Automatisert doseplanlegging for ekstern strålebehandling av prostatakreft
Abstract
Bakgrunn og formål: Ved Oslo universitetssykehus (OUS) behandles rundt 600 pasienter årligfor prostatakreft med kurativ ekstern strålebehandling ved bruk av Volumetrisk modulert bue-terapi (VMAT). Planleggingen skjer individuelt med manuell invers doseplanlegging, som kanvære tid krevende. Studien undersøker om mer automatiserte doseplanleggingsmetoder, basertpå maskinlæring og et doseplanleggingsskript, kan erstatte manuell invers doseplanlegging forkurativ ekstern strålebehandling av prostatakreft ved OUS.
Metode: Dette er en retrospektiv kvalitetssikringsstudie som inkluderer 15 pasienter medlokalisert prostatakreft behandlet ved OUS (2022-2023), med moderat hypofraksjonertstrålebehandling (3,0 Gy x 20 til prostata og 2,4 Gy x 20 til vesikler med simultan integrertboost (SIB)) (klinisk-plan). Automatiserte doseplaner ble generert med enmaskinlæringsmodell fra RaySearch Laboratories (ML-plan), og et doseplanleggingsskript fraSt. Olavs hospital tilpasset OUS sine protokoller (skript-plan). I den kvantitative analysen bledoseplanparametere som dose-volum histogram (DVH)-krav, konformitetsindeks (CI), ogmonitorenheter (MU) sammenlignet mellom automatiserte og klinisk gitte planer. Statistisketester som Friedman-test og Wilcoxon´s signed-rank test med Bonferroni-korreksjon bleanvendt for statistisk testing av forskjeller mellom metodene. Den kvalitative analyseninkluderte en blindtest for fem pasienter der lege, fysiker og stråleterapeut valgte den besteplanen. Dosimetrisk kvalitetskontroll (QA) inkluderte sekundær doseberegning og EPID-dosimetri, ble utført med SunNuclear Corporation (SNC)-verktøy: DoseCHECK og Fraction 0.
Resultat: Automatiserte planer oppfylte de fleste kliniske målene til målvolumene, men klinisk-plan ga generelt høyest dose til målvolum med større variasjon. Skript-plan leverte genereltlavere doser til risikoorganer med mindre variasjon, og hadde signifikant høyere CI og MU ennde andre metodene. Automatiserte metoder reduserte planleggingstiden betydelig til 9-13minutter sammenlignet med 1-8 timer for klinisk-plan. I blindtesten ble skript-plan foretrukketi ett av fem tilfeller og klinisk-plan i to. Deltakerne vurderte også forskjellene mellom noen avplanene som små. Pasientspesifikk (QA) viste tilfredsstillende resultater for alle planene.
Konklusjon: Automatisert doseplanlegging for prostatakreft, spesielt skriptet, gir høyrekonformitet og lavere dose til OAR, med betydelig kortere planleggingstid. Ytterligereoptimalisering kan løse gjenværende utfordringer og muliggjøre teknologiens implementeringi klinisk praksis.