Fantoma de agua optimizado que agiliza la puesta en marcha de los sistemas de radioterapia en anillo

Después de 30 años de dominio absoluto en la sala de radioterapia, a los sistemas tradicionales de brazo en C para aplicación del haz se le suman ahora máquinas de tipo tubo que se parecen más a un escáner de TC o RM. Inicialmente impulsadas por la aparición de la radioterapia guiada por RM, que solo puede realizarse con un diseño en anillo, las máquinas de radioterapia guiada por imágenes con la misma geometría se han impuesto en la clínica por su rapidez, sencillez y mayor comodidad para el paciente. Los primeros usuarios del sistema Halcyon de Varian han observado incluso una reducción del 70 % del uso de la energía en comparación con una instalación anterior de la máquina de radioterapia TrueBeam del proveedor, más tradicional.

Sin embargo, la geometría más limitada de un diseño en anillo, exige una solución de control de calidad diferente. Por ejemplo, el fantoma de agua que utilizan los físicos médicos para registrar mediciones dosimétricas precisas al poner en marcha un nuevo sistema de radioterapia o para las comprobaciones periódicas del perfil del haz de radiación durante la vida útil de la máquina. «Los físicos médicos quieren herramientas de control de calidad y verificación independientes para confirmar que el sistema de radioterapia funciona como debe», comenta Thierry Mertens, director de desarrollo empresarial en el sector sanitario de LAP, una empresa especializada en sistemas láser y control de calidad en radioterapia. «Un fantoma de agua proporciona datos de haces y visualizaciones del modelo de haces rigurosos para comprobar que el sistema está aplicando al paciente la dosis correcta».

Aunque se pueden utilizar fantomas de agua diseñados originalmente para los LINAC tradicionales con los sistemas de anillo, Mertens afirma que su gran tamaño y peso añaden complicaciones innecesarias al trabajo de medición. Para empezar, hay que tener un cuidado extra para asegurarse de que el fantoma no choca con los lados de la máquina cuando entra por la abertura, y es necesario hacer correcciones adicionales para compensar el peso del depósito de agua sobre la camilla.

Por el contrario, el THALES 3D SCANNER se ha diseñado desde el principio para validar máquinas de tipo tubo como Halcyon, así como el nuevo sistema de radioterapia adaptativa Ethos de Varian, basado en IA. Para el físico médico, esto significa una mayor eficiencia del flujo de trabajo: el sistema compacto funciona perfectamente con volúmenes 3D más pequeños de estos equipos, con placas guía adicionales para incorporar diferentes tipos de detectores en el dispositivo. El fantoma motorizado ofrece una configuración automática que tarda menos de 15 minutos, así como secuencias de medición predefinidas que ayudan a los físicos médicos a completar sus rutinas de prueba con mayor rapidez. También incluye un software específico para la adquisición y análisis de los datos, con un programa de actualización continua para mejorar sus funciones en respuesta a los comentarios de los clientes.

«LAP ha diseñado cuidadosamente el dispositivo para que sea lo más fácil de utilizar posible», afirma Thierry Gevaert, profesor de la Vrije Universiteit Brussel y subdirector del servicio de radioterapia del UZ Brussel (UZB) de Bélgica. «Utilizamos un fantoma de agua algunas veces al año y, con este sistema, no es necesario volver a aprender el proceso de medición cada vez. Muchos de los pasos son automáticos, por lo que no tenemos que perder tiempo en encontrar la posición correcta de la cámara antes de empezar las mediciones».

El THALES 3D SCANNER es la segunda versión del fantoma de agua de la compañía, cuya primera versión se diseñó específicamente para la puesta en marcha y comprobación de una nueva generación de LINAC guiados por RM, como el sistema MRIdian guiado por RM de ViewRay. Presentado en 2021, el THALES 3D MR SCANNER cumple íntegramente los exigentes requisitos del entorno de los LINAC por MR, con todos los componentes del sistema fabricados con materiales no ferromagnéticos, certificados para el uso dentro del campo magnético de 0,35 T del escáner de RM. «El THALES 3D MR SCANNER proporciona un patrón de referencia en la comprobación de la precisión de la dosis en sistemas de radioterapia guiados por RM», comenta Mertens. «Es la solución ideal para la puesta en marcha del modelo de haces del sistema MRIdian».

El THALES 3D MR SCANNER ya se ha usado en varios centros de radioterapia de todo el mundo para apoyar la puesta en marcha y aceptación el sistema MRIdian. En el UZB, por ejemplo, el equipo de físicos médicos solo dispuso de cinco semanas para completar sus protocolos de puesta en marcha y aceptación, así como el control de calidad específico de la máquina y de cada paciente, antes de instalar la máquina en la clínica de oncología radioterápica. «Con solo día y medio de formación, pudimos configurar el fantoma y realizar todas las mediciones nosotros mismos», comenta Gevaert. «El software es muy intuitivo y pudimos recoger todos los datos necesarios en una semana».

Cuando el centro satélite del UZB, el ASZ de Aalst, adquirió una máquina Halcyon, Gevaert quiso ver si se podía utilizar el THALES 3D MR SCANNER para comprobar los parámetros del haz proporcionados por el proveedor. «Como no se utiliza con frecuencia, un fantoma de agua es una inversión muy grande para una sola máquina», señala Gevaert. «Queríamos ver si podíamos trasladar nuestra versión de RM del sistema THALES al Halcyon, ya que ambas máquinas tienen la misma geometría».

Tanto el sistema MRIdian de Viewray como el Halcyon de Varian se entregan con la puesta en marcha previamente preparada, con todos los datos de haces ya cargados en el sistema de planificación, pero Gevaert insiste en que sigue siendo importante que los físicos médicos verifiquen que los datos son correctos. «Queríamos utilizar un fantoma de agua para el Halcyon porque creemos que es el patrón de referencia para adquirir y volver a medir datos de haces», explica.

Trabajando con los ingenieros de LAP, Gevaert vio que era fácil configurar la versión de RM del fantoma para trabajar con el sistema Halcyon guiado por imágenes. Solo fue necesario un nuevo ajuste para nivelar el dispositivo, porque el peso del agua hacía que el fantoma se hundiera al colocarlo sobre la camilla. «Fuimos de los primeros en utilizar la versión RM con el Halcyon, por lo que debíamos comprobar que las mediciones seguían siendo precisas», señala Gevaert. «Constatamos una buena concordancia con los datos que recibimos de la empresa».

Asimismo, el nuevo THALES 3D SCANNER ofrece la misma funcionalidad y el mismo rendimiento que el dispositivo basado en RM, con la única diferencia importante de que las capacidades específicas de RM se han eliminado para producir una solución más asequible para los centros de tratamiento que deseen instalar una o más máquinas de tipo tubo guiadas por imagen. Varian ha certificado que el fantoma es totalmente compatible tanto con Halcyon como con Ethos, y el dispositivo comparte las mismas aprobaciones regulatorias en Estados Unidos y Europa que la versión original compatible con RM.

En ambas versiones, el fantoma incluye una visita anual de mantenimiento, un programa continuo de actualizaciones de software y hardware, y una garantía plurianual configurable. «Sabemos que somos los nuevos del barrio. Nuestro moderno diseño de fantoma ha sido diseñado por físicos médicos y seguimos incorporando sus comentarios para informar nuestro programa de actualización», declara Mertens. «Continuaremos mejorando el producto a través de nuevas capacidades activadas por software».

En este sentido, Gevaert está trabajando actualmente con LAP en nuevas funciones que permitan comparar las nuevas mediciones dosimétricas con lecturas anteriores o con un conjunto de datos de referencia. «Esto nos permitirá comparar directamente mediciones tomadas en distintos momentos», afirma. «Lo ideal es que todo esté integrado en un único programa de software para no tener que exportar los datos a otra herramienta».

Mertens y sus colegas de LAP también están evaluando el fantoma de agua THALES para otros tipos de aceleradores de tubo, como los sistemas Unity guiado por RM de Elekta y Radixact de Accuray. «Dar voz a los usuarios clínicos de radioterapia es fundamental para nuestro proceso de recopilación de requisitos y para entender cómo se utiliza la máquina en un contexto clínico», añade Mertens.

Tenga en cuenta que LAP y THALES son marcas comerciales de LAP. Las denominaciones de otras empresas y productos solo se utilizan para describir la aplicación de nuestros productos.

The THALES 3D SCANNER is the second iteration of the company’s water phantom, with the first version designed specifically for commissioning and testing a new generation of MR-guided linacs such as the MRIdian MR-guided system from ViewRay. Released in 2021, the THALES 3D MR SCANNER is fully compliant with the challenging requirements of the MR-linac environment, with all system components made from non-ferromagnetic materials that have been certified for use within the MRI scanner’s 0.35 T magnetic field. “The THALES 3D MR SCANNER provides a golden-standard dose accuracy check for MR-guided radiotherapy systems,” comments Mertens. “It is a perfect fit for commissioning the beam model of the MRIdian system.”

The THALES 3D MR SCANNER has already been used by several radiotherapy centres around the world to support the commissioning and acceptance of the MRIdian system. At UZB, for example, the medical physics team were given just five weeks to complete their commissioning and acceptance protocols, as well as machine and patient-specific QA, before the machine was deployed in the radiation oncology clinic. “With only a day and a half of training, we were able to set up the phantom and take all the measurements by ourselves,” comments Gevaert. “The software is very intuitive, and we were able to collect all the necessary data within a week.”

When UZB’s satellite centre, ASZ Aalst, acquired a Halcyon machine, Gevaert was keen to see whether the THALES 3D MR SCANNER could be used to check the beam parameters that had been provided by the vendor. Because it’s not used very often, a water phantoms is a big investment for just one machine,” Gevaert points out. “We wanted to see whether we could translate our MR version of the THALES system to the Halcyon, since both machines have the same geometry.”

Both Viewray’s MRidian and Varian’s Halcyon come pre-commissioned, with all the beam data already loaded into the planning system, but Gevaert says that it is still important for medical physicists to verify that the data is correct. “We wanted to use a water phantom for the Halcyon as we believe it is the golden standard for acquiring and remeasuring beam data,” he comments.

Working with the engineers from LAP, Gevaert found that it was straightforward to set up the MR version of the phantom to work with the image-guided Halcyon. Just one new adjustment was needed to level up the device, since otherwise the weight of the water caused the phantom to sag when it was positioned on the couch. “We were one of the first to use the MR version with the Halcyon, so we needed to check that the measurements would still be accurate,” said Gevaert. “We found a good agreement with the data we received from the company.”

Meanwhile, the newly released THALES 3D SCANNER offers all the same functionality and performance as the MR-enabled device, with the only major difference being that the MR-specific capabilities have been stripped out to produce a more affordable solution for treatment centres that plan to install one or more image-guided bore-type machines. Varian has certified the phantom to be fully compatible with both its Halcyon and Ethos machines, and the device shares the same regulatory approvals in the US and Europe as the original MR-compatible version.

Both iterations of the phantom come with an annual maintenance visit, an ongoing programme of software and hardware updates, and a configurable multi-year warranty. “We know we are the new kids on the block. Our modern phantom design has been shaped by clinical physicists and we continue to incorporate their feedback to inform our upgrade programme,” says Mertens. “We will continue to improve the product through new software-enabled capabilities.”

As an example, Gevaert is currently working with LAP on new functionality that will make it possible to benchmark new dosimetry measurements against previous readings or a reference dataset. “That will enable us to directly compare measurements taken at different times,” he said. “Ideally we want to have everything built into one piece of software to avoid the need to export the data into another tool.”

Mertens and his colleagues at LAP are also evaluating the THALES water phantom for other bore-type accelerators such as Elekta’s MR-guided Unity and Accuray’s Radixact systems. “The voice of the clinical radiotherapy user is fundamental to our requirements-gathering and for understanding how the machine is being used in a clinical context,” Mertens adds.