Beslutningsværktøj hjælper med at omplanlægge strålebehandling efter et cyberangreb

Cyberangreb på hospitaler kan have en ødelæggende virkning, især for radiologi- og strålebehandlingsafdelinger, der er særligt afhængige af, at teknologien fungerer. Et eksempel på dette er det landsdækkende cyberangreb på Irlands offentlige sundhedstjenester i maj 2021, som afbrød planlagte strålebehandlinger for nogle kræftpatienter i op til 12 dage.

Efter denne hændelse har medicinske fysikere kl Universitetshospitalet i Galway og National University of Ireland Galway begyndte at udvikle et internt værktøj til at hjælpe med at skabe reviderede strålebehandlingsplaner efter afbrydelser. Værktøjet – kaldet EQD₂VH – beregner behandlingskompensationsplaner og muliggør visuel sammenligning af alle planmuligheder samt individuel analyse af hver struktur i en patients plan. Forskerne beskriver det nye softwareværktøj i Journal of Applied Clinical Medical Physics.

Strålebehandling afgives oftest over flere uger i en række små stråledoser (konventionelt 2 Gy) kaldet fraktioner. Uplanlagte behandlingshuller – uanset om det skyldes cyberangreb, maskinnedbrud eller patientsygdom – kan forårsage betydelige tilbageslag. Under sådanne huller genbefolkes cancerceller hurtigt i tumorvæv, hvilket resulterer i et fald i den radiobiologiske dosis til planlægningsmålvolumenet (PTV).

For at løse dette problem har EQD₂VH bruger information om dosis-volumen histogram (DVH) udtrukket fra originale patientplaner til at udføre beregninger af behandlingsgab. Hovedforfatter Katie O'Shea fra National University of Ireland Galway og kolleger forklarer, at softwaren konverterer den fysiske dosis i hver dosisbeholder (dosisområdet mellem datapunkter i en DVH) til den biologisk effektive dosis (BED). Dette tegner sig for både repopulationseffekter i PTV og virkningerne af subletal skade på ikke-repareret normalt væv i risikoorganer (OAR'er).

Efter at have modificeret BED-konverteringen for at tage højde for dosisvariationer i hver struktur ved hjælp af en variabel dosismetode, konverterer værktøjet BED'en for hver struktur til den ækvivalente dosis i 2 Gy-fraktioner (EQD₂). Dette normaliserer hver behandling til konventionel fraktionering og gør det muligt at summere planer med forskellige fraktioneringsplaner sammen. Den resulterende EQD₂ -baseret DVH giver en 2D-repræsentation af virkningen af ​​behandlingsgab-kompensationsstrategier på både PTV- og OAR-dosisfordelinger sammenlignet med den foreskrevne behandlingsplan.

At evaluere EQD₂VH som et klinisk beslutningsværktøj udvalgte forskerne fem højt prioriterede patienter med hurtigt voksende tumorer, hvis behandlingsgab ikke skulle overstige to dage. Dette omfattede fire patienter med hoved- og halscancer, der gennemgår intensitetsmoduleret strålebehandling, og en lungekræftpatient, der gennemgår 3D konform strålebehandling, som havde behandlingsgab på 12 eller 13 dage. Disse cases gjorde det muligt for teamet at evaluere brugen af ​​EQD₂VH for patienter med både konventionel (2 Gy) og ikke-konventionel (2.2 Gy) fraktionering og forskellige behandlingsgab-tider (fra ni til 46 dage inde i deres behandling).

De reviderede behandlingsplaner for hver patient var baseret på deres oprindelige planer med enten dosis-per-fraktion eller antallet af fraktioner ændret. O'Shea forklarer, at hver patients reviderede plan og tidsplan brugte en kombination af fraktionering to gange dagligt, weekendbehandlinger og øget dosis til målvolumen for at reducere virkningerne af celle-repopulation.

Planerne begrænsede behandlingen til seks fraktioner om ugen og udelukkede fraktionering to gange dagligt på på hinanden følgende dage. Hvis den ordinerede behandling ikke kunne gennemføres inden for den krævede tidsramme, undersøgte forskerne planer ved hjælp af hypofraktionering (levering af øget dosis pr. fraktion). De var i stand til visuelt og kvantitativt at sammenligne forskellige reviderede planer med patientens oprindelige plan for at bestemme, hvilken der ville levere den bedste dosis til PTV'et med den mindste dosis til OAR'er.

Forskerne bemærker, at 2D-repræsentationen af ​​hver enkelt struktur i EQD₂VH giver en mere dybdegående analyse end Royal College of Radiologists (RCR) anbefalede 1D-punktdosisberegningsmetode, der i øjeblikket bruges til at håndtere strålebehandlingshuller. En 1D-repræsentation af dosisfordeling inden for et volumen tager ikke højde for OAR'er, der typisk har en ikke-ensartet dosisfordeling og kan overvurdere OAR-dosis. Derudover er EQD₂VH-værktøjet kan oprette planer for en hvilken som helst længde af behandlingsgab, hvorimod RCR-retningslinjerne er baseret på et standardgab på fire til fem dage.

Yderligere fordele ved det nye værktøj omfatter evnen til at overvåge hver OAR i patientens plan for at minimere yderligere dosisstigninger, der kan forårsage mere akutte toksiciteter. Brugere kan også beregne virkningen af ​​forskellige behandlingsgab-varigheder på en patients behandling. Denne funktion kan hjælpe med at bestemme, om en patient skal overføres til en anden klinik, hvis mellemrummet på den planlagte klinik er for langt, eller om patienten trygt kan vente på, at behandlingen genoptages.

EQD₂VH kan også redegøre for ændringer i den samlede behandlingstid og subletale skader i normalt væv, som et kommercielt system måske ikke er i stand til at gøre. Vigtigst er det, at værktøjet ikke behøver at være forbundet til hospitalets netværk for at fungere - det kan bruges, selvom et hospitals servere stadig er forkrøblet af et cyberangreb.

”Vi er stadig i gang med at evaluere EQD₂VH som et beslutningsværktøj,” siger hovedforsker Margaret Moore fra University Hospital Galway. "Det er en del af et igangværende projekt, der gennemgår patienter, der modtager flere genbehandlinger til palliative regimer, hvor dosis-per-fraktion er ikke-standard, og hvor der kan være et udvalg af fraktioneringsskemaer at overveje. Konvertering af behandlingsdosis fra en række behandlinger med forskellige fraktioneringer til EQD₂ gør det muligt at akkumulere den radiobiologiske dosis til målvæv og OAR'er for et samlet dosisoverblik, hvilket kan hjælpe med beslutningstagningen for valget af yderligere behandling."