ENGINEERINGNET.BE - Bij het opstellen van behandelplannen voor borstkanker zit nog veel handwerk in het maken van exacte bestralingsplannen en het intekenen van de organen van individuele patiënten.
"Ook bootsen we in een soort flight simulator na hoe we willen bestralen: van welke kant en met welke intensiteit, zodat er zoveel mogelijk straling in de tumor komt en zo weinig mogelijk daar omheen,” aldus Coen Hurkmans, klinisch fysicus van het Catharina.
In de simulator zit een model van de behandeltoestellen en beelden van de anatomie van de individuele patiënt. Een ervaren laborant maakt vervolgens een bestralingsplan.
Dat werk is te automatiseren. AI is een praktische en efficiënte manier om kennis en ervaring vast te leggen, door te rekenen en te interpreteren. Stop tientallen, eerder gemaakte planningen in een model en train de computer om ze zelf te maken.
PDeng-student Nienke Bakx van TU Eindhoven beoordeelde hiertoe twee softwaremodellen: het open source U-Net-model, dat uitgaat van convolutional neural networks, CNN’s. En het cARF model, waarbij cARF staat voor contextual Atlas Regression Forest.
Beide modellen vulde Bakx met data uit ruim honderd patiëntenbehandelplannen. De getrainde modellen zijn tijdens een klinische pilot getest met data van twintig nieuwe patiënten.
Radiotherapeuten en laboranten maakten met de hand hun plannen voor deze patiënten en legden die naast de automatisch gegenereerde plannen om de software verder te optimaliseren. Hoe beter de input, hoe beter de output.
95% van wat de computer bedacht, bleek te gebruiken zonder enige handmatige aanpassing. Het U-Net-model scoorde net wat beter dan het cARF-model, wat voor Zweedse partner RaySearch reden was om dit model in de RayStation-software voor planning van radiotherapiepatiënten te gaan gebruiken.
Een compleet getraind, gevalideerd werkmodel gaat vanaf mei live in de klinische praktijk. Overigens controleren de radiotherapeuten en laboranten alles wat automatisch opgesteld wordt.
Ook voor het automatisch intekenen van organen en kliergebieden ligt het model klaar en komt er nu een klinische pilot.
Op de figuur boven: twee axiale doorsneden van een patiënte met borstkanker, waarop de begrensde borst, lymfeklieren, longen en hart te zien zijn.
