Narzędzie do podejmowania decyzji pomaga zmienić planowanie radioterapii po cyberataku

Cyberataki na szpitale mogą mieć niszczycielski wpływ, zwłaszcza na oddziały radiologii i radioterapii, których funkcjonowanie jest szczególnie zależne od technologii. Dobrym przykładem jest ogólnokrajowy cyberatak na irlandzką publiczną służbę zdrowia, który miał miejsce w maju 2021 r., który przerwał planową radioterapię u niektórych pacjentów chorych na raka na maksymalnie 12 dni.

Po tym incydencie fizycy medyczni przy Szpital Uniwersytecki Galway oraz Narodowy Uniwersytet Irlandii w Galway rozpoczęło prace nad własnym narzędziem pomagającym w opracowywaniu poprawionych planów leczenia radioterapią po wystąpieniu przerw. Narzędzie – nazwane EQD₂VH – oblicza plany kompensacyjne leczenia i umożliwia wizualne porównanie wszystkich opcji planu, a także indywidualną analizę każdej struktury w planie pacjenta. Naukowcy opisują nowe narzędzie programowe w Journal of Applied Clinical Medical Physics.

Radioterapię najczęściej prowadzi się przez kilka tygodni w serii małych dawek promieniowania (konwencjonalnie 2 Gy), zwanych frakcjami. Nieplanowane przerwy w leczeniu – spowodowane cyberatakami, awariami maszyn lub chorobami pacjentów – mogą powodować znaczne niepowodzenia. Podczas takich przerw komórki nowotworowe szybko ponownie zasiedlają tkankę nowotworową, co skutkuje zmniejszeniem dawki radiobiologicznej do docelowej objętości planowania (PTV).

Aby rozwiązać ten problem, EQD₂VH wykorzystuje informacje z histogramu dawka-objętość (DVH) uzyskane z oryginalnych planów pacjenta w celu obliczenia luk w leczeniu. Główna autorka Katie O'Shea z National University of Ireland w Galway wraz ze współpracownikami wyjaśnia, że ​​oprogramowanie przekształca dawkę fizyczną w każdym przedziale dawek (zakres dawki między punktami danych w DVH) na dawkę biologicznie skuteczną (BED). Wyjaśnia to zarówno skutki ponownego zasiedlenia PTV, jak i skutki subletalnego uszkodzenia nienaprawionej prawidłowej tkanki w narządach zagrożonych (OAR).

Po zmodyfikowaniu konwersji BED w celu uwzględnienia zmian dawki w każdej strukturze, przy użyciu metody dawki zmiennej, narzędzie przelicza BED dla każdej struktury na dawkę równoważną we frakcjach 2 Gy (EQD₂). Normalizuje to każdą obróbkę do konwencjonalnego frakcjonowania i umożliwia sumowanie planów z różnymi schematami frakcjonowania. Wynikowy EQD₂ oparta na DVH zapewnia dwuwymiarową reprezentację wpływu strategii kompensacji luk w leczeniu na rozkłady dawek PTV i OAR w porównaniu z zaleconym planem leczenia.

Aby ocenić EQD₂Aby wykorzystać VH jako narzędzie do podejmowania decyzji klinicznych, badacze wybrali pięciu pacjentów o wysokim priorytecie z szybko rosnącymi nowotworami, u których przerwy w leczeniu nie powinny przekraczać dwóch dni. Dotyczyło to czterech pacjentów z nowotworami głowy i szyi poddawanych radioterapii o modulowanej intensywności oraz jednego pacjenta z rakiem płuca poddawanego radioterapii konformalnej 3D, u którego przerwy w leczeniu wynosiły 12 lub 13 dni. Przypadki te umożliwiły zespołowi ocenę zastosowania EQD₂VH dla pacjentów z frakcjonowaniem konwencjonalnym (2 Gy) i niekonwencjonalnym (2.2 Gy) i różnymi przerwami w leczeniu (od 46 do XNUMX dni leczenia).

Zmienione plany leczenia każdego pacjenta opierały się na pierwotnych planach ze zmienioną dawką na frakcję lub liczbą frakcji. O'Shea wyjaśnia, że ​​w zmienionym planie i harmonogramie każdego pacjenta zastosowano kombinację frakcjonowania dwa razy dziennie, leczenia weekendowego i zwiększonej dawki do objętości docelowej, aby zmniejszyć skutki ponownego zasiedlania komórek.

Plany ograniczały leczenie do sześciu frakcji tygodniowo i wykluczały frakcjonowanie dwa razy dziennie w kolejnych dniach. Jeśli przepisane leczenie nie mogło zostać ukończone w wymaganym czasie, badacze badali plany wykorzystujące hipofrakcjonowanie (dostarczanie zwiększonej dawki na frakcję). Byli w stanie wizualnie i ilościowo porównać różne poprawione plany z pierwotnym planem pacjenta, aby określić, który z nich zapewni najlepszą dawkę dla PTV, a najmniejszą dla OAR.

Naukowcy zauważają, że reprezentacja 2D każdej indywidualnej struktury w EQD₂VH zapewnia bardziej dogłębną analizę niż zalecana przez Royal College of Radiologists (RCR) metoda obliczania dawki punktowej 1D, która jest obecnie stosowana do zarządzania lukami w radioterapii. Reprezentacja 1D rozkładu dawki w danej objętości nie uwzględnia OAR, które zazwyczaj mają nierównomierny rozkład dawek i mogą przeszacowywać dawkę OAR. Ponadto EQD₂Narzędzie VH umożliwia tworzenie planów dla dowolnej długości przerwy w leczeniu, podczas gdy wytyczne RCR opierają się na standardowej przerwie wynoszącej cztery do pięciu dni.

Dodatkowe zalety nowego narzędzia obejmują możliwość monitorowania każdego OAR w planie pacjenta, aby zminimalizować dalsze zwiększanie dawki, które mogłoby powodować bardziej ostre toksyczności. Użytkownicy mogą również obliczyć wpływ różnych czasów trwania przerw w leczeniu na leczenie pacjenta. Funkcja ta może pomóc w ustaleniu, czy przenieść pacjenta do innej kliniki, jeśli przerwa w zaplanowanej przychodni jest zbyt duża, czy też pacjent może bezpiecznie poczekać na wznowienie leczenia.

EQD₂VH może również uwzględniać zmiany w całkowitym czasie leczenia i subletalne uszkodzenia w normalnej tkance, czego system komercyjny może nie być w stanie zrobić. Co najważniejsze, narzędzie do działania nie wymaga podłączenia do sieci szpitalnej – można z niego korzystać nawet wtedy, gdy serwery szpitala nadal są uszkodzone w wyniku cyberataku.

„Nadal oceniamy EQD₂VH jako narzędzie podejmowania decyzji” – mówi główna badaczka Margaret Moore ze szpitala uniwersyteckiego w Galway. „Jest to część bieżącego projektu oceniającego pacjentów poddawanych wielokrotnym powtórnym leczeniu w ramach schematów paliatywnych, w których dawka na frakcję jest niestandardowa i gdzie można rozważyć wybór schematu frakcjonowania. Przeliczanie dawki leczniczej z szeregu terapii o różnych frakcjach na EQD₂ umożliwia gromadzenie dawki radiobiologicznej dla tkanek docelowych i OAR w celu uzyskania ogólnego przeglądu dawek, co może pomóc w podjęciu decyzji o wyborze dalszego leczenia.”