Radiophysics / Imagem e contornos

Auto-segmentação com QA

AutoSeg · rdphy Platform

Delinear órgãos de risco é trabalho repetitivo e varia entre profissionais e serviços. O AutoSeg roda modelos de segmentação na TC de planejamento, confere a geometria de cada estrutura, leva o resultado à revisão e à assinatura do médico e só envia ao Mônaco um RTSTRUCT que passou em todas as checagens.

O que o módulo permite

• Importar e validar a TC — A série chega por DICOM (Orthanc) ou pela tela, com o ID do paciente e a pasta. Quinze checagens conferem a série, incluindo as tags que o Mônaco exige na importação. O original é guardado com hash SHA-256 e nunca é alterado; série derivada recebe o rótulo [AI-DERIVED].
• Pacotes de estruturas por sítio — Dez pacotes (tórax, pelve masculina e feminina, cabeça e pescoço, SNC, mama, abdome, coluna, extremidades, corpo inteiro) definem quais estruturas e quais modelos rodam. O pacote é escolhido pelo cabeçalho da série só quando a escolha é inequívoca; senão, o usuário escolhe.
• Modelos versionados e com status — Cada modelo tem um cartão com versão, hash dos pesos e status (pesquisa, comissionado, clínico, aposentado). Há adaptadores para TotalSegmentator e nnU-Net v2. A inferência roda na GPU do servidor do serviço; nada é re-treinado automaticamente.
• Perfil de contorno do serviço — O pós-processamento segue um perfil de protocolo de contorno, por exemplo RTOG 1106 para tórax (topo do coração, extensão da medula e do esôfago). O perfil aproxima a saída do modelo do atlas adotado pelo serviço, e cada regra foi medida antes de entrar.
• QA geométrico de cada estrutura — Oito checagens por estrutura: vazia, contorno fechado, autointerseção, contorno no plano do corte, fragmentos pequenos, serrilhado, ida e volta máscara → contornos → máscara e buracos. Os limiares ficam em arquivo de configuração. Toda edição refaz o QA da versão editada.
• Edição e alvos pelo médico — Pincel e borracha com diâmetro em mm, contorno corte a corte, interpolação, operações booleanas e margens GTV → CTV → PTV por expansão exata em mm com recorte na pele. Alvos são desenhados e aprovados um a um pelo médico; o sistema confere GTV ⊂ CTV ⊂ ITV ⊂ PTV, alvo dentro do corpo e cortes pulados.
• Aprovação assinada — A assinatura eletrônica pede nova autenticação e grava o hash do conteúdo aprovado. Qualquer edição depois da aprovação invalida a assinatura e devolve o caso à revisão, inclusive se ele já tinha sido enviado.
• RTSTRUCT para o Mônaco — O arquivo que vai ao TPS é relido de forma independente e cada ROI é rasterizada e comparada à máscara aprovada (Dice, diferença de volume e cobertura idêntica de cortes). Nomes seguem o Anatomical Group do Mônaco e o External sai como contorno do paciente. Envio por C-STORE, com confirmação, ou para pasta.

Como funciona na rotina

1. Importar a TC — Recebimento pelo Orthanc ou pela tela. A validação DICOM roda antes de tudo; série reprovada não segue.
2. Auto-segmentação — O pacote do sítio dispara os modelos na GPU e o pós-processamento do perfil de contorno. A tela mostra os contornos aparecendo nos três cortes à medida que cada estrutura termina.
3. QA e revisão — Cada estrutura chega à revisão com o resultado do QA geométrico. O físico ou o médico edita o que for preciso; a versão editada passa de novo pelo QA.
4. Alvos e assinatura — O médico desenha GTV, CTV e PTV, confere as checagens de alvos e assina. A fusão rígida TC ↔ RM, quando usada, exige aceite do registro antes de delinear.
5. RTSTRUCT QA e envio — O RTSTRUCT é gerado, relido e conferido. Com todas as checagens em PASS, segue para o Mônaco por C-STORE ou pasta, com o guia de importação (Anatomical Group e tabela CT → ED do tomógrafo).

Como o resultado é conferido

Todas as coordenadas são DICOM LPS em mm, e a grade de referência é a da TC de planejamento. A conversão entre índices e coordenadas fica num único módulo, testado contra a fórmula DICOM em HFS, HFP, FFS, FFP e em série oblíqua (erro < 0,01 mm).

A conversão máscara → contornos → máscara é exata pixel a pixel e coberta por testes de propriedade. O QA do RTSTRUCT compara também a cobertura de cortes, porque perder um corte inteiro de um alvo pequeno mal altera o Dice.

Medida externa no LCTSC-Test (24 casos de 3 instituições, regras fixadas antes em 36 casos de treino), TotalSegmentator 2.18 com o perfil RTOG 1106: Dice médio 0,96 nos pulmões, 0,86 no coração (0,75 sem o perfil), 0,79 na medula e 0,77 no esôfago. A extensão da medula varia entre instituições e depende do atlas adotado pelo serviço.

Nenhum resultado de IA aparece como um "confiança %" isolado: os achados vêm com valor medido, limiar, cortes e mm. Na dúvida, o caso vai para revisão manual.

Referências

• AAPM TG-263 (nomenclatura de estruturas)
• RTOG 1106 (atlas de contorno de tórax usado no perfil)
• ICRU 50, 62 e 83 (GTV, CTV, ITV, PTV)
• DICOM RT Structure Set
• LGPD

O que muda para o serviço

• Dados dentro do serviço — Instalação local, sem telemetria externa. A TC e as estruturas não saem da instituição.
• Rastreabilidade — Cada estrutura guarda o modelo, a versão e o hash dos pesos, o perfil de contorno, quem editou e quem aprovou. A auditoria é encadeada por hash.
• Nomes padronizados — As ROIs são identificadas por um catálogo com nomes TG-263; nome e cor exportados seguem o Anatomical Group do Mônaco do serviço.
• Falha segura — Erro, QA reprovado ou dúvida levam o caso para revisão manual, nunca para aprovado. Alvos nunca são aprovados automaticamente.

Integração

• TC DICOM por C-STORE (Orthanc) ou envio pela tela
• RTSTRUCT para o Mônaco 5.11.03 por C-STORE ou pasta
• Importação de RTSTRUCT existente, vinculado à série referenciada
• Fusão rígida TC ↔ RM com QA do registro
• Estruturas aprovadas seguem para a prescrição e o planejamento da plataforma

Situação

Implementados: importação e validação DICOM, auto-segmentação, QA geométrico, edição, aprovação assinada e envio do RTSTRUCT com QA. Os modelos estão em status de pesquisa e falta conferir a importação num Mônaco real e fazer o comissionamento no serviço. O QA anatômico, o consenso entre modelos e a detecção de caso fora da distribuição ainda não estão implementados.

Software em desenvolvimento. Uso clínico somente após registro na Anvisa e validação no serviço.

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