LE NUOVE TECNOLOGIE SONO UN SUPPORTO SEMPRE PIÙ FONDAMENTALE PER I FISICI SANITARI NEL PIANIFICARE IN MODO AUTOMATIZZATO E MIRATO I PIANI DI CURA DEI PAZIENTI ONCOLOGICI, MIGLIORANDO L’EFFICACIA DELLE TERAPIE E LIBERANDO TEMPO PER LA RICERCA.

Il Fisico Sanitario è una figura sempre più centrale nel mondo della sanità, che applica i principi e le metodologie della fisica in medicina, nei settori della prevenzione, della diagnosi e della cura. A spiegarci di cosa si occupa questo specialista e come le nuove tecnologie possono aiutarlo nel suo lavoro è la Dott.ssa Federica Cattani, Direttore dell’Unità di Fisica Sanitaria dell’Istituto Europeo di Oncologia di Milano.

Dottoressa, di cosa si occupa il suo dipartimento? 

“Principalmente le nostre attività riguardano il controllo delle apparecchiature che producono radiazioni, sia per la parte di diagnostica – medicina nucleare e radiologia, controllo dei macchinari per mammografie e tac… – sia in radioterapia, dove abbiamo, invece, le apparecchiature che trattano i tumori utilizzando le radiazioni.

Abbiamo quindi la duplice responsabilità da un lato di tenere sotto controllo queste apparecchiature dal punto di vista dosimetrico, verificando che venga programmata ed erogata al paziente la dose corretta, dall’altro di calcolare le dosi, in che modo erogarle, con quale tipo di radiazioni, in modo tale che la radiazione vada a colpire il tumore in modo preciso e circoscritto, cercando di risparmiare il più possibile gli organi circostanti.

In questa fase di pianificazione è fondamentale la collaborazione con i radioterapisti,  che devono indicarci l’area da irradiare, e il supporto delle macchine, che ci aiutano a ottimizzare la dose nel miglior modo possibile personalizzandola su ogni paziente”.

Che apporto ha dato la tecnologia alla vostra attività?

“Le nuove tecnologie – intese sia come macchinari più sofisticati ed evoluti sia come calcolatori – ci hanno consentito, nel corso degli anni, di arrivare a poter erogare dosi di radiazioni sempre più alte e mirate sul tumore, riuscendo a risparmiare sempre di più gli organi a rischio circostanti.

L’evoluzione tecnologica è avvenuta in pochissimi anni e ha avuto una forte accelerata negli ultimi tre o quattro con l’arrivo dell’intelligenza artificiale, grazie alla quale oggi sono disponibili vari algoritmi per l’ottimizzazione automatizzata della pianificazione dei piani di cura in Radioterapia.

Gli algoritmi di pianificazione basata sulla conoscenza (Knowledge-based planning – KBP) utilizzano un modello matematico, costruito e addestrato da un gran numero di precedenti piani ottimali, per stimare la distribuzione della dose e gli istogrammi dose-volume per ogni nuovo paziente.

L’ottimizzazione multi-criteria (Multi-criteria optimization – MCO), invece, fornisce un flusso di lavoro di ottimizzazione alternativo generando una serie di piani di trattamento Pareto-ottimali relativi a priorità e obiettivi specificati dall’utente.

Un’altra strategia per l’automazione della pianificazione è l’ottimizzazione basata su template. Questo algoritmo non richiede la creazione di database preliminari di piani di cura di successo né il training di un modello, ma utilizza un approccio iterativo di ottimizzazione progressiva che imita tutti i passaggi di pianificatori esperti e qualificati”.

Quali vantaggi offre questo tipo di supporto tecnologico?

“Come Fisico Sanitario credo che queste nuove tecnologie siano di grande aiuto nell’ottimizzare i tempi della pianificazione di un piano di cura: anziché doverlo elaborare dall’inizio, cosa che richiede molto tempo, il fisico può semplicemente rivedere la soluzione offerta dalla macchina e perfezionarla per renderla migliore, ma guadagnare del tempo da dedicare alla ricerca, allo studio e all’implementazione di nuove tecniche da applicare alla clinica”.

Quali potrebbero essere gli ulteriori sviluppi? 

“Credo che si debba innanzitutto completare questo passaggio importante che stiamo vivendo, perché ad oggi anche nel mio Istituto, che è sicuramente  all’avanguardia, non siamo ancora arrivati  all’automazione completa, in parte per un problema di costi e di accessibilità, in parte per un blocco culturale.

La mia speranza è quindi che nei prossimi 5/6 anni si arrivi tutti a poter utilizzare queste nuove tecnologie, anche nell’ottica di offrire un’uniformità e omogeneità di trattamenti nei diversi Centri sul territorio”.

PIANIFICAZIONE E INTELLIGENZA ARTIFICIALE (AI)

È una nuova metodica che consente di ottimizzare i piani di cura dei pazienti con il supporto di algoritmi avanzati basati su modelli, creati tramite addestramento di reti neurali artificiali. Ad oggi, uno dei pochi TPS che fornisce al fisico medico tali strumenti avanzati è RayStation (Raysearch Laboratories AB®).

Integrati nel sistema, i moduli avanzati di pianificazione AI citati quali template, KBP e MCO. Fondamentale è la compatibilità con le macchine di trattamento, ovvero la possibilità di pianificare con la stessa piattaforma software su ogni tipo di macchina esistente.

L’AI riveste un ruolo importante anche nel supporto dei medici nell’attività di contornamento (disegnare sulle immagini del paziente le anatomie) prima della pianificazione. RayStation infatti possiede questa funzionalità, in grado di automatizzare la creazione delle anatomie mantenendo inalterata la qualità dei risultati finali.

 

FONTE: Salute&Benessere efocus n°33