مهندسی صنایع در سیستم های سلامت (پرتودرمانی با شدت تنظیم شده )

تغییراتــی کــه بــا گذشــت زمــان در سیســتم ســلامت بــه وجــود آمده اســت، باعــث شــده تــا بــه یــک سیســتم پیچیــده و متغیــر تبدیــل شود. همچنیــن ایــن سیســتم پیچیــده قســمت بزرگــی از هزینه هــای دولتــی را در بــر میگیــرد. بنابرایــن نیــاز بــه بهبــود در ایــن سیســتمها بــه شــدت احســاس می شــود و وجــود یــک دیــد سیســتمی، مــورد توجــه واقــع میشــود.

بــا وجــود پزشــکان بــا تجربه، نیــروی انســانی متبحــر و امکانــات مناســب، همچنــان ســازمانهای وابســته بــه نظــام ســلامت ماننــد بیمارســتانها، کلینیکهــا و ســایر مراکــز بــا مشــکلات زیــادی مواجــه هســتند. هــر چنــد تمــام بخشــها و افــراد مســئولیتهای خــود را به درســتی و بینقــص انجــام می دهند امــا در اکثــر مــوارد مشاهده شده عمده این مشکلات بــه دلیــل عــدم وجــود یــک نــگاه سیســتمی بــه ایــن مراکــز بــه وجــود می آینــد. مهندســی صنایــع (سیســتمهای ســلامت) کمــک میکنــد تــا سیســتمهای موجــود ســلامت شناســایی، بررســی و آنالیــز شــوند؛ ســپس بــا ارائــه راه حلهایــی، سیســتم کاراتــر عمــل کنــد و بهرهــوری سیســتم افزایــش یابــد. ایــن امــر باعــث میشــود بیمارســتانها بیمارمحــور، پاســخگو و انعطــاف پذیرتــر باشــند. البتــه بــا توجــه بــه گســترده بــودن حوزههــای مطالعاتــی مهندســی تمــام قســمتهای نظــام ســلامت میتوانــد از اقدامــات ًصنایــع، تقریبــا لازم پیشــنهاد شــده توســط مهنــدس صنایــع بهمنظــور افزایــش بهرهــوری بهــره ببرنــد.

یکــی از کاربردهــای مهندســی صنایــع در حــوزه ســلامت، برنامه‌ریــزی درمــان پرتودرمانــی بــرای بیمــاری ســرطان اســت. ســرطان بیمــاری خطرناکــی اســت کــه بــا کم توجهــی و عــدم درمان بــه موقــع مــی توانــد بــه راحتــی جــان بیمــار را بگیــرد. متاســفانه ایــن بیمــاری امروزه بــه صــورت بســیار گســترده در ســطح جهــان دیــده می شــود. روش هــای رایــج در درمــان ســرطان کــه پزشکان براسـاس نــوع ســرطان، میــزان گســتردگی و شــرایط بیمــار پیــش می‌گیرنــد، جراحــی، پرتودرمانــی، شــیمی درمانی و هورموندرمانــی هســتند. بیــش از یــک قــرن، پرتودرمانــی دارای نقــش مهمــی در درمــان ســرطان بوده اســت. پرتودرمانــی بــه دو زیــر شــاخه؛ تابــش خارجــی پرتــو و تابــش داخلــی (براکیتراپــی) تقســیم میشــود.

در براکیتراپــی، طــی عمــل جراحــی بــاز و یــا بــا اســتفاده از ســوزن، کاتــر یــا لولــه، گلوله‌هــای رادیواکتیــو در نزدیکــی یــا در داخــل تومــور قــرار میگیرنــد. در تابــش خارجــی از دســتگاه‌های تابش برای ارائــه اشــعه ایکــس، الکتــرون و پروتــون بــه تومــور اســتفاده می‌کنند. پیشــرفت‌های تکنولوژیکــی در رادیولــوژی انکولــوژی، طــی چنــد دهــه گذشــته باعــث تغییــر اساســی روش پرتودرمانــی شــده اســت. بــرای تابــش خارجــی پرتــو روشــهای مختلفــی وجــود دارد کــه یکــی از اســت. ایــن روش‌ها پرتودرمانی بــا شــدت تنظیــم شــده (IMRT) است.

طراحــی درمــان یــک گام اولیــه و مهــم بــرای درمــان هــر بیمــار تحــت پرتــو درمانــی اســت. هــر بیمــاری کــه بــا پرتــو درمانــی تحــت درمــان قــرار می‌گیــرد بایــد طــرح درمــان منحصربه فــردی داشــته باشــد. در فرآینــد طراحــی درمــان، نــوع پرتــو مشــخص میشــود؛ عکــس ســه‌بعدی بیمــار مــورد تجزیه وتحلیــل قرارگرفتــه و شــکل اجمالــی حجــم هــدف به‌دســت می‌آیــد. (حجــم بــدن بیمــار بــه ســه دســته تقســیم میشــود: حجــم هــدف برنامهریزی شده (PTV) شــامل محدوده‌ی مشــکوک بــه وجــود ســلول‌های ســرطانی، اندام‌های تحــت ریســک (OARs) اندامهایی که در نزدیکی PTV هســتند و بافتهــای نرمــال یعنــی تمامــی قســمتهای نزدیکــی دیگــر بــدن.) ســپس در مــورد میــزان دوزی کــه بایــد بــه حجم‌های موردنظــر انتقــال یابــد تصمیمگیــری میشــود.

پرتودرمانــی بــا شــدت تنظیم شــده (IMRT) روشی رایج برای انتقــال اشــعه بــه بافــت ســرطانی بــا هــدف انتقــال دوز تجویزشــده بــه حجــم هــدف و درعین حــال کاهــش آســیب بــه اندامهــای ســالم شــامل دو تصمیــم IMRTاطــراف تومــور اســت. فرآینــد درمــان بــا اساســی، انتخــاب زوایــای پرتــو و محاســبهی شــدت پرتوهــا اســت. بهینهســازی زوایــای پرتــو از اهمیــت زیــادی برخــوردار اســت کــه حجــم محاســبات بالایــی دارد.

از طــرف دیگــر، در برخــی مــوارد حرکــت و جابهجایــی تومــور در بــدن بیمــار بســیار ســریع اســت؛ ازایــن رو کوتــاه بــودن زمــان بهینه ســازی مــورد توجــه و ضــروری اســت. عــلاوه بــر آن کنتــرل دوز تابشــی زمانــی کــه اطــراف تومــور بافت هــای حساســی چــون نخــاع، کلیــه، روده، چشــم، ریــه، قلــب و ماننــد آن قــرار دارنــد، بســیار حیاتــی اســت. درنتیجــه ارائــه مدلــی کارا ازنظــر مدت زمــان حــل و کیفیــت جــواب (کاهــش میــزان آســیب بــه بافتهــای ســالم بــدن تــا حــد ممکــن و درعین حــال رســاندن میــزان دوز تجویزشــده بــه بافتهــای ســرطانی بــرای از بیــن بــردن کامــل آنهــا)، بــرای به‌دســت آوردن طــرح درمــان از اهمیــت بالایــی برخــوردار اســت.

یکــی از کارهــای مهندســان صنایــع بهینهســازی اســت کــه در پژوهشــها، مدلهــای مختلــف بهینهســازی شــامل برنامهریــزی خطــی، برنامهریــزی غیــر خطــی، برنامهریــزی عــدد صحیــح مختلــط، برنامهریــزی چنــد هدفــه خطــی و غیــر خطــی را بــرای بهدســت آوردن طــرح درمــان بهــکار گرفتهانــد. عــلاوه بــر در نظــر گرفتــن مدلهــای مختلــف، روشــها و الگوریتمهــای مختلفــی ارائــه کردهانــد کــه از لحــاظ مــدت زمــان حــل و کیفیــت جــواب مــورد بررســی و مقایســه قــرار گرفته‌ انــد.

عــلاوه بــر دغدغــه مــدت زمــان حــل، در فرآینــد پرتــو درمانــی عوامــل غیرقطعــی ماننــد تنظیــم موقعیــت بیمــار، تعریــف حجــم تومــور، حرکــت فیزیولوژیــک نامنظم (ماننــد تنفس) و دوز جذبشــده وجــود دارد کــه منجــر بــه ایجــاد تغییــر در فرآینــد درمــان میشــوند. اثربخشــی درمــان ســرطان نیازمنــد کاهــش عــدم قطعیــت ناشــی از ایــن عوامــل اســت و در نظــر گرفتــن ایــن عوامــل میتوانــد باعــث افزایــش کیفیــت جــواب شــود. به طــور خــاص مدیریــت حرکــت تومــور، چالــش عمــده در زمینــه پرتــو درمانــی خارجــی باقــی IGRT مانده اســت. یــک راه حــل بــرای کاهــش عــدم قطعیتهــا اســت کــه مشــکل ایــن روش زمــان بــر بــودن و در نتیجــه هزینــه بــر بــودن آن اســت. ازایــن رو از ایــن روش اغلــب بــرای تومورهــای نزدیــک بــه ســاختارهای حســاس و اندامهــای حیاتــی بــدن اســتفاده همچنیــن بــرای تومورهایــی کــه احتمــالا در طــول IGRTمیشــود. درمــان، تحــت تأثیــر تنفــس قــرار می گیرنــد و حرکــت می کننــد، ماننــد تومورهــای ریــه، مــورد اســتفاده قــرار میگیرد.

مهنــدس صنایــع بایــد بــرای نیــل بــه هــدف بهبود کیفیت درمان به وســیله ی پرتودرمانــی بــا شــدت تنظیمشــده راهکارهایــی ارائــه کنــد و بررســی کنــد کــه بــرای مدیریــت عــدم قطعیت هــا چــه اقداماتــی لازم اســت و آیــا بــا در نظــر گرفتــن ایــن عــدم قطعیتهــا میتــوان بــه طــرح درمانــی باکیفیــت کاراتــر رســید یــا خیــر؟

دستگاه IMRT

نویسنده : منیره امینی زاده زارع

برگرفته از نشریه سامانه نو “سیستم های سلامت”