ES2288260T3 - Fantasma para el control de calidad de un sistema de simulacion virtual de un tratamiento de raioterapia. - Google Patents
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Abstract
Fantasma para el control de calidad de un sistema simulación virtual de un tratamiento de radioterapia que comprende un dispositivo médico de tratamiento de imágenes, caracterizado porque comprende: - una cámara de soporte (1), - un núcleo (4) dispuesto en el interior de dicha cámara (1) de soporte constituido por una pluralidad de elementos (5, 6, 7, 8, 11, 12, 14, 15, 16, 17) de formas, dimensiones y densidades diferentes, simulando dichas densidades las densidades de diversos órganos y medios del cuerpo humano, estando formados dos de estos elementos (11, 12) por dos troncos de pirámides de densidades diferentes embutidos uno dentro del otro, al menos uno de ellos no presentando total simetría con respecto a su eje longitudinal, - bolas (9, 10, 13) de un material radiopaco dispuestas en el interior de dicho núcleo (4), - al menos dos caras laterales amovibles (18, 21) opuestas entre sí, que contienen hilos metálicos que definen figuras geométricas.
Description
Fantasma para el control de calidad de un
sistema de simulación virtual de un tratamiento de radioterapia.
La presente invención se refiere al campo de la
radioterapia. Más particularmente, se refiere a un dispositivo del
tipo que se conoce con el nombre de "fantasma", utilizado para
la preparación del equipo durante las operaciones de simulación
virtual que preparan la ejecución de un tratamiento de radioterapia
mediante un escáner o similar.
El tratamiento de tumores por radioterapia es
posible hoy en día utilizando aparatos que comprenden un dispositivo
médico de tratamiento de imágenes, tal como un escáner, conectado
con un dispositivo de emisión de radiación utilizado para el
tratamiento del paciente. La preparación de estos aparatos, antes de
la realización efectiva de la irradiación del paciente comprende
una etapa denominada de "simulación virtual".
Este término se refiere a un conjunto de
aplicaciones informáticas que permite al operario definir o calcular
lo que se denomina el "isocentro de tratamiento", es decir, la
zona puntual donde debe converger la radiación que debe destruir el
tumor, a la hora de simular el tratamiento que se va a efectuar con
la ayuda de negativos radiológicos reconstruidos. Se utilizan dos
componentes de aplicaciones informáticas durante la fase de
simulación virtual:
- aplicaciones informáticas que definen los
contornos por una parte del tumor que se va a tratar y por otra
parte de los órganos que es importante no alcanzar durante la
emisión de la radiación;
- y aplicaciones informáticas que permiten
colocar los haces gracias a la visión de los negativos radiológicos
reconstruidos y al posicionamiento de las máscaras o las láminas del
colimador.
El dispositivo que realiza la simulación virtual
ofrece todos los movimientos de un acelerador de partículas con la
ayuda aplicaciones informáticas configuradas. Pero normalmente, la
pertinencia de los datos proporcionados por estas aplicaciones
informáticas sólo se puede controlar durante una simulación
efectuada en presencia del paciente, lo que es limitante para éste.
Es por tanto deseable disponer de una herramienta que permitiría
realizar un control de la pertinencia del funcionamiento de las
aplicaciones informáticas de simulación virtual sin la presencia
del paciente.
Se conoce el uso, para la calibración de los
escáneres, de dispositivos denominados "fantasmas". Están
compuestos por un volumen de dimensiones conocidas de un material
(agua, poliestireno de diversas densidades, plexiglás) que se
comportan esencialmente del mismo modo que el tejido humano que
concierne al examen, desde el punto de vista de la absorción y de
la difusión de la radiación utilizada. Estos fantasmas conocidos no
están adaptados a la realización de una simulación virtual tal como
se ha definido.
Se ha propuesto en el documento "A quality
assurance phantom for digitally reconstructed radiograph (DRRs) Med
Phys 1994. 21, 902", utilizar una fantasma formado por un armazón
de poliestireno de 15 cm de lado, con cuatro caras de prueba. Esto
permite realizar una evaluación de la resolución espacial del
aparato. Sobre la cara principal se graban formas geométricas que
permiten medir la función de transferencia de modulación, la
nitidez del contraste, la linealidad espacial de los negativos
radiológicos reconstruidos y la calidad del algoritmo de
reconstrucción de los negativos radiológicos reconstruidos para un
haz divergente. Pero este fantasma no permite realizar todas las
operaciones necesarias para verificar la calidad de la simulación
virtual. Para controlar la calidad de una simulación virtual en su
conjunto, se requiere por tanto la realización de varios análisis
sucesivos de objetos de prueba diferentes, lo que requiere una
disponibilidad importante del escáner y de la consola de simulación
virtual.
El objeto de la invención es proporcionar un
fantasma que permita probar el conjunto de las funciones de
simulación virtual de un sistema de radioterapia usando un
dispositivo de tratamiento de imágenes tal como un escáner,
mediante un número mínimo de operaciones.
Para ello, la invención tiene por objeto un
fantasma para el control de calidad de un sistema simulación virtual
de un tratamiento de radioterapia que comprende un dispositivo
médico de tratamiento de imágenes, caracterizado porque
comprende:
- una cámara de soporte,
- un núcleo dispuesto en el interior de dicha
cámara de soporte constituido por una pluralidad de elementos de
formas, dimensiones y densidades diferentes, simulando dichas
densidades las densidades de diversos órganos y medios del cuerpo
humano, estando formados dos de estos elementos por dos troncos de
pirámides de densidades diferentes embutidos uno dentro del otro,
al menos uno de ellos no presentando total simetría con respecto a
su eje longitudinal,
- bolas de un material radiopaco dispuestas en
el interior de dicho núcleo,
- al menos dos caras laterales amovibles
opuestas entre sí, que contienen hilos metálicos que definen figuras
geométricas.
Preferiblemente, el fantasma es de forma general
cúbica.
Preferiblemente, una de las bolas se coloca en
el centro del núcleo.
Preferiblemente, el fantasma comprende seis
caras laterales amovibles que contienen hilos metálicos definen
figuras geométricas.
Como se comprenderá, el fantasma la invención
comprende en primer lugar una cámara de soporte, preferiblemente de
forma cúbica. Sobre esta cámara de soporte se montan al menos dos
placas sobre las cuales se realiza una figura geométrica con la
ayuda de hilos metálicos que se incrustan en su interior, colocados
opuestos entre sí sobre la cámara de soporte. Estas dos placas
sirven para verificar que la divergencia de la imagen reconstruida
se establece correctamente. De manera ventajosa, todas las caras de
la cámara de soporte comprenden tales placas, de modo que es
posible realizar un máximo de pruebas de divergencia en el
transcurso de una única operación. La cámara está provista en su
interior de volúmenes que presentan formas geométricas diferenciadas
así como densidades diferentes, que permiten simular las densidades
de diversos órganos (tales como los pechos, los músculos, los
huesos, los pulmones llenos de aire). Uno de estos volúmenes, en
particular, está formado por troncos de pirámides ajustados unos
dentro de otros. En el interior de estos volúmenes se coloca un
cierto número de bolas metálicas, preferiblemente de acero, en
posiciones definidas. Preferiblemente, una de las bolas se coloca
en el centro del fantasma. Estas bolas constituyen los puntos de
referencia de los isocentros de tratamiento. La comparación entre
la imagen de los volúmenes en el interior de la cámara y la realidad
permite verificar la calibración de las aplicaciones informáticas
de simulación virtual.
La invención se comprenderá mejor con la lectura
de la descripción más adelante, que se proporciona con referencia a
las figuras siguientes:
- la figura 1, que representa en perspectiva un
ejemplo de cámara de soporte para fantasma según la invención y sus
caras laterales asociadas
- la figura 2, que representa en perspectiva un
ejemplo de núcleo previsto para insertarse en el interior de dicha
cámara de soporte;
- la figura 3, que representa una vista de corte
según III-III (figura 3a) y de corte según
IV-IV (figura 3b) de una parte de dicho núcleo;
- la figura 4, que representa en perspectiva
otra parte de dicho núcleo.
La cámara de soporte 1 representada en la figura
1 está formada por el ensamblado de dos elementos que, en el
ejemplo representado, forman un cubo de 19 cm de lado. El primer
elemento 2 es una caja abierta sobre su cara superior, cuya base es
un cuadrado de 19 cm de lado y cuyas caras laterales tienen una
altura de 18 cm. El segundo elemento 3 es una placa cuadrada de 19
cm de lado y de 1 cm de espesor que está dispuesta en la parte
superior de la cámara 1 de manera que forme una cubierta para el
primer elemento 2. Estos dos elementos 2, 3 están hechos de un
material tal como el poliestireno de alto impacto (de densidad 1,05)
pero podrían también estar hechos de polimetilmetacrilato (PMMA),
por ejemplo. Estos dos elementos 2, 3 se unen mediante tornillos de
material tal como nylon de 2 cm de largo.
La cámara de soporte 2 está prevista para
contener un núcleo 4, un ejemplo del cual está representado en la
figura 2.
Este núcleo 4 está formado por un ensamblado
cúbico de 17 cm de lado, formado por elementos de los cuales
algunos tienen propiedades geométricas diferenciadas, y presentan
densidades diversas densidades representativas de las densidades de
diversos órganos y medios del cuerpo humano que puede atravesar la
radiación del dispositivo de radioterapia. Entre estos elementos se
encuentran cuatro cubos 5, 6, 7, 8 de 3,5 cm de lado que ocupan
cada uno un vértice del núcleo 4. Dos de estos cubos 5, 6 se colocan
sobre dos vértices diagonalmente opuestos. Estos cubos 5, 6, 7, 8
son todos de densidades diferentes. Por ejemplo, el cubo 5 tiene una
densidad de 0,991 simulando la de un seno, el cubo 6 tiene una
densidad de 1,609 simulando la de los huesos, el cubo 7 tiene una
densidad de 1,062 simulando los músculos y el cubo 8 tiene una
densidad de 0,465 simulando los pulmones vacíos. Sobre los vértices
de los cubos 5, 6 situados en los puntos con las coordenadas (5;5;5)
y (-5;-5,-5) con el origen en el centro del núcleo 4 se colocan
bolas de un material radiopaco tal como acero 9, 10 previstas para
simular isocentros de tratamiento. El acero se selecciona
preferiblemente frente a otros materiales porque es bien visible en
las imágenes reconstruidas y no causa demasiados artefactos sobre la
imagen.
Otros de estos elementos están formados por un
elemento 11 en forma de tronco de pirámide de largo "L" = 13,5
cm, cuya base mayor es un cuadrado de 5,5 cm de lado, y por un
elemento 12 que envuelve al elemento 11 y tiene una forma exterior
no totalmente simétrica con respecto a su eje longitudinal. Rodea al
elemento 11 sobre un espesor
"e'" = 1 cm en tres de los lados de su base mayor y sobre un espesor "e" = 0,5 cm en el cuarto lado. Estos dos elementos 11, 12 tienen densidades diferentes. El conjunto formado por estos dos elementos 11, 12 está previsto para formar la parte central del núcleo 4. Tiene un largo "L" de 13,5 cm, que es por tanto inferior al largo de una arista del núcleo 4, que por lo tanto no atraviesa de lado a lado. Preferiblemente, en el interior del elemento 11, a una distancia "d" de la base mayor igual a 8,5 cm, se encuentra una bola de acero 13 simulando un isocentro de tratamiento. La distancia "d" se selecciona para que la bola 13 se encuentre exactamente en el centro del cubo formado por el núcleo 4 montado.
"e'" = 1 cm en tres de los lados de su base mayor y sobre un espesor "e" = 0,5 cm en el cuarto lado. Estos dos elementos 11, 12 tienen densidades diferentes. El conjunto formado por estos dos elementos 11, 12 está previsto para formar la parte central del núcleo 4. Tiene un largo "L" de 13,5 cm, que es por tanto inferior al largo de una arista del núcleo 4, que por lo tanto no atraviesa de lado a lado. Preferiblemente, en el interior del elemento 11, a una distancia "d" de la base mayor igual a 8,5 cm, se encuentra una bola de acero 13 simulando un isocentro de tratamiento. La distancia "d" se selecciona para que la bola 13 se encuentre exactamente en el centro del cubo formado por el núcleo 4 montado.
En el interior de la parte del núcleo 4 situada
por detrás de los elementos en tronco de pirámide 11, 12, se
incluyen igualmente tres elementos 14, 15, 16 de largo "l" = 6
cm, y de anchura y espesor iguales a 2 cm. Estos elementos se
disponen de manera superpuesta y decalados longitudinalmente entre
sí. Aquí también tienen cada uno densidades diferentes simulando
diversos constituyentes del cuerpo humano.
El resto 17 del núcleo 4 cúbico, en cuyo
interior se colocan los diferentes elementos 5, 6, 7, 8, 11, 12,
14, 15, 16, está formado por un cuerpo en poliestireno.
Finalmente, la cámara 1 está revestida sobre sus
seis caras por placas 18, 19, 20, 21, 22, 23 cuadradas de 20 cm de
lado y de 0,5 cm de espesor que se le fijan de manera desmontable
mediante tornillos de 1 cm de largo en un material
radiotransparente tal como el nylon. Estas placas
18-23 son de plexiglás, y comprenden, incrustados
en su interior, hilos de un metal tal como el cobre que dibujan
figuras geométricas tales como las que se representan en la figura
1. Cada una de estas figuras puede utilizarse para la verificación
de una o varias funciones particulares de la aplicación
informática, según la manera en que la aplicación informática le
restituye la forma. El hecho de haber seis tales placas
desmontables 18-23 es ventajoso en que permite
probar un máximo de funciones en el transcurso de de un único
ensayo. El espíritu de la invención contempla prever un número
menor de placas desmontables. No obstante, se requiere un mínimo de
dos placas 18-23 dispuestas sobre dos caras
opuestas del núcleo 4 para verificar que la divergencia de la imagen
reconstruida es correcta. Para ello, están particularmente
indicados los dibujos de círculos tal como se representa sobre las
placas 18, 21 de la figura 1.
El fantasma que se acaba de describir y
representar no es más que un ejemplo; En particular, el espíritu de
la invención contempla proporcionarle una forma distinta de la
cúbica. El cubo presenta la ventaja de una gran facilidad de manejo
y de una intercambiabilidad de las placas 18-23 que
constituyen sus caras exteriores. Las formas y dimensiones de los
elementos que forman el núcleo 4 pueden ser diferentes de las que se
han descrito. No obstante, la presencia de elementos ajustados unos
dentro de otros en los troncos de pirámide 11, 12 de densidades
diferentes es indispensable.
Esto permite verificar:
- la capacidad de la aplicación informática para
efectuar con precisión el perfilado automático de órganos de
densidades diferentes;
- la precisión de los márgenes de seguridad que
se pueden aplicar a un órgano que se va a mover durante el
tratamiento; el hecho de que el elemento 12 sea disimétrico se desea
para verificar una expansión de órgano no simétrica; conociendo los
espesores de los elementos 11 y 12 es posible comparar la medición
de estos elementos al cálculo del margen hecho por la aplicación
informática que debe corresponder al espesor del material del
elemento exterior 12;
- la capacidad de la aplicación informática para
interpolar contornos diferentes, pudiendo así estimar la precisión
de reconstrucción de volumen.
Claims (4)
1. Fantasma para el control de calidad de un
sistema simulación virtual de un tratamiento de radioterapia que
comprende un dispositivo médico de tratamiento de imágenes,
caracterizado porque comprende:
- una cámara de soporte (1),
- un núcleo (4) dispuesto en el interior de
dicha cámara (1) de soporte constituido por una pluralidad de
elementos (5, 6, 7, 8, 11, 12, 14, 15, 16, 17) de formas,
dimensiones y densidades diferentes, simulando dichas densidades
las densidades de diversos órganos y medios del cuerpo humano,
estando formados dos de estos elementos (11, 12) por dos troncos de
pirámides de densidades diferentes embutidos uno dentro del otro, al
menos uno de ellos no presentando total simetría con respecto a su
eje longitudinal,
- bolas (9, 10, 13) de un material radiopaco
dispuestas en el interior de dicho núcleo (4),
- al menos dos caras laterales amovibles (18,
21) opuestas entre sí, que contienen hilos metálicos que definen
figuras geométricas.
2. Fantasma según la reivindicación 1,
caracterizado porque tiene una forma general cúbica.
3. Fantasma según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque una (13) de estas bolas se coloca en el
centro del núcleo (4).
4. Fantasma según una de las reivindicaciones 1
a 3, caracterizado porque comprende seis caras laterales
(18-23) amovibles que contienen hilos metálicos que
definen figuras geométricas.
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- 2007-08-28 CY CY20071101125T patent/CY1106832T1/el unknown
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