Optimeret vandfantom bringer strømlinet idriftsættelse til ringformede strålebehandlingssystemer

Efter 30 års direkte dominans i strålebehandlingspakken, får konventionelle C-arm stråleleveringssystemer nu selskab af bore-type maskiner, der ligner mere en CT- eller MR-scanner. Oprindeligt drevet af fremkomsten af ​​MR-styret strålebehandling, som kun kan realiseres med et ringformet design, har billedstyrede strålebehandlingsmaskiner med samme geometri fundet fordel i klinikken for deres hastighed, enkelhed og forbedrede patientkomfort. Tidlige brugere af Varians halcyon systemet har endda rapporteret en 70 % reduktion i energiforbrug sammenlignet med en tidligere installation af leverandørens mere traditionelle TrueBeam-strålebehandlingsmaskine.

Men den mere begrænsede geometri af et ringformet design kræver en anden tilgang til kvalitetssikring. Tag for eksempel vandfantomet, der bruges af medicinske fysikere til at registrere nøjagtige dosimetrimålinger ved idriftsættelse af et nyt strålebehandlingssystem, eller til periodiske kontroller af strålingsstråleprofilen i maskinens levetid. "Medicinske fysikere ønsker uafhængige QA- og verifikationsværktøjer til at bekræfte, at strålebehandlingssystemet fungerer, som det skal," kommenterer Thierry Mertens, forretningsudviklingschef for sundhedsvæsenet hos LAP, en virksomhed, der er specialiseret i lasersystemer og strålebehandling QA. "Et vandfantom giver strenge stråledata og strålemodelvisualiseringer for at verificere, at systemet leverer den korrekte dosis til patienten."

Mens vandfantomer, der oprindeligt er designet til konventionelle linacs, kan bruges med ringformede systemer, siger Mertens, at deres store størrelse og vægt tilføjer unødvendige komplikationer til målearbejdsgangen. Til at begynde med skal der udvises ekstra forsigtighed for at sikre, at fantomet ikke kolliderer med siderne af maskinen, når det bevæger sig ind i åbningen, mens der skal foretages yderligere rettelser for at kompensere for tyngden af ​​vandbeholderen på sofaen.

I modsætning hertil THALES 3D-SCANNER er designet fra starten til at validere bore-stil maskiner såsom Halcyon, såvel som Varians nye AI-aktiverede Ethos adaptivt strålebehandlingssystem. For den medicinske fysiker betyder det større workflow-effektivitet: Det kompakte system fungerer problemfrit med disse maskiners mindre 3D-volumener med ekstra styreplader, der gør det muligt at indbygge forskellige typer detektorer i enheden. Det motoriserede fantom tilbyder en automatiseret opsætning, der tager mindre end 15 minutter, samt foruddefinerede målesekvenser for at hjælpe det medicinske fysikhold med at fuldføre deres testrutiner hurtigere. Der leveres også dedikeret software til at indhente og analysere dataene med et rullende opgraderingsprogram for at forbedre funktionaliteten som svar på kundernes feedback.

"LAP har nøje overvejet designet for at gøre apparatet så let at bruge som muligt," siger Thierry Gevaert, professor ved Vrije Universiteit Brussel og souschef for stråleterapiafdelingen på UZ Bruxelles (UZB) i Belgien. ”Vi bruger et vandfantom et par gange om året, og med dette system er der ingen grund til at genlære måleprocessen hver gang. Mange af trinene er automatiserede, så vi behøver ikke spilde tid på at finde den rigtige placering af kammeret, før vi starter målingerne."

THALES 3D SCANNER er den anden iteration af virksomhedens vandfantom, med den første version designet specifikt til idriftsættelse og afprøvning af en ny generation af MR-guidede linacs som f.eks. MRIdian MR-styret system fra ViewRay. Udgivet i 2021, den THALES 3D MR SCANNER er fuldt ud kompatibel med de udfordrende krav i MR-linac-miljøet, med alle systemkomponenter lavet af ikke-ferromagnetiske materialer, der er blevet certificeret til brug inden for MR-scannerens 0.35 T magnetfelt. "THALES 3D MR SCANNER giver en gylden standard dosis nøjagtighedskontrol for MR-guidede strålebehandlingssystemer," kommenterer Mertens. "Det passer perfekt til idriftsættelse af strålemodellen af ​​MRIdian-systemet."

THALES 3D MR SCANNER er allerede blevet brugt af adskillige stråleterapicentre rundt om i verden til at understøtte idriftsættelse og accept af MRIdian-systemet. Hos UZB fik det medicinske fysikhold f.eks. kun fem uger til at færdiggøre deres idriftsættelses- og acceptprotokoller samt maskin- og patientspecifik QA, inden maskinen blev indsat i den stråleonkologiske klinik. "Med kun halvanden dags træning var vi i stand til at sætte fantomet op og tage alle målene selv," kommenterer Gevaert. "Softwaren er meget intuitiv, og vi var i stand til at indsamle alle de nødvendige data inden for en uge."

Da UZB’s satellitcenter, ASZ Aalst, anskaffede en Halcyon-maskine, var Gevaert opsat på at se, om THALES 3D MR SCANNER kunne bruges til at kontrollere stråleparametrene, som var blevet leveret af leverandøren. Fordi det ikke bliver brugt ret tit, er et vandfantomer en stor investering for kun én maskine,” påpeger Gevaert. "Vi ville se, om vi kunne oversætte vores MR-version af THALES-systemet til Halcyon, da begge maskiner har samme geometri."

Både Viewrays MRidian og Varian's Halcyon kommer på forhånd, med alle stråledataene allerede indlæst i planlægningssystemet, men Gevaert siger, at det stadig er vigtigt for medicinske fysikere at verificere, at dataene er korrekte. "Vi ønskede at bruge et vandfantom til Halcyon, da vi mener, at det er den gyldne standard for indsamling og genmåling af stråledata," kommenterer han.

I samarbejde med ingeniørerne fra LAP fandt Gevaert ud af, at det var ligetil at konfigurere MR-versionen af ​​fantomet til at arbejde med den billedstyrede Halcyon. Kun en ny justering var nødvendig for at hæve enheden i niveau, da vandets vægt ellers fik fantomet til at falde, når det blev placeret på sofaen. "Vi var en af ​​de første til at bruge MR-versionen med Halcyon, så vi var nødt til at kontrollere, at målingerne stadig ville være nøjagtige," sagde Gevaert. "Vi fandt en god overensstemmelse med de data, vi modtog fra virksomheden."

I mellemtiden tilbyder den nyligt udgivne THALES 3D SCANNER den samme funktionalitet og ydeevne som den MR-aktiverede enhed, med den eneste store forskel er, at de MR-specifikke muligheder er blevet fjernet for at producere en mere overkommelig løsning til behandlingscentre, der planlægger at installere en eller flere billedstyrede boremaskiner. Varian har certificeret fantomet til at være fuldt kompatibelt med både dets Halcyon- og Ethos-maskiner, og enheden deler de samme regulatoriske godkendelser i USA og Europa som den originale MR-kompatible version.

Begge gentagelser af fantomet kommer med et årligt vedligeholdelsesbesøg, et løbende program med software- og hardwareopdateringer og en konfigurerbar flerårig garanti. "Vi ved, at vi er de nye børn på blokken. Vores moderne fantomdesign er blevet formet af kliniske fysikere, og vi fortsætter med at inkorporere deres feedback for at informere vores opgraderingsprogram,” siger Mertens. "Vi vil fortsætte med at forbedre produktet gennem nye softwareaktiverede funktioner."

Som et eksempel arbejder Gevaert i øjeblikket med LAP på ny funktionalitet, der vil gøre det muligt at benchmarke nye dosimetrimålinger mod tidligere aflæsninger eller et referencedatasæt. "Det vil gøre os i stand til direkte at sammenligne målinger taget på forskellige tidspunkter," sagde han. "Ideelt set ønsker vi at have alt indbygget i ét stykke software for at undgå behovet for at eksportere dataene til et andet værktøj."

Mertens og hans kolleger hos LAP evaluerer også THALES-vandfantomet for andre boreacceleratorer såsom Elektas MR-guidede Unity og Accurays Radixact-systemer. "Den kliniske stråleterapibrugers stemme er grundlæggende for vores kravindsamling og for at forstå, hvordan maskinen bruges i en klinisk kontekst," tilføjer Mertens.

Bemærk, at LAP og THALES er varemærker tilhørende LAP. Betegnelser på andre virksomheder og produkter bruges kun til at beskrive anvendelsen af ​​vores produkter.