Raystation

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I tecnici di TA – Tecnologie Avanzate potranno fornirti le schede tecniche dei prodotti e tutte le ulteriori informazioni di cui necessiti.

3D-CRT

RayStation è l’unico sistema che prevede la pianificazione inversa di piani 3D-CRT convenzionali.

Inoltre supporta la pianificazione anche con le tecniche di trattamento dynamic conformal arc e static arc:

  • Conformazione automatica MLC sia in apertura che chiusura per evitare organi a rischio
  • Supporto di blocchi
  • Coni circolari
  • Strumenti per disegnare e modificare le aperture graficamente su BEV
  • Calcolo automatico delle aperture in base alle ROI target e agli OAR
  • Unione di fasci per la pianificazione field-in-field
  • Ottimizzazione diretta dei parametri di trattamento 3D-CRT: posizioni delle lamelle, pesi dei fasci, angolo del gantry, angolo del lettino, angolo del collimatore, angolo e orientamento dei cunei

IMRT

L’ottimizzazione diretta dei segmenti step-and-shoot permette di creare piani IMRT di alta qualità con un numero minimo di segmenti. Ciò aumenta la qualità complessiva del trattamento accelerando sia i processi di pianificazione che di erogazione.

Il sistema supporta anche la tecnica Sliding Window. Poiché il tempo di calcolo viene misurato in secondi anziché in minuti, è possibile produrre in modo efficiente diversi piani di trattamento per valutare diverse situazioni di trade-off invece di aprire un secondo caso o attendere durante l’esecuzione dei calcoli.

VMAT

Vengono definiti gli obiettivi e i vincoli di dose desiderati e il sistema crea un piano che corrisponde a questi criteri entro i limiti della macchina di trattamento.

La pianificazione VMAT segue lo stesso flusso di lavoro dell’ottimizzazione SMLC. Inoltre è possibile tener conto dei tempi di erogazione e dei vincoli di movimento della macchina. L’ottimizzazione diretta dei parametri macchina (DMPO) è un processo che rende il piano ottimizzato direttamente erogabile senza necessità di conversione che ne degradi la qualità.

Sono supportate le macchine Varian, Elekta e Siemens, comprese le macchine Varian non aggiornate e la mArc Siemens.

Poiché il tempo di calcolo viene misurato in secondi anziché in minuti, è possibile produrre in modo efficiente diversi piani di trattamento per valutare diverse situazioni di trade-off invece di aprire un secondo caso o attendere durante l’esecuzione dei calcoli.

TOMOTHERAPY

RayStation supporta la pianificazione dei sistemi TomoTherapy di Accuray nelle modalità di trattamento TomoHelical e TomoDirect, unico TPS non Accuray a permetterlo.

L’utente può elaborare in modo efficiente il piano di trattamento ottimale, avendo accesso a tutte le funzionalità avanzate di RayStation, tra cui la Multi-Criteria Optimization (MCO), l’Adaptive Replanning e Plan Explorer.

I parametri di ottimizzazione per la macchina TomoTherapy, includono il supporto delle jaw dinamiche, i limiti del tempo di erogazione e la possibilità di specificare le regioni “protette” dove l’irradiazione è da evitare. La pianificazione di trattamenti TomoTherapy può essere facilmente integrata nel flusso di lavoro clinico e i piani di trattamento vengono inviati al sistema di gestione dei dati integrato di Accuray per l’erogazione (è richiesto IDMS 1.1 o successivo).

ELECTRON THERAPY

Il modulo di pianificazione per fasci di elettroni offre un’ampia gamma di strumenti dedicati e la visualizzazione 3D del trattamento. La vista 3D consente di verificare che l’applicatore selezionato non vada in collisione con il paziente.

Sono supportati tutti gli applicatori standard di tutte le macchine in commercio.

Il modulo degli elettroni supporta la generazione automatica di cutout personalizzati in base ai target, la stampa in scala 1:1 e l’utilizzo degli stessi strumenti di trattamento e protezione del modulo 3D-CRT. Il cutout può anche essere creato e modificato utilizzando strumenti manuali.

L’algoritmo per il calcolo della dose elettroni è il Monte Carlo (VMC++).

MCO

Una difficoltà costante incontrata nella pianificazione del trattamento con radioterapia è il compromesso, specifico per il paziente, tra assicurare un’adeguata copertura del tumore ed evitare l’eccessiva irradiazione delle strutture sane. Tali trade-off vengono tradizionalmente risolti modificando manualmente la formulazione del problema di ottimizzazione e riottimizzando il piano di trattamento più volte. Tale procedura richiede tempo e una volta individuato il piano di trattamento ritenuto soddisfacente, non è chiaro se esistano migliori opzioni di trattamento per il paziente su cui si sta lavorando. Con rayNavigator, il metodo di ottimizzazione multicriterio di RayStation, è possibile semplificare il processo di pianificazione e migliorarne la qualità.

rayNavigator introduce il concetto di ottimizzazione multicriterio (MCO), che fornisce un flusso di lavoro di ottimizzazione alternativo. Invece dell’operatore che esegue l’ottimizzazione iterativamente, modificando la funzione di ottimizzazione e i pesi degli obiettivi, RayStation genera un insieme di piani di Pareto ottimali che delimitano lo spazio delle soluzioni. Questi piani rispettano tutti i vincoli imposti secondo l’analisi di Pareto per cui nessun obiettivo può essere migliorato senza comprometterne un altro.

Sulla base di questi piani, l’operatore e il medico possono, mediante cursori grafici, in tempo reale, “navigare” fra le possibili soluzioni per bilanciare i compromessi clinici:

  • Strumento di navigazione interattivo per selezionare il miglior trade-off clinico nello spazio delle soluzioni di Pareto.
  • Strumento automatico per generare un piano di trattamento erogabile tra quelli possibili.
  • rayNavigator è disponibile per la pianificazione IMRT, VMAT, TomoTherapy e Protoni.


Benefici clinici

  • Operatori e medici hanno la possibilità di individuare soluzioni migliori non facilmente raggiungibili manualmente.
  • Viene evidenziato il compromesso tra copertura dei target e risparmio degli organi a rischio in modo da poter scegliere il miglior compromesso clinico per il particolare paziente.
  • Il tempo totale di pianificazione del trattamento è significativamente ridotto senza compromettere la qualità del piano.
  • Gli operatori con esperienza e conoscenze limitate possono ottenere piani di qualità sufficiente dal punto di vista clinico.

ADAPTIVE THERAPY

La radioterapia adattiva è un approccio terapeutico che utilizza l’imaging per compensare le modifiche all’anatomia del paziente che si verificano durante il corso del trattamento. Le immagini vengono acquisite durante ogni seduta o con cadenza regolare. Quando si osservano cambiamenti significativi, si considera la ripianificazione.
Naturalmente, il sistema di pianificazione del trattamento avrà un ruolo fondamentale in questo approccio. RaySearch ha collaborato con i principali centri oncologici di tutto il mondo, come il Princess Margaret Hospital di Toronto, in Canada, ed è pioniere della pianificazione adattiva. RayStation è specificamente progettato per rendere la terapia adattativa più rapida e più semplice nella pratica clinica. Comprende moduli per il dose tracking e la ripianificazione adattiva.

 

Dose Tracking

In RayStation, utilizzando il modulo Dose Tracking, è possibile valutare la dose erogata effettivamente al paziente. Il modulo dedicato e gli strumenti disponibili consentono di valutare i cambiamenti giornalieri nell’anatomia del paziente.
Durante il trattamento, le immagini vengono acquisite regolarmente per il posizionamento del paziente, e utilizzate per valutare la dose giornaliera erogata.

Con il modulo di dose tracking in RayStation, è possibile ricalcolare, deformare e accumulare dosi di frazioni diverse in una geometria comune, calcolando in tal modo la dose effettiva erogata al paziente.

  • Calcolo della dose basato su CBCT mediante assegnazione automatica o manuale delle densità
  • Spazio di lavoro dedicato per la valutazione dell’accumulo di dose in termini di distribuzione, DVH e statistiche
  • Il programma delle frazioni mostra le frazioni erogate, le immagini acquisite e le dosi disponibili
  • Viste side-by-side sincronizzate della dose pianificata ed erogata.

 

Deformable registration

La registrazione delle immagini deformabile, consente alle strutture contornate sull’immagine di pianificazione di essere propagate alle immagini acquisite durante il corso del trattamento. Consente inoltre di riportare la dose ricalcolata sulla CT o CBCT giornaliera (ovvero quella effettivamente erogata in una particolare seduta) alla CT di pianificazione e accumularla per un confronto con la dose pianificata fino alla frazione considerata.
Grazie alla deformazione è anche possibile valutare ritrattamenti, deformando le dosi provenienti anche da sistemi terzi e riportandole sulla CT di pianificazione attuale per poi sommarle con il piano di trattamento da erogare.

  • Propagazione dei contorni tra le immagini, inclusa la 4D-CT;
  • Algoritmo ibrido ANACONDA di deformazione basato sia sulle strutture contornare che sui livelli di grigio (performante grazie alla GPU);
  • Algoritmo di deformazione biomeccanico basato solo sulle strutture contornate (MORFEUS);
  • Strumenti per l’analisi e la valutazione della registrazione deformabile.

 


Adaptive replanning

Sulla base delle informazioni raccolte attraverso il dose tracking, è possibile decidere se modificare o meno il piano di trattamento. Il modulo di adaptive offre un’ampia gamma di strumenti di replanning online o offline che tengono conto della dose accumulata e delle deviazioni osservate sulla geometria del paziente. I piani possono quindi essere nuovamente ottimizzati e adeguati per compensare i problemi di copertura della dose o per adattarsi agli obiettivi clinici corretti.

  • Area di lavoro di riprogettazione adattiva.
  • Programma delle frazioni che mostra le frazioni erogate e pianificate.
  • Barra con tutti gli strumenti utili alla creazione, ottimizzazione e approvazione del piano adattativo.

PROTON THERAPY

La terapia a protoni è un metodo di trattamento estremamente preciso, che viene prediletto per alcune patologie.
RayStation supporta i sistemi di Protonterapia di IBA, Hitachi, Mevion, ProNova, Varian e Sumitomo, oltre ai sincrotroni. Il sistema offre l’intera gamma di opzioni di trattamento, tra cui pencil beam scanning, double scattering, uniform scanning, linear scanning e wobbling.

Le caratteristiche uniche includono:

  • Calcolo / ottimizzazione della dose rapida con Monte Carlo
  • Ottimizzazione e valutazione robusta
  • Ottimizzazione 4D
  • Ottimizzazione multi-criterio con robustness
  • Ottimizzazione PBS con aperture
  • Adaptive planning completamente integrato
  • Simulazione organ motion
  • Valutazione dell’interplay
  • Creazione automatica di piani di backup tramite fallback planning

I centri di terapia protonica in tutto il mondo si affidano alle funzionalità avanzate e all’alta velocità di RayStation. Il sistema è stato adottato da 43 centri in 14 paesi.

STEREOTACTIC PLANNING

RayStation offre tutte le opzioni necessarie per creare piani di trattamento stereotassici di alta qualità.
RayStation include un algoritmo di ottimizzazione ultraveloce in grado di risolvere praticamente qualsiasi problema di ottimizzazione indipendentemente dalla modalità e dalla tecnica di trattamento. Grazie alla tecnologia GPU, sono necessari pochi secondi per calcolare piani IMRT e VMAT complessi, tipici per trattamenti stereotassici, anche per griglie di dose con risoluzione fino a 1 mm.

Tecniche di trattamento:

  • Coni stereotassici
  • Conformal arc dinamico
  • IMRT
  • VMAT
  • TomoTherapy
  • 3D-CRT

Caratteristiche:

  • Tratta più bersagli con un singolo isocentro utilizzando la funzione Treat per indirizzare il beam in un particolare bersaglio
  • Imposta il margine MLC massimo attorno al target
  • Fasci complanari e non complanari per qualsiasi tecnica basata su linac
  • Ottimizzazione del peso del segmento per Dynamic Conformal Arc

Nella pianificazione stereotassica, è difficile raggiungere una dose ottimale per obiettivi e OAR a causa di alte dosi per frazione, target multipli e / o mobili e tumori situati vicino a strutture critiche. Gli strumenti di ottimizzazione avanzati in RayStation semplificheranno il processo di pianificazione.

Co-Ottimizzazione di beamset multipli – rayStation ottimizza simultaneamente piani sequenziali con diverse prescrizioni e tecniche di trattamento.

Multi-Criteria Optimization – usa l’MCO per bilanciare i compromessi clinici in tempo reale. Puoi facilmente navigare per trovare il compromesso ottimale tra copertura PTV e risparmio OAR.

Ottimizzazione robusta – creare piani che siano robusti rispetto al movimento del paziente e per il movimento inter- e intra-frazionale dell’organo.

Dose tracking e adaptive – quando è necessario un adattamento, è possibile creare facilmente un nuovo piano tenendo conto della dose erogata.

Valutazione del piano – è possibile valutare e confrontare più piani sia in termini di dose fisica che in termini di indici radiobiologici (TCP, NTCP).

VIRTUAL SIMULATION

Il modulo di simulazione virtuale è completamente integrato e fornisce uno spazio di lavoro dedicato per l’esecuzione di attività di simulazione virtuale relative al posizionamento dell’isocentro, all’esportazione delle coordinate di spostamento e alla progettazione iniziale del piano di trattamento.

  • Area di lavoro dedicata per la simulazione virtuale
  • Creazione del piano con un clic con coppia di beam ortogonali
  • Posizionamento dell’isocentro utilizzando le DRR su più viste in simultanea
  • Export delle coordinate al sistema laser
  • Una moltitudine di strumenti per conformare i campi di trattamento.

FALLBACK PLANNING

RayStation può generare dei piani di backup su cui ripiegare (piani di fallback) nel caso la macchina di trattamento sia inutilizzabile.

  • Ogni piano può essere convertito in piano erogabile su una qualsiasi altra macchina anche con tecniche diverse (attraverso l’algoritmo di dose mimicking)
  • Una volta definiti i protocolli di fallback, il piano può essere convertito automaticamente anche su più unità di trattamento e con più tecniche contemporaneamente per poi valutare la più adatta
  • È possibile riottimizzare il piano di fallback tenendo conto della dose già erogata secondo il piano originale
  • Una volta che la macchina sarà ripristinata è possibile ritornare al piano originale e dare una valutazione complessiva del piano sommando la dose erogata con le due modalità per il numero di frazioni corrispondente a ciascuna

Permette di risparmiare tempo (i piani di fallback sono creati in anticipo e salvati nel sistema), riducendo lo stress sullo staff grazie ad una ripianificazione efficiente e lo stress sul paziente perché evita la perdita o lo spostamento delle frazioni di trattamento.

PLAN EXPLORER

E se avessi il tempo di valutare tutte le opzioni di trattamento per tutti i pazienti nella routine di ogni giorno?

PlanExplorer genera automaticamente multipli piani per le diverse tecniche e macchine di trattamento disponibili presso la tua clinica in base alla priorità di determinati obiettivi clinici.

PlanExplorer permette di fare ciò che non viene comunemente fatto nella routine quotidiana, perché richiederebbe troppo tempo.

  • Da utilizzare quando non si conosce in anticipo il miglior setup di trattamento
  • Permette di raggiungere una qualità del piano migliore con una diversa configurazione del trattamento (tempo, MU, numero di segmenti)
  • Ottimizza l’uso delle macchine a disposizione
  • Permette di dedicare più tempo alla valutazione dei piani

GPS – GENETIC PLANNING SOLUTION

Il GPS è una soluzione per la pianificazione automatica in RayStation sviluppata da Tecnologie Avanzate in collaborazione con il Politecnico di Torino e l’Università degli Studi di Torino.

Utilizza un algoritmo genetico, ispirato al principio di selezione naturale, per ottimizzare piani TOMO, VMAT e IMRT.

Gli algoritmi genetici sono metodi stocastici di ricerca locale che lavorano su una popolazione di potenziali soluzioni applicando il principio di sopravvivenza per ottenere una soluzione ottimale:

  • Basato sulla piattaforma RayStation
    • GPU
    • TOMO/IMRT/VMAT planning
    • Librerie anatomiche personalizzate
  • Pianificazione automatica veloce
  • Commissioning on-site
  • Strumentazione dosimetrica su richiesta
  • Fisico medico a disposizione per il supporto on-site
  • Installazione e training

MACHINE LEARNING

L’apprendimento automatico è oggi una delle aree tecnologiche in più rapida crescita. Ha avuto un ruolo chiave nei progressi in molti campi e il suo significato per il futuro dell’assistenza sanitaria è potenzialmente enorme.

RaySearch ha già una forte attenzione all’automazione e l’apprendimento automatico lo porta ad un nuovo livello. Attraverso l’apprendimento automatico, viene creato un software più intelligente e veloce: la generazione automatica del piano di trattamento e la segmentazione degli organi con il deep-learning sono le prime applicazioni in RayStation 8B.

Caratteristiche:

  • Contorna organi in meno di 45 secondi con modelli di rete neurale
  • Genera piani di trattamento personalizzati in pochi minuti
  • Modelli disponibili già addestrati delle principali cliniche oncologiche
  • Allena i tuoi modelli
  • Condividi i modelli con altre cliniche

Il processo di distribuzione del modello di apprendimento automatico è indipendente dalla versione di RayStation. Ciò significa che i modelli di apprendimento automatico forniti da RaySearch verranno aggiornati continuamente e non sarà necessario attendere una nuova versione per accedervi.

Le cliniche saranno anche in grado di addestrare i propri modelli per la segmentazione e la pianificazione e condividere modelli con altre cliniche. La natura del machine learning consente di condividere modelli senza l’inclusione di dati personali e crea quindi fantastiche opportunità per la condivisione della conoscenza tra i centri oncologici.

La segmentazione automatica degli organi in RayStation è destinata a raggiungere nuove vette con l’introduzione della segmentazione con il deep learning. L’algoritmo utilizza modelli che sono stati addestrati e valutati su dati clinici per diversi distretti corporei. Inoltre utilizzando la GPU
produce risultati di segmentazione coerenti in poco tempo.

RaySearch implementerà sia le tecniche di machine learning classiche sia i metodi di deep learning, a seconda dei problemi da risolvere. Ad esempio, alcuni approcci di Deep Learning sono molto adatti per estrarre informazioni da immagini mediche, mentre gli approcci classici di Machine Learning si sono dimostrati adatti per prevedere la dose per la generazione automatica di piani.

Le applicazioni di machine learning di RaySearch saranno sviluppate in stretta collaborazione con le cliniche per incorporare le conoscenze cliniche negli algoritmi. L’analisi dei dati e l’apprendimento automatico saranno i capisaldi di RayCare e RayStation, consentendo all’utente di accedere alle informazioni pertinenti al momento giusto e consentendo alle cliniche di utilizzare i propri dati e di costruire modelli di apprendimento. Questo ha il potenziale per ottimizzare i flussi di lavoro e i trattamenti. Grandi quantità di dati vengono generate per ogni paziente che viene trattato e l’apprendimento automatico può aiutare i medici a prestare attenzione a rendere più fluido e coerente il processo di cura. Questa tecnologia consente ai medici di dedicare meno tempo a compiti ripetitivi e di liberare tempo per le consultazioni dei pazienti e casi complessi. Inoltre, i modelli di apprendimento automatico possono essere condivisi o co-formati tra le cliniche per aiutare a diffondere la conoscenza clinica tra gli ospedali.

CONTOURING

RayStation fornisce strumenti rapidi e intuitivi per definire in modo efficiente e accurato il paziente nel processo di pianificazione del trattamento. Include un set di strumenti completo che va da strumenti di contornamento manuali a strumenti semi-automatici e completamente automatici.

Smart brush e smart interpolation
Lo smart brush e lo smart interpolation facilitano il contornamento sfruttando le caratteristiche dell’immagine in termini di livelli di grigio visualizzati e aiutano a delineare integralmente organi e bersagli attraverso un contornamento parziale.

Structure templates
Gli structure templates consentono di creare ROI con nome, tipo e colore predefiniti consentendo di caricare strutture coerentemente etichettate in base al protocollo clinico. Gli structure templates possono anche includere geometrie che comprendono override di densità per il recupero rapido delle strutture di supporto come il lettino.

ROI algebra
Con gli strumenti di ROI algebra si possono creare ROI derivate ​​usando margini ed espressioni booleane. Una ROI derivata mantiene l’espressione da cui deriva e il sistema rileva automaticamente quando deve essere aggiornata. Anche le ROI derivate vengono inserite negli structure template, risparmiando il tempo necessario per specificare espressioni complesse.

Registrazione / fusione delle immagini
La registrazione rigida e deformabile delle immagini multimodali CT, CBCT, PET o MR è completamente supportata e integrata con la funzionalità di radioterapia adattativa. Può essere utilizzata per mostrare le immagini fuse come riferimento durante il contouring e per mappare regioni o punti di interesse tra diversi set di immagini.

Model-based segmentation (MBS)
MBS delinea automaticamente gli organi utilizzando modelli 3D d’organo per diversi distretti corporei. L’adattamento utilizza una combinazione di livelli di grigio e componenti statistiche di variabilità.

Multi-atlas based segmentation (MABS)
La segmentazione basata su più atlas (MABS) consente di utilizzare più atlas (ovvero set di immagini) per delineare automaticamente il paziente. È facile e veloce costruire i propri atlanti con strutture anatomiche e strutture derivate. Inoltre, più atlanti possono essere fusi per una maggiore precisione.

RayStation utilizza algoritmi di registrazione deformabili per propagare i contorni da più dataset all’anatomia che si desidera contornare. L’automazione avanzata rende il processo veloce, semplice e preciso.

Vantaggi:

  • Raggiungere un alto livello di automazione e consistenza
  • Creare i propri modelli per una precisione ottimale
  • Maggiore robustezza rispetto all’approccio con un solo atlante

Come funziona: i dati esistenti nel database clinico vengono utilizzati per creare modelli con più set di immagini (atlas). Le geometrie contenute in ciascun atlas possono essere sagomate manualmente o generate con MBS.

Le nuove immagini vengono segmentate individuando gli atlas con la migliore corrispondenza tramite la registrazione rigida delle immagini. Per tutti gli atlas corrispondenti, viene calcolata una registrazione deformabile e le strutture vengono deformate sul nuovo set di immagini.

I risultati della segmentazione vengono uniti utilizzando un algoritmo di fusione. Se le regioni di interesse MBS sono disponibili nel template, possono essere adattate automaticamente tramite gli strumenti disponibili per gli MBS.

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