Optical system
for precise measurement
of the accelerator’s mechanical isocenter
Make all tests recommended by AAMP
NaviRation™ enables to make all tests recommended by the TG142 protocol of the American Association of Medical Physicists.
Measurement with unsurpassed accuracy level
It assures measurement of the geometric movements of the accelerator with an accuracy level unsurpassed by any other device. The maximum measurement error does not exceed 0.1 mm.
Fully independent of the device and operator
The measurement outcomes are idependent of the measured device (accelerator) and from the person performing the measurement.
Who we are
We are a team of medical physicists involved in the planning and preparation of cancer treatment by means of ionising radiation – i.e. radiotherapy.
Our task is to ensure highest levels of both safety and effectiveness of radiotherapeutic procedures. Among other things, we perform quality control tests of medical accelerators.
Motivation and challenges
In our everyday work, we have observed that there is a lack of precise devices for performing geometric tests of linear accelerators, in particular the accelerator isocenter.
Geometric calibration is vital for radiotherapy but of utmost importance for modern volumetric rotational irradiation techniques. This observation pushed us to investigate methods and tools enabling precise, independent of the tested device and quick isocenter measurement.
Methodology
A precise measurement of the position of any movable part of an accelerator can be performed in a number of ways. However, very precise measurement, one with an uncertainty level below 0.1 mm, which is necessary for isocenter measurement is hard to achieve
We therefore decided to develop a tool using photogrammetric methods, i.e. to measure the position based on registration of images.
Project description
The Naviration system was created thanks to the support from European funds under the Operational Program Eastern Poland 2014-2020. The project „Development of a globally innovative mobile optical system NaviRation” implemented in 2021-2022 received funding in the amount of PLN 919,049.75. Total project cost comprised PLN 1 169 923,00.
Radiation therapy is used in over 10 million cancer patients annually. Treatment outcomes depend on on the accuracy of therapeutic dose delivery. Even small errors in the implementation of radiotherapy can lead to both failure to heal and serious radiation damage. An error of a few millimeters can cause blindness or permanent damage to nerve conduction. Therefore, it is necessary to ensure high precision of the geometric implementation of the irradiation. Many efforts are made to ensure such high precision. Unfortunately, there are still no commonly available devices that allow easy determination of the linear accelerator status.
This gap in the market will be filled by the accelerator quality control device designed by us. The aim of the project is to enhance the precision and efficiency of radioterapy, by developing a globally innovative mobile optical system NaviRation, used to control the quality of linear accelerators. This will be achieved by the following subgoals:
– increasing the precision of quality control measurements in radiotherapy, which will increase patient safety,
– shortening the time of quality control,
– increasing the number of irradiated patients due to the shortened time spent on measurements,
– increasing the safety of irradiation of small lesions.
NaviRation consists of a trolley with two optical cameras installed, which determine the location of markers attached to the moving elements of the accelerator, and software used to analyze the data collected during the measurement. Within the framework of the project, work was carried out on the following aspects of the system:
– construction of a driving platform and a measuring optical system,
– development of measurement procedures,
– development of software for data collection and analysis,
– preparation of documentation and certification of the system,
– promotion and pilotage in the use of the device in clinical conditions.
The prototype of the NaviRation system was handed over in 2023 to assess and test whether the product meets the expectations of the National Institute of Oncology. An offer to sell the system to radiotherapy centers in Poland has been prepared.
Opis Projektu
System Naviration powstał dzięki wsparciu ze środków publicznych w ramach Programu Operacyjnego Polska Wschodnia 2014-2020 . Realizowany w latach 2021-2022 projekt „Opracowanie innowacyjnego na skalę globalną mobilnego systemu optycznego NaviRation” otrzymał dofinansowanie w wysokości 919 049,75 zł. Całkowity koszt projektu wyniósł 1 169 923,00 zł.
Radioterapia jest stosowana u ponad 10 mln pacjentów z chorobą nowotworową rocznie. Wyniki leczenia zależą m.in. od dokładności dostarczenia dawki terapeutycznej. Nawet niewielkie błędy w realizacji radioterapii mogą prowadzić zarówno do niewyleczenia, jak i do poważnych uszkodzeń popromiennych. Kilkumilimetrowy błąd może powodować utratę wzroku lub trwałe uszkodzenie przewodnictwa nerwowego. Dlatego konieczne jest zapewnienie wysokiej precyzji realizacji geometrycznej napromieniowania. Podejmowanych jest wiele wysiłków, aby taką wysoką precyzję zapewnić. Niestety ciągle nie są powszechnie dostępne urządzenia, które umożliwiają łatwe określenie stanu przyspieszacza liniowego (akceleratora).
Tę lukę na rynku zapełni zaprojektowane przez nas urządzenie do kontroli jakości akceleratorów. Cel projektu to opracowanie innowacyjnego na skalę globalną mobilnego systemu optycznego NaviRation, służącego do kontroli jakości przyspieszaczy liniowych.
NaviRation pozwoli na:
– zwiększenie precyzji pomiarów kontroli jakości w radioterapii, co zwiększy bezpieczeństwo pacjentów,
– skróci czas wykonywania kontroli jakości,
– zwiększenie liczby napromienianych pacjentów dzięki skróconemu czasu przeznaczonego na pomiary,
– Zwiększy bezpieczeństwo napromieniania małych zmian.
NaviRation składa się z jezdnego wózka, na którym zainstalowano dwie kamery optyczne, określające położenie markerów przyczepionych do ruchomych elementów akceleratora oraz oprogramowania, z użyciem którego analizowane są zgromadzone w trakcie pomiaru dane. W ramach projektu trwały prace nad następującymi aspektami systemu:
– wykonanie platformy jezdnej i pomiarowego układu optycznego,
– opracowanie procedur pomiarowych,
– rozwój oprogramowania do zbierania i analizy danych,
– wykonanie dokumentacji oraz certyfikacji systemu,
– promocja i pilotaż w zakresie stosowania urządzenia w warunkach klinicznych.
Prototyp systemu NaviRation został przekazany w 2023 roku, celem oceny i testów czy produkt spełnia oczekiwania Narodowego Instytutu Onkologii im. Marii Skłodowskiej-Curie Państwowy Instytut BadawczyNIO-PIB w Warszawie. Została przygotowana oferta sprzedaży systemu ośrodkom radioterapii w Polsce.