Voll automatisierter Strahlung Assistant - eine optimierte Planung Strahlentherapie Planungssystem

Medicine
 

Summary

Die Strahlentherapie ist eine hochkomplexe Krebsbehandlung, die mehrere Spezialisten zu schaffen einen Behandlungsplan und Qualitätssicherung (QS) vor der Auslieferung einem Patienten erfordert. Dieses Protokoll beschreibt die Verwendung von ein vollautomatisches System, die Strahlung Planung Assistant (RPA), um qualitativ hochwertige Strahlung Behandlungspläne zu erstellen.

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

Die Strahlung Planung Assistant (RPA) ist ein System, entwickelt für die vollautomatische Erstellung von Strahlentherapie Behandlungspläne, einschließlich Lautstärke moduliert Bogen Therapiepläne (VMAT) für Patienten mit Kopf-Hals-Krebs und 4-Feld-Pläne für Patienten mit zervikaler Krebs. Es ist eine Kombination aus speziell entwickelten eigene Software, der Application programming Interface zur Kommunikation mit einem kommerziellen Strahlentherapie Planungssystem verwendet. Es auch mit einer kommerziellen sekundäre Dosis Überprüfung Software-Schnittstellen. Die notwendigen Eingaben für das System sind eine Behandlung planen Bestellung, genehmigt durch die Strahlung Onkologe und eine Simulation berechnet Computertomographie (CT) Bild, genehmigt durch die Mtra. Die RPA erzeugt dann einen kompletten Strahlentherapie Behandlungsplan. Für den Gebärmutterhalskrebs Behandlungspläne ist ohne weiteren Benutzereingriff erforderlich, bis der Plan abgeschlossen ist. Für Kopf/Hals Behandlungspläne nach dem normalgewebe und einige die Zielstrukturen automatisch auf das CT-Bild, abgegrenzt werden muss der Strahlung Onkologe die Konturen überprüfen Bearbeitungen vornehmen, falls nötig. Sie beschreiben auch die groben Tumorvolumen. Die RPA rundet dann die Behandlung Planungsprozess, VMAT-Plan zu erstellen. Schließlich muss die fertige Plan von klinischen Fachpersonal überprüft werden.

Introduction

Strahlentherapie-Kliniken die International Atomic Energy Agency (IAEA) empfiehlt 1 Behandlung Planer pro 300 Patienten und 1 Strahlung Physiker pro 400 Patienten behandelt jährlich1. In vielen Ländern werden diese Rollen (Behandlung Planer und Physiker) kombiniert. In anderen Ländern übernehmen die Strahlung Therapie Technologen (häufig genannt MTRAs) auch eine Behandlungsplanung Rolle. Niedrigem und mittlerem Einkommen Ländern (LMICs) gibt es gravierende Defizite in Onkologen, Medizinphysiker und Strahlung Therapie Technologen. Bis 2020 wird geschätzt, dass wir eine weitere 12.000 Onkologen, 10.000 medizinphysikern und 29.000 Technologen benötigen. 2. diese Schätzungen basieren auf Daten aus verschiedenen Datensätzen in der Public Domain (ez., IAEO), mit Besetzungsstärken basierend auf Empfehlungen der Europäischen Gesellschaft für Strahlentherapie und Onkologie (ESTRO) und IAEO3. Den Ausbildungsbedarf sind immens. Zum Beispiel für Medizinphysiker empfehlen die meisten Leitlinien eine 2 - 3-Jahres-Praktikum oder Ihrem Wohnsitz, oft nach dem Abschluss der medizinischen Physik-Studium Schule4,5,6. Diese 4-Jahres-Verpflichtung bedeutet, dass 40.000 Mannjahren Ausbildung erforderlich sind, nur um der weltweite Mangel an medizinphysikern allein anzugehen.

Automatisierung der Behandlungsplanung könnte einige dieser personelle Mängel, insbesondere medizinphysikern und Planungsstab reduzieren. Automatisierte Planung konnte verkürzen, die Behandlungsplanung3 Onkologen ausgeben und haben sicherlich eine wichtige Rolle bei der Erstellung von Strahlung Behandlung Strahl Öffnungen. Diese Arbeit beschreibt die Bedienung einer vollautomatischen Behandlung Planungssystem, das Strahlung Planung Assistant (RPA), entwickelt unter ein Projekt, finanziert durch das National Cancer Institute letztlich Zugang zu qualitativ hochwertigen Strahlentherapie auf der ganzen Welt zu verbessern 7.

Abbildung 1 zeigt eine Übersicht über die automatisierte Behandlung Planungsprozess in der RPA umgesetzt. Die Behandlung Planungsaufgaben werden mit beiden Funktionen in die Behandlungsplanung System ausgeführt (siehe die Tabelle der Materialien für das Planungssystem verwendet), über die Application programming Interface (API) gesteuert, oder im eigenen Haus entwickelten Funktionen. Ein wesentlicher Bestandteil der RPA ist die unabhängige Überprüfung aller Aufgaben, die wurden8automatisiert. Dies erfolgt über eine zweite, andere Reihe von Algorithmen/Funktionen. Die Ergebnisse der primären Algorithmen, die für den Behandlungsplan verwendet werden, sind im Vergleich mit den Ergebnissen des sekundären Algorithmus und gekennzeichnet, wenn der Unterschied größer als eine vorgegebene Kriterien9ist. Behandlung plant, übergeben, die die unabhängige Kontrollen und weitere manuelle Kontrollen durch Mitarbeiter vor Ort sind bereit, für die Behandlung von Patienten verwendet werden. Die Ausgabe-Dokumentation von der RPA wurde speziell konzipiert, um die manuelle Überprüfung Prozess zu optimieren.

Der Workflow des RPA Systems aus Sicht der Anwender ist in Abbildung 2dargestellt. Die Eingaben für das System sind einer genehmigten Plan-Bestellung und einer zugelassenen CT-Bild. Die Strahlung Onkologe erstellt und genehmigt den Planauftrag enthält grundlegende Informationen zum Patienten und Details über den erwarteten Plan (Rezept, Art der Behandlung, etc.). Das CT-Bild-Set muss auch (durch den CT-Techniker) genehmigt werden. Dadurch wird sichergestellt, dass der Plan auf die richtige CT-Bild berechnet wird. Dies ist beispielsweise wichtig, wenn mehrere Sätze der CT-Bild eines einzelnen Patienten genommen werden. Sobald der RPA erhält einen genehmigten Planauftrag und eine genehmigte CT Bild Satz, der Behandlungsplan wird automatisch generiert. In einigen Fällen wie beim 4-Feld erstellen zervikalen Krebs-Behandlungen, die folgenden Schritte voll automatisiert sind und ohne weiteren Benutzereingriff, bis erforderlich ist ist der Behandlungsplan bereit. In anderen Fällen, wie die Schaffung von Kopf/Hals VMAT Behandlungspläne ist Eingreifen auf halbem Weg durch den automatisierten Behandlungsprozess erforderlich. Für Kopf/Hals-Pläne ist die Strahlung Onkologe revidieren/Bearbeiten automatisch generierten Konturen verpflichtet. Außerdem müssen sie die groben Tumorvolumen (GTV) abzugrenzen. In diesem Fall führt der RPA nach Erhalt Planaufträge und CTs, genehmigt erste Konturierung Aufgaben, einschließlich der Konturierung der normalen Geweben und einige Ziele. Die Strahlung Onkologe dann prüft und genehmigt die Konturen und der RPA geht weiter mit den restlichen Behandlung Planungsaufgaben. Das derzeitige System wurde getestet mit 6 MV und 18 MV Röntgenstrahlen für Kopf/Hals und des Gebärmutterhalses Behandlungspläne, beziehungsweise, beide mit Abflachung filtern. Sobald der Behandlungsplan abgeschlossen ist, entsteht ein Dokument zur Prüfung und Genehmigung durch die entsprechenden Klinikpersonal, z. B. Physiker und Onkologen. Einige dieser Aufgaben können an andere Mitarbeiter delegiert werden.

Moderner Behandlung bieten Planungssysteme bereits einige automatisierte Planungsprozesse. Die RPA integriert diese, wann immer möglich, bietet eine komplette Automatisierte Planung, so dass der Benutzer Behandlungspläne ohne die Notwendigkeit, eine komplizierte Behandlungsplanung Systemschnittstelle öffnen generieren kann. Diese Handschrift des Protokolls für die RPA beschrieben und dann präsentiert einige Beispielergebnisse für die Ausgabe des Planungsprozesses Behandlung.

Protocol

Alle Patientendaten, die für die Beurteilung der RPA herangezogen wurden retrospektiv, mit Genehmigung von der University of Texas MD Anderson Institutional Review Board verwendet.

1. Überwachung der Planung Fortschritte

  1. Öffnen Sie die Strahlung Planung Assistent Control Center Arbeitsbereich und einloggen.
  2. Klicken Sie alle Patientendaten, die gerade aktiv ist, Alle Patienten.
  3. Um einen Patienten von ihren medizinischen Datensatz (MRN) zu finden, klicken Sie auf Wählen Sie Patienten.
  4. Um den Status des Plans für jeden Patienten zu sehen, hat eine genehmigte CT oder genehmigt, schauen Planauftrag (oder beides), Sie im Abschnitt RPA planen . Die Statusoptionen sind sofort oben in diesem Abschnitt und im Abschnitt Message zusammengefasst.
  5. Um Details zu jedem abgeschlossenen Plan zu überprüfen, klicken Sie auf den Patienten (im Abschnitt RPA). Einzelheiten über ihre Planauftrag und CT ist auch in den Abschnitten Planauftrag und CT Genehmigung ersichtlich.
    1. Um einen fertigen Plan zu bestätigen, klicken Sie auf genehmigen. Es gibt bestimmte Genehmigungsstufen (Arzt, Physiker und Techniker), die für jede Institution festgelegt werden können.
  6. Um den Taskverlauf der RPA zu überprüfen, klicken Sie auf Login.
  7. Um Details zu jedem Planauftrag (darunter auch solche, die noch nicht genehmigt wurden) zu überprüfen, klicken Sie auf ein Patient im Abschnitt Planauftrag .
  8. Überprüfen Sie Details für jede CT-Bild gesetzt (darunter auch solche, die noch nicht genehmigt worden), klicken Sie auf einen Patienten im Abschnitt CT Zustimmung .

2. Bestellung Zeichnungsgenehmigung

Hinweis: Bestellung zeichnungsgenehmigung (in der Regel durch die Strahlung Onkologe) ist erforderlich, bevor der RPA einen Behandlungsplan erstellt.

  1. Öffnen Sie den Arbeitsbereich Planen bestellen . Verwenden Sie die Standalone-Symbol, oder tun Sie dies aus dem Arbeitsbereich Strahlung Planung Assistent Control Center .
  2. Erstellen Sie einen neuen Planauftrag wie folgt.
    1. Klicken Sie auf neu.
    2. Abschnitt 1 - Demographieabzuschließen; Dieser Abschnitt ist immer das gleiche.
      1. Geben Sie den medizinischen Datensatznummer und Patientennamen.
      2. Wählen Sie die entsprechende Behandlung vor Ort. Wählen Sie aus Kopf/Nacken, Hals und Brust.
        Hinweis: Diese Liste wird als unsere Bemühungen Entwicklungsfortschritt erhöhen. Diese Auswahl ändert sich die Entscheidungen, die in Abschnitt 3 unten angeboten.
    3. Geben Sie in Abschnitt 2 - Allgemeine Behandlung; Dieser Abschnitt ist immer das gleiche.
      1. Beantworte die Fragen auf Sex/Schwangerschaft Status, vorherige Einstrahlung, Herzschrittmacher und andere Implantate.
      2. Füllen Sie die Frage auf Autostart oder Techniker.
        Hinweis: Auswahl der Autostart in der RPA des Planungsprozesses automatisch gestartet, wenn gibt es einen genehmigten Plan Auftrag und eine genehmigte CT-Bild führt. Auswahl Techniker benötigen einen Techniker, der automatischen Planung beginnen. Dies kann im Control Center Arbeitsbereich erfolgen.
    4. Abschnitt 3 - spezifische Behandlungabzuschließen.
      Hinweis: Dieses Beispiel ist für Kopf/Hals-Behandlungen.
      1. Wählen Sie den primären Standort Kopf/Hals und positive Lymphknoten Beteiligung indem Sie das entsprechende Optionsfeld auswählen; in den folgenden Abschnitten werden automatisch ausgewählt auf der Grundlage dieser Entscheidungen.
      2. Bestätigen Sie oder ändern Sie die Abschnitte über Gebärmutterhalskrebs Hals und retropharyngeal Lymphknoten Abdeckung, indem Sie das entsprechende Optionsfeld auswählen. Wählen Sie das entsprechende Optionsfeld, um anzugeben, ob diese CTV1 oder CTV2 entsprechen (CTV: klinische Zielvolumen).
      3. Wählen Sie Behandlung Maschine und Behandlungstechnik.
      4. Wählen Sie den Behandlungsansatz durch Klicken auf das entsprechende Optionsfeld (in diesem Beispiel ist für VMAT Behandlungen).
        1. Bestätigen Sie oder ändern Sie die Behandlung Verschreibung. Um das Rezept zu ändern, geben Sie die erforderlichen Bruchteil Dosen in die Textfelder.
        2. Die Angemessenheit der normalgewebe Dosis Einschränkungen zu bestätigen.
    5. Sichern Sie den Planauftrag; eine PDF-Datei von dem Planauftrag wird generiert.
    6. Überprüfen Sie die endgültigen Plan Bestellung.
      1. Wenn der endgültige Plan Bestellung korrekt ist, klicken Sie auf bestätigen.
      2. Wenn die endgültige Planung Reihenfolge falsch ist, klicken Sie auf Bearbeiten und nehmen Sie ggf. Änderungen notwendig.
  3. Schließen Sie den Arbeitsbereich Planen bestellen .

3. CT-Bild-Genehmigung

Hinweis: CT-Genehmigung ist erforderlich, bevor der RPA einen Behandlungsplan erstellt.

  1. Öffnen Sie den Arbeitsbereich CT Zustimmung .
    Hinweis: Dies kann aus dem Stand-Alone-Symbol, oder aus dem Arbeitsbereich Strahlung Planung Assistent Control Center erfolgen.
  2. Klicken Sie auf den CT-Scan davon genehmigt werden.
    Hinweis: Wenn der CT-Scan nicht angezeigt wird, ist es nicht bei der RPA eingegangen.
  3. Überprüfen Sie die CT-Scheiben auf dem Isozentrum zentriert.
    1. Klicken Sie auf Alle Last , alle CT-Bilder zu überprüfen.
    2. Überprüfen Sie Isozentrum Lage und CT Bildqualität.
  4. Wenn die CT Bilder Anzahl von Scheiben, Orientierung und Daten korrekt sind, klicken Sie auf bestätigen.

4. automatische Behandlungsplanung zu initiieren

Hinweis: Dieser Schritt ist nur erforderlich, wenn Autoplan starten (in der Plan-Reihenfolge) Technikereingestellt ist.

  1. Wählen Sie den richtigen Patienten/Plan bestellen/CT im Control Center Arbeitsbereich und klicken Sie auf Hinzufügen RPA planen.

(5) Prüfung und Genehmigung Konturierung

Hinweis: Bei einigen Behandlungen ist wie Kopf/Hals VMAT, Konturierung, Prüfung und Genehmigung erforderlich. Dies erfolgt in der Regel durch die Strahlung Onkologe.

  1. Warten Sie auf die Patientendaten Status angeben W (warten) im Control Center; Es ist jetzt bereit für die Konturierung Beitrag.
  2. Klicken Sie auf die W -Symbol, oder ROI-Genehmigung (ROI: Region of Interest). Beachten Sie, dass die Konturierung Korrektur- und Freigabeprozess Arbeitsbereich öffnen wird.
    Hinweis: Die Konturen, die hier verfügbar sind abhängig vom Art des Plans erzeugt werden (in der Reihenfolge der Plan ausgewählt).
  3. Überprüfen Sie alle konturierten Gewebe/Ziele. Um Strukturen zu bearbeiten, markieren Sie die Struktur von Interesse (Pulldown-Liste), dann klicken Sie auf das verschieben -Symbol in allererster bearbeiten Sie die Kontur auf jede Scheibe CT.
  4. Wenn nötig (z. B. für Kopf/Hals-Pläne), manuell die grobe Tumor Volume (GTV) und positiver Lymphknoten abzugrenzen. Um dies zu tun, markieren Sie die Struktur von Interesse (z.B.GTV) aus der Pulldown-Liste, klicken Sie auf das Symbol, Manuelle Abgrenzung und zeichnen Sie die Struktur auf jede Scheibe CT.
  5. Klinischen Zielvolumen (CTV1) zu erstellen (für Kopf/Hals-Fälle)
    1. Um die GTV und positiver Lymphknoten zu erweitern, klicken Sie auf GTV -> CTV.
    2. Um manuell CTV1 zeichnen, wählen Sie CTV1 aus der Liste der Strukturen (Pulldown-Liste), klicken Sie auf das Symbol, manuelle Abgrenzung und zeichnen Sie die Struktur auf jede Scheibe CT.
    3. Überprüfen und Bearbeiten von CTV1, wie nötig.
  6. Zielvolumen (PTVs) Planung zu erstellen.
    1. Klicken Sie auf CTV -> PTV. Beitrag.
    2. Bearbeiten Sie bei Bedarf, aber denken Sie daran, diese Erweiterungen entfallen viele Unsicherheiten in beiden Konturierung und Patienten-Setup. Um die PTV zu bearbeiten, wählen Sie die entsprechende PTV aus der Pulldown-Liste, klicken Sie auf das verschieben -Symbol (oder eines der anderen Bearbeitungs-Symbole),
  7. Konturen zu genehmigen.
    1. Überprüfen Sie alle Konturen und klicken Sie dann auf Genehmigen ROI. Sobald die ROIs genehmigt sind, wird die Behandlung Planungsprozess automatisch fortgesetzt. Achten Sie auf eventuelle Warnmeldungen und fügen Sie Erläuterungen, wie nötig.

(6) Strahlentherapie Plan Prüfung und Genehmigung

  1. Überprüfen Sie den Behandlungsplan, wenn es zur Überprüfung bereit ist; Es erscheint als ein Plan Überprüfungsdokument (PDF-Format) in das Control Center.
    Hinweis: Der Plan kann in Phasen überprüft werden (die, je nach verfügbaren Personals kombiniert werden können). Die entsprechenden Phase wird in der Fußzeile jeder Seite angezeigt.
  2. Durchführen Sie technische Überprüfung.
    Hinweis: Dies kann mit den Physik-Beitrag kombiniert werden.
    1. Überprüfen Sie die Titelseite.
      1. Überprüfen Sie und sicherstellen Sie, dass die Patientendaten, Rezept und Plan Details angemessen sind.
      2. Überprüfen Sie, dass alle automatischen Plan Überprüfungen erfolgreich waren.
    2. Überprüfen Sie die markierten Isozentrum.
      1. Beantworten Sie die Fragen auf dem Formular zu prüfen, ob die markierten Isozentrum korrekt identifiziert wurde. Vergleichen Sie mit der Bibliothek Fällen als notwendig.
    3. Durchführen Sie Körper-Kontur-Überprüfung.
      1. Beantworten Sie die Fragen zu prüfen, ob der Körper richtig konturiert wurde. Vergleichen Sie mit der Bibliothek Fällen als notwendig.
    4. Führen Sie Feld Blende Prüfung.
      1. Beantworten Sie die Fragen auf dem Formular zu prüfen, ob die Feld Öffnungen geeignet sind.
    5. Durchführen Sie Dosis Verteilung Überprüfung.
      1. Beantworten Sie die Fragen auf dem Formular für entsprechende Dosisberechnung überprüfen
    6. Genehmigen oder ablehnen dieser Plan, klicken auf Techn. genehmigen.
  3. Führen Sie den Arzt überprüfen.
    1. Je nach Art der Behandlung überprüfen Sie die Dosisverteilungen und Feld-Öffnungen.
    2. Ändern Sie den Genehmigungsstatus dieses Plans zu genehmigen oder abzulehnen, klicken auf MD zu genehmigen.
  4. Durchführen Sie Physik-Überprüfung.
    1. Überprüfen Sie den Plan mit Standardverfahren. Sehen Sie die folgenden Richtlinien für zusätzliche Prüfungen.
    2. Überprüfen Sie die Arzt-Prüfung und technische Überprüfung Abschnitte.
    3. Überprüfen Sie die Ergebnisse der unabhängigen Überprüfung QA: Tabelle entfernen, Kontur Bodycheck, Isozentrum überprüfen.
    4. Überprüfen Sie die Ergebnisse der zusätzlichen unabhängigen Überprüfungen, die speziell für die Behandlungsstelle - z. B. der Block Check für 4-Feld-Zervix-Behandlungen.
    5. Überprüfen Sie die Ergebnisse der Vergleiche der Parameter mit denen aus der Patientenpopulation Feld und Plan.
    6. Überprüfen Sie die Dosis-Prüfbericht.
    7. Weitere Daten zu überprüfen. Zusätzliche Daten am Ende des Dokuments auf Konsistenz überprüft werden - dazu gehören die ursprüngliche Reihenfolge planen und CT Zustimmung.
    8. Klicken Sie zum Ändern des Genehmigungsstatus dieses Plans zu billigen oder abzulehnen, auf Physik zu genehmigen.

(7) endgültigen Plan Transfer

  1. Nachdem der Plan genehmigt wird, exportieren Sie es. Die nächsten Schritte sind abhängig von der lokalen Setup, und Datensatz überprüfen Software und Behandlungsplanung System. Sie sind auch abhängig von Ethik-Protokolle und lokalen klinischen Arbeitsablauf. Im folgenden sind die Schritte sind Beispiele für geeignete Maßnahmen.
  2. DICOM Verlegungsplan auf lokale Platte und überprüfen (R & V)-System.
  3. Verwenden Sie ein Software-Tool, um dem ursprünglichen Plan mit, dass im R & V System (um korrekte Datenübertragung zu überprüfen) zu vergleichen.

Representative Results

Ein Beispiel Behandlung planen Reihenfolge erstellt für einen Kopf/Hals-Fall ist in Abbildung 3dargestellt. Abbildung 4 zeigt die Dosisverteilung für eine automatisch generierte VMAT Plan für einen Patienten mit einer Grundfläche von Zunge Squamous Zelle Krebsgeschwür7,10. Eine Überprüfung durch eine Teilnahme an Strahlung Onkologe bestätigt, dass dieser Plan für Behandlung akzeptabel war. Im Durchschnitt dauern die Kopf/Hals VMAT Pläne 46 Minuten für eine 2-Arc-Plan, und wir erwarten, bringen diese auf weniger als 30 Minuten mit einer schnelleren Dosis Berechnungsalgorithmus und eine verteilte Architektur für die automatisierte Konturierung Schritt.

Abbildung 5 zeigt automatisch generiertes Feld Öffnungen für eine 4-Feld-Behandlung für einen Patienten mit zervikaler Krebs. Überprüfung durch einen erfahrenen Strahlung Onkologe bestätigte die klinische Eignung von 90-96 % von diesen Feldern7,11. Diese Pläne nahmen durchschnittlich 21 Minuten.

Wenn der Behandlungsplan fertig ist, wird automatisch Dokumentation zur Überprüfung von Onkologen, technisches Personal, Medizinphysiker und Röntgenassistenten erstellt. Wir haben eine illustrierte Verfahren entwickelt, die den Benutzer durch Kontrollen der markierten Isozentrum und Körper-Kontur-Identifikation, Konsistenz des Patienten Orientierung/Lateralität/Behandlungsstelle, Bereich Öffnungen (z.B. eine 4-Feld) und Präsenz des Bildes führt oder Dosis Berechnung Artefakte12. Jeder Schritt des Verfahrens hat einfache Anweisungen und Bibliothek Beispiele, auf die der Benutzer verweisen kann. Ein Beispiel für den Anweisungen ist in Abbildung 6dargestellt.

Obwohl die Notwendigkeit einer Überprüfung der Physik und Strahlung Onkologe gut dokumentiert ist, ist die Rolle von zusätzlichem Personal nicht untersucht worden. Wir bewerten dies durch die Schaffung von Planunterlagen für 16 zervikalem Krebspatienten, von denen 12 absichtliche Fehler enthalten: falsche Isozentrum (3 Fälle), falsche Körperkontur (3 Fälle), falsche CT Couch entfernen (1 Fall), falsche Feld Öffnungen (5 Fälle), falsche Dosisberechnung (1 Fall), und falsche Anzahl von Feldern (1 Fall). Diese Pläne wurden dann von 4 Freiwillige mit minimaler Erfahrung in der Strahlentherapie und keine Erfahrung bei der Prüfung der Pläne geprüft. Die endgültige Version der Planunterlagen erforderlich ~ 30 Minuten Training. Im Durchschnitt überprüft Plan benötigte 8 Minuten pro Plan. Die Tester waren in der Lage, alle Fehler in der Körperkonturen, Isozentrum (basierend auf kugelmarker) und Dosis Berechnung Artefakte zu finden. Sie waren nicht in der Lage, klein (aber klinisch wichtig) Fehler in den Bereich Öffnungen zuverlässig zu identifizieren. Sie waren auch nicht in der Lage, den Fall zu identifizieren, der nur 3 Felder anstelle von 4 - ein Beispiel für eine unerwartete Fehler hatte, die nicht mit einem speziellen Check-Liste Element geprüft wird. Zusammenfassend lässt sich sagen zeigen diese Ergebnisse, dass anfängliche Überprüfung der einige wichtige Merkmale der Strahlentherapie Pläne erstellt durch automatisierte Prozesse Stab mit begrenzten Strahlentherapie Erfahrung, so dass keine Notwendigkeit für Abhilfemaßnahmen vor identifiziert werden zugewiesen werden kann Arzt Bewertung. Diese Mitarbeiter werden jedoch nicht, alle Fehler finden und zusätzliche Prüfungen durch qualifiziertes Personal (Onkologen und Physiker) sind nach wie vor ein wichtiger Bestandteil der Strahlentherapie Planung Workflow.

Figure 1
Abbildung 1 . Schematische Darstellung der automatisierte Behandlung Planungsprozess. Die menschliche Symbole zeigen die Punkte in den Workflow, wo menschliches Eingreifen notwendig ist. Alle weiteren Schritte sind automatisiert. Jeder automatisierte Schritt im Planungsprozess hat eine primäre Algorithmus, der verwendet wird, um den eigentlichen Plan zu erstellen, und eine sekundäre Algorithmus, der verwendet wird, um das Ergebnis des primären Algorithmus überprüfen. Wenn die Überprüfungen fehlschlagen (d. h. Herbst außerhalb eines vorgegebenen Kriterien) oder billigt die Strahlung Onkologe den Plan nicht, dann eine manuelle Planung Prozess notwendig wird. Weitere Qualitätssicherungsverfahren, die wichtig für die Behandlungsplanung Prozess, speziell Routinekontrollen durch eine qualifizierte medizinische Physiker werden hier nicht angezeigt. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Figure 2
Abbildung 2 . Schaltplan von der RPA aus Sicht der Nutzer. Strahlung Onkologe ist verantwortlich für die Vollendung und Genehmigung des Arztes planen bestellen. Nach der Einnahme der Simulation-Bild des Patienten, wird dies von der Mtra oder andere geeignete Mitarbeiter genehmigt. Die RPA dann automatisch startet und die Strahlentherapie Behandlungsplan erstellt. Das Ziel dieser Arbeit ist die Schaffung jeder Strahlentherapie Plan, einschließlich der Dokumentation innerhalb von 30 Minuten. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Figure 3
Abbildung 3 Ein Beispiel Behandlung Plan damit ein Kopf/Hals VMAT Plan. Die Reihenfolge planen zeigt die Patientenidentifikation (name, MRN, etc.), einige allgemeine Informationen über den Patienten und Behandlung bestimmte Informationen. Dazu gehören die Dosis Verschreibung, Zielabdeckung und normalgewebe Einschränkungen.

Figure 4
Abbildung 4 . Ein Beispiel generiert automatisch Kopf/Hals VMAT Plan. Die schattigen Regionen zeigen die Planung Zielvolumen - rot, blau und gelb entsprechen PTV1 PTV2 und PTV3, beziehungsweise. Die Linien zeigen die isodosis Verteilung der automatisch generierten Plan.

Figure 5
Abbildung 5 . Ein Beispiel für automatisch generierte Öffnungen für eine 4-Feld-zervikalen Krebs-Behandlung. AP, PA, Links lateral und richtige seitliche Felder werden angezeigt.

Figure 6
Abbildung 6 . Beispiel für die bebilderte Anleitung entwickelt, um Diagramm Beitrag für Strahlentherapie Pläne automatisch generiert mithilfe der RPA zu Hilfe. Dieser Beispielseite ist für die Überprüfung der automatisch generierten Körperkontur. Freuen Sie sich auf die Ergebnisse der primären Algorithmus, einige Fragen für den Benutzer und eine Bibliothek-Fall für den Benutzer zur Überprüfung

Discussion

Ein Protokoll, skizziert die Schritte bei der Erstellung eines automatisierten Behandlungsplans mit Strahlung Planung Assistant (RPA) System wurde beschrieben. Die entscheidenden Schritte aus Sicht des Benutzers sind CT (1) Genehmigung (2) Plan bestellen (3) Genehmigung Kontur Überprüfung/Bearbeitung für Kopf/Hals-Fälle und Überprüfung (4) Behandlung zu planen. Die Reihenfolge der die ersten beiden Schritte sind austauschbar. Strahlung-Planung-Assistent erstellt derzeit automatisch Strahlentherapie Pläne für Kopf/Hals (VMAT) und Gebärmutterhalskrebs (4-Feld), und wir arbeiten derzeit an Pläne für Brustkrebs. Das Endziel ist vollständig automatisieren Strahlentherapie Planung für alle Standorte/Modalitäten, Erstellen eines Werkzeugs, das sichere und effektive Strahlentherapie Behandlungspläne erzeugt.

Das derzeitige System hat mehrere Einschränkungen. Erstens kann nicht es Behandlungspläne erstellen für alle behandelnden stellen und Ansätze, obwohl wir erwarten, dass seine Fähigkeiten im Laufe der Zeit zu verbessern, wir sind noch weit entfernt von Vollautomatisierung für alle Standorte der Behandlung. Gibt es auch ein Risiko in Abhängigkeit von den Nutzern von Automatisierung - das ist ein Risiko, das wir versucht haben zu mindern, indem unter anderem viele unabhängige Überprüfungen (Abbildung 1). Es konnte gezeigt werden, dass die Verwendung von unseren Zweck entwickelten Planunterlagen Behandlungspläne zu überprüfen einige Fehlermöglichkeiten von relativ unerfahrenen Personal, aber Überprüfung identifiziert werden kann durch die Strahlung Onkologe und Plan Kontrollen durch andere qualifizierte Mitarbeiter sind wichtig.

Wir erwarten, dass die RPA-Schnittstellen im Laufe der Zeit als Reaktion auf Nutzer-Feedback zu verbessern. Die allgemeinen Workflow und Aufgaben sollte, jedoch ähnlich wie in diesem Dokument beschriebenen bleiben. Dieses Dokument sollte daher weiterhin nützlich sein. Zusätzliche Unterlagen werden auch zur Verfügung, Änderungen, training für Plan-Checks, etc.zu beschreiben.

Bestehende Beispiele der Automatisierung der konkrete Schritte für die Bestrahlungsplanung Behandlung gibt. Unseres Wissens ist dies das erste System, bei dem der gesamte Workflow vollständig automatisiert ist, erfordern fast keine Eingabe durch den Benutzer. Dieses Protokoll beschreibt aus Sicht des Benutzers, die wichtige Schritte zum Betreiben der Strahlung-Planung-Assistent, und erzeugen einen Strahlentherapie Behandlungsplan.

Disclosures

Die Autoren haben nichts preisgeben.

Acknowledgements

Diese Arbeit wurde von der National Cancer Institute, mit zusätzlicher Unterstützung von Varian Medical Systems und Mobius Medical Systems finanziert. Unser derzeitige System verwendet Eclipse für Behandlung Planungsfunktionen und Mobius 3D für die Überprüfung der Dosisberechnung.

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