ORION - Optimised Remote radIOtherapy plaNning

Em conversa com o COMPETE 2020, John Allen, CEO da Mercurius Health, falou do projeto ORION, do consórcio que o implementa bem como da importância do apoio dos Fundos Europeus.

John Allen | CEO da Mercurius Health

 

"A Mercurius Health, empresa portuguesa fundada em 1998, é líder europeia na prestação de serviços a clínicas de Radioterapia e Medicina Nuclear. Emprega mais de 100 profissionais de física médica, técnicos superiores de saúde, dosimetristas e médicos.

A radioterapia – inequivocamente uma das técnicas mais avançadas no tratamento do cancro – consiste na utilização de radiação ionizante para a destruição do tecido tumoral, preservando os tecidos saudáveis circundantes. Uma das tarefas críticas, determinante para o sucesso do tratamento e a minimização de eventuais efeitos colaterais, é o planeamento do tratamento, elaborado individualmente para cada doente por um profissional altamente diferenciado em competência e experiência.

O Orion é um projeto de Investigação e Desenvolvimento que recorre ao mais avançado conhecimento científico nas áreas do reconhecimento de padrões e segmentação de imagem e aos algoritmos de otimização para, com recurso à Inteligência Artificial e utilizando a experiência acumulada nas técnicas e estratégias de conceção de planeamentos por profissionais de elevada experiência, disponibilizar métodos computacionais de vanguarda para a elaboração de planos de tratamento de radioterapia.

Para o desenvolvimento do Orion, a Mercurius Health lidera um consórcio com o Instituto Pedro Nunes (Laboratório de Informática e Sistemas, responsável pela componente de Inteligência Artificial) e a Universidade de Coimbra (equipas lideradas pela Prof Dra Joana Dias, algoritmos de otimização, e pelo Prof Dr Hélder Araújo, reconhecimento e segmentação de imagem), que ambiciona proporcionar a elaboração otimizada e eficiente de planeamentos de alta qualidade em radioterapia mesmo em locais em que o número e experiência dos profissionais escasseia.

O apoio no âmbito do Compete2020 tem-se revelado absolutamente crucial, não apenas no suporte direto às atividades de I&D, mas também para congregar com um objetivo comum uma empresa como a Mercurius Health, com visão empresarial e experiência de mercado, a grupos de Investigação e Desenvolvimento de génese universitária.

O COMPETE2020 capacitou-nos para desenvolver, orientar e potenciar a I&D na nossa área de intervenção e implementar uma transferência da investigação académica para o mercado, com vista à criação de um produto competente e competitivo, para o benefício dos doentes oncológicos."

O Contexto

A radioterapia é, na atualidade, uma importante ferramenta no tratamento do cancro, sendo que cerca de 50% dos doentes oncológicos são submetidos a este tratamento. A radioterapia obriga à utilização de tecnologia de ponta, que permite uma cada vez maior precisão no tratamento a administrar. Este tratamento obriga a um planeamento rigoroso que obriga à determinação de um conjunto de parâmetros que irão configurar o equipamento produtor de radiação, o acelerador linear, para que sejam depositadas as doses de radiação prescritas. Este processo é feito por tentativa e erro: o profissional qualificado que executa o planeamento, chamado dosimetrista, experimenta um conjunto de parâmetros, confere o resultado em termos da dose de radiação, e termina quando lhe parecer que não é possível melhorar o plano.

O tempo de planeamento de um tratamento depende das características do caso a tratar, variando entre algumas horas, nos casos mais simples, até dias em casos muito complexos. A qualidade do plano de tratamento está, assim, altamente dependente da disponibilidade e experiência do dosimetrista. Este facto, a que se juntam a limitação de recursos humanos das instituições e o número limitado de equipamentos de radioterapia existentes, fazem com que seja extremamente importante arranjar ferramentas que agilizem a construção de planos de tratamento garantindo a sua qualidade.

Mecanismos que automatizem a criação de planos de tratamento em radioterapia poderão melhorar os tratamentos de radioterapia em países desenvolvidos (onde a maioria da população tem acesso à terapêutica), mas podem também ser de fulcral importância em países não desenvolvidos ou em vias de desenvolvimento nos quais a maioria da população se encontra privada dos cuidados radioterapêuticos, devido não apenas à escassez de equipamentos, mas sobretudo à falta de profissionais especializados.

O Projeto

O projeto ORION nasce neste contexto, criando uma abordagem global ao planeamento dos tratamentos de radioterapia e permitindo uma melhor gestão de recursos humanos. Os principais objetivos são:

- Automatizar o processo de construção de planos de tratamento, conjugando técnicas de edição de imagem e modelação 3D com ferramentas de otimização usadas em combinação com inteligência artificial, diminuindo o tempo despendido com este procedimento.

- Alterar radicalmente o paradigma de licenciamento do software para criação de planos de tratamento, atualmente no modelo pay-per-seat, substituindo-o por um modelo pay-per-use.

- Aproximar a procura e oferta de dosimetristas a nível global, através da criação uma rede que junta profissionais e centros de radioterapia. Esta rede traduzir-se-á numa melhor utilização dos recursos humanos disponíveis, aumentando a eficiência dos Centros de Radioterapia em todo o mundo.

A solução do projeto ORION consiste na implementação de um sistema, num modelo Software as a Service (SaaS) que exponha um conjunto de ferramentas e serviços para Médicos Radiologistas e Dosimetristas, desenhados para agilizar o processo de construção de planos de tratamento para um determinado paciente, enquanto aproxima a oferta e procura de profissionais especializados.

A plataforma ORION integrar-se-á com os sistemas de radioterapia externos presentes nos centros de radiologia, nomeadamente através da importação e exportação de dados em formatos compatíveis.

A plataforma ORION assentará em várias tecnologias: a arquitetura baseada em serviços permite precisamente uma diversidade tecnológica em coexistência, o que permite a seleção das tecnologias mais adequadas para cada módulo.

O Front-end da plataforma Web será implementado fazendo uso das tecnologias HTML e Javascript, e da Framework Model-View-Controller (MVC) Angular para agilização do processo de desenvolvimento com garantia de compatibilidade com os sistemas mais usados de navegação na Internet. Para o Back-end será feita uma escolha criteriosa de tecnologias dependendo do refinamento do estado da arte a realizar.

Para além do HTML e Javascript, as aplicações mais exigentes, nomeadamente a aplicação de Delineamento de Volumes e o Editor de Planos de tratamento, irão ser implementadas fazendo uso da framework Unity 3D. Esta consiste num motor 3D de elevada maturidade e num vasto conjunto de ferramentas de desenvolvimento que permite o desenvolvimento de aplicações exigentes em termos gráficos e atingir performances elevadas com garantias de robustez e estabilidade.

Uma vez que a plataforma ORION terá um variado conjunto de requisitos devido à sua natureza Web, aos diferentes produtos de software que disponibilizará, à base de dados de milhares de pacientes, aos casos de tratamento e imagiologia associada, e finalmente aos módulos exigentes em termos de computação, e uma vez que todas estas partes são inter-dependentes, a solução mais adequada passa pelo recurso a serviços Cloud.

O Apoio do COMPETE 2020

O projeto é promovido pela Mercurius Health em copromoção com o Instituto Pedro Nunes e a Universidade de Coimbra e conta com o apoio do COMPETE 2020 no âmbito do Sistemas de Incentivos à Investigação e Desenvolvimento Tecnológico em Copromoção, envolvendo um investimento elegível de 1,2 milhões de euros o que resultou num incentivo FEDER de cerca de 822 mil euros.

Links

Mercurius Health: Website | Linkedin

Instituto Pedro Nunes: Website | Facebook | Linkedin | Twitter

Universidade de Coimbra: Website | Facebook | Linkedin | Twitter