Päätöksentekotyökalu auttaa suunnittelemaan uudelleen sädehoitoa kyberhyökkäyksen jälkeen

Kyberhyökkäykset sairaaloihin voivat vaikuttaa tuhoisasti erityisesti radiologian ja sädehoidon osastoihin, jotka ovat erityisen riippuvaisia ​​teknologiasta. Esimerkkinä on valtakunnallinen kyberhyökkäys Irlannin julkisiin terveydenhuoltopalveluihin toukokuussa 2021, joka keskeytti joidenkin syöpäpotilaiden määräaikaiset sädehoitohoidot jopa 12 päiväksi.

Tämän tapauksen jälkeen lääketieteen fyysikot klo Galwayn yliopistollinen sairaala ja Irlannin kansallinen yliopisto Galway alkoi kehittää talon sisäistä työkalua, joka auttaa luomaan tarkistettuja sädehoitosuunnitelmia keskeytysten jälkeen. Työkalu – nimeltään EQD₂VH – laskee hoitokorvaussuunnitelmat ja mahdollistaa kaikkien suunnitelmavaihtoehtojen visuaalisen vertailun sekä potilaan suunnitelman jokaisen rakenteen yksilöllisen analyysin. Tutkijat kuvaavat uutta ohjelmistotyökalua Journal of Applied Clinical Medical Physics.

Sädehoitoa annetaan yleisimmin useiden viikkojen aikana sarjassa pieniä säteilyannoksia (tavanomaisesti 2 Gy), joita kutsutaan fraktioiksi. Suunnittelemattomat hoitopuutteet – joko kyberhyökkäyksistä, konerikoksista tai potilaan sairaudesta – voivat aiheuttaa merkittäviä takaiskuja. Tällaisten aukkojen aikana syöpäsolut lisääntyvät nopeasti kasvainkudoksessa, mikä johtaa radiobiologisen annoksen laskuun suunnittelun kohdetilavuuteen (PTV).

Tämän ongelman ratkaisemiseksi EQD₂VH käyttää annos-tilavuushistogrammia (DVH) -tietoja, jotka on otettu alkuperäisistä potilassuunnitelmista, suorittaakseen hoitovälin laskelmia. Johtava kirjailija Katie O’Shea Irlannin kansallisesta yliopistosta Galway ja kollegat selittävät, että ohjelmisto muuntaa fyysisen annoksen kussakin annossäiliössä (DVH:n datapisteiden välinen annosalue) biologisesti tehokkaaksi annokseksi (BED). Tämä selittää sekä uudelleenpopulaatiovaikutukset PTV:ssä että subletaalisen vaurion vaikutukset korjaamattomiin normaalikudoksiin riskielimissä (OAR).

Kun BED-muunnos on muutettu siten, että se ottaa huomioon annosvaihtelut kussakin rakenteessa, käyttämällä vaihtelevan annoksen menetelmää, työkalu muuntaa kunkin rakenteen BED:n vastaavaksi annokseksi 2 Gy:n fraktioissa (EQD).₂). Tämä normalisoi jokaisen käsittelyn tavanomaiseen fraktiointiin ja mahdollistaa eri fraktiointimenetelmien suunnitelmien laskemisen yhteen. Tuloksena oleva EQD₂ -pohjainen DVH tarjoaa 2D-esityksen hoitovälin kompensointistrategioiden vaikutuksesta sekä PTV- että OAR-annosjakaumiin verrattuna määrättyyn hoitosuunnitelmaan.

EQD:n arvioimiseksi₂VH kliiniseksi päätöksentekotyökaluksi tutkijat valitsivat viisi korkean prioriteetin potilasta, joilla oli nopeasti kasvavia kasvaimia, joiden hoitoaukot eivät saisi ylittää kahta päivää. Näihin kuului neljä pään ja kaulan syöpää sairastavaa potilasta, jotka saivat intensiteettimoduloitua sädehoitoa, ja yksi keuhkosyöpäpotilas, joka sai 3D-konformaalista sädehoitoa ja joiden hoitovälit olivat 12 tai 13 päivää. Nämä tapaukset antoivat tiimille mahdollisuuden arvioida EQD:n käyttöä₂VH potilaille, joilla on sekä perinteinen (2 Gy) että ei-perinteinen (2.2 Gy) fraktiointi ja erilaiset hoitotaukoajat (yhdeksästä 46 päivään hoitoon).

Kunkin potilaan tarkistetut hoitosuunnitelmat perustuivat heidän alkuperäisiin suunnitelmiinsa, jolloin joko annos/fraktio tai fraktioiden lukumäärä muuttuivat. O’Shea selittää, että jokaisen potilaan tarkistetussa suunnitelmassa ja aikataulussa käytettiin kahdesti päivässä tapahtuvaa fraktiointia, viikonloppuhoitoja ja tavoitetilavuuteen lisättyä annosta vähentämään solujen uudelleenpopulaation vaikutuksia.

Suunnitelmat rajoittivat hoidon kuuteen fraktioon viikossa ja estivät fraktioinnin kahdesti päivässä peräkkäisinä päivinä. Jos määrättyä hoitoa ei voitu suorittaa vaaditussa ajassa, tutkijat tutkivat suunnitelmia hypofraktioinnilla (korotetun annoksen toimitus fraktiota kohti). He pystyivät vertaamaan visuaalisesti ja kvantitatiivisesti erilaisia ​​tarkistettuja suunnitelmia potilaan alkuperäiseen suunnitelmaan määrittääkseen, mikä antaisi parhaan annoksen PTV:lle pienimmällä annoksella OAR:ille.

Tutkijat huomauttavat, että kunkin yksittäisen rakenteen 2D-esitys EQD:ssä₂VH tarjoaa syvällisemmän analyysin kuin Royal College of Radiologists (RCR) suosittelema 1D-pisteannoslaskentamenetelmä, jota tällä hetkellä käytetään sädehoidon aukkojen hallintaan. Yksiulotteinen esitys annosjakaumasta tilavuuden sisällä ei ota huomioon OAR:ia, joilla on tyypillisesti epätasainen annosjakauma, ja se voi yliarvioida OAR-annoksen. Lisäksi EQD₂VH-työkalulla voidaan luoda suunnitelmia minkä tahansa pituiselle hoitovälille, kun taas RCR-ohjeet perustuvat XNUMX–XNUMX päivän vakioväliin.

Uuden työkalun lisäetuja ovat kyky seurata jokaista potilaan suunnitelmassa olevaa OAR:tä, jotta voidaan minimoida annoksen lisäkorotukset, jotka voivat aiheuttaa akuutteja toksisuuksia. Käyttäjät voivat myös laskea eri hoitovälien vaikutuksen potilaan hoitoon. Tämä ominaisuus voi auttaa määrittämään, siirretäänkö potilas toiselle klinikalle, jos aikaväli on liian pitkä vai voiko potilas odottaa hoidon jatkamista turvallisesti.

EQD₂VH voi myös selittää muutokset kokonaishoitoajassa ja subletaalit vauriot normaalissa kudoksessa, mitä kaupallinen järjestelmä ei ehkä pysty tekemään. Mikä tärkeintä, työkalun ei tarvitse olla kytkettynä sairaalaverkkoon toimiakseen – sitä voidaan käyttää, vaikka sairaalan palvelimet olisivat edelleen rappeutuneet kyberhyökkäyksen vuoksi.

"Arvioimme edelleen EQD:tä₂VH päätöksentekovälineenä”, sanoo johtava tutkija Margaret Moore University Hospital Galwaysta. "Se on osa nykyistä projektia, jossa tarkastellaan potilaita, jotka saavat useita uusintahoitoja palliatiivisiin hoitoihin, joissa annos per fraktio on epästandardi ja jossa voidaan harkita fraktiointimenetelmiä. Hoitoannoksen muuntaminen useista eri fraktioivista hoidoista EQD:ksi₂ mahdollistaa kohdekudosten ja OAR:iden radiobiologisen annoksen keräämisen kokonaisannoksen yleiskatsausta varten, mikä voi auttaa päätettäessä jatkohoidon valinnasta."