Η εισαγωγή αυτοματοποιημένων εργαλείων στη διαδικασία σχεδιασμού θεραπείας έδωσε τη δυνατότητα στην κλινική ομάδα στο Νοσοκομείο Castle Hill του Ηνωμένου Βασιλείου να βελτιώσει τη συνοχή, επιτυγχάνοντας παράλληλα σημαντική εξοικονόμηση χρόνου
Οι ευφυείς λύσεις λογισμικού έχουν γίνει ένα κρίσιμο εργαλείο για τις τεντωμένες κλινικές ομάδες για να παρέχουν την καλύτερη δυνατή φροντίδα σε ασθενείς με καρκίνο, ιδιαίτερα σε αυτούς που απαιτούν πιο περίπλοκες θεραπείες με υψηλότερες δόσεις ακτινοβολίας. Τα συστήματα λογισμικού με ενσωματωμένη τεχνητή νοημοσύνη μπορούν να αυτοματοποιήσουν επαναλαμβανόμενες εργασίες, να βελτιώσουν τις πληροφορίες που μπορούν να εξαχθούν από προσομοιωτές CT και να διασφαλίσουν τη συνέπεια της φροντίδας σε έναν αυξανόμενο αριθμό περιπτώσεων.
Στο Νοσοκομείο Castle Hill στο Cottingham του Ηνωμένου Βασιλείου, το οποίο περιθάλπει πολλές εκατοντάδες ασθενείς κάθε μήνα με τους έξι γραμμικούς επιταχυντές του, έχει αναπτυχθεί έξυπνο λογισμικό σε όλη τη διαδικασία σχεδιασμού θεραπείας. «Προσπαθούμε να χρησιμοποιήσουμε κάθε εργαλείο που έχουμε στη διάθεσή μας, είτε πρόκειται για απλά δέντρα αποφάσεων είτε για εμπορικό λογισμικό που κάνει τη δουλειά μας ευκολότερη και πιο αποτελεσματική», λέει ο Carl Horsfield, κύριος φυσικός στο Hull University Teaching Hospitals NHS Trust. «Όπως πολλά κέντρα θεραπείας, έχουμε έλλειψη προσωπικού σε σύγκριση με εθνικά μοντέλα και χρησιμοποιούμε λογισμικό για να μας βοηθήσει να παρέχουμε φροντίδα υψηλής ποιότητας».
Ακριβώς στην αρχή της διαδικασίας, αυτοματοποιημένο λογισμικό στους προσομοιωτές CT – το SOMATOM go.Open Pro από τη Siemens Healthineers – διατηρεί την ευαισθησία των εικόνων διαμορφώνοντας τη δόση ακτινοβολίας ώστε να ταιριάζει με το μέγεθος του ασθενούς. Οι σαρωτές είναι επίσης εξοπλισμένοι με έναν έξυπνο αλγόριθμο, που ονομάζεται Direct i4D, ο οποίος βελτιώνει την ποιότητα των εικόνων με χρονική ανάλυση που χρησιμοποιούνται για την καταγραφή της αναπνευστικής κίνησης ασθενών με καρκίνο του πνεύμονα. Κανονικά αυτές οι σαρώσεις 4D CT παράγουν ακριβείς εικόνες μόνο όταν λαμβάνονται τακτικές αναπνοές κατά τη διάρκεια του χρόνου λήψης, συνήθως περίπου δύο λεπτά, αλλά αυτό συμβαίνει σπάνια για ασθενείς με πνευμονικές παθήσεις.
«Οι ασθενείς με πνεύμονα είναι συχνά περίπλοκοι και προβληματικοί στην αξονική τομογραφία και έχω αφιερώσει πολύ χρόνο παρακολουθώντας σαρώσεις για να αξιολογήσω εάν οι εικόνες για ασθενείς με πνεύμονα 4D είναι κλινικά κατάλληλες», λέει ο Horsfield. «Με αυτόν τον έξυπνο αλγόριθμο οι παράμετροι σάρωσης προσαρμόζονται στην αναπνοή του ασθενούς σε πραγματικό χρόνο, γεγονός που κάνει τους ακτινογράφους πολύ πιο σίγουρους για την απόκτηση όταν το σχέδιο αναπνοής είναι ακανόνιστο».
Ακόμη πιο σημαντική εξοικονόμηση χρόνου μπορεί να επιτευχθεί με τη χρήση μιας λύσης με τεχνητή νοημοσύνη ενσωματωμένη στον σαρωτή CT, που ονομάζεται DirectORGANS, η οποία συνδυάζει τα δεδομένα εικόνας με έναν αλγόριθμο βαθιάς μάθησης για να διαμορφώνει αυτόματα το περίγραμμα των κρίσιμων οργάνων του ασθενούς. Τέτοια αυτόματα περιγράμματα δημιουργούνται για κάθε ριζοσπαστικό ασθενή που υποβάλλεται σε θεραπεία στο Castle Hill, αποφεύγοντας την ανάγκη για έναν κλινικό ιατρό να σχεδιάσει κάθε δομή με το χέρι. Σε συμφορημένους χώρους θεραπείας, όπως το κεφάλι και τον λαιμό, που μπορεί να μειώσει τον χρόνο που απαιτείται κατά μία ώρα ή περισσότερο. «Η εξοικονόμηση χρόνου για τους γιατρούς μας είναι υψίστης σημασίας και το αυτόματο περίγραμμα είναι ένας φανταστικός τρόπος για να διασφαλίσουμε ότι δεν επαναλαμβάνουν απλές εργασίες για πολλούς ασθενείς», σχολιάζει ο Horsfield.
Είναι σημαντικό ότι η ακρίβεια των αυτόματων περιγραμμάτων – και επομένως ο χρόνος που μπορεί να εξοικονομηθεί – εξαρτάται από την ποιότητα των δεδομένων εισόδου. Το DirectORGANS προσφέρει ένα βασικό πλεονέκτημα εδώ, καθώς συλλαμβάνει ένα εξατομικευμένο σύνολο δεδομένων από τη σάρωση CT που έχει βελτιστοποιηθεί για να παράγει τα καλύτερα αποτελέσματα από τον αλγόριθμο βαθιάς μάθησης. «Πολλά εργαλεία αυτόματου περιγράμματος φιλοξενούνται στο cloud, πράγμα που σημαίνει ότι έχουν πρόσβαση μόνο στη σάρωση που έχει διαμορφωθεί για τις ανάγκες της κλινικής ομάδας», εξηγεί ο Horsfield. "Ένας από τους λόγους που μας αρέσει το DirectORGANS είναι ότι κάνει τη δική του ανακατασκευή, ρυθμίζοντας τις παραμέτρους στον σαρωτή λήψης ώστε να ταιριάζουν με τον τρόπο που πρέπει να κατασκευαστούν τα όργανα."
Το λογισμικό δημιουργεί ακριβή περιγράμματα για πολλά κοινά όργανα που διατρέχουν κίνδυνο, συμπεριλαμβανομένων του πνεύμονα, του προστάτη, της ουροδόχου κύστης και του σπονδυλικού σωλήνα. Μόλις δημιουργηθεί, ο κλινικός ιατρός του ασθενούς στο Castle Hill επανεξετάζει πάντα τις δομές, τις επεξεργάζεται όπως απαιτείται και οριοθετεί χειροκίνητα τον όγκο. Είναι πολύ σημαντικό ότι ο κλινικός ιατρός πρέπει επίσης να εγκρίνει το τελικό σύνολο περιγραμμάτων προτού χρησιμοποιηθούν για τον προγραμματισμό της θεραπείας. "Ένας κλινικός ιατρός πρέπει ακόμα να βεβαιωθεί ότι τα περιγράμματα που παράγονται από τους αλγόριθμους είναι κατάλληλα για τον σκοπό", λέει ο Horsfield. «Τους προτρέπουμε επίσης να παρέχουν ανατροφοδότηση σχετικά με την ποιότητα των οργάνων, κάτι που μας παρέχει κάποια εσωτερική διασφάλιση ποιότητας».
Ενώ η αρχική έκδοση του λογισμικού περιελάμβανε 30 ή 40 προφορτωμένες δομές, η τελευταία έκδοση βελτίωσε ακόμη περισσότερο την κάλυψη και την ακρίβεια. Μια βασική πρόοδος, για παράδειγμα, είναι η δυνατότητα αυτόματης διαμόρφωσης περιγράμματος των αλυσίδων λεμφαδένων, συνήθως μια χειρωνακτική και επίπονη εργασία. «Για ασθενείς με προστάτη όπου υπάρχει κίνδυνος κομβικής διήθησης, οι κλινικοί γιατροί πρέπει να εργαστούν σε όλη τη διαδρομή από τον προστάτη κατά μήκος του ιερού οστού μέχρι το τέλος της τοπικής αλυσίδας λεμφαδένων», εξηγεί ο Horsfield. "Το να έχουν αυτοματοποιημένη διαμόρφωση περιγράμματος για τέτοιου είδους δομές θα είναι μια τεράστια εξοικονόμηση για αυτούς, ακόμη και στην περίπτωση που απαιτείται κάποια επεξεργασία."
Εν τω μεταξύ, μια σειρά από αυτοματοποιημένα εργαλεία είναι επίσης ενσωματωμένα στο σύστημα σχεδιασμού θεραπείας της ομάδας, το Varian's Eclipse. Ένα που έχει αποδειχθεί ιδιαίτερα χρήσιμο για την ομάδα του Castle Hill είναι RapidPlan, μια λύση βασισμένη στη γνώση που χρησιμοποιεί ένα μοντέλο που δημιουργήθηκε από προηγούμενες περιπτώσεις για να δημιουργήσει ένα εξατομικευμένο σχέδιο θεραπείας για έναν νέο ασθενή. «Είναι ένα εργαλείο που μας βοηθά να προσδιορίσουμε τι είναι εφικτό για κάθε ασθενή, ιδιαίτερα για πιο περίπλοκες περιπτώσεις όπου η θέση των οργάνων που βρίσκονται σε κίνδυνο μπορεί να θέσει σε κίνδυνο την κάλυψη του στόχου», λέει ο Horsfield. «Έχουμε ως σημεία αφετηρίας τις λύσεις τάξης για τα σχέδια θεραπείας μας, αλλά είναι πιο έξυπνο από αυτό γιατί είναι συγκεκριμένο για την ανατομία κάθε ασθενή».
Αυτή η προσέγγιση που βασίζεται στη γνώση έχει αποδειχθεί ιδιαίτερα επωφελής για τα νέα μέλη του προσωπικού και έχει επίσης βελτιώσει τη συνέπεια και την ποιότητα των σχεδίων που παράγονται σε ολόκληρη την ομάδα. "Κάποιος που είναι μαζί μας για έξι μήνες μπορεί να μην δημιουργήσει ένα σχέδιο του ίδιου επιπέδου με ένα από τα πιο έμπειρα μέλη της ομάδας μας", λέει ο Horsfield. "Η αύξηση των γνώσεών τους με αυτά τα έξυπνα εργαλεία τους επιτρέπει να έχουν πρόσβαση σε αυτήν την εμπειρία και τυποποιεί την ποιότητα των σχεδίων που παράγουμε."
Όπως με κάθε προσέγγιση μηχανικής μάθησης, η ποιότητα των προβλέψεων εξαρτάται από τα δεδομένα εκπαίδευσης που χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία του μοντέλου. Στο Castle Hill η ομάδα χρησιμοποίησε τις δικές της περιπτώσεις για να αναπτύξει μοντέλα για τέσσερις τοποθεσίες θεραπείας – τον πνεύμονα, το κεφάλι και τον τράχηλο, τον οισοφάγο και τον προστάτη – με αρκετές άλλες να αναπτύσσονται τώρα για να επιτευχθεί περαιτέρω εξοικονόμηση χρόνου για την ομάδα σχεδιασμού. «Μία από τις μεγάλες δυσκολίες με τον προγραμματισμό της θεραπείας είναι να γνωρίζουμε πότε να σταματήσουμε», λέει ο Horsfield. "Το RapidPlan παρέχει τη διαβεβαίωση ότι έχετε βρει τη βέλτιστη λύση για αυτόν τον ασθενή και ότι υπάρχει λιγότερο όφελος από το να αφιερώνετε επιπλέον χρόνο αμφισβητώντας τις επιλογές σας."
Το σύστημα σχεδιασμού θεραπείας Eclipse παρέχει επίσης μια διεπαφή για την προσθήκη ειδικών εργαλείων στη διαδικασία σχεδιασμού. Για παράδειγμα, η ομάδα στο Castle Hill δημιούργησε ένα αυτοματοποιημένο εργαλείο για τη δημιουργία δομών βελτιστοποίησης, οι οποίες περιορίζουν τις λύσεις που παράγονται από το σύστημα σχεδιασμού θεραπείας ορίζοντας συγκεκριμένες περιοχές που δεν πρέπει να στοχεύονται με ακτινοβολία. «Έχουμε φτιάξει περίπου 15 διαφορετικά πρωτόκολλα για να δημιουργήσουμε αυτές τις δομές αποφυγής και βελτιστοποίησης», λέει ο Horsfield. «Είναι όλες απλές επεμβάσεις, αλλά συνειδητοποιήσαμε ότι γίνονταν χειροκίνητα για σχεδόν κάθε σχέδιο θεραπείας. Ήταν πραγματικά ενθαρρυντικό να μπορούμε να δημιουργήσουμε τα δικά μας εργαλεία για να κάνουμε τις διαδικασίες μας πιο αποτελεσματικές».
Αυτή η εξοικονόμηση αποτελεσματικότητας είναι ιδιαίτερα κρίσιμη σε μια εποχή που κέντρα θεραπείας όπως το Castle Hill αντιμετωπίζουν τις επιπτώσεις από την πανδημία COVID-19. Με μια τεράστια εισροή ασθενών και έλλειψη επαγγελματιών υγείας, τα έξυπνα εργαλεία που μπορούν να αυτοματοποιήσουν τουλάχιστον μέρος της διαδικασίας σχεδιασμού θεραπείας βοηθούν τις συνεχείς προσπάθειες να ξεπεραστούν οι καθυστερήσεις. «Η ικανότητά μας πριν από τον COVID ήταν να παράγουμε 40 σχέδια την εβδομάδα και τώρα όλη η ομάδα κάνει μεγάλη ώθηση για να τα αυξήσει στα 50», λέει ο Horsfield. «Κάθε αποτελεσματικότητα που μπορούμε να επιτύχουμε με την αυτοματοποίηση των διαδικασιών μας, μας βοηθά να σημειώσουμε πρόοδο έναντι του σχεδίου ανάκαμψης, ενώ παράλληλα διασφαλίζει ότι συνεχίζουμε να παράγουμε σχέδια υψηλής ποιότητας για κάθε ασθενή που θεραπεύουμε».
- SEO Powered Content & PR Distribution. Ενισχύστε σήμερα.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Ενδυναμώστε τον εαυτό σας. Πρόσβαση εδώ.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. Πρόσβαση εδώ.
- PlatoESG. Ανθρακας, Cleantech, Ενέργεια, Περιβάλλον, Ηλιακός, Διαχείριση των αποβλήτων. Πρόσβαση εδώ.
- PlatoHealth. Ευφυΐα βιοτεχνολογίας και κλινικών δοκιμών. Πρόσβαση εδώ.
- πηγή: https://physicsworld.com/a/intelligent-solutions-streamline-radiotherapy-treatment-planning/
