Linac Specific Quality Assurance and Risk Analysis as a Tool for Improving Quality Assurance in Radiotherapy

Abstract

Moderne stråleterapi krever høyt nivå av nøyaktighet for å oppnå behandlingsmålet; tumor kontroll kombinert med lav sannsynlighet for normalvevskomplikasjoner. For å oppnå dette må alle stegene i stråleterapiprossesen være overvåket av kvalitetskontrollprosedyrer. Det er publisert flere retningsliner for hvordan et kvalitetssikringssystem skal bygges opp. Forslagene til hvilke kontroller som bør inngå i et slikt system er i prinsippet uendelig og hver stråleterapiavdeling må utvikle og optimaliser sitt eget system for kvalitetskontroller. Som svar på denne utfordringen har den amerikanske organisasjonen for fysikk i medisin (American Association of Physics in Medicine) publisert retningslinjer for hvordan risikoanalyse kan brukes til å utvikle et kavlitetskontroll system. Disse retningslinjene ble publisert i 2016 i rapporten: TG-100: Application of risk analysis methods to radiation therapy quality management. Publiseringen av TG-100 markerer et paradigmeskifte for kvalitetssikring i stråleterapi. Kvalitetssikring har tradisjonelt vært basert på retrospektive analyser og respons på identifiserte feil. Metodene presentert i TG-100 er basert på prospektiv risikonalyse. Grunnlaget for bruken av disse er inspirert av bruken av disse verktøyene i andre høyrisikoindustrier. TG-100 metodologien baseres seg på en kombinasjon av tre forskjellige verktøy for risikoanalyse: Prossesskart, Failure Modes and Effects Analysis (FMEA), og Feiltreanalyse. Hensikten med denne masteroppgaven var å vurdere kvalitetssikringssystemet for bruk av linak ved avdeling for stråleterapi ved St. Olavs hospital. Første steg i vurderingen var en retrospektiv analyse av kvalitetskontrolldata samlet ved avdelingen over en periode på åtte år. Analysen av disse dataene ble brukt som kvantitativt grunnlag for anvendelse av risikoanalysemetodene anbefalt i TG-100. Målet var å produsere en rapport for avdelingen med analyse av systemet for kvalitetskontroller slik det fungerer nå, og undersøke gjennomførbarheten av å bruke TG-100 metodologi some en del av grunnlaget for forbedring av dagens system. Den retrospektive analysen fant noen punkter for forbedring av de eksisterende kvalitetskontrollene, men fant ellers ingen store mangler. Resultatet av FMEA viste at bruk av laser til opplegging av pasient og levert absolutt dose var de stegene av prossessen forbundet med høyest risiko. Feiltreanalysen fant at overvåking av overennstemmelse mellom MV- og mekanisk isosenter var manglende og bør underlegges systematisk kontroll. Vurderingen av nåværende system for kvalitetskontroll ved stråleterapiavdelingen ved St Olavs hospital resulterte i forslag til forbedringer av enkelte kontroller. Det ble også vist at metodene anbefalt i TG-100 er gjennomførbare som del av vurderingen av et eksisterende kvalitetskontrolsystem. Rapporten inkluderer også et eksempel for hvordan kvantitativ data fra tidligere kvalitetskontroller kan kombineres med TG-100 metodologi.

Modern radiotherapy techniques demand a high level of accuracy to achieve the desired result; tumour control with a low probability of normal tissue complications. To meet this demand all steps of the radiotherapy process must be subject to quality assurance. Several guidelines exist on how to design a quality assurance program. However, the list of possible controls is endless, and each department must develop and optimize their own quality assurance program. In recognition of the challenges this represents to the individual department, the American Association of Physics in Medicine has published a guideline on how to implement risk analysis as the basis for designing a quality assurance programme. This guideline was TG-100: Application of risk analysis methods to radiation therapy quality management. TG-100 was published in 2016 and marks a shift in the traditional paradigm of quality assurance within radiotherapy. The traditional approach has been to apply retrospective analysis and reactive measures as the foundation for quality assurance. The tools presented in TG-100 are prospective risk analysis methods. Adopting prospective methods was inspired by their use in other high-risk industries. TG-100 methodology suggests a combination of Process Mapping, Failure Modes and Effects Analysis (FMEA), and Fault Tree Analysis (FTA) as the basis for designing a quality assurance programme. The purpose of this thesis was to assess the linac Quality Assurance programme at St. Olavs hospital radiotherapy department. The first step in this assessment was a retrospective analysis of the quality control data collected at the department over a period of eight years. This analysis was then used as a quantitative basis for applying the risk analysis tools outlined in TG-100. The goal was to gain experience with the risk analysis tools and prove the feasibility of implementing them as part of QA assessment. The retrospective analysis identified some quality controls in need of adjustment or redesign of procedures, but the overall programme was found to function well. The results of FMEA showed laser guided set up and accuracy of absolute dosimetry to be the highest risk steps associated with treatment delivery. Through FTA the alignment of MV and mechanical isocentre was identified as the part of machine QA where routine controls should be implemented. In conclusion, the assessment of the current QA programme was successfully completed with suggestions made for further improvements. The feasibility of including TG-100 methodology as part of the assessment was shown. This included an example of how quantitative measurements can be used in combination with TG-100 methodology.