Komplexe Behandlungen erfordern eine genaue Überprüfung – Physics World

Die wachsende Komplexität der Strahlentherapie-Behandlungspläne erfordert strengere und genauere Methoden zur Berechnung, Messung und Überprüfung der Strahlendosis, die dem Patienten verabreicht wird. Insbesondere bei stereotaktischen Behandlungen, bei denen hohe Strahlungsmengen auf kleine Zielvolumina konzentriert werden, ist es für klinische Physiker von entscheidender Bedeutung, Zugang zu präzisen Informationen über das Dosisprofil und dessen Zusammenhang mit der Anatomie des Patienten zu haben.

Dieses Bedürfnis nach Genauigkeit im Behandlungsplanungsprozess war das Leitprinzip hinter dem System zur patientenspezifischen Qualitätssicherung (QA) von IBA Dosimetry myQA iON. myQA iON wurde 2019 erstmals für den Einsatz in der Protonentherapie veröffentlicht und 2022 für den Bereich der Photonenstrahlentherapie eingeführt. Es bietet eine End-to-End-Lösung, die Ärzten den Zugriff auf umfassende und zuverlässige Verifizierungsinformationen zur Steuerung und Verwaltung des Behandlungsprozesses ermöglicht. Durch die Kombination unabhängiger dreidimensionaler (3D) Dosisberechnungen für Behandlungspläne mit realen Messdaten und Bestrahlungsprotokolldateien wurde die Software entwickelt, um Strahlentherapiekliniken dabei zu helfen, ihre Arbeitsabläufe effizienter zu gestalten und gleichzeitig die Patientensicherheit und Behandlungsergebnisse zu verbessern.

Am Duke University Medical Center beispielsweise hat der Medizinphysiker Guoquiang Cui das Potenzial von myQA iON zur Verbesserung der stereotaktischen Radiochirurgie (SRS)-Behandlungen untersucht, die auf mehrere Stellen gleichzeitig abzielen. „Diese SRS-Pläne könnten zwischen fünf und fünfzehn verschiedene Ziele haben“, erklärt Cui. „Aus Gründen der Abgabeeffizienz planen wir sie mit einem einzigen Isozentrum, sodass wir nur eine Strahlendosis abgeben müssen, um sie alle gleichzeitig zu behandeln.“

In der Klinik nutzen Cui und sein Team derzeit ein 2D-Detektorarray, um die Dosisverteilung für diese SIMT-Behandlungen (Single-Isocenter-Multiple-Target) zu messen und zu überprüfen. Dieser messungsbasierte Ansatz ermöglicht es ihnen jedoch nicht, einfach auf 3D-Informationen über das Strahlungsprofil zuzugreifen oder die an alle Ziele abgegebene Dosis gleichzeitig zu bewerten. „Wir können nur den Gesamtplan betrachten“, sagt Cui. „Normalerweise überprüfen wir ein oder zwei Ziele mithilfe der 2D-Messungen, überprüfen sie jedoch nicht einzeln, da dies zu viel Zeit in Anspruch nehmen würde.“

Im Gegensatz dazu ermöglicht myQA iON die Untersuchung der gesamten 3D-Dosisverteilung über den gesamten Plan sowie der an jedes einzelne Ziel abgegebenen Dosis. Die vom System bereitgestellte unabhängige Dosisberechnung nutzt die Goldstandard-Monte-Carlo-Methode, die eine vollständige 3D-Analyse der Dosisverteilung in Bezug auf die Anatomie des Patienten ermöglicht. „Der Monte-Carlo-Algorithmus liefert genauere Dosisberechnungen als der Algorithmus, den wir normalerweise in unserem Planungssystem verwenden“, sagt Cui. „Es ist etwas langsamer, liefert aber genaue Dosisinformationen über das gesamte 3D-Volumen.“

Als zusätzliches Verifizierungstool bietet die Software auch Zugriff auf die vom Strahlentherapiesystem während der Behandlung automatisch generierten Protokolldateien und liefert so genaue Messdaten der abgegebenen Dosis zur Überprüfung mit dem Behandlungsplan. Laut Mehgan Boone, Produktmanager bei IBA Dosimetry für Software und Integration, könnte der Zugriff auf die Protokolldateidaten besonders für fraktionierte Behandlungen nützlich sein, da er es Ärzten ermöglicht, die in jeder Fraktion abgegebene Dosis zu überprüfen und spätere Anpassungen an ihrer Behandlung vorzunehmen planen. „Indem wir die Protokolldateien in myQA iON übertragen, können wir die dem Patienten verabreichte Dosis basierend auf den vom Behandlungsgerät generierten Informationen berechnen“, erklärt sie. „Diese rohen Lieferdaten stehen dem Benutzer bereits zur Verfügung. Wir stellen lediglich den klinischen Kontext bereit, helfen Benutzern, umsetzbare Ergebnisse zu ermitteln, und machen die Daten von einem einzigen Ort aus zugänglich.“

Für die Evaluierungsarbeiten an der Duke University wurden diese Protokolldateidaten verwendet, um die von myQA iON erstellten Monte-Carlo-Dosisberechnungen mit den Ergebnissen des Behandlungsplanungssystems zu vergleichen. In einem Beispiel nutzten Cui und sein Team die Software, um eine SIMT-SRS-Behandlung des Gehirns mit sechs separaten Zielen unterschiedlicher Größe zu planen. Sie fanden heraus, dass die Monte-Carlo-Methode äußerst genaue Dosisberechnungen für jedes der Ziele lieferte, wobei eine 3D-Gammaanalyse eine enge Übereinstimmung zwischen der geplanten und der verabreichten Dosis zeigte. „Die bisherigen Ergebnisse waren sehr vielversprechend“, sagt Cui. „Durch die Kombination der 3D-Dosisinformationen von myQA iON mit den Messdaten aus den Protokolldateien können wir ein vollständigeres Bild dieser komplexen SRS-Pläne erhalten.“

Boone stimmt zu, dass die Möglichkeit, unabhängige Dosisberechnungen mit Bestrahlungsprotokolldateien und realen Detektormessungen zu integrieren, zusätzliche Erkenntnisse liefern kann, die bei der Planung und Durchführung komplexer Behandlungen hilfreich sind. „Die unabhängige Monte-Carlo-Methode bietet zusätzliche Genauigkeit, einschließlich einer vollständigen volumetrischen Analyse der Dosisverteilung“, sagt sie. „Die Zusammenführung aller Informationen in einer einheitlichen und automatisierten Softwarelösung sorgt für mehr Flexibilität und Effizienz und vermeidet die Notwendigkeit, Daten aus verschiedenen Systemen oder Computern abzurufen.“

Die Softwarelösung ist einfach zu installieren und intuitiv zu verwenden. Das webbasierte Portal ist so konzipiert, dass klinische Teams von jedem Gerät aus, das mit dem Krankenhausnetzwerk verbunden ist, auf alle ihre QA-Daten zugreifen können. In der Praxis bedeute dies laut Cui, dass für die Implementierung des Systems in der Klinik wahrscheinlich IT-Fachwissen erforderlich sei. „Die Software muss neben den Firewalls und Sicherheitssystemen funktionieren, die in Krankenhausnetzwerken eingesetzt werden, und diese müssen von den IT-Spezialisten unserer Abteilung sorgfältig konfiguriert werden“, sagt er. „Für unser spezifisches klinisches Umfeld und unsere Praxen ist der größte Vorteil von myQA iON die zusätzlichen 3D-Dosisinformationen, die wir für unsere komplexen SRS-Behandlungen erhalten können.“

IBA wiederum nutzt weiterhin das Feedback von Early Adopters wie Cui, um das myQA iON-System weiterzuentwickeln und zu verbessern. „Wir werden neue Funktionen hinzufügen, um unseren Benutzern die bestmögliche Nutzung unserer Software zu ermöglichen“, sagt Boone. „Wir wollen das System so nahtlos wie möglich gestalten und gleichzeitig weitere Verbesserungen bei der Automatisierung und Integration erzielen.“

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• Quelle: https://physicsworld.com/a/complex-treatments-drive-need-for-accurate-verification/