Implementación y uso clínico de la radioterapia adaptativa. Informe del grupo de trabajo de radioterapia adaptativa de la Sociedad Española de Física Médica (SEFM)

• Rafael García-Mollá ^[1] ; Patricia Sánchez Rubio ^[2] ; Jorge Bonaque Alandi ^[3] ; María Auxiliadora Carrasco Herrera ^[4] ; Françoise Lliso Valverde ^[5]
  1. [1] Hospital General Universitario de Valencia

     Hospital General Universitario de Valencia

     Valencia, España

     
  2. [2] Hospital Universitario Puerta de Hierro

     Hospital Universitario Puerta de Hierro

     Madrid, España

     
  3. [3] Consorcio Hospitalario Provincial de Castellón, Castellón
  4. [4] Complejo Hospitalario Virgen del Rocío, Sevilla
  5. [5] Hospital Universitari i Politécnic La Fe, Valencia

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• Localización: Revista de Física Médica, ISSN-e 1576-6632, Vol. 22, Nº. 1, 2021, págs. 123-166
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Implementation and clinical use of adaptive radiotherapy. Report of the working group on adaptive radiotherapy of the Spanish Society of Medical Physics (SEFM)
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• Resumen
  • español

    La radioterapia adaptativa (Adaptive Radiation Therapy, ART) se puede definir como la modificación del plan de trata-miento administrado a un paciente durante el curso de la radioterapia para tener en cuenta los cambios en la anatomía.La aplicación de ART supone un cambio en el proceso radioterápico que implica el uso de numerosos recursos adi-cionales, no estando implementada de forma general. Así, aun tratándose de una idea introducida hace más de 20 años, todavía a fecha de hoy son objeto de estudio muchos de los aspectos que definen la ART: la decisión de proceder a la nueva planificación del tratamiento, el momento óptimo para adaptar el plan, el umbral dosimétrico o anatómico que define la necesidad de adaptar y la identificación de los pacientes que realmente se beneficiarían de la adaptación del tratamiento.Este informe del Grupo de Trabajo sobre ART de la Sociedad Española de Física Médica (SEFM) tiene como objetivo describir los principios de esta técnica, así como los elementos necesarios para su implementación. Se exponen las dos estrategias principales atendiendo al momento de su aplicación: offline, para actuar ante los cam-bios progresivos que se observan durante el tratamiento, y online, para mitigar los cambios aleatorios. Se revisa el estado actual de ART aplicado a la práctica clínica para diferentes localizaciones anatómicas. Se describen algunos de los instrumentos clave para su implementación: los algoritmos de registro deformable (Deformable Image Registration, DIR), exponiendo las principales métricas de similitud, los métodos de optimización de la similitud, y los modelos de deformación utilizados, analizando las características de los algoritmos de los softwares más utilizados. Además, dada la importancia que tiene conocer la incertidumbre adicional que introduce el uso de los algoritmos DIR (sobre todo cuando se utilizan para deformar la matriz de dosis absorbida) se dedica un apartado a la validación de estos algoritmos, incluyendo los resultados para los principales softwares comerciales disponibles actualmente. Por último, se presentan unas recomendaciones a la hora de aplicar ART en la práctica clínica.

  • English

    Adaptive Radiation Radiotherapy (ART) can be defined as the radiotherapy technique where the delivered absorbed dose is monitored during the treatment for clinical acceptability and modified, if necessary.ART application represents a change in the radiotherapy process that implies the use of numerous additional resources, and its implementation has not yet been widely incorporated. Thus, even though the idea was introduced more than 20 years ago, to this day many of the aspects that define ART are still being studied: the action levels to proceed with the new treatment planning, the optimal time to adapt the treatment plan, the anatomical or dosimetric threshold that defines the need to adapt, the identification of the patients who would really benefit from the adaptation of the treatment, etc.This report of the ART Working Group of the Spanish Society of Medical Physics (SEFM) aims to describe the principles of this technique, as well as the necessary elements for its implementation. The two main ART strategies regarding the applica-tion timescale are presented: off-line, intended to face progressive changes observed during treatment and on-line, to mitigate random changes. The state of the art in the application of ART to clinical practice for different anatomical locations is reviewed. One of the key instruments for its implementation is described: the deformable registration algorithms (DIR), exposing the principal similarity metrics, the similarity optimization methods, and the deformation models used, analyzing the characteris-tics of the algorithms of main software. Furthermore, given the importance of knowing the additional uncertainty introduced by the use of DIR algorithms, especially when they are used to deform the absorbed dose matrix, a section is dedicated to the validation of these algorithms, including the results for the main commercial software programs currently available. Finally, some recommendations are presented when applying ART in clinical practice.