Untersuchungen zur Qualität und Qualitätssicherung von Planungssystemen
Thomas A. Panten
Dr. Sc. Hum. Untersuchungen zur Qualität und Qualitätssicherung von Planungssystemen für die Konformitätsstrahltherapie Geboren am 6.12.1963 in Husum Reifeprüfung am 26.05.1983 in Rendsburg Studiengang der Fachrichtung Physik von WS 1984 bis SS 1989 Vordiplom am 17.02.1987 an der Universität Kiel Abschluss eines Master of Science in Medical Physics am 24.01.1990 an der Universität Aberdeen Promotionsfach: Deutsches Krebsforschungszentrum (FDKZ) Doktorvater: Prof. Dr. W. Schlegel In den letzten Jahren sind die Planungssysteme für die Radiotherapie zur Unterstützung der Konformitätstechniken zu sehr komplexen Software-Systemen gewachsen. In der vorliegenden Arbeit wurden Untersuchungen zur Qualitätssicherung solcher Systeme durchgeführt, insbesondere zu den Fragen: Was macht die Qualität eines Strahlungsplanungssystems aus, wie können QS-Maßnahmen inhaltlich begründet und dabei wirtschaftlich vertretbar konzipiert werden und inwieweit können Prüfungen an klinisch eingesetzten Strahlungsplanungssystemen automatisiert werden?
Um den Qualitätsbegriff von Planungssystemen aus dem Blickwinkel der Benutzer zu untersuchen, wurde eine
Die Adressaten des Fragebogens waren Anwender von 3D-Planungssystemen und sollten sowohl die Qualitätsmerkmale und deren Teilmerkmale nach Wichtigkeit bewerten als auch ihre Zufriedenheit mit ihren eigenen Planungssystemen bewerten.
Zuverlässigkeit ist für den Benutzer das wichtigste Qualitätsmerkmal, gefolgt von
Funktionalität und Benutzerfreundlichkeit.
Das Ziel ist es, die Qualität der Daten zu verbessern, die von innovativer und standardisierter Software genutzt werden.
Die Auswertung der Fragebogendaten hat ein Qualitätsmodell entwickelt, das
Die Qualität eines Planungssystems lässt sich auf einen Qualitätsindex abbilden. Die Anwendung des Qualitätsmodells wurde durch die Bewertung der drei Planungssysteme Cadplan, Helax und Voxelplan demonstriert, für die Qualitätsindizes von 2,31, 2,47 und 2,69 auf der Schulnotenskala (1 - sehr gut bis 6 - unzureichend) ermittelt wurden. Diese Qualitätsindizes können für den Vergleich der Planungssysteme verwendet werden. Ihre Nutzen sind jedoch insbesondere in der Qualitätsüberwachung eines Systems über die Zeit zu erkennen, um gegebenenfalls die Qualität nach oben zu korrigieren.
Um Qualitätssicherungsmaßnahmen ökonomisch durchzuführen, wurde ein Konzept entwickelt, das
Es erstellt eine Patienten-Risiko-orientierte Analyse der komplexen 3D-Planungssysteme, die es ermöglicht,
Das Risiko für die Patienten stark bestimmende Anteile der Planungssystem-Software zu
bestimmen. Qualitätssicherungsmaßnahmen werden dann dringend an diesen Bestandteilen angewiesen. Das Konzept verbindet die Methoden der Ereignisbaum-Analyse und der Fehlerbaum-Analyse, um sowohl die Ursache für mögliche Fehler in der Software als auch die Folgen von möglichen Fehlern im Laufe der radiotherapeutischen Behandlung anhand der Ausgaben des Planungssystems zu bestimmen. Die Ausgaben des Planungssystems umfassen alle Ergebnisse, die dem Benutzer auf dem Monitor oder dem Drucker präsentiert werden, z.B. Feldkonturen, Überwachungseinheiten.
Auf der Grundlage einer Datensammlung von postulierten Fehlern der Planungssystem-Ausgaben werden Daten über die
Nicht-Entdeckungswahrscheinlichkeiten entlang der weiteren Stationen in der klinischen Praxis
Das Radiotherapieverlauf, ein einfaches Bewertungsmodell, das von der AAPM übernommen wurde,
die Auswirkungen auf den Patienten sowie ein Modell zur Konstruktion und Speicherung von
Software-Fehlerbäume in einer Datenbank werden die Betrachtungsstellen in der
Software
Kritikalitätsmaße
zugeordnet. Für die Umsetzung des Konzepts in Planungssystem-spezifische Analyseprojekte wurde ein Analyse-Framework auf der üblichen Windows-Plattform entwickelt. Es ist mit einer TemplateDatenbank als Beispielprojekt ausgestattet und kann anhand dieser Anpassungen an Planungssysteme angepasst werden, die analysiert werden. So wurde ein Rahmen geschaffen, in dem konkrete Strahlungsplanungssysteme auf Patientenrisiken basierend analysiert werden können. Mit Hilfe des Template-Projekts wurde dieses Analyse-Framework verifiziert und seine Anwendbarkeit demonstriert.
Für die wiederkehrende Überprüfung von Planungssystemen in der klinischen Routine wurde
Das Cyclic-Redundancy-Check-(CRC-) Paket wurde entwickelt.
Planungssysteme können mit Hilfe dieses Programmpakets voll automatisiert alle in das Programmpaket integriert werden.
Integrierte Systeme arbeiten täglich auf die Konstanz ihrer Basisdatendateien (oder anderer
Die Daten, die von einem unabhängigen Rechner überprüft werden.
Änderungen an den über das FTP-Protokoll übertragenen Dateien werden 32-Bit-CRC-
Die Prüfsummen werden berechnet und mit einem gespeicherten Referenzvergleich verglichen.
Das Ergebnis der Überprüfung wird in einem Bericht gedruckt. Das System ist seit Anfang 1998 in der Radiologischen Klinik Heidelberg routinemäßig eingesetzt worden und hat die bisherigen manuellen Überprüfungen (die nur auf einem System auf Stichprobenbasis durchgeführt wurden) ersetzt, wobei der Prüfbegriff deutlich auf die vier Systeme Plato, Voxelplan, Helax und STP ausgeweitet wurde. Es funktioniert zuverlässig und hat sich in der klinischen Routine bewährt.
Das Ergebnis der Untersuchungen ist also nun ein Qualitätsmodell für
Strahlungsplanungssysteme, ein Rahmen für die Analyse von Strahlungsplanungssystemen
und ein Werkzeug zur regelmäßigen Überprüfung von Strahlungsplanungssystemen,
In Zukunft können die Daten, auf denen das Qualitätsmodell basiert, statistisch
Das Framework könnte in Kooperation mit einem
Die CRC-Forschung über die Einführung von Systemen für die Planung von Strahlungs- und Strahlungssystemen (CRC-Forschung über die Einführung von Systemen für die Planung von Strahlungs- und Strahlungssystemen)
Das Paket ist stabil, könnte aber für die Integration mit den beiden anderen Komponenten in einen zentralen Qualitätssicherungstisch auf eine Windows-Plattform portiert werden.