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Automated Radiation Target Contouring and Treatment Planning Via RATA: A Multi-Center RCT

2026년 11월 2일 업데이트: zhaoxiaohui

Automated Target Volume Contouring and Intelligent Treatment Planning Based on a Multi-Agent Collaborative Radiotherapy Large Model (RATA): A Multi-Center Validation and Prospective Randomized Controlled Trial

Radiotherapy, a cornerstone of comprehensive cancer treatment, relies heavily on clinician expertise for target volume contouring and treatment planning. Consequently, clinical practice is often constrained by procedural bottlenecks, inter-observer variability, and prolonged iterative feedback cycles. Although current artificial intelligence (AI) models have demonstrated progress in automated contouring, key limitations persist, including insufficient integration of multimodal clinical text, a lack of closed-loop dosimetric feedback, and limited generalizability across complex cancer types.

This study aims to develop and validate RATA (Radiotherapy Treatment Multi-Agent Assistant), a novel large model system powered by a collaborative multi-agent architecture. Driven by Large Language Model (LLM) decision engines, RATA processes pathological imaging, electronic health records (EHR), and multimodal medical data to construct a end-to-end, fully automated closed-loop pipeline encompassing "target contouring, plan design, dosimetric evaluation, and reflective refinement." Innovatively breaking through traditional unidirectional radiotherapy workflows, the system establishes a dosimetric feedback-driven adaptive iteration mechanism, leveraging dose distribution outcomes to guide multi-agent dynamic fine-tuning of target volumes, thereby mimicking the collaborative clinical logic between senior radiation oncologists and medical physicists.

For validation, this study adopts a multi-center, three-stage clinical validation framework-comprising multi-center retrospective validation, human-AI collaborative efficacy assessment, and a prospective randomized controlled trial (RCT)-to comprehensively evaluate the system's performance in improving contouring precision, mitigating experience-dependent disparities across clinician seniority, and reducing total workflow processing time. Implementation of the RATA platform holds potential to eliminate redundant operational steps, enabling a minute-level "scan-to-treat" response. Furthermore, its natural language interaction interface optimizes human-AI collaboration and substantially reduces clinical workload. Overall, this study not only establishes a standardized, intelligent assistance paradigm for precision radiation oncology but also provides essential evidence-based support and technological foundations for the clinical translation of multimodal AI in complex cancer management.

연구 개요

연구 유형

중재적

등록 (추정된)

62

단계

  • 해당 없음

연락처 및 위치

이 섹션에서는 연구를 수행하는 사람들의 연락처 정보와 이 연구가 수행되는 장소에 대한 정보를 제공합니다.

연구 연락처

연구 장소

    • Guangdong
      • Guangzhou, Guangdong, 중국, 510120
        • Sun Yat-sen Memorial Hospital, Sun Yat-sen University
        • 연락하다:
        • 수석 연구원:
          • Xiaohui Zhao, MD

참여기준

연구원은 적격성 기준이라는 특정 설명에 맞는 사람을 찾습니다. 이러한 기준의 몇 가지 예는 개인의 일반적인 건강 상태 또는 이전 치료입니다.

자격 기준

공부할 수 있는 나이

  • 어린이
  • 성인
  • 고령자

건강한 자원 봉사자를 받아들입니다

아니

연구 대상 성별

모두

설명

Inclusion Criteria:

  • Pathologically confirmed malignant neoplasm requiring definitive or adjuvant radiotherapy.
  • Availability of verified pathology report.
  • Availability of baseline imaging examinations and diagnostic reports.
  • Availability of standardized and complete clinical electronic health records.

Exclusion Criteria:

  • Incomplete clinical, imaging, or follow-up data.
  • Presence of multiple primary malignancies.
  • Patients scheduled for salvage or palliative radiotherapy.

공부 계획

이 섹션에서는 연구 설계 방법과 연구가 측정하는 내용을 포함하여 연구 계획에 대한 세부 정보를 제공합니다.

연구는 어떻게 설계됩니까?

디자인 세부사항

  • 주 목적: 건강 서비스 연구
  • 할당: 무작위
  • 중재 모델: 병렬 할당
  • 마스킹: 하나의

무기와 개입

참가자 그룹 / 팔
개입 / 치료
실험적: RATA-Assisted Workflow Arm

Patients in this arm receive radiotherapy using the RATA-assisted "scan-to-treat" model. Patients remain in position on the couch while the Multi-Agent Collaborative Radiotherapy Large Model (RATA) executes target volume contouring, treatment planning, dosimetric evaluation, and reflective refinement in a closed-loop automated workflow, enabling rapid delivery of the first fraction.

An AI-driven multi-agent platform utilizing large language model decision engines to automatically perform target volume contouring, dosimetric plan generation, evaluation, and adaptive refinement for cancer radiotherapy.

활성 비교기: Standard Offline Workflow Arm

Patients in this arm follow the traditional offline clinical workflow. After initial simulation CT scanning, patients leave the treatment room while radiation oncologists and medical physicists manually perform target contouring and treatment planning according to standard practice. Patients return to the clinic at a later scheduled time for their first radiation fraction.

Conventional offline radiation therapy planning workflow, where target volume contouring and treatment planning are manually performed by radiation oncologists and medical physicists according to routine institutional protocols.

연구는 무엇을 측정합니까?

주요 결과 측정

결과 측정
측정값 설명
기간
Total Closed-Loop Workflow Duration
기간: At the time of simulation and treatment planning for each participant (up to 1 day)

Total time (in minutes) required for the complete end-to-end radiotherapy planning closed-loop workflow, measured from initial CT simulation scan completion to final clinical treatment plan approval and readiness for first fraction delivery.

At the time of simulation and treatment planning for each participant (up to 1 day)

2차 결과 측정

결과 측정
측정값 설명
기간
Clinical Acceptance Rate of Treatment Plans
기간: At plan evaluation prior to treatment delivery (up to 1 day)

Percentage of treatment plans rated as clinically acceptable (score ≥3 on a 5-point Likert scale) by senior radiation oncologists without substantial manual re-planning.

At plan evaluation prior to treatment delivery (up to 1 day)
Planning Time and Workload Reduction Rate
기간: At plan evaluation prior to treatment delivery (up to 1 day)

Total clinician active manual intervention time (contour editing and plan optimization duration in minutes) and percentage of labor time saved compared to the standard manual workflow.

At plan evaluation prior to treatment delivery (up to 1 day)
Contouring Accuracy Metrics and Dosimetric Parameters
기간: At plan evaluation prior to treatment delivery (up to 1 day)

Geometric similarity metrics including Dice Similarity Coefficient (DSC), 95% Hausdorff Distance (HD95), and Average Surface Distance (ASD); dosimetric indicators including Target Coverage (V95%), Conformity Index (CI), Homogeneity Index (HI), and Organs-at-Risk (OAR) dose constraints.

At plan evaluation prior to treatment delivery (up to 1 day)
First Setup Verification Pass Rate
기간: At the first fraction of radiotherapy delivery (Day 1 of treatment)

Proportion of participants passing the initial positional setup and position verification check (e.g., CBCT/IGRT alignment) prior to the first fraction delivery on the treatment couch.

At the first fraction of radiotherapy delivery (Day 1 of treatment)

공동 작업자 및 조사자

여기에서 이 연구와 관련된 사람과 조직을 찾을 수 있습니다.

연구 기록 날짜

이 날짜는 ClinicalTrials.gov에 대한 연구 기록 및 요약 결과 제출의 진행 상황을 추적합니다. 연구 기록 및 보고된 결과는 공개 웹사이트에 게시되기 전에 특정 품질 관리 기준을 충족하는지 확인하기 위해 국립 의학 도서관(NLM)에서 검토합니다.

연구 주요 날짜

연구 시작 (추정된)

2026년 11월 9일

기본 완료 (추정된)

2029년 2월 1일

연구 완료 (추정된)

2029년 2월 28일

연구 등록 날짜

최초 제출

2026년 11월 2일

QC 기준을 충족하는 최초 제출

2026년 11월 2일

처음 게시됨 (실제)

2026년 11월 6일

연구 기록 업데이트

마지막 업데이트 게시됨 (실제)

2026년 11월 6일

QC 기준을 충족하는 마지막 업데이트 제출

2026년 11월 2일

마지막으로 확인됨

2026년 11월 1일

추가 정보

이 연구와 관련된 용어

기타 연구 ID 번호

  • SYSKY-2026-406-03

개별 참가자 데이터(IPD) 계획

개별 참가자 데이터(IPD)를 공유할 계획입니까?

아니요

약물 및 장치 정보, 연구 문서

미국 FDA 규제 의약품 연구

아니

미국 FDA 규제 기기 제품 연구

아니

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