitvoer van het planningsproces van de behandeling.

Protocol

Alle patiëntendata gebruikt voor de evaluatie van het RPA werden gebruikt met terugwerkende kracht, met goedkeuring van de University of Texas MD Anderson institutionele Review Board.

1. de bewaking van Planning vooruitgang

  1. De straling Planning-assistent Control Center werkruimte openen en inloggen.
  2. Klik op Alle patiëntenalle patiëntendata die momenteel actief is.
  3. Een patiënt door hun medische Record Number (MRN), klik op Selecteer patiënt.
  4. Om te zien wat de status van het plan voor elke patiënt die heeft een goedgekeurde CT of goedgekeurd kijk Plan volgorde (of beide), in de sectie Plan voor RPA . De opties voor serviceorderstatus, wordt dit samengevat onmiddellijk boven deze sectie en klik in de sectie van het bericht .
  5. Als u wilt bekijken van details van een voltooid plan, klikt u op de patiënt (in de RPA-sectie). Details van hun plan bestelling en CT kunnen ook worden gezien in de secties Plan volgorde en CT goedkeuring .
    1. Voor het goedkeuren van een voltooid plan, klikt u op goedkeuren. Er zijn bepaalde niveaus van goedkeuring (arts, fysicus en technicus) die kunnen worden ingesteld voor elke instelling.
  6. Herziening van de geschiedenis van de taak van het RPA, klikt u op Aanmelden.
  7. Als u wilt bekijken van details voor elk plan eerste (met inbegrip van degenen die nog niet zijn goedgekeurd), klik op een patiënt in de sectie Plan volgorde .
  8. Als u wilt bekijken van details voor alle CT afbeeldingen instellen (met inbegrip van degenen die nog niet zijn goedgekeurd), klik op een patiënt in de sectie Goedkeuring van CT .

2. plan Order goedkeuring

Opmerking: Planning volgorde goedkeuring (meestal door de straling oncoloog) is vereist voordat de RPA een behandelplan maakt.

  1. Open de Order Plan -werkruimte. Gebruik de standalone-pictogram, of dit doen vanuit de werkruimte Straling Planning assistent Control Center .
  2. Maak een nieuwe order van het plan als volgt.
    1. Klik op Nieuw.
    2. Voltooien van sectie 1 - Demografie; deze sectie is altijd hetzelfde.
      1. Voer het medische record nummer en de naam van de patiënt.
      2. Selecteer de juiste behandeling-site. Kies uit hoofd/nek, baarmoederhals, borst en anderen.
        Opmerking: Deze lijst zal toenemen naarmate onze ontwikkeling inspanningen vooruitgang. Deze selectie verandert de opties in de sectie 3, hieronder.
    3. Voltooien van afdeling 2 - algemene behandeling; deze sectie is altijd hetzelfde.
      1. Vul de vragen over seks/zwangerschap status, voorafgaande bestraling, pacemakers en andere implantaten.
      2. De vraag over Autostart of technicuste voltooien.
        Opmerking: Selecteren autostart zal leiden tot de RPA het planningsproces automatisch wordt gestart wanneer er een goedgekeurde Plan bestelling zowel een goedgekeurde CT-afbeelding. Selecteren technicus vergt een technicus om te beginnen met het proces van automatische planning. Dit kan gebeuren in de Control Center-werkruimte.
    4. Voltooi deel 3 - specifieke behandeling.
      Opmerking: In dit voorbeeld is voor hoofd/nek behandelingen.
      1. U selecteert de primaire site hoofd/nek en positieve lymfe betrokkenheid door het bijbehorende keuzerondje; in de volgende secties worden automatisch geselecteerd op basis van deze keuzen.
      2. Bevestigen of wijzigen van de passages over cervicale nek en retrofaryngeale lymfeklier dekking, door het bijbehorende keuzerondje te selecteren. Selecteer het juiste keuzerondje om aan te geven of deze overeenkomen met CTV1 of CTV2 (CTV: klinische doelvolume).
      3. Selecteer behandeling machine en techniek van de behandeling.
      4. Selecteer de aanpak van de behandeling door te klikken op het bijbehorende keuzerondje (in dit voorbeeld is voor VMAT behandelingen).
        1. Bevestigen of wijzigen van het recept van de behandeling. Ga het recept, voer de vereiste breuk doses in de tekstvakken.
        2. Bevestig de juistheid van de normale weefsel Dosisbeperkingen.
    5. Opslaan van de volgorde van het Plan; een pdf van de volgorde van het plan zal worden gegenereerd.
    6. Controleer de bestelling van het definitieve plan.
      1. Als de volgorde van definitief plan correct is, klikt u op goedkeuren.
      2. Als de uiteindelijke Plan Order onjuist is, klikt u op bewerken en breng desgewenst wijzigingen.
  3. Sluit de Order Plan -werkruimte.

3. CT afbeelding goedkeuring

Opmerking: CT goedkeuring is vereist voordat de RPA een behandelplan maakt.

  1. Open de Goedkeuring van de CT -werkruimte.
    Opmerking: Dit kan worden gedaan via het pictogram standalone of vanuit de werkruimte Straling Planning assistent Control Center .
  2. Klik op de CT-scan dat het goed te keuren.
    Opmerking: Als de CT-scan niet omhoog toont, het is niet ontvangen door het RPA.
  3. Bekijk de CT segmenten gecentreerd op de isocenter.
    1. Klik op Alle belasting te herzien alle CT afbeeldingen.
    2. Bekijk isocenter locatie en CT beeldkwaliteit.
  4. Als de CT-beelden, aantal segmenten, oriëntatie en gegevens kloppen, klikt u op goedkeuren.

4. Start de Planning van de automatische behandeling

Opmerking: Deze stap is alleen nodig als Autoplan start (in de volgorde van plan) is ingesteld op technicus.

  1. Selecteer het juiste patiënt/Plan Order/CT in de Control Center -werkruimte, en klik op Toevoegen RPA Plan.

5. contouren, beoordeling en goedkeuring

Opmerking: Voor sommige behandelingen, zoals hoofd/nek VMAT, contouren, beoordeling en goedkeuring is vereist. Dit wordt meestal uitgevoerd door de straling oncoloog.

  1. Wacht tot de status van de patiënt gegevens om aan te geven W (wachten) in het Configuratiecentrum; het is nu klaar voor beoordeling contouren.
  2. Klik op de W pictogram, of op ROI goedkeuring (ROI: regio-of-Interest). Opmerking dat de contouren, beoordeling en goedkeuring werkruimte wordt geopend.
    Opmerking: De contouren die hier beschikbaar zijn hangen af van de soort regeling moeten worden gegenereerd (geselecteerd in de volgorde van het Plan).
  3. Bekijk alle voorgevormde weefsels/doelstellingen. Wilt bewerken structuren, eerst de structuur van belang (keuzelijst), selecteer dan klik op het pictogram verschuiven en de contour op elke slice CT bewerken.
  4. Indien nodig (bijvoorbeeld voor hoofd/nek plannen) handmatig af te bakenen de bruto Volume van de Tumor (GTV) en de positieve lymfeklieren. Om dit te doen, de structuur van belang (b.v.GTV) selecteren uit de keuzelijst, klik op het pictogram van de handmatige afbakening en tekenen van de structuur op elke slice CT.
  5. Maken van klinische doelvolume (CTV1) (voor de hoofd/nek gevallen)
    1. Uit te breiden de GTV en positieve lymfeklieren, klik op GTV -> CTV.
    2. Als u handmatig tekenen CTV1, CTV1 selecteren in de lijst van structuren (keuzelijst), klik op het pictogram van de handmatige afbakening en tekenen van de structuur op elke slice CT.
    3. Bekijken en bewerken van CTV1, als dit nodig is.
  6. Maak plannen Target Volumes (PTVs).
    1. Klik op CTV -> PTV. Beoordeling.
    2. Bewerken, indien nodig, maar vergeet niet deze uitbreidingen rekening voor de vele onzekerheden in beide contouren en geduldige setup. Als wilt bewerken de PTV, selecteer de juiste PTV uit de keuzelijst, klikt u op het pictogram verschuiven (of één van de andere bewerken pictogrammen),
  7. Goedkeuren van contouren.
    1. Bekijk alle contouren en klik op Goedkeuren ROI. Zodra de ROIs zijn goedgekeurd, zal de behandeling planningsproces automatisch overgaan. Aandacht besteden aan alle waarschuwingsberichten en toelichtingen, toevoegen als dit nodig is.

6. radiotherapie Plan beoordeling en goedkeuring

  1. Lees het behandelingsplan wanneer het is gereed voor herziening; het verschijnt als een Plan Review Document (PDF-formaat) in het Control Center.
    Opmerking: Het plan kan worden herzien in etappes (die kunnen worden gecombineerd, afhankelijk van beschikbaar personeel). Het werkgebied van de passende beoordeling wordt weergegeven in de voettekst van elke pagina.
  2. Technische beoordelinguit te voeren.
    Opmerking: Dit kan worden gecombineerd met de herziening van de natuurkunde.
    1. Bekijk de voorpagina.
      1. Herzien en ervoor zorgen dat de patiënt demografie, voorschrift en plan details zijn geschikt.
      2. Controleer dat alle verificatiecontroles van de automatische plan succesvol waren.
    2. Controleer de gemarkeerde isocenter.
      1. Beantwoord de vragen op het formulier om te controleren dat de gemarkeerde isocenter juist is geïdentificeerd. Vergelijken met de bibliotheek gevallen, indien nodig.
    3. Body Contour beoordelinguit te voeren.
      1. Beantwoord de vragen om te controleren dat het lichaam goed was contouren. Vergelijken met de bibliotheek gevallen, indien nodig.
    4. Veld diafragma beoordelinguit te voeren.
      1. Beantwoord de vragen op het formulier om te controleren dat het veld openingen geschikt zijn.
    5. Dosis distributie beoordelinguit te voeren.
      1. Beantwoord de vragen op het formulier te controleren voor de berekening van de juiste dosis
    6. Goedkeuren of verwerpen van dit plan, klik op Tech. goedkeuren.
  3. Het uitvoeren van de beoordeling van de arts.
    1. Afhankelijk van het type behandeling, Bekijk de dosis distributies en veld openingen.
    2. Als u wilt wijzigen de goedkeuringsstatus van dit plan aan de goed- of afkeuren, klik op MD goed te keuren.
  4. Fysica beoordelinguit te voeren.
    1. Bekijk het plan met behulp van standaardprocedures. Zie de volgende richtsnoeren voor aanvullende controles.
    2. Bekijk de arts beoordeling en de technische beoordeling secties.
    3. Bekijk de resultaten van de onafhankelijke verificatie QA: tabel verwijderen, body contour check, isocenter check.
    4. Bekijk de resultaten van aanvullende onafhankelijke verificatiecontroles die specifiek voor het te behandelen gebied - bijvoorbeeld de blok cheque voor 4-veld baarmoederhals behandelingen zijn.
    5. Bekijk de resultaten van de vergelijkingen van de parameters van het veld en plan met die uit de populatie.
    6. Bekijk het Verificatieverslag van de dosis.
    7. Aanvullende gegevens te bekijken. Aanvullende gegevens aan het einde van het document moet worden gecontroleerd op consistentie - dit omvat het oorspronkelijke Plan volgorde en CT goedkeuring.
    8. Als u wilt wijzigen de goedkeuringsstatus van dit plan aan de goed- of afkeuren, klik op Natuurkunde goedkeuren.

7. definitieve Plan overdracht

  1. Zodra het plan is goedgekeurd, exporteren. De volgende stappen zijn afhankelijk van de lokale instelling, record-en-controleer software en behandeling planningssysteem. Ze zijn ook afhankelijk van ethiek protocollen en lokale klinische werkstroom. De volgende zijn de stappen zijn voorbeelden van passende maatregelen.
  2. DICOM-plan overbrengen naar lokale record-en-controleer (R & V) systeem.
  3. Gebruik een softwaretool om te vergelijken het oorspronkelijke plan mee in de R & V systeem (om te controleren of de juiste gegevensoverdracht).

Representative Results

Voorbeeld behandeling Plan volgorde gemaakt voor een hoofd/nek-hoesje is afgebeeld in Figuur 3. Figuur 4 toont de dosisverdeling voor een automatisch gegenereerde VMAT plan voor een patiënt met een basis van tong plaveiselcelcarcinoom7,10. Een toetsing door een bijwonen straling oncoloog bevestigd dat dit plan aanvaardbaar voor behandeling was. Gemiddeld de hoofd/nek VMAT plannen 46 minuten duren voordat een 2-arc-plan, en we verwachten om dit te brengen tot minder dan 30 minuten met een snellere dosis berekening algoritme en een gedistribueerde architectuur voor de geautomatiseerde contouren stap.

Figuur 5 toont automatisch gegenereerde veld openingen voor een vak 4-veld behandeling voor een patiënt met baarmoederhalskanker. Beoordeling door een ervaren straling oncoloog bevestigde de klinische Passendheidvan 90-96% van deze velden7,11. Deze plannen duurde gemiddeld 21 minuten.

Zodra het behandelplan klaar is, wordt documentatie automatisch gemaakt voor beoordeling door straling oncologists, technische staf, medische natuurkundigen en radiographers. Wij hebben ontworpen een geïllustreerde procedure die de gebruiker door middel van controles van de gemarkeerde isocenter en body contour identificatie, consistentie van patiënt oriëntatie/manuele/behandeling site, veld openingen (bijvoorbeeld een vak 4-veld) en de aanwezigheid van afbeelding leidt of dosis berekening artefacten12. Elke stap van de procedure heeft eenvoudige instructies en voorbeelden van de bibliotheek waarnaar de gebruiker kan verwijzen. Een voorbeeld van de instructies is weergegeven in Figuur 6.

Hoewel de noodzaak van herziening van natuurkunde en straling oncoloog is goed gedocumenteerd, werd de rol van extra personeel niet geëvalueerd. We dit door plan documenten maken voor 16 cervicale kankerpatiënten, 12 daarvan opzettelijke fouten opgenomen beoordeeld: onjuiste isocenter (3 gevallen), onjuiste lichaamscontouren (3 gevallen), onjuist CT Bank verwijderen (1 kwestie), onjuiste veld openingen (5 gevallen), de berekening van de verkeerde dosis (1 kwestie), en onjuist aantal velden (1 melding). Deze plannen werden vervolgens beoordeeld door 4 vrijwilligers met minimale ervaring in radiotherapie en geen ervaring in het plannen controleren. De definitieve versie van de plan-documentatie vereist ~ 30 minuten van de opleiding. Gemiddeld, controleert plan vereist 8 minuten per plan. De testers konden vinden alle fouten in het lichaam contouren, de isocenter (op basis van fiducial markeringen) en de dosis berekening artefacten. Ze konden niet betrouwbaar klein (maar klinisch belangrijk) om fouten te identificeren in de openingen van het veld. Ze waren ook niet kunnen identificeren van de zaak die had slechts 3 velden in plaats van 4 - een voorbeeld van een onvoorziene fout die niet bij een specifieke controle-item wordt onderzocht. Kortom, deze resultaten wijzen erop dat de eerste controle van sommige essentiële elementen vormen van radiotherapie plannen gemaakt door geautomatiseerde processen kan worden toegekend aan personeel met beperkte radiotherapie ervaring, waardoor elke behoefte aan corrigerende maatregelen worden geïdentificeerd voordat beoordeling van de arts. Deze medewerkers vindt echter niet alle fouten en aanvullende controles door gekwalificeerd personeel (straling oncologists en natuurkundigen) zijn nog steeds een essentieel onderdeel van de radiotherapie planning van de werkstroom.

Figure 1
Figuur 1 . Schematische voorstelling van de geautomatiseerde behandeling planningsproces. De menselijke pictogrammen Toon de punten in de werkstroom wanneer menselijke tussenkomst nodig is. Alle andere stappen worden geautomatiseerd. Elke geautomatiseerde stap in het planningsproces heeft een primaire algoritme, dat wordt gebruikt voor het maken van de werkelijke planning, en een secundaire algoritme dat wordt gebruikt om te controleren of het resultaat van het primaire algoritme. Als een van de verificatiecontroles mislukt (d.w.z. val buiten een vooraf vastgestelde criteria), of als de straling oncoloog niet het plan goedkeurt, een handleiding planningsproces dan noodzakelijk wordt. Extra kwaliteitsprocedures die belangrijk zijn voor de behandeling planningsproces, specifiek routinecontroles uitgevoerd door een gekwalificeerde medisch fysicus, worden hier niet weergegeven. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figure 2
Figuur 2 . Schematische van de RPA vanuit de gebruikers oogpunt. De straling oncoloog is verantwoordelijk voor de voltooiing en goedkeuring van medisch Plan volgorde. Na het nemen van het imago van de simulatie van de patiënt, wordt dit goedgekeurd door het radiologisch of andere geschikt personeel aanwezig. Het RPA vervolgens automatisch gestart en wordt gemaakt van het behandelplan van de radiotherapie. Het doel van dit werk is het creëren van elk plan van de radiotherapie, met inbegrip van documentatie, binnen 30 minuten. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figure 3
Figuur 3 Een voorbeeld behandeling Plan om een hoofd/nek VMAT plan. De volgorde van Plan toont de patiënt-id (naam, MRN, enz.), wat algemene informatie over de patiënt en enige specifieke informatie van de behandeling. Het gaat hierbij om de dosis recept, doel dekking en normale weefsel beperkingen.

Figure 4
Figuur 4 . Een voorbeeld automatisch gegenereerd hoofd/nek VMAT plan. De gearceerde gebieden weergeven de Planning Target Volumes: rood, blauw en geel komen overeen met PTV1 PTV2 en PTV3, respectievelijk. De lijnen tonen de isodose verdeling van de automatisch gegenereerde plan.

Figure 5
Figuur 5 . Een voorbeeld van automatisch gegenereerde openingen voor een behandeling van de cervicale kanker vak 4-veld. AP, PA, liet laterale en juiste laterale velden worden weergegeven.

Figure 6
Figuur 6 . Voorbeeld van de geïllustreerde instructies ontworpen om te helpen grafiek review voor radiotherapie plannen automatisch gegenereerd met behulp van het RPA. De voorbeeldpagina van dit is voor de herziening van de automatisch gegenereerde lichaamscontouren. Het omvat de resultaten van de primaire algoritme, enkele vragen voor de gebruiker, en het geval van een bibliotheek voor de gebruiker te herzien

Discussion

Een protocol waarin de stappen in het creëren van een behandelingsplan van de geautomatiseerde met behulp van het systeem van de straling Planning-assistent (RPA) werd beschreven. De cruciale stappen, vanuit het oogpunt van een gebruiker zijn (1) CT goedkeuring (2) Plan Order goedkeuring (3) Contour beoordeling/bewerken voor hoofd/nek gevallen, en (4) behandeling Plan review. De volgorde van de eerste twee stappen is verwisselbaar. De straling Planning-assistent maakt momenteel automatisch radiotherapie plannen voor hoofd/nek (VMAT) en baarmoederhalskanker (vak 4-veld), en we zijn momenteel bezig met plannen voor borst kankerbehandelingen. Het uiteindelijke doel is voor het volledig automatiseren van radiotherapie behandeling planning voor alle sites/modaliteiten, een instrument dat radiotherapie van veilige en effectieve behandeling plannen genereert maken.

Het huidige systeem heeft verscheidene beperkingen. Eerst, het plannen van de behandeling niet kan maken voor alle sites van de behandeling en benaderingen, hoewel we verwachten haar vermogens dat te verbeteren na verloop van tijd zijn wij sommige weg van volledige automatisering voor alle sites van de behandeling. Er is ook een risico op over afhankelijkheid door de gebruikers van automatisering - dit is een risico dat we hebben geprobeerd te verzachten door met inbegrip van vele onafhankelijke verificatiecontroles (Figuur 1). Het bleek dat het gebruik van onze doel ontwikkelde plan documentatie te controleren behandeling plannen zullen enkele potentiële fouten worden geïdentificeerd op basis van relatief onervaren personeel, maar de beoordeling door de straling oncoloog en plan gecontroleerd door andere gekwalificeerde het personeel is belangrijk.

We verwachten dat de RPA-interfaces te verbeteren in de tijd, in reactie op feedback van gebruikers. De algemene workflow en taken moeten blijven echter vergelijkbaar met die in dit document beschreven. Dit document moet dus blijven nuttig. Tevens zal aanvullende documentatie beschikbaar, met een beschrijving van eventuele wijzigingen, training voor plan controles, enz.

Er zijn bestaande voorbeelden van automatisering van specifieke stappen van de planning van de behandeling van de radiotherapie. Aan onze kennis is dit het eerste systeem waarvoor de hele workflow is volledig geautomatiseerd, waarvoor bijna geen input van de gebruiker. Dit protocol beschrijft, vanuit oogpunt van de gebruiker, de belangrijke stappen nodig om te werken de straling Planning-assistent, en het genereren van een behandelplan radiotherapie.

Disclosures

De auteurs hebben niets te onthullen.

Acknowledgements

Dit werk werd gefinancierd door het National Cancer Institute, met extra steun door Varian Medical Systems en Mobius Medical Systems. Ons huidige systeem gebruikt Eclipse voor behandeling planningsfuncties en Mobius 3D voor verificatie van de berekening van de dosis.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Eclipse Varian Medical Systems na Treatment planning system
Mobius 3D Mobius Medical Systems na Dose calculation verification system

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. IAEA. Planning National Radiotherapy Services: A Practical Tool IAEA. IAEA. Vienna. (2010).
  2. 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).
  3. Slotman, B. J., et al. Overview of national guidelines for infrastructure and staffing of radiotherapy. ESTRO-QUARTS: work package 1. Radiotherapy and Oncology. 75, (3), 349-354 (2005).
  4. International Organization for Medical Physics. Policy Statement No 2: Basic Requirements for Education and Training of Medical Physicists. (2010).
  5. Commission on Accreditation of Medical Physics Educational Programs, Inc . Standards for Accreditation of Residency Educational Programs in Medical Physics. http://www.campep.org/ResidencyStandards.pdf (2014).
  6. Caruana, C. J., Christofides, S., Hartmann, G. H. European Federation of Organisations for Medical Physics (EFOMP) Policy Statement 12.1: Recommendations on Medical Physics Education and Training in Europe 2014. Physica Medica. 30, (6), 598-603 (2014).
  7. Kisling, K., et al. SU-F-T-423: Automating Treatment Planning for Cervical Cancer in Low- and Middle- Income Countries. Medical Physics. 43, (6Part19), 3560-3560 (2016).
  8. McCarroll, R., et al. TU-H-CAMPUS-JeP1-02: Fully Automatic Verification of Automatically Contoured Normal Tissues in the Head and Neck. Medical Physics. 43, (6Part37), 3778-3778 (2016).
  9. McCarroll, R., et al. Machine Learning for the Prediction of Physician Edits to Clinical Auto-Contours in the Head-And-Neck. American Association of Physicists in Medicine Annual Meeting. (2017).
  10. McCarroll, R., et al. Fully Automated VMAT Planning in the Head and Neck. American Association of Physicists in Medicine Annual Meeting. (2017).
  11. Kisling, K., et al. Fully-Automated Treatment Planning for Cervical Cancer Radiotherapy. American Association of Physicists in Medicine Annual Meeting. (2017).
  12. Court, L., et al. An Initial Plan Check Procedure Specifically Designed for Fully-Automated Treatment Planning. American Association of Physicists in Medicine Annual Meeting. (2017).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics