Instrumentul de luare a deciziilor ajută la replanificarea radioterapia după un atac cibernetic

Atacurile cibernetice asupra spitalelor pot avea un impact devastator, în special pentru departamentele de radiologie și radioterapie care se bazează în mod deosebit pe tehnologie pentru a funcționa. Un exemplu în acest sens este atacul cibernetic la nivel național asupra serviciilor de sănătate publică din Irlanda din mai 2021, care a întrerupt tratamentele de radioterapie programate pentru unii pacienți cu cancer timp de până la 12 zile.

În urma acestui incident, fizicienii medicali de la Spitalul Universitar din Galway si Universitatea Națională din Irlanda Galway a început să dezvolte un instrument intern care să ajute la crearea unor planuri revizuite de tratament cu radioterapie după ce apar întreruperi. Instrumentul – numit EQD₂VH – calculează planurile de compensare a tratamentului și permite compararea vizuală a tuturor opțiunilor de plan, precum și analiza individuală a fiecărei structuri din planul unui pacient. Cercetătorii descriu noul instrument software în Jurnalul de fizică medicală clinică aplicată.

Radioterapia este administrată cel mai frecvent timp de câteva săptămâni într-o serie de doze mici de radiații (în mod convențional 2 Gy) numite fracțiuni. Lacunele de tratament neplanificate – fie din cauza atacurilor cibernetice, a defecțiunilor utilajelor sau a bolii pacientului – pot provoca eșecuri semnificative. În timpul unor astfel de lacune, celulele canceroase se repopulează rapid în țesutul tumoral, rezultând o scădere a dozei radiobiologice la volumul țintă de planificare (PTV).

Pentru a rezolva această problemă, EQD₂VH utilizează informațiile histogramei doză-volum (DVH) extrase din planurile originale ale pacientului pentru a efectua calcule ale intervalului de tratament. Autorul principal, Katie O'Shea, de la Universitatea Națională din Irlanda din Galway, și colegii lor explică că software-ul convertește doza fizică din fiecare recipient de doză (intervalul de doză dintre punctele de date dintr-un DVH) în doza biologic eficientă (BED). Acest lucru ține cont atât de efectele de repopulare în PTV, cât și de efectele daunelor subletale ale țesutului normal nereparat din organele cu risc (OAR).

După modificarea conversiei BED pentru a lua în considerare variațiile dozei în fiecare structură, folosind o metodă cu doză variabilă, instrumentul convertește BED pentru fiecare structură în doza echivalentă în fracții de 2 Gy (EQD₂). Acest lucru normalizează fiecare tratament la fracţionarea convenţională şi face posibilă însumarea planurilor cu diferite scheme de fracţionare împreună. EQD rezultat₂ DVH bazat pe o reprezentare 2D a impactului strategiilor de compensare a decalajului de tratament asupra distribuțiilor dozelor PTV și OAR, în comparație cu planul de tratament prescris.

Pentru a evalua EQD₂VH ca instrument de luare a deciziilor clinice, cercetătorii au selectat cinci pacienți cu prioritate ridicată cu tumori cu creștere rapidă ale căror lacune de tratament nu ar trebui să depășească două zile. Aceasta a inclus patru pacienți cu cancer de cap și gât supuși radioterapiei cu intensitate modulată și un pacient cu cancer pulmonar supus radioterapiei conformale 3D, care au avut intervale de tratament de 12 sau 13 zile. Aceste cazuri au permis echipei să evalueze utilizarea EQD₂VH pentru pacienții cu fracționare atât convențională (2 Gy) cât și neconvențională (2.2 Gy) și timpi diferiți de interval de tratament (de la nouă la 46 de zile în terapia lor).

Planurile de tratament revizuite pentru fiecare pacient s-au bazat pe planurile lor originale, fie cu doza-pe-fracție, fie cu numărul de fracțiuni modificate. O'Shea explică că planul și programul revizuit al fiecărui pacient a folosit o combinație de fracționare de două ori pe zi, tratamente de weekend și doza crescută la volumul țintă pentru a reduce efectele repopulării celulare.

Planurile au limitat tratamentul la șase fracții pe săptămână și au exclus fracționarea de două ori pe zi în zile consecutive. În cazul în care tratamentul prescris nu a putut fi finalizat în intervalul de timp necesar, cercetătorii au investigat planuri folosind hipofracționare (livrarea unei doze crescute pe fracțiune). Ei au putut compara vizual și cantitativ diverse planuri revizuite cu planul inițial al pacientului pentru a determina care ar furniza cea mai bună doză la PTV cu cea mai mică doză la OAR.

Cercetătorii observă că reprezentarea 2D a fiecărei structuri individuale în EQD₂VH oferă o analiză mai aprofundată decât metoda de calcul punct-doză 1D recomandată de Colegiul Regal al Radiologilor (RCR) care este utilizată în prezent pentru a gestiona lipsurile de radioterapie. O reprezentare 1D a distribuției dozei într-un volum nu ține cont de OAR care au de obicei o distribuție neuniformă a dozei și ar putea supraestima doza de OAR. În plus, EQD₂Instrumentul VH poate crea planuri pentru orice durată a intervalului de tratament, în timp ce liniile directoare RCR se bazează pe un interval standard de patru până la cinci zile.

Beneficiile suplimentare ale noului instrument includ capacitatea de a monitoriza fiecare OAR în planul pacientului pentru a minimiza creșterile ulterioare ale dozelor care ar putea provoca toxicități mai acute. Utilizatorii pot calcula, de asemenea, impactul diferitelor durate de interval de tratament asupra tratamentului pacientului. Această capacitate poate ajuta la determinarea dacă se transferă un pacient la o altă clinică dacă intervalul de la clinica programată este prea mare sau dacă pacientul poate aștepta în siguranță reluarea tratamentului.

EQD₂VH poate explica, de asemenea, modificări ale duratei generale de tratament și daune subletale în țesutul normal, pe care un sistem comercial ar putea să nu le poată face. Cel mai important, instrumentul nu trebuie să fie conectat la rețeaua spitalului pentru a funcționa – poate fi folosit chiar dacă serverele unui spital sunt încă paralizate de un atac cibernetic.

„Încă evaluăm EQD₂VH ca instrument de luare a deciziilor”, spune investigatorul principal Margaret Moore de la Spitalul Universitar din Galway. „Face parte dintr-un proiect actual care analizează pacienții care primesc mai multe re-tratamente pentru regimuri paliative în care doza pe fracțiune nu este standard și în care poate exista o alegere de scheme de fracționare de luat în considerare. Conversia dozei de tratament dintr-un număr de tratamente cu fracții diferite la EQD₂ permite ca doza radiobiologică să țintească țesuturile și OAR să fie acumulate pentru o imagine de ansamblu asupra dozei, ceea ce poate ajuta la luarea deciziilor pentru alegerea unui tratament suplimentar.”