Naukowcy z Polski i Hiszpanii wprowadzili innowacyjną metodę jednoczesnego generowania wielu planów napromieniania dla pacjentów, co ma potencjał znacząco przyspieszyć proces leczenia i odciążyć zespoły onkologiczne.

Radioterapia z modulowaną intensywnością wiązki (IMRT) umożliwia precyzyjne skierowanie promieniowania w guz przy minimalnych skutkach ubocznych. Tradycyjne systemy generują pojedynczy plan, który następnie zatwierdza zespół lekarz‑fizyk, co może powodować wielokrotne poprawki i opóźnienia, szczególnie gdy brakuje doświadczonych fizyków medycznych.

Multiopcjonalne podejście planistyczne

Zespół z Narodowego Instytutu Onkologii, Instytutu Badań Systemowych PAN i Uniwersytetu w Almerii opracował system optymalizacji wielokryterialnej, który przy jednym cyklu planowania wytwarza kilka wariantów planu radioterapii. Specjalista otrzymuje zestaw opcji uwzględniających różne priorytety – np. maksymalizację dawki w guzie versus ograniczenie uszkodzeń zdrowych tkanek. Lekarz wybiera najbardziej odpowiedni wariant, skracając czas przygotowania i zwiększając wygodę dla pacjenta.

Podstawy matematyczne metody

Metoda korzysta z wielopoziomowej optymalizacji („bi‑level optimization”). Na jednym poziomie algorytm gradientowy dostraja parametry modelu gEUD (Generalized Equivalent Uniform Dose), natomiast na wyższym poziomie algorytm ewolucyjny analizuje różne kombinacje i generuje „niezdominowane” plany – czyli takie, w których żaden aspekt nie jest wyraźnie gorszy od innego. Wydajność rozwiązania potwierdzono na rzeczywistych danych pacjentów, a testy wskazują, że zestaw planów przygotowywany jest szybciej niż w klasycznym podejściu.

Testy i perspektywy zastosowania

Badania przeprowadzono w Zakładzie Fizyki Medycznej Narodowego Instytutu Onkologii w Warszawie pod kierunkiem prof. Pawła Kukołowicza. System PersEUD, który implementuje nową metodę, przeszedł fazę testów na danych klinicznych, choć nie jest jeszcze stosowany rutynowo w szpitalach. Wyniki wskazują, że metodologia nie tylko przyspiesza przygotowanie terapii, ale także dostarcza lekarzowi szerszy i bardziej precyzyjny obraz potencjalnych skutków leczenia.

Dzięki wstępnemu wygenerowaniu wielu planów onkolog zyskuje lepszą widoczność kompromisów między skutecznością a bezpieczeństwem terapii. To ułatwia wybór najlepszego rozwiązania dla konkretnego pacjenta i jednocześnie zmniejsza konieczność wielokrotnego konsultowania i poprawiania planu. Usprawnienie pracy fizyków medycznych jest szczególnie istotne w kontekście rosnącej liczby zachorowań na nowotwory oraz niedoboru specjalistów.

Źródła: NaukawPolsce.pl, Informatica, PolskieRadio.pl