Optimalisert vannfantom gir strømlinjeformet igangkjøring til ringformede strålebehandlingssystemer

Etter 30 år med direkte dominans i strålebehandlingsserien, får konvensjonelle C-arm stråleleveringssystemer nå selskap av boremaskiner som ser mer ut som en CT- eller MR-skanner. Opprinnelig drevet av fremveksten av MR-veiledet strålebehandling, som kun kan realiseres med en ringformet design, har bildestyrte strålebehandlingsmaskiner med samme geometri funnet fordel i klinikken for sin hastighet, enkelhet og forbedrede pasientkomfort. Tidlige brukere av Varians halcyon systemet har til og med rapportert en 70 % reduksjon i energiforbruk sammenlignet med en tidligere installasjon av leverandørens mer tradisjonelle TrueBeam-strålebehandlingsmaskin.

Men den mer begrensede geometrien til en ringformet design krever en annen tilnærming til kvalitetssikring. Ta for eksempel vannfantomet som brukes av medisinske fysikere til å registrere nøyaktige dosimetrimålinger ved igangsetting av et nytt strålebehandlingssystem, eller for periodiske kontroller av strålestråleprofilen i løpet av maskinens levetid. "Medisinske fysikere vil ha uavhengige QA- og verifikasjonsverktøy for å bekrefte at strålebehandlingssystemet fungerer som det skal," kommenterer Thierry Mertens, forretningsutviklingssjef for helsevesenet RUNDE, et selskap som spesialiserer seg på lasersystemer og strålebehandling QA. "Et vannfantom gir strenge stråledata og strålemodellvisualiseringer for å bekrefte at systemet leverer riktig dose til pasienten."

Mens vannfantomer opprinnelig designet for konvensjonelle linacs kan brukes med ringformede systemer, sier Mertens at deres store størrelse og vekt tilfører unødvendige komplikasjoner til målingsarbeidsflyten. Til å begynne med må det utvises ekstra forsiktighet for å sikre at fantomet ikke kolliderer med sidene på maskinen når det beveger seg inn i åpningen, mens ytterligere korrigeringer må gjøres for å kompensere for tyngden av vanntanken på sofaen.

I motsetning til det THALES 3D-SCANNER har blitt designet fra begynnelsen for å validere bore-stil maskiner som Halcyon, samt Varians nye AI-aktiverte Ethos adaptivt strålebehandlingssystem. For den medisinske fysikeren betyr det større arbeidsflyteffektivitet: det kompakte systemet fungerer sømløst med de mindre 3D-volumene til disse maskinene, med ekstra styreplater for å gjøre det mulig å integrere ulike typer detektorer i enheten. Det motoriserte fantomet tilbyr et automatisert oppsett som tar mindre enn 15 minutter, samt forhåndsdefinerte målesekvenser for å hjelpe det medisinske fysikkteamet med å fullføre testrutinene sine raskere. Det leveres også dedikert programvare for å innhente og analysere dataene, med et rullende oppgraderingsprogram for å forbedre funksjonaliteten som svar på tilbakemeldinger fra kunder.

"LAP har nøye vurdert designet for å gjøre enheten så enkel å bruke som mulig," sier Thierry Gevaert, professor ved Vrije Universiteit Brussel og nestleder for stråleterapiavdelingen ved UZ Brussel (UZB) i Belgia. «Vi bruker et vannfantom noen ganger i året, og med dette systemet er det ikke nødvendig å lære seg måleprosessen på nytt hver gang. Mange av trinnene er automatiserte, så vi trenger ikke å kaste bort tid på å finne riktig posisjon til kammeret før vi starter målingene.»

THALES 3D SCANNER er den andre iterasjonen av selskapets vannfantom, med den første versjonen designet spesielt for idriftsettelse og testing av en ny generasjon MR-styrte linacs som f.eks. MRIdian MR-veiledet system fra ViewRay. Utgitt i 2021, den THALES 3D MR SCANNER er fullt kompatibel med de utfordrende kravene til MR-linac-miljøet, med alle systemkomponenter laget av ikke-ferromagnetiske materialer som er sertifisert for bruk innenfor MR-skannerens 0.35 T magnetfelt. "THALES 3D MR SCANNER gir en gyllen standard dosenøyaktighetssjekk for MR-veiledede strålebehandlingssystemer," kommenterer Mertens. "Den passer perfekt for idriftsettelse av strålemodellen til MRIdian-systemet."

THALES 3D MR SCANNER har allerede blitt brukt av flere stråleterapisentre rundt om i verden for å støtte igangsetting og aksept av MRIdian-systemet. Ved UZB, for eksempel, fikk det medisinske fysikkteamet bare fem uker på seg til å fullføre idriftsettelses- og godkjenningsprotokollene, samt maskin- og pasientspesifikk QA, før maskinen ble utplassert i strålingsonkologisk klinikk. "Med bare en og en halv dag med trening klarte vi å sette opp fantomet og ta alle målene selv," kommenterer Gevaert. "Programvaren er veldig intuitiv, og vi var i stand til å samle inn alle nødvendige data i løpet av en uke."

Da UZBs satellittsenter, ASZ Aalst, anskaffet en Halcyon-maskin, var Gevaert opptatt av å se om THALES 3D MR SCANNER kunne brukes til å sjekke stråleparametrene som var levert av leverandøren. Fordi det ikke brukes så ofte, er et vannfantom en stor investering for bare én maskin, påpeker Gevaert. "Vi ønsket å se om vi kunne oversette vår MR-versjon av THALES-systemet til Halcyon, siden begge maskinene har samme geometri."

Både Viewrays MRidian og Varians Halcyon kommer forhåndsbestilt, med alle stråledataene allerede lastet inn i planleggingssystemet, men Gevaert sier at det fortsatt er viktig for medisinske fysikere å verifisere at dataene er korrekte. "Vi ønsket å bruke et vannfantom for Halcyon, da vi tror det er den gyldne standarden for å innhente og måle stråledata på nytt," kommenterer han.

I samarbeid med ingeniørene fra LAP fant Gevaert ut at det var enkelt å sette opp MR-versjonen av fantomet for å fungere med den bildestyrte Halcyon. Bare én ny justering var nødvendig for å jevne opp enheten, siden vekten av vannet ellers førte til at fantomet sank når det ble plassert på sofaen. "Vi var en av de første som brukte MR-versjonen med Halcyon, så vi måtte sjekke at målingene fortsatt ville være nøyaktige," sa Gevaert. "Vi fant en god overensstemmelse med dataene vi mottok fra selskapet."

I mellomtiden tilbyr den nylig utgitte THALES 3D SCANNER den samme funksjonaliteten og ytelsen som den MR-aktiverte enheten, med den eneste store forskjellen at de MR-spesifikke egenskapene har blitt fjernet for å produsere en rimeligere løsning for behandlingssentre som planlegger å installere en eller flere bildestyrte boremaskiner. Varian har sertifisert fantomet til å være fullt kompatibelt med både Halcyon- og Ethos-maskiner, og enheten deler de samme regulatoriske godkjenningene i USA og Europa som den originale MR-kompatible versjonen.

Begge gjentakelsene av fantomet kommer med et årlig vedlikeholdsbesøk, et pågående program med programvare- og maskinvareoppdateringer og en konfigurerbar flerårig garanti. "Vi vet at vi er de nye barna på blokken. Vårt moderne fantomdesign har blitt formet av kliniske fysikere, og vi fortsetter å innlemme deres tilbakemeldinger for å informere vårt oppgraderingsprogram, sier Mertens. "Vi vil fortsette å forbedre produktet gjennom nye programvareaktiverte funksjoner."

Som et eksempel jobber Gevaert for tiden med LAP om ny funksjonalitet som vil gjøre det mulig å benchmarke nye dosimetrimålinger mot tidligere avlesninger eller et referansedatasett. "Det vil gjøre oss i stand til å direkte sammenligne målinger tatt til forskjellige tider," sa han. "Ideelt sett ønsker vi å ha alt innebygd i ett stykke programvare for å unngå behovet for å eksportere dataene til et annet verktøy."

Mertens og hans kolleger ved LAP evaluerer også THALES-vannfantomet for andre akseleratorer av boretype som Elektas MR-guidede Unity og Accurays Radixact-systemer. "Stemmen til den kliniske stråleterapibrukeren er grunnleggende for vår kravinnsamling og for å forstå hvordan maskinen brukes i en klinisk kontekst," legger Mertens til.

Merk at LAP og THALES er varemerker for LAP. Betegnelser på andre selskaper og produkter brukes kun for å beskrive bruken av våre produkter.