Komplexa behandlingar driver behovet av korrekt verifiering – Physics World

Komplexa behandlingar driver behovet av korrekt verifiering – Physics World

Tidsstämpel: 31 juli 2023 8:00

En komplett mjukvarulösning från IBA Dosimetry tillhandahåller oberoende, exakta och omfattande verifieringsdata för att vägleda planeringen och leveransen av utmanande strålbehandlingsbehandlingar

myQA iON dosverifieringsprogram från IBA Dosimetry
Förbättra behandlingsnoggrannheten Dosverifieringsprogramvaran myQA iON från IBA Dosimetry tillhandahåller korrekt tredimensionell information om dosfördelningen för att hjälpa till att vägleda leveransen av allt mer komplexa strålbehandlingsplaner. (Med tillstånd: IBA Dosimetry)

Den växande komplexiteten i behandlingsplaner för strålbehandling kräver mer rigorösa och exakta metoder för att beräkna, mäta och verifiera stråldosen som levereras till patienten. Särskilt för stereotaktiska behandlingar, där höga nivåer av strålning koncentreras till små målvolymer, blir det kritiskt viktigt för kliniska fysiker att ha tillgång till exakt information om dosprofilen och hur den relaterar till patientens anatomi.

Det behovet av noggrannhet i dosplaneringsprocessen har varit ledstjärnan bakom IBA Dosimetrys system för patientspecifik kvalitetssäkring (QA), kallad myQA iON. MyQA iON släpptes först 2019 för användning i protonterapi och lanserades 2022 för fotonstrålterapisektorn, och tillhandahåller en helhetslösning som ger kliniker tillgång till omfattande och pålitlig verifieringsinformation för att vägleda och hantera behandlingsprocessen. Genom att kombinera oberoende tredimensionella (3D) dosberäkningar för behandlingsplaner med verkliga mätdata och bestrålningsloggfiler, har programvaran designats för att hjälpa strålterapikliniker att öka effektiviteten i arbetsflödet samtidigt som patientsäkerheten och behandlingsresultaten förbättras.

Vid Duke University Medical Center, till exempel, har medicinsk fysiker Guoquiang Cui utvärderat potentialen hos myQA iON för att förbättra behandlingar för stereotaktisk strålkirurgi (SRS) som riktar sig mot flera platser samtidigt. "Dessa SRS-planer kan ha någonstans mellan fem och femton olika mål", förklarar Cui. "För leveranseffektivitet planerar vi dem med ett enda isocenter så att vi bara behöver leverera en dos strålning för att behandla dem alla samtidigt."

På kliniken utnyttjar Cui och hans team för närvarande en 2D-detektoruppsättning för att mäta och verifiera dosfördelningen för dessa single-isocentre multiple-target-behandlingar (SIMT). Detta mätningsbaserade tillvägagångssätt tillåter dem dock inte att enkelt komma åt 3D-information om strålningsprofilen eller att utvärdera dosen som levereras till alla mål samtidigt. "Vi kan bara titta på den övergripande planen", säger Cui. "Vi kontrollerar vanligtvis ett eller två mål med 2D-mätningarna, men vi verifierar dem inte en i taget eftersom det skulle ta för mycket tid."

Däremot gör myQA iON det möjligt att undersöka den totala 3D-dosfördelningen över hela planen, såväl som dosen som levereras till vart och ett av de individuella målen. Den oberoende dosberäkningen som tillhandahålls av systemet utnyttjar Monte Carlo-metoden med guldstandard, som ger en fullständig 3D-analys av dosfördelningen i förhållande till patientens anatomi. "Monte Carlo-algoritmen ger mer exakta dosberäkningar än den algoritm vi vanligtvis använder i vårt planeringssystem", säger Cui. "Det är något långsammare men det ger exakt dosinformation över hela 3D-volymen."

Som ett extra verifieringsverktyg ger programvaran även åtkomst till loggfilerna som genereras automatiskt av strålbehandlingssystemet under behandlingen, vilket ger korrekta mätdata för den levererade dosen för att kontrollera mot behandlingsplanen. Enligt Mehgan Boone, produktchef på IBA Dosimetry för programvara och integration, kan tillgång till loggfilens data vara särskilt användbar för fraktionerade behandlingar, eftersom det gör det möjligt för läkare att kontrollera dosen som levereras i varje fraktion och göra eventuella efterföljande justeringar av sin behandling planen. "Genom att ta med loggfilerna till myQA iON kan vi beräkna dosen som levereras till patienten baserat på informationen som genereras av behandlingsmaskinen", förklarar hon. "Dessa råa leveransdata är redan tillgängliga för användaren, vi tillhandahåller bara ett kliniskt sammanhang, hjälper användare att bestämma handlingsbara resultat och gör data tillgänglig från en enda plats."

myQA iON utvärderar en hjärntumörbehandling
Kompletterar bilden Som en del av sin utvärdering av myQA iON använde Guoqiang Cui och kollegor vid Duke University Medical Center programvaran för att verifiera och utvärdera en SIMT-SRS-behandling av sex separata hjärntumörer (till vänster). Monte Carlo-algoritmen som tillhandahålls i myQA iON gav korrekta dosberäkningar (höger) och gjorde att dosen kunde utvärderas för varje enskilt mål samtidigt. En 3D-gammaanalys baserad på loggfildata från strålbehandlingsmaskinen visade en nästan identisk matchning mellan de beräknade och tillförda doserna. (Med tillstånd: G Cui)

För utvärderingsarbetet vid Duke University användes dessa loggfildata för att jämföra Monte Carlo-dosberäkningarna från myQA iON med resultaten från dosplaneringssystemet. I ett exempel använde Cui och hans team programvaran för att planera en SIMT-SRS-behandling av hjärnan med sex separata mål av varierande storlek. De fann att Monte Carlo-metoden gav extremt exakta dosberäkningar för vart och ett av målen, med en 3D-gammaanalys som visade nära överensstämmelse mellan de planerade och levererade doserna. "Resultaten hittills har varit mycket lovande", säger Cui. "Genom att kombinera 3D-dosinformationen från myQA iON med mätdata från loggfilerna kan vi få en mer komplett bild av dessa komplexa SRS-planer."

Boone håller med om att möjligheten att integrera oberoende dosberäkningar med bestrålningsloggfiler och verkliga detektormätningar kan erbjuda ytterligare insikter för att vägleda planeringen och leveransen av komplexa behandlingar. "Den oberoende Monte Carlo-metoden ger extra noggrannhet, inklusive en fullständig volymetrisk analys av dosfördelningen", säger hon. "Att sammanföra all information till en enhetlig och automatiserad mjukvarulösning ger större flexibilitet och effektivitet, vilket undviker behovet av att hämta data från olika system eller datorer."

Mjukvarulösningen är enkel att installera och intuitiv att använda, med den webbaserade portalen utformad för att tillåta kliniska team att komma åt alla sina QA-data från vilken enhet som helst som ansluter till sjukhusets nätverk. I praktiken, säger Cui, betyder det att det sannolikt kommer att behövas IT-expertis för att systemet ska kunna implementeras på kliniken. "Mjukvaran måste fungera tillsammans med de brandväggar och säkerhetssystem som finns i sjukhusnätverk, vilket kommer att behöva noggrann konfigurering av IT-specialisterna på vår avdelning", säger han. "För vår specifika kliniska miljö och praxis är den största fördelen med myQA iON den ytterligare 3D-dosinformation som vi kan få för våra komplexa SRS-behandlingar."

IBA fortsätter för sin del att använda feedback från tidiga användare som Cui för att förfina och förbättra myQA iON-systemet. "Vi kommer att lägga till nya funktioner för att våra användare ska kunna använda vår mjukvara på bästa möjliga sätt", säger Boone. "Vi vill göra systemet så sömlöst som möjligt, samtidigt som vi levererar ytterligare förbättringar inom automation och integration."

Tidsstämpel:

Mer från Fysikvärlden