Radiophysics / Comissionamento e verificação

Cálculo independente

Cálculo Independente · rdphy Platform

A checagem secundária de dose costuma ficar restrita a um ponto e a uma conta de UM. Este módulo recebe a exportação DICOM do plano feito no Mônaco ou no Eclipse, recalcula a dose em 3D com um motor escolhido pelo físico e compara com o RT Dose do TPS. O resultado é um relatório de conformidade assinado, com a independência do cálculo declarada.

Corte axial de TC de tórax com a dose de um plano de três campos calculada por collapsed cone, por pencil beam e o mapa da diferença entre os dois — O mesmo plano de teste com três campos de 6 MV, calculado pelos dois motores analíticos do módulo sobre uma TC pública de tórax: collapsed cone, pencil beam e a diferença PB − CCC. Com gamma 3 %/2 mm global (limiar 10 %), 82,1 % dos pontos do PB passam contra o CCC; as diferenças se concentram no mediastino e atrás do pulmão, onde o pencil beam corrige só pela profundidade radiológica. O alvo é um volume de exemplo (esôfago + 10 mm) e o plano não é clínico. Os modelos vêm de dados de feixe gerados, não medidos: nesta condição o CCC desvia até 15 % das tabelas, acima da tolerância de 3 %, e o sistema avisa. TC e contornos: TCIA LCTSC (LCTSC-Train-S1-001), CC BY 3.0, doi:10.7937/K9/TCIA.2017.3R3FVZ08. Dose calculada pelos motores do sistema.

O que o módulo permite

Importação do plano exportado — TC, RT Struct, RT Plan e RT Dose, por upload, pasta, ZIP ou nó DICOM (C-STORE). Nenhum parâmetro do plano é digitado. O hash SHA-256 de cada arquivo original vai para o relatório.
Integridade da cadeia — O módulo confere a cadeia de UIDs RT Dose → RT Plan → RT Struct → TC, o Frame of Reference e a identificação do paciente em todos os objetos. Quebra de cadeia ou SOP Instance UID duplicado bloqueia o relatório.
Três motores, à escolha do físico — Pencil beam para conferência rápida. Collapsed cone com núcleos de ponto gerados no Geant4, em GPU, que é o motor sugerido por padrão. Monte Carlo Geant4 com incerteza-alvo e dose no meio. O sistema sugere o motor pela heterogeneidade, campos pequenos e metal, e o relatório mostra a escolha e seus limites.
Técnicas suportadas — Campos estáticos, step-and-shoot, sliding window e VMAT nos três motores, com jaws X/Y e assimétricos e MLC em X ou Y. A cunha motorizada é calculada no Monte Carlo e no collapsed cone. FFF só entra se o modelo da máquina for FFF.
Comparação 3D, pontos, DVH e UM — Gamma 3D (padrão 3 %/2 mm global, limiar 10 %), por estrutura. Pontos no isocentro e em cada PTV com os limites da Tabela 9 do TG-219. Métricas de DVH do alvo e dos OARs e, para planos 3D, UM por campo no estilo TG-114.
Dose no meio × dose na água — A grandeza do TPS é confirmada na importação. A conversão Dm → Dw usa a razão de poderes de freamento água/meio ponderada pelo espectro de elétrons, com os poderes de freamento do próprio Geant4.
Checagens não dosimétricas — 13 checagens, entre elas: prescrição contra a prescrição assinada no fluxo, máquina e energia com modelo secundário, limites mecânicos, UM contra o histórico, isocentro dentro do corpo, curva HU → densidade, mesa em campos posteriores, overrides, grade do RT Dose, soma dos campos e presença de metal.
Tendência por máquina, técnica e TPS — Os resultados de cada verificação alimentam um painel de tendência por máquina, técnica e TPS, com limites de controle. Um desvio sistemático aparece antes de virar um caso isolado.

Como funciona na rotina

Exportar do TPS — O físico envia o conjunto do plano: TC, RT Struct, RT Plan e RT Dose. O RT Dose por campo é recomendado.
Montar o caso — Leitura, hashes, cadeia de UIDs e identificação. Particularidades conhecidas da exportação do Mônaco geram alerta e o status INVESTIGAR, nunca aprovação silenciosa.
Escolher o motor e recalcular — O sistema sugere o motor. O físico confirma e o recálculo roda na grade do caso.
Comparar — Gamma 3D, pontos TG-219, DVH, UM e as 13 checagens. As grades são reamostradas para a mesma geometria antes de qualquer comparação.
Assinar — O status sai como CONFORME, INVESTIGAR ou NÃO CONFORME. O físico assina com reautenticação, e liberar um plano em INVESTIGAR exige justificativa. Na etapa de liberação do fluxo, a política pode exigir um físico diferente do autor do plano.

Motores e independência

O pencil beam usa um núcleo ajustado às tabelas de TMR, Sc e Sp da máquina e corrige a heterogeneidade só pela profundidade radiológica. Por isso avisa em pulmão, osso, metal e campos pequenos. O collapsed cone usa núcleos de ponto polienergéticos gerados no Geant4 e ajustados por 12 exponenciais, em 4 faixas de energia e 128 cones, com transporte recursivo em GPU e calibração absoluta pelo 10×10 das tabelas. A cunha motorizada entra no CCC como atenuação pelo filtro descrito na ficha da máquina. O Monte Carlo reutiliza o motor Geant4 do sistema e é recusado para planos feitos no próprio sistema, porque não seria independente.

Contra o Monte Carlo, com o mesmo espectro, o collapsed cone ficou em −3,7 a 0 % na PDD do 10×10 (15–250 mm) e entre 1 e 3 % nos perfis. Depois de uma placa de pulmão (ρ 0,26), a razão CCC/MC na água ficou entre 0,98 e 1,01, contra 0,91 a 0,99 do pencil beam. Com a cunha de ferro, o fator de cunha do CCC ficou em 0,992 do Monte Carlo (10×10, 30–150 mm).

A independência é declarada caso a caso. O modelo de feixe do sistema secundário vem dos dados de feixe da instituição, nunca do modelo do TPS, e o algoritmo é diferente do primário sempre que possível. A curva HU → densidade pode ser compartilhada, e o relatório diz isso.

Referências

AAPM TG-219: verificação independente de dose e UM (Zhu et al., Med Phys 2021)
AAPM TG-114: verificação de UM (Stern et al., Med Phys 2011)
AAPM TG-218: tolerâncias e métodos do índice gamma (Miften et al., 2018)
AAPM TG-105: Monte Carlo em planejamento (Chetty et al., Med Phys 2007)
Ahnesjö (1989): collapsed cone convolution
IEC 61217: coordenadas do equipamento

O que muda para o serviço

Verificação 3D, não só um ponto — A distribuição inteira do TPS é comparada, por estrutura, e não apenas uma dose no isocentro. Uma divergência num OAR fora do eixo aparece no relatório.
Discrepância não é descartada — Um plano fora dos limites nunca sai como CONFORME. Fica em INVESTIGAR, com o roteiro de investigação e a justificativa de quem liberou.
Um sistema para dois TPS — Planos do Mônaco e do Eclipse passam pelo mesmo relatório e pelos mesmos critérios, e cada um tem a sua tendência acompanhada.
Não substitui a medida — O relatório declara que o cálculo independente complementa, e não substitui, o QA específico do paciente por medida (TG-219).

Integração

DICOM RT Plan, RT Dose, RT Struct e TC exportados do Mônaco e do Eclipse
Nó DICOM para receber o envio direto do TPS (C-STORE)
Dados de feixe e ficha da máquina das Configurações
Etapa de liberação do físico no fluxo do paciente
Relatório PDF de conformidade com assinatura

DVH do alvo de exemplo, pulmões, coração e medula com os dois motores, e histograma do índice gamma — DVH do mesmo plano com collapsed cone (linha contínua) e pencil beam (tracejada), e o histograma do índice gamma 3 %/2 mm do PB avaliado contra o CCC. TC e contornos: TCIA LCTSC (LCTSC-Train-S1-001), CC BY 3.0, doi:10.7937/K9/TCIA.2017.3R3FVZ08. Plano de teste.

Situação

Importação, as 13 checagens, os três motores, a comparação e o relatório estão implementados. Os três motores ainda não foram comissionados: o espectro de 6 MV é provisório, os modelos de feixe vêm de dados gerados e não medidos, e a bateria de comissionamento (≥ 30 planos por técnica e TPS) ainda não rodou. Só o MLC do Elekta Precise (MLCi2) tem ficha, então planos Varian saem como NÃO CONFORME por falta de modelo. A leitura da exportação real do Mônaco foi verificada, mas exportações do Eclipse ainda não chegaram.

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

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