STandardisering av Riskorgan inom strÅlbehandliNG (STRÅNG)

Bakgrund

Strålbehandling används i botande eller lindrande syfte för ungefär varannan cancerpatient och är en av de mest avancerade teknologiska disciplinerna inom sjukvården. En viktig förutsättning för att ge strålbehandling är att det finns utförlig information om patientens tumörområde och kringliggande anatomi (riskorgan) så att behandlingen skyddar frisk kroppsvävnad samtidigt som den tar bort de sjuka cellerna.

Idag saknas i många fall ett standardiserat sätt att definiera riskorgan inom strålbehandling vilket begränsar förståelsen av sambandet mellan stråldos och biverkningar. I avsaknad av en gemensam referens hindras utvecklingen av bättre behandlingsmetoder som skulle leda till en minskad risk för biverkningar då betydelsen av olika behandlingsmått mellan patienter och olika vårdinrättningar blir oklar. Standardisering av det här området är också centralt för att möjliggöra digitalt informationsutbyte vilket bl.a. behövs för att stödja automatiserad hantering av bildunderlag vid behandlingsplanering.

Syfte

Det här projektet syftar till att ta fram riktlinjer för hur riskorgan i olika kroppsområden ska definieras genom att engagera landets samlade strålonkologiska expertis för att identifiera eller ta fram beskrivningar som vilar på välgrundad kunskap inom området. De förankrade riktlinjerna kommer sedan att översättas till ett digitaliserat format genom ett formaliserat terminologi- och begreppsarbete som också kombineras med avancerad algoritm- och mjukvaruutveckling.

Mål

Vårt mål är att bidra till utvecklandet av precisionsmedicin inom strålbehandling då utvärdering av behandlingseffekt kommer att bli säkrare och mer individanpassad när standardiserade riktlinjer för riskorgan används vid behandlingsplanering. Vårt arbete främjar även en mer jämlik cancervård då kvantitativa mått på normalvävnadsdoser blir jämförbara på ett helt annat sätt än vad som är möjligt idag och därmed bättre kan användas för att förbättra kvaliteten av strålbehandling. Vår förhoppning är också att arbetsprocessen för att planera behandlingen kommer att underlättas och effektiviseras genom att projektet också bidrar till fortsatt utveckling av området ”autokonturering” inom strålbehandling. Detta innebär att avancerad funktionalitet i IT-system för  behandlingsplanering automatiskt söker fram formen av olika riskorgan vilket är tidsbesparande för personalen och bidrar till enhetliga riskorganvolymer.

Resultat

För varje kroppsområde/cancerdiagnos/kliniskt viktigt riskorgan sker arbetet i fyra steg: 1) riktlinjer tas fram utifrån vetenskaplig evidens och förankras nationellt; 2) skillnader mellan kliniskt använda och standardiserade riskorganvolymer utvärderas; 3) utifrån standarder för medicinsk terminologi och bildrepresentation översätts riktlinjerna till semantiskt interoperabelt och maskinläsbart format; 4) kvaliteten på riskorganvolymer genererade av autokontureringsalgoritmer som baseras på digitaliserade riktlinjer utvärderas.

• Arbete för riskorgan i manligt bäcken/prostatacancer påbörjades 2019 och har resulterat i två nationellt förankrade riktlinjer (Tabell 1; Figur 1; Vetenskaplig artikel 1-2; Examensarbete 1; Konferensbidrag 1-4).

Tabell 1. Nationellt förankrade riktlinjer inom STRÅNG-projektet t.o.m. 2022-06-15.

Figur 1. Skillnader i mm mellan kliniska och standardiserade volymer för ett riskorgan (rektum) för 102 patienter som behandlats för prostatacancer vid Sahlgrenska Universitetssjukhuset. En positiv skillnad indikerar att den kliniska volymen (R_Clin) är mer kraniellt definierad än den standardiserade volymen enligt den nationellt förankrade riktlinjen (R_Stand).

Arbete inom autokonturering av riskorgan påbörjades 2020 (Figur 2). I samarbete med MVIsion har vi bl.a. undersökt effekter av att i forskningssyfte träna deras kommersiellt tillgängliga AI-algoritm på olika träningsdataset som baserats på standardiserade volym för ett riskorgan (rektum) enligt ovan.

Figur 2. Manuellt inritade och autokonturerade rektumvolymer visade i sagittalsnitt för en patient med prostatacancer (manuella=clinical och reference [STRÅNGs föreslagna standardvolym]; autokonturerade= MVision_v1 [originalversion] och MVIsion_v32/64/128/256 [forskningsversioner, olika storlek på träningsdataset med standardiserade volymer]).

Dokument

Vetenskaplig artikel 1, 2019 A national approach for automated collection of standardized and population-based radiation therapy data in Sweden

Vetenskaplig artikel 2, 2022 Autosegmentation based on different-sized training datasets of consistently-curated volumes and impact on rectal contours in prostate cancer radiation therapy

Konferensbidrag 1, 2019 Initial Experience with Introducing National Swedish Guidelines for CT- and MRI-based Delineation of Organs at Risk in Radiotherapy: The STRONG Project

Konferensbidrag 2, 2021 A Comparative Study Between AI-Generated, Real-Life Clinical as Well as Reference Rectal Volumes Defined in Accordance With the Swedish National STRONG Guidelines in Prostate Cancer Radiotherapy

Konferensbidrag 3, 2021 PO-1397 Differences between various rectal volumes and implications for patient-reported rectal toxicity

Konferensbidrag 4, 2021 PD-0929 Volumes and doses by various ways to define rectum in radiotherapy: clinical, standardized, and AI