Optimiertes Wasserphantom sorgt für reibungslose Erstinbetriebnahme von ringförmigen Strahlentherapie-Systemen
Der THALES 3D SCANNER von LAP wurde speziell für die Akzeptanz, Erstinbetriebnahme und Qualitätssicherung von bildgestützten Bore-type LINACs wie dem beliebten Halcyon Gerät von Varian entwickelt
Nachdem 30 Jahre lang konventionelle C-Arm-Strahlenführungssysteme in der Strahlentherapie vorherrschend waren, kommen nun LINACs hinzu, die eher wie CT- oder MR-Scanner aussehen. Die Nachfrage nach bildgestützten Strahlentherapiegeräten mit ringförmigem Design erklärte sich anfänglich durch das Aufkommen MR-geführter Strahlentherapie, die nur mit einem ringförmigen Design durchgeführt werden kann. Inzwischen sind entsprechende Geräte mit einer solchen Geometrie in klinischen Umgebungen auch aufgrund ihrer Geschwindigkeit und Einfachheit und wegen des verbesserten Patientenkomforts beliebt. Frühe Anwender des Halcyon Systems von Varian berichteten von einer Verringerung des Energieverbrauchs um 70 % gegenüber dem zuvor genutzten, eher konventionellen TrueBeam Strahlentherapiegerät desselben Anbieters.
Die eingeschränktere Geometrie eines ringförmigen Designs verlangt einen anderen Ansatz bei der Qualitätssicherung. Ein Beispiel ist das Wasserphantom, das von Medizinphysikern für die Aufzeichnung präziser Dosimetriemessungen verwendet wird, wenn ein neues Strahlentherapie-System erstmals in Betrieb genommen wird, und das etwa auch für die regelmäßige Überprüfung des Strahlenfeldprofils im Verlauf des Gerätelebenszyklus‘ eingesetzt wird. „Medizinphysiker brauchen unabhängige QA- und Verifikations-Tools, um sicherzustellen, dass das Strahlentherapie-System ordnungsgemäß funktioniert“, sagt Thierry Mertens, Business Development Manager für den Bereich Healthcare bei LAP, einem Unternehmen, das sich auf Lasersysteme und Strahlentherapie-QA spezialisiert hat. „Ein Wasserphantom liefert exakte Strahlungsdaten und Strahlungsmodell-Visualisierungen, um zu prüfen, ob das System die korrekte Dosis für den Patienten abgibt.“
Zwar können Wasserphantome, die ursprünglich für konventionelle LINACs entwickelt wurden, auch mit ringförmigen Systemen verwendet werden. Ihre Größe und ihr hohes Gewicht bringen Mertens zufolge jedoch unnötige Komplikationen im Mess-Workflow mit sich. So muss zum Beispiel besonders darauf geachtet werden, dass das Phantom nicht mit den Seiten des Geräts kollidiert, wenn es sich in die Öffnung bewegt. Darüber hinaus sind zusätzliche Korrekturen erforderlich, um auf dem Patiententisch das hohe Gewicht des Wassertanks auszugleichen.
Im Gegensatz dazu ist der THALES 3D SCANNER von vornherein darauf ausgelegt, Bore-type LINACs wie den Halcyon oder auch das neues KI-fähige adaptive Strahlentherapie-System Ethos von Varian zu validieren. Für den Medizinphysiker bedeutet das eine größere Workflow-Effizienz: Das kompakte System funktioniert reibungslos mit den kleineren 3D-Volumen dieser Geräte, und es verfügt über zusätzliche Führungsplatten, die es ermöglichen, verschiedene Arten von Strahlungsdetektoren in das Gerät zu integrieren. Das motorisierte Phantom bietet einen automatisierten Einrichtungsprozess, der weniger als 15 Minuten dauert, sowie vordefinierte Mess-Sequenzen, die dem Medizinphysik-Team helfen, ihre Testroutinen schneller durchzuführen. Darüber hinaus wird eine spezielle Software für die Erfassung und Analyse von Daten bereitgestellt, wobei ein fortlaufendes Upgrade-Programm gewährleistet, das die Funktionalität in Reaktion auf Kundenfeedback verbessert wird.
„LAP hat das Design sorgfältig durchdacht, um das Gerät so benutzerfreundlich wie möglich zu gestalten. Wir verwenden mehrmals im Jahr ein Wasserphantom, und bei diesem System muss man den Messprozess nicht jedes Mal neu lernen. Viele der Schritte sind automatisiert, sodass wir vor dem Start der Messungen keine Zeit damit verschwenden, die richtige Position der Kammer zu finden.“
Der THALES 3D SCANNER ist die zweite Version des LAP Wasserphantoms. Die erste Version wurde speziell für die Inbetriebnahme und Prüfung einer neuen Generation MR-geführter LINACs wie dem MR-geführten System MRIdian von ViewRay entwickelt. Der 2021 eingeführte THALES 3D MR-SCANNER ist vollständig mit den hohen Anforderungen der MR-LINAC-Umgebung kompatibel. Alle Systemkomponenten sind aus nicht-ferromagnetischen Materialien hergestellt, die für die Nutzung innerhalb des 0,35-T-Magnetfelds des MR-Scanners zertifiziert sind. „Der THALES 3D MR-SCANNER liefert den Goldstandard für die Kontrolle der Dosisgenauigkeit von MR-geführten Strahlentherapie-Systemen“, sagt Mertens. „Er ist die perfekte Lösung für die Inbetriebnahme des Strahlenmodells des MRIdian Systems.“
Der THALES 3D MR-SCANNER wird bereits von verschiedenen Strahlentherapie-Zentren auf der ganzen Welt eingesetzt, um die Erstinbetriebnahme und Akzeptanz des MRIdian Systems zu unterstützen. Am UZB zum Beispiel hatte das Medizinphysik-Team nur fünf Wochen Zeit, um seine Erstinbetriebnahme und die Akzeptanz-Protokolle abzuschließen und die gerätebezogene sowie patientenspezifische Qualitätssicherung durchzuführen, bevor das Gerät in der Radioonkologie-Klinik bereitgestellt wurde. „Mit nur anderthalb Tagen Schulung konnten wir das Phantom einrichten und alle Messungen selbst durchführen“, so Gevaert. „Die Software ist sehr intuitiv, und wir konnten alle erforderlichen Daten innerhalb einer Woche erfassen.“
Als das zum UZB gehörende Strahlentherapie-Zentrum ASZ Aalst ein neues Halcyon Gerät anschaffte, wollte Gevaert wissen, ob der THALES 3D MR-SCANNER verwendet werden konnte, um die vom Anbieter angegebenen Strahlenparameter zu kontrollieren. „Ein Wasserphantom wird nicht oft verwendet und ist daher eine große Investition für ein einzelnes Gerät“, betont Gevaert. „Wir wollten sehen, ob wir unsere MR-Version des THALES Systems auf den Halcyon übertragen könnten, da beide Systeme die gleiche Geometrie aufweisen.“
Sowohl der MRIdian von Viewray und der Halcyon von Varian werden vorkommissioniert geliefert: Alle Strahlungsdaten sind bereits in das Planungssystem geladen. Doch Gevaert sagt, es sei für Medizinphysiker dennoch wichtig, die Richtigkeit der Daten zu prüfen. „Wir wollten ein Wasserphantom für den Halcyon verwenden, da das unserer Meinung nach der Goldstandard für die Erfassung und das Nachmessen der Strahlungsdaten ist“, erklärt er.
Bei der Arbeit mit den Technikern von LAP sah Gevaert, dass es unkompliziert war, die MR-Version des Phantoms einzurichten, um mit dem bildgestützten Halcyon zu arbeiten. Lediglich eine neue Einstellung war erforderlich, um das Gerät anzupassen, da sonst das Gewicht des Wassers dazu führen würde, dass das Phantom bei der Positionierung auf dem Patiententisch einsinkt. „Wir gehörten zu den Ersten, die die MR-Version in Verbindung mit dem Halcyon verwendet haben. Wir mussten also kontrollieren, ob die Messungen weiterhin präzise sein würden“, so Gevaert. „Wir stellten eine gute Übereinstimmung mit den Daten fest, die wir von dem Unternehmen erhalten hatten.“
Die inzwischen eingeführte neue Version des THALES 3D SCANNER bietet die gleichen Funktionen und die gleiche Leistung wie das MR-fähige Gerät. Der einzige größere Unterschied besteht darin, dass die MR-spezifischen Fähigkeiten herausgenommen wurden, um eine preiswertere Lösung für Behandlungszentren zu schaffen, die beabsichtigen, ein oder mehrere bildgestützte LINACs zu installieren. Varian hat das Phantom für vollständige Kompatibilität mit seinen Halcyon und Ethos Systemen zertifiziert, und das Gerät verfügt über dieselben gesetzlichen Zulassungen in den USA und Europa wie die ursprüngliche MR-kompatible Version.
Beide Versionen des Phantoms werden im Paket mit jährlichen Wartungsbesuchen, einem fortlaufenden Aktualisierungsprogramm für Software und Hardware sowie einer konfigurierbaren mehrjährigen Garantie vertrieben. „Wir wissen, dass wir in diesem Bereich noch recht neu sind. Unser modernes Phantom-Design wurde stark von klinischen Physikern geprägt, und wir werden ihr Feedback auch künftig aufnehmen und in unser Upgrade-Programm einfließen lassen“, sagt Mertens. „Wir werden das Produkt durch neue softwarebasierte Funktionen weiter verbessern.“
Dazu ein Beispiel: Gevaert arbeitet derzeit gemeinsam mit LAP an einer neuen Funktionalität, mit der es möglich sein wird, neue Dosimetriemessungen mit früheren Messwerten und einem Referenzdatensatz zu vergleichen. „Das wird uns die Möglichkeit geben, zu verschiedenen Zeiten vorgenommene Messungen direkt zu vergleichen“, sagt er. „Im Idealfall haben wir alles in einer Software integriert, sodass wir die Daten nicht in ein anderes Tool exportieren müssen.“
Mertens und seine Kollegen bei LAP evaluieren das THALES Wasserphantom auch für andere Beschleuniger des LINACs wie das MR-geführte Unity System von Elekta und das Radixact System von Accuray. „Wir müssen den Strahlentherapie-Anwendern im klinischen Bereich zuhören, um unser Anforderungsprofil entwickeln zu können und genau zu verstehen, wie das Gerät in einem klinischen Umfeld eingesetzt wird“, fügt Mertens hinzu.