ES2872345T3 - Sistema para determinar la posición de objetos en una sala de irradiación para radioterapia - Google Patents

Abstract

Sistema para determinar la posición de objetos en una sala de irradiación para radioterapia, que comprende varios láseres de sala (18, 20, 22, 24) dispuestos en la sala de irradiación, que están realizados respectivamente para proyectar para el posicionamiento de un paciente al menos una línea láser sobre el superficie de un paciente que se encuentra sobre una mesa de paciente (10) en la sala de irradiación, y que comprende además al menos una cámara (34, 36), que está realizada para detectar al menos una línea láser proyectada por al menos uno de los láseres de sala (18, 20, 22, 24) sobre la superficie del paciente, y que comprende un equipo de evaluación y control (38) que está realizado para determinar durante un proceso de irradiación sobre la base de los valores medidos detectados por la cámara (34, 36), mediante un procedimiento de triangulación en tiempo real, los puntos de coordenadas a lo largo de la línea láser proyectada sobre la superficie del paciente y compararlos con puntos de coordenadas teóricas para el posicionamiento del paciente, comprendiendo el equipo de control y evaluación además un equipo de almacenamiento en el que los puntos de coordenadas determinados durante el proceso de irradiación se almacenan para la documentación del proceso de irradiación, caracterizado por que al menos uno de los láseres de sala (18, 20, 22, 24) proyecta una línea láser sobre la superficie del aparato de irradiación (16) en la sala de irradiación, estando realizada al menos una cámara (34, 36) para detectar la línea laser proyectada por el al menos un láser de sala (18, 20, 22, 24) sobre la superficie del aparato de irradiación (16), y estando realizado el equipo de evaluación y control (38) para determinar durante un proceso de irradiación, sobre la base de los valores de medición detectados por la cámara (34, 36), mediante un procedimiento de triangulación en tiempo real, los puntos de coordenadas a lo largo de la línea laser proyectada sobre la superficie del aparato de irradiación (16), y estando realizado el equipo de evaluación y control (38) además para almacenar los puntos de coordenadas determinados durante el proceso de irradiación a lo largo de la línea láser proyectada sobre la superficie del aparato de irradiación (16) en el equipo de almacenamiento para la documentación del proceso de irradiación.

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema para determinar la posición de objetos en una sala de irradiación para radioterapia

La invención se refiere a un sistema para determinar la posición de objetos en una sala de irradiación para radioterapia. En dichas salas de radiación se lleva a cabo una radioterapia de pacientes para el tratamiento del cáncer. Por medio de los aparatos de irradiación, los tumores se irradian con radiación ionizante. Es decisivo el posicionamiento correcto del paciente, para que la radiación ionizante incida de manera óptima en el tumor. En una sala de TC separada de la sala de irradiación, con la ayuda de tomas de TC se localiza el área que ha de ser irradiada y se aplican marcas en el cuerpo del paciente, con cuya ayuda el paciente se posiciona posteriormente en la sala de irradiación. Para ello, en la sala de irradiación están dispuestos los denominados láseres de sala. Los láseres de sala son proyectores láser dispuestos fijamente en el techo o la pared de la sala de irradiación, que generan uno o dos abanicos de luz. Generalmente, están instalados al menos tres láseres de sala de este tipo, que están orientados hacia el isocentro del aparato de irradiación. Con la ayuda de las marcas aplicadas en el cuerpo del paciente y por medio de los láseres de sala, el paciente es orientado para la irradiación mediante un desplazamiento adecuado de una mesa de paciente. En particular, las marcas aplicadas en el cuerpo del paciente se ponen en congruencia con las cruces de láser orientadas hacia el isocentro del aparato de irradiación. En el estado actual de la técnica, para el fin del posicionamiento se usa solo una pequeña área de las líneas láser proyectadas respectivamente alrededor de la cruz láser. A causa de la expansión de los abanicos de luz, los láseres de la sala habitualmente iluminan, además del paciente, también otros objetos en la sala de irradiación.

Del documento DE10342202A1 se conoce un dispositivo para la vigilancia de posición de un paciente durante una irradiación, en el que dos o más aparatos distanciómetros miden respectivamente la distancia con respecto a un punto en la piel del paciente. Un equipo de evaluación determina a partir de los al menos dos valores de distancia si la posición del paciente ha cambiado con respecto a una posición inicial. Para la medición de distancia se puede emplear la llamada triangulación fuera del eje (“off-axis”). Sin embargo, de esta manera se captan solo unos pocos puntos individuales en la piel del paciente, por lo que no es posible de una manera satisfactoria una vigilancia precisa y completa de la posición del cuerpo del paciente. Además, el dispositivo conocido tiene una construcción compleja, ya que los aparatos distanciómetros deben alojarse adicionalmente en la sala de irradiación. Además, del documento DE29724767U1 se conoce un dispositivo para captar la posición de un objeto situado en una sala de irradiación. Se debe evitar una colisión de componentes del equipo médico, por ejemplo, de un emisor de rayos, con otros objetos situados en la sala. Se puede emplear una técnica de triangulación 3D. También este dispositivo conocido tiene una construcción compleja, ya que los emisores de luz y las cámaras empleados para la medición deben alojarse adicionalmente en la sala de irradiación.

Del documento WO2011/071442A1 se conocen un sistema y un procedimiento para el posicionamiento de un paciente. Un proyector de patrón proyecta sobre un paciente un patrón que es detectado a través de cámaras. A partir de la señal detectada se crea una representación de la superficie del paciente y se compara con una representación de referencia almacenada. Una diferencia de las dos representaciones se determina y se proyecta, por medio de un proyector adicional, sobre el abdomen del paciente.

De los documentos WO2012/118228A1 y WO2009/088407A1 se conocen métodos para la toma en consideración de la respiración y el movimiento resultante de un tumor que ha de ser irradiado de un paciente durante la sesión de radioterapia.

El documento EP0687443A1 describe un dispositivo para el posicionamiento y el marcado de un paciente con láseres lineales desplazables, a continuación de una toma de TC. El documento WO2011/026601A1 describe la representación de una figura geométrica sobre la superficie corporal de un paciente en una sala de tratamiento, que con láseres rígidos o móviles se proyecta sobre la superficie del paciente y se graba con una cámara.

El proceso de posicionamiento del paciente explicado al principio se basa en una evaluación subjetiva por el respectivo usuario. Es un hecho indiscutible que los puntos marcados en la piel del paciente para el posicionamiento del paciente ya no satisfacen los requisitos de precisión para la radioterapia moderna actual con dosis altas por fracción de radiación y campos de radiación pequeños con gradientes de campo elevados. Nuevos procedimientos de formación de imagen como el CB-TC, el ultrasonido o la resonancia magnética están llegando a la sala de irradiación y ya se están integrando en esta en la actualidad. Los métodos de registro de imágenes multimodales con algoritmos rígidos (RIR) o elásticos (DIR deformables) y los métodos de posicionamiento por imágenes se han vuelto indispensables en la radioterapia actual. No obstante, tampoco la radioterapia actual puede prescindir de un posicionamiento inicial lo más preciso posible del paciente con líneas láser. Los algoritmos de posicionamiento por imágenes utilizan procedimientos de optimización especiales para comparar las tomas 3D creadas antes de la irradiación con una posición de referencia 3D por TC. Si a causa de un posicionamiento incorrecto del paciente, la posición inicial del paciente no está lo suficientemente cerca de la posición de referencia, estos procedimientos de optimización pueden proporcionar resultados erróneos. De esta manera, se pueden producir indicaciones de posicionamiento (vectores de desplazamiento) erróneos y, por lo tanto, a una irradiación del paciente no acorde con la planificación.

La toma de imágenes CB-TC antes de cada fracción de irradiación requiere mucho tiempo y con cada toma aumenta la exposición a la radiación de los órganos sanos del paciente, lo que posteriormente puede conducir a un cáncer inducido por radiación. A este respecto, se debe prestar especial atención al tratamiento de niños y pacientes adultos jóvenes.

Por tanto, sigue existiendo una creciente necesidad de poder realizar el posicionamiento del paciente para la irradiación y durante la irradiación con la máxima precisión y sin exposición adicional a la radiación. Además, con los aparatos de irradiación modernos descritos anteriormente con capacidad de altas dosis, gradientes de campo pronunciados y tiempos de tratamiento cortos, existen unos requisitos cada vez más altos en cuanto a la precisión de los aparatos empleados para la irradiación. Esto se refiere especialmente a la radioterapia de intensidad modulada (IMRT, VMAT). Como es sabido, el cabezal de un acelerador lineal (“Gantry” / pórtico) empleado para la irradiación gira alrededor del paciente durante la irradiación. Por ejemplo, en la tecnología VMAT, la intensidad de la radiación se modula con un cambio en la velocidad de giro del pórtico en determinadas posiciones de círculo y por las diferentes aberturas de los colimadores multhoja (MLC). Si, por ejemplo, en el curso del movimiento circular del pórtico se producen desviaciones de posición, como pueden ser provocadas, por ejemplo, por el alto peso del pórtico, esto repercute de manera inaceptable en el resultado de la irradiación. Además, ha resultado que también juega un papel importante la precisión de posición de una mesa de paciente que soporta al paciente. Incluso las desviaciones más pequeñas, como las que resultan, por ejemplo, por los diferentes pesos de los pacientes, repercuten de manera desfavorable en la calidad de la fracción de irradiación en los procedimientos de irradiación de alta precisión actuales.

Partiendo del estado de la técnica descrito, la invención tiene el objetivo de proporcionar un sistema y un procedimiento del tipo mencionado al principio, con los que se pueda determinar con una construcción sencilla, pero no obstante de manera precisa la posición de los objetos en una sala de irradiación para radioterapia. Además, se deben detectar desviaciones de posición inadmisibles y se deben optimizar los procesos de irradiación siguientes.

La invención consigue el objetivo mediante el objeto de la reivindicación independiente 1. Formas de realización ventajosas se hallan en las reivindicaciones dependientes, la descripción y las figuras.

El sistema según la invención puede comprender especialmente el aparato de irradiación y la mesa de paciente. En la sala de irradiación se encuentra de manera conocida de por sí un aparato de irradiación para la terapia contra el cáncer de un paciente. El aparato de irradiación es especialmente un acelerador lineal (LINAC), cuyo cabezal (pórtico) gira alrededor de una mesa para el paciente que soporta al paciente durante la irradiación. Según la invención, está previsto emplear los láseres de sala, descritos al principio, dispuestos de forma fija en la sala de irradiación, que se utilizan para el posicionamiento de un paciente para la irradiación, para funciones adicionales, en concreto, para la determinación de la posición de un paciente y, dado el caso, de objetos adicionales en la sala de irradiación. Para ello se utiliza el procedimiento de triangulación láser, conocido de por sí. Para ello, al menos una línea láser, preferiblemente varias líneas láser, se proyecta al menos sobre el paciente y al menos una línea láser, preferiblemente todas las líneas láser, son grabadas por una o varias cámaras de alta resolución. Por la utilización de los láseres de sala empleados para el posicionamiento del paciente, que ya están presentes de por sí, se simplifica la construcción del sistema según la invención. A diferencia del estado de la técnica, además, no se miden solo pocos puntos individuales en la superficie del paciente en cuanto a su distancia hasta el pórtico, sino que las coordenadas 3d a lo largo de la sección evaluada respectivamente de las líneas láser se determinan mediante el procedimiento de medición de la triangulación. Las líneas láser se pueden generar, por ejemplo, mediante lentes cilíndricas. Los láseres de sala pueden emitir básicamente luz láser en cualquier rango de longitud de onda, preferiblemente sin embargo en el rango visible. Pueden estar previstas una o varias cámaras en la sala de irradiación, de modo que, en el caso máximo, cada línea láser proyectada por un láser de sala sea captada por una cámara. El campo visual de las cámaras está elegido de tal forma que opcionalmente todas las líneas láser orientadas hacia la cámara sean captadas por medio de un objetivo gran angular, o solo determinadas secciones de interés en caso de usar un objetivo con un campo visual limitado correspondientemente. En caso de usar varias cámaras, también es posible una combinación de ambas cosas.

El equipo de evaluación y control comprende un ordenador con un software adecuado con el que es posible la evaluación de las imágenes de cámara. Además, con el mismo se pueden excitar los láseres de sala o las cámaras de la sala y leer los datos de medición de las cámaras. Por medio del software pueden ser determinadas las coordenadas 3D de las líneas láser proyectadas especialmente sobre el paciente como uno de los objetos en la sala de irradiación. El software también puede importar información DICOM-Rt . Además, puede tener especialmente un sistema de base de datos. También es posible captar en el marco de la evaluación varios objetos situados en la sala de irradiación y determinar su posición relativa entre sí.

La invención permite con una construcción sencilla y de manera rentable la vigilancia de posición en tiempo real y la detección de un cambio de posición utilizando los láseres de sala que ya de por sí están presentes en la sala de irradiación. No se requieren láseres adicionales para la medición. Más bien, los láseres de sala ya existentes de por sí se usan para nuevas funcionalidades adicionales, especialmente para la vigilancia de la posición del paciente y, dado el caso, de la posición de objetos adicionales durante la irradiación. De esta manera, se proporciona un sistema multifuncional, económico y eficiente en materia de tiempo. Con la ayuda de la comparación de los puntos de coordenadas determinados a lo largo de las líneas láser con los puntos de coordenadas teóricas, se puede determinar una desviación inadmisible de la posición del paciente y se pueden tomar contramedidas adecuadas. Las coordenadas teóricas pueden ser las coordenadas medidas y almacenadas al inicio de la irradiación después del posicionamiento definitivo del paciente. En este caso, por lo tanto, se determina un cambio en la posición del paciente en comparación con la posición orientada originalmente. También se mejora mediante la invención el posicionamiento del paciente, especialmente al inicio de una fracción de irradiación, ya que el posicionamiento ya no está basado exclusivamente en marcas de piel (desplazables), sino en la coincidencia de perfiles de contorno corporal enteros.

Además, según la invención, al menos los puntos de coordenadas determinados durante el proceso de irradiación, especialmente del paciente y del pórtico, se almacenan para la documentación del proceso de irradiación. Al almacenar los datos de posición determinados durante una fracción de irradiación, se puede crear una documentación precisa de la dosis recibida por el paciente en cada fracción de irradiación, con una localización precisa del área de acción de la radiación. Sobre esta base, la calidad de una fracción de irradiación puede ser valorada con precisión y las fracciones de irradiación siguientes, dado el caso, pueden adaptarse de manera adecuada. En particular, pueden ser compensadas las desviaciones de la dosis recibida en una fracción de irradiación con respecto a una dosis teórica en una fracción de irradiación siguiente.

La medición de la forma del perfil de las líneas láser situadas en el campo visual de las cámaras para la determinación de las coordenadas en el respectivo plano de sección puede realizarse preferiblemente en el sistema de coordenadas del aparato de irradiación. Para ello, los sistemas de coordenadas de cámara existentes se transforman en un sistema de coordenadas espaciales común con la ayuda de un procedimiento de calibración adecuado conocido de por sí. Como se ha explicado, el punto de intersección de tres planos de láser dispuestos ortogonalmente entre sí se selecciona preferiblemente como el punto cero del sistema de coordenadas espaciales. Las coordenadas del punto de intersección determinadas según la invención se pueden determinar entonces en este sistema de coordenadas espaciales. Si, por ejemplo, se registran tres líneas láser por medio de cámaras y se evalúan con respecto a los puntos de coordenadas, cada una de las líneas láser proporciona un conjunto de coordenadas. Por ejemplo, los planos láser generados por los láseres de sala deben cruzarse en el isocentro del aparato de irradiación, que por ejemplo tiene las coordenadas (0,0,0) en el sistema de coordenadas espaciales. Una primera línea láser proporciona entonces los valores de coordenada (x,y,0). Una segunda línea láser proporciona los valores de coordenada (x,0,z). Una tercera línea láser proporciona los valores de coordenada (0,y,z). Con este conjunto de coordenadas, se puede determinar de forma unívoca la posición del paciente.

Dado que es decisiva la seguridad ocular de las personas situadas en la sala de irradiación, es limitada la máxima luminosidad posible de las líneas láser. Debido a ello, en la práctica puede resultar un contraste relativamente malo entre las líneas láser y los objetos circundantes igualmente percibidos por la cámara. Para mejorar la detección de líneas láser en las imágenes de cámara, se pueden usar filtros paso banda ópticos que estén adaptados a la respectiva longitud de onda de láser usada. Mediante el uso de un filtro paso banda óptico, los objetos que rodean las líneas láser se pueden ocultar hasta cierto punto.

Alternativamente o adicionalmente, es posible que el equipo de evaluación y control encienda y apague los láseres de sala excitados respectivamente, de tal forma que las cámaras vean alternando en rápida sucesión imágenes del área captada respectivamente por la cámara, con línea láser proyectada y sin línea láser proyectado. Las imágenes directamente seguidas pueden ser sustraídas entonces unas de otras por el equipo de evaluación y control, en particular por píxeles, de modo que las líneas láser resaltan con un contraste muy alto como diferencia entre dos imágenes de cámara directamente seguidas.

En el caso de varias líneas láser proyectadas y evaluadas, por ejemplo, las propias líneas láser pueden proyectarse de forma desplazada en el tiempo entre sí, es decir que se puede realizar una multiplexión temporal. De esta manera, se puede garantizar que determinadas cámaras puedan ver siempre solo una línea láser a la vez. Esto también podría lograrse si las diferentes líneas láser son proyectadas por láseres con diferentes longitudes de onda y si las respectivas cámaras detectan solo una longitud de onda, por ejemplo, mediante la previsión de filtros adecuados.

Especialmente si dos de los láseres de sala usados generan planos de luz en forma de abanico, orientados de forma coplanar entre sí en el caso teórico, es posible además comprobar la coplanaridad de estos planos de luz por medio de las cámaras previstas según la invención. .

Según otra forma realización, los puntos de coordenadas teóricas se pueden haber sido determinados sobre la base de una toma de TC del paciente, previa a la irradiación, y haber sido almacenados en el equipo de almacenamiento del equipo de control y evaluación. Entonces es posible además que los puntos de coordenadas teóricas a partir de puntos de coordenadas de intersección de la superficie del paciente determinada en el marco de la toma de TC hayan sido determinados con al menos un plano que discurre por el centro de un área del paciente, que ha de ser irradiada, preferiblemente con dos o tres planos que son perpendiculares entre sí y que se cruzan en el centro de un área del paciente que ha de ser irradiada.

Según otra forma de realización, es posible que los puntos de coordenadas teóricas se determinen después de que el paciente haya sido posicionado en la posición de irradiación predefinida, con un procedimiento de formación de imágenes (Tc de haz cónico, ultrasonido) antes de un proceso de irradiación, de tal forma que por el equipo de evaluación y control, sobre la base de los valores de medición detectados por la cámara, sean determinados mediante un procedimiento de triangulación en tiempo real puntos de coordenadas a lo largo de las líneas láser proyectadas sobre la superficie del paciente, y los puntos de coordenadas determinados de esta manera estén depositados como puntos de coordenadas teóricas en el equipo de almacenamiento del equipo de control y evaluación.

El sistema puede comprender además un equipo de visualización que represente en tiempo real los puntos de coordenadas reales determinados durante un proceso de irradiación y opcionalmente también los puntos de coordenadas teóricas. Los puntos de coordenadas se pueden visualizar directamente o de forma adecuada. Por ejemplo, las líneas ajustadas se pueden tender a través de puntos de coordenadas.

El equipo de evaluación y control además puede estar realizado para que en caso de una desviación inadmisible entre los puntos de coordenadas determinados y los puntos de coordenadas teóricas emita una señal de advertencia y / realice una corrección de la posición del paciente mediante la excitación de un control de movimiento de la mesa de paciente. Durante el posicionamiento del paciente, al inicio de una fracción de irradiación, se ajustan los respectivos parámetros. Si en el curso de la vigilancia de la posición del paciente, llevada a cabo según la invención durante la irradiación posterior, se detecta una desviación inadmisible, en primer lugar puede ser emitida una señal de advertencia. La señal de advertencia puede ser óptica y/o acústica y/o háptica. Entonces, un usuario puede tomar medidas manualmente, por ejemplo, volver a posicionar al paciente o interrumpir la irradiación. Evidentemente, también es posible que por el equipo de evaluación y control se realice una interrupción automática de la irradiación, por ejemplo, mediante un accionamiento de desconexión de emergencia. Pero también es posible una adaptación totalmente automática de la posición del paciente, de manera que el equipo de evaluación y control excita sobre la base de los valores medidos los accionamientos de desplazamiento de la mesa de paciente, de tal forma que vuelvan a coincidir los puntos de coordenadas reales medidos y los puntos de coordenadas teóricas. Se produce por tanto un seguimiento. Para ello, se puede emplear un algoritmo de coincidencia 3D conocido de por sí.

Además, el equipo de evaluación y control puede estar realizado para captar, mediante la determinación según la invención de las coordenadas 3D de las líneas láser, un movimiento respiratorio u otro tipo de movimiento del paciente durante un proceso de irradiación. Entonces, puede excitar el aparato de irradiación de tal forma que la irradiación se produzca siempre solo en una posición de respiración u otro tipo de posición de movimiento predefinidas del paciente. Por lo tanto, se produce una toma en consideración en tiempo real de la elevación por inspiración del paciente mediante una evaluación de posición en tiempo real adecuada de la superficie del paciente que es flexible a este respecto. Es posible la denominada irradiación 4D. También se puede recurrir a datos 4D de TC para determinar la elevación por inspiración sobre esta base a partir de los puntos de coordenadas medidos.

Según otra forma de realización, el equipo de evaluación y control puede estar realizado para determinar las coordenadas de una línea láser que en el punto de intersección de un rayo central del aparato de irradiación se cruza con la superficie del paciente, y determinar a partir de ello la distancia entre el foco y la piel. La distancia entre el foco y la piel está definida por la distancia del foco o punto focal del aparato de irradiación con respecto a la superficie del paciente a lo largo de un vector desde el foco o punto focal del aparato de irradiación con respecto al isocentro (generalmente, el punto cero del sistema de coordenadas). La distancia entre el foco y la piel es un parámetro importante en la radioterapia.

Según otra forma de realización, puede estar previsto que al menos uno de los láseres de sala proyecte una línea láser sobre la superficie de la mesa de paciente y/o del aparato de irradiación en la sala de irradiación, estando realizada al menos una cámara para detectar la al menos una línea laser proyectada por el al menos un láser de sala sobre la superficie de la mesa de paciente y/o del aparato de irradiación, y estando realizado el equipo de evaluación y control para determinar durante un proceso de irradiación, sobre la base de los valores de medición detectados por la cámara, mediante un procedimiento de triangulación en tiempo real, los puntos de coordenadas a lo largo de la línea laser proyectada sobre la superficie de la mesa de paciente y/o del aparato de irradiación. Según otra forma de realización a este respecto, puede estar previsto que el equipo de evaluación y control esté realizado además para comparar los puntos de coordenadas determinados, a lo largo de la línea láser proyectada sobre la superficie de la mesa de paciente y /o del aparato de irradiación, con puntos de coordenadas teóricas y, en caso de una desviación inadmisible entre los puntos de coordenadas determinados y los puntos de coordenadas teóricas, emitir una señal de advertencia, especialmente señal de advertencia de colisión. Los puntos de coordenadas teóricas, por ejemplo, pueden haber sido determinados durante la planificación de la radioterapia y haber sido almacenados en el equipo de almacenamiento. También puede estar previsto que el equipo de evaluación y control esté realizado además para almacenar los puntos de coordenadas determinados durante el proceso de irradiación a lo largo de la línea láser proyectada sobre la superficie de la mesa de paciente y/o del aparato de irradiación en el equipo de almacenamiento para la documentación del proceso de irradiación.

Como se ha explicado, el cabezal del aparato de irradiación, es decir, el pórtico, se puede hacer girar 360° en un plano fijo. Durante este movimiento de rotación, el gran peso del pórtico repercute en diferentes posiciones de distinta manera en la precisión del movimiento de giro. Como se ha explicado al principio, este tipo de imprecisiones en el movimiento de giro conducen a influencias indeseables en la precisión de irradiación. El peso adicional de un tubo de rayos X, que generalmente es extensible, y del detector de imágenes opuesto contribuyen a imprecisiones adicionales. Generalmente, la mesa de paciente puede realizar tanto movimientos de traslación como movimientos de rotación. Según la posición y el peso de un paciente situado sobre la misma, son posibles desviaciones de las posiciones predefinidas respectivamente, que, como se ha explicado al principio, también repercuten de manera no deseada en el resultado de la radiación.

En las formas de realización mencionadas anteriormente, por medio de los láseres de sala se sigue realizando una determinación en tiempo real de la posición del aparato de irradiación y/o de la mesa de paciente. También otros objetos presentes en la sala de irradiación pueden ser vigilados de esta manera y se puede evitar, por ejemplo, una colisión. Las coordenadas de las líneas proyectadas respectivamente, determinadas por el procedimiento de triangulación, no proporcionan por sí solas todavía necesariamente la información suficiente sobre la posición del objeto en la sala. Por esta razón, deben ser conocidas, por ejemplo, las coordenadas 3D de los puntos de la superficie del objeto que ha de ser vigilado, por ejemplo un pórtico, especialmente en forma de datos CAD 3D o a partir de mediciones iniciales. Mediante un algoritmo matemático de búsqueda depositado en el software del equipo de evaluación y control se determina, por ejemplo, el ángulo de giro del pórtico, con el que las coordenadas determinadas de forma teórica de líneas de proyección láser virtuales tienen los mismos valores que las coordenadas de las líneas de proyección láser, determinadas por el procedimiento de triangulación. Cuantas más líneas proyectadas sean evaluadas, más rápidamente puede realizarse la determinación de posición. Mediante la evaluación de la posición inicial conocida de los objetos en la sala de irradiación y sus grados de libertad de movimiento 3D y superficies 3D igualmente conocidos, por el software del equipo de evaluación y control puede ser determinada en tiempo real la posición de los objetos en la sala de irradiación por medio de procedimientos matemáticos conocidos de por sí.

La posición determinada por técnica de medición de objetos adicionales en la sala de irradiación, además del paciente, puede ser tomada en consideración especialmente también en la documentación en el equipo de almacenamiento, de manera que la dosis de irradiación recibida efectivamente por el paciente respectivamente durante una fracción de irradiación pueda ser determinada de manera precisa y, por ejemplo, ser tomada en consideración en el ajuste de procesos de irradiación adicionales.

Otra problemática es la asignación de las coordenadas 3D medidas a un objeto determinado, es decir, la cuestión de si la cámara mide coordenadas de línea láser en el objeto que ha de ser medido o en otro objeto. Esta problemática se puede resolver de dos maneras. En una primera alternativa, el objeto que ha de ser medido puede ser desplazado a una gran variedad de posiciones en el marco de una calibración y las líneas láser proyectadas correspondientemente pueden ser grabadas y almacenadas respectivamente. Durante la medición subsiguiente se puede realizar entonces una comparación de las líneas medidas con las líneas almacenadas, y mediante un procedimiento de coincidencia, con la ayuda de la asignación realizada empíricamente de determinadas posiciones del objeto a determinadas líneas láser se puede deducir la posición existente durante la medición. Según una segunda alternativa, pueden ser evaluadas diferentes consistencias superficiales de los objetos, por ejemplo, diferentes reflectividades. También es posible la aplicación de marcas de contraste de diferentes tipos en diferentes objetos para poder discriminar los diferentes objetos en el marco de la evaluación.

Según otra forma de realización, puede estar previsto que estén previstos al menos cuatro láseres de sala, estando dispuestos dos de los al menos cuatro láseres de sala en lados opuestos de la mesa de paciente proyectando respectivamente una línea láser horizontal lateral y una línea transversal sobre un paciente tumbado sobre la mesa de paciente, estando dispuestos además al menos dos de los al menos cuatro láseres de sala por encima de la mesa de paciente, uno de los cuales proyecta al menos una línea transversal sobre un paciente tumbado sobre la mesa de paciente, y uno de los cuales proyecta una línea longitudinal sobre un paciente tumbado sobre la mesa de paciente.

El primer y segundo láseres de sala dispuestos al lado de la mesa de paciente generan, por tanto, respectivamente dos planos de luz láser en forma de abanico y ortogonales uno respecto a otro. Los planos de luz láser emitidos por estos dos láseres de sala opuestos y dispuestos en los dos lados longitudinales de la mesa de paciente deben ser coplanares entre sí por pares. El tercer láser de sala que está dispuesto por encima de la mesa de paciente y que genera la línea transversal, también puede generar, además del plano de luz láser en forma de abanico que genera la línea transversal, un plano de luz láser en forma de abanico ortogonal a este, que (como el plano de luz láser del cuarto láser de sala dispuesto por encima de la mesa de paciente) igualmente genera una línea longitudinal sobre el cuerpo del paciente. Los planos de luz láser de estos tres láseres de sala deben cruzarse en el isocentro del aparato de irradiación. Estos láseres de sala generan tres líneas en la superficie del paciente, una línea longitudinal, una línea transversal y una línea (coronal) horizontalmente lateral desde cada lado. De esta manera resultan tres cruces en la superficie del paciente (lateralmente a la izquierda y a la derecha, así como arriba). Los puntos de origen de los tres primeros láseres de sala (izquierda, derecha y arriba) pueden ser coplanares. Estos tres láseres de sala están dispuestos entonces en un plano que discurre perpendicularmente al eje longitudinal de la mesa de paciente. El cuarto láser de sala puede estar dispuesto, al igual que el tercer láser de sala, por encima de la mesa de paciente. Este cuarto láser de sala que genera especialmente solo una línea láser no está dispuesto con su punto de origen en el plano común de los demás láseres de sala, que discurre perpendicularmente al eje longitudinal de la mesa de paciente. Más bien, está dispuesto de forma desplazada en la dirección longitudinal de la mesa de paciente. Pero el plano de luz láser del cuarto láser de sala discurre igualmente por el punto de intersección de los planos de luz láser generados por los demás láseres de sala. Además, el plano de luz láser generado por este cuarto láser de sala se encuentra en el mismo plano que el plano de luz láser del tercer láser de sala (láser de techo), que genera la línea longitudinal. A causa de su gran abanico, los láseres de la sala proyectan respectivamente también líneas láser sobre objetos que rodean al paciente en la sala de irradiación, como el aparato de irradiación y la mesa de paciente. En cualquier posición del aparato de irradiación debe poder proyectarse una cruz sobre el paciente. Dado que, en su posición (cero) superior, el pórtico sombrea el tercer láser de sala, en este caso, el cuarto láser de sala realiza la proyección de la línea longitudinal, de modo que no obstante se puede reproducir una cruz en el lado superior del cuerpo del paciente.

Es posible que el primer y el segundo láseres de sala laterales y/o el tercer láser de sala superior comprendan respetivamente una fuente de láser que a través de ópticas adecuadas genere los dos planos de luz láser ortogonales uno respecto a otro. Pero también es posible que el primer y el segundo láseres de sala laterales y/o el tercer láser de sala superior comprendan respectivamente dos fuentes de láser, de las que respectivamente una fuente de láser genera respectivamente uno de los planos de luz láser ortogonales. En este caso, las dos fuentes de láser pueden estar dispuestas dentro de una carcasa común o de forma separada en el espacio, dentro de carcasas separadas.

Según otra forma de realización, pueden estar previstas al menos dos cámaras, especialmente de alta resolución, realizadas respectivamente para detectar las líneas láser proyectadas por al menos dos láseres de sala. Se puede tratar, por ejemplo, de cámaras CCD o sensores ópticos similares. Evidentemente, también pueden estar previstas más de dos cámaras de este tipo.

El sistema según la invención puede ser adecuado para realizar el procedimiento descrito. Por consiguiente, el procedimiento descrito puede realizarse con el sistema según la invención.

A continuación, se explican con más detalle ejemplos de realización de la invención, con la ayuda de las figuras. Muestran esquemáticamente:

la figura 1 un sistema según la invención en un primer estado de funcionamiento,

la figura 2 el sistema de la figura 1 en un segundo estado de funcionamiento,

la figura 3 componentes del sistema de la figura 1 en un tercer estado de funcionamiento,

la figura 4 componentes del sistema representado en la figura1 en un cuarto estado de funcionamiento, la figura 5 representaciones de ejemplos con un posicionamiento correcto del paciente y

la figura 6 representaciones de ejemplos de la figura 5 con un posicionamiento incorrecto del paciente.

Si no se indica lo contrario, los signos de referencia que son idénticas en las figuras designan objetos idénticos. El sistema según la invención, representado de forma muy esquemática en la figura 1, comprende una mesa de paciente 10 sobre la que se puede colocar un paciente, ilustrado en la figura 1 por un cilindro l2. La mesa de paciente 10 se apoya en el suelo a través de un pie 14. Por medio de accionamientos no representados, la mesa de paciente 10 puede ser desplazada tanto de forma traslatoria en sentido longitudinal y en sentido transversal, como también de forma rotatoria alrededor de su eje longitudinal y su eje transversal. Además, el sistema tiene un acelerador lineal como aparato de irradiación 16, que se puede hacer girar 360° alrededor de la mesa de paciente 10 de una manera conocida de por sí.

Además, el sistema según la invención comprende varios láseres de sala dispuestos de manera fija en la sala de irradiación. En el ejemplo representado, en cada lado longitudinal de la mesa de paciente 10 están montados respectivamente un primer y un segundo láseres de sala 18, 20 laterales en la pared de la sala de irradiación. Además, por encima de la mesa de paciente 10 se encuentran un tercer láser de sala 22 y un cuarto láser de sala 24 que en el ejemplo representado están fijados al techo de la sala de irradiación. Cada uno de los láseres de sala 18, 20, 22, 24 puede ser desplazable perpendicularmente a al menos una línea láser proyectada por él. El primer y el segundo láseres de sala 18, 20 que están dispuestos ambos lateralmente proyectan, por una parte una línea láser 26, 28 vertical sobre el cuerpo de paciente 12 y, además, sobre la mesa de paciente 10 y el aparato de irradiación 16. Los planos de luz láser en forma de abanico generados para ello por los láseres de sala 18, 20 laterales son coplanares entre sí. El tercer láser de sala 22 superior igualmente genera un plano de luz que discurre de forma coplanar a ello formando así, junto con los láseres de sala 18, 20 laterales, la denominada línea transversal. El plano de luz láser del tercer láser de sala 22, que genera la línea transversal, es coplanar a los planos de luz láser de los láseres de sala 18, 20 laterales, que generan las líneas láser 26, 28 verticales. Además, por el primer y el segundo láseres de sala 18, 20 dispuestos lateralmente es proyectada respectivamente una línea de láser 32 horizontal sobre el cuerpo de paciente 12 y el aparato de irradiación 16. También los planos de luz láser en forma de abanico generados para ello por el primer y el segundo láseres de sala 18, 20 laterales están situados de forma coplanar uno respecto a otro. También el tercer láser de sala 22 superior genera un segundo plano de luz láser que, en el ejemplo representado, genera una línea longitudinal 30 sobre el cuerpo de paciente 12 y sobre la mesa de paciente 10 así como sobre el aparato de irradiación 16. El cuarto láser de sala 24 superior proyecta junto con el tercer láser de sala 23 la línea longitudinal 30 sobre el cuerpo de paciente 12 y sobre la mesa de paciente 10 así como sobre el aparato de irradiación 16. Los planos de luz láser del tercer y cuarto láseres de sala 22, 24, que forman la línea longitudinal 30, están situados de forma coplanar entre sí. Como se puede ver, los láseres de sala 18, 20, 22 están dispuestos con su punto de origen en el mismo plano que discurre perpendicularmente al eje longitudinal de la mesa de paciente 10. El cuarto láser de sala 24, en cambio, está dispuesto de forma desplazada en el sentido longitudinal de la mesa de paciente 10 con respecto a los otros láseres de sala 18, 20, 22. De esta manera, en cualquier posición de giro del aparato de irradiación 16 puede proyectarse una cruz de líneas láser sobre el cuerpo de paciente 12. Los planos de luz láser de los láseres de sala 18, 20, 22, 24 se cruzan en el isocentro del aparato de irradiación 16.

En el ejemplo representado, el sistema según la invención comprende además dos cámaras 34, 36 de alta resolución. Las cámaras pueden ser, por ejemplo, cámaras CCD. Las cámaras 34, 36 están orientadas de tal manera que juntas pueden detectar todas las líneas láser proyectadas por los láseres de sala 18, 20, 22, 24. En el signo de referencia 38 se muestra un equipo de evaluación y control del sistema según la invención, que está conectado a las cámaras 34, 36 y los láseres de sala 18, 20, 22, 24 a través de líneas adecuadas, no representadas en detalle. El equipo de evaluación y control 38 puede excitar los láseres de sala 18, 20, 22, 24 de la manera explicada anteriormente para generar una línea láser. Además, el equipo de evaluación y control 38 puede leer los datos de medición registrados respectivamente por las cámaras 34, 36. Sobre esta base, el equipo de evaluación y control 38 determina durante un proceso de irradiación, mediante un procedimiento de triangulación en tiempo real, los puntos de coordenadas 3D a lo largo de las líneas láser proyectadas sobre la superficie del cuerpo de paciente 12 y los compara con puntos de coordenadas teóricas. Esto se puede realizar de la manera explicada anteriormente. Sobre esta base, el equipo de evaluación y control 38 puede tomar otras medidas, por ejemplo, visualizar una desviación inadmisible de la manera explicada anteriormente o controlar la mesa de paciente 10 de manera adecuada a través de líneas no representadas para volver a posicionar el cuerpo de paciente 12.

Además, el equipo de evaluación y control 38 igualmente puede, de la manera explicada anteriormente, evaluar las líneas láser proyectadas sobre la superficie de la mesa de paciente 10 y/o sobre la superficie del aparato de irradiación 16 en cuanto a sus puntos de coordenadas 3D. También aquí se puede determinar una desviación inadmisible y se pueden tomar las contramedidas ya explicadas.

Además, el equipo de evaluación y control 38 comprende un equipo de almacenamiento en el que los puntos de coordenadas determinados durante un proceso de irradiación se almacenan para la documentación del proceso de irradiación y, dado el caso, para una adaptación de procesos de irradiación adicionales.

En el estado de funcionamiento representado en la figura 2, un objeto 40 adicional está dispuesto en la sala de irradiación, en cuyo caso la línea láser 32 se extiende también a través de este objeto 40. Esto a su vez puede ser detectado por el equipo de evaluación y control 38 mediante la determinación de los puntos de coordenadas 3D y, por ejemplo, se puede crear una advertencia de colisión si, por ejemplo, el aparato de irradiación 16 colisionaría con el objeto 40 en el curso de su rotación. Si es necesario, la irradiación también puede ser interrumpida por el equipo de evaluación y control 38 para evitar una colisión.

Con la ayuda de la figura 3, se explicará en una representación muy simplificada cómo repercutiría un giro del aparato de irradiación 16 desde la posición de partida representada en la figura 3 de manera parcialmente transparente. Aquí se puede ver que especialmente la línea láser 26 cambia en cuanto a su forma y su posición en el espacio. Esto puede ser detectado por el equipo de evaluación y control 38 junto con los láseres de sala 18, 20, 22, 24 y las cámaras 34, 36. Sobre esta base, de la manera explicada anteriormente se puede deducir el respectivo ángulo de giro respectivo del aparato de irradiación 16. Además, una desviación de la dirección de movimiento circular causada por el peso del aparato de irradiación 16 puede ser detectada y almacenada en el equipo de almacenamiento para la documentación.

En la figura 4 se muestra la repercusión de un cambio de posición de la mesa de paciente 10 frente a la posición de partida representada en la figura 4 de manera parcialmente transparente. Debido a ello se produce a su vez un cambio de la forma y la posición de las líneas, especialmente de la línea láser 26 y también de la línea láser 30, no representada en la figura 4, que se puede detectar según la invención de la manera explicada. Esta desviación también puede ser documentada en el equipo de almacenamiento.

La vigilancia de la posición del paciente según la invención se explicará esquemáticamente con la ayuda de las figuras 5 y 6. En las mitades izquierda y derecha de la imagen, se muestra una imagen en sección 50 de la cabeza de un paciente, procedente de una toma de TC. En el signo de referencia 52 está representada respectivamente en blanco una línea de coordenadas determinada con el procedimiento según la invención o el sistema según la invención, que muestra la superficie realmente medida de la cabeza del paciente durante la irradiación a la izquierda en una sección transversal y a la derecha en una sección longitudinal. Las coordenadas teóricas para las líneas láser 52 están predefinidas respectivamente por la superficie de la cabeza del paciente en la imagen en sección 50 de TC. Por el equipo de evaluación y control 38 según la invención, los puntos de coordenadas medidos son comparados a lo largo de las líneas 52 con estas coordenadas teóricas. En la Figura 5 existe una posición correcta del paciente según las coordenadas teóricas, en particular, la cabeza del paciente se encuentra, con el área que ha de ser irradiada, en el isocentro del aparato de irradiación 16. En la figura 6 se puede ver que los puntos de coordenadas medidos a lo largo de las líneas láser 52 se desvían de las coordenadas teóricas formadas por la superficie de las imágenes en sección de TC, en particular, el paciente está situado demasiado alto en el ejemplo representado en la Figura 6. La desviación se ilustra en la figura 6 mediante las flechas 54. Mediante un movimiento de desplazamiento de la mesa de paciente 10, excitado por ejemplo automáticamente por el equipo de evaluación y control 38, el cuerpo del paciente puede ser desplazado hacia abajo hasta que las coordenadas de las líneas láser 52 medidas en tiempo real coincidan con las coordenadas teóricas procedentes de las imágenes en sección de TC.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Sistema para determinar la posición de objetos en una sala de irradiación para radioterapia, que comprende varios láseres de sala (18, 20, 22, 24) dispuestos en la sala de irradiación, que están realizados respectivamente para proyectar para el posicionamiento de un paciente al menos una línea láser sobre el superficie de un paciente que se encuentra sobre una mesa de paciente (10) en la sala de irradiación, y que comprende además al menos una cámara (34, 36), que está realizada para detectar al menos una línea láser proyectada por al menos uno de los láseres de sala (18, 20, 22, 24) sobre la superficie del paciente, y que comprende un equipo de evaluación y control (38) que está realizado para determinar durante un proceso de irradiación sobre la base de los valores medidos detectados por la cámara (34, 36), mediante un procedimiento de triangulación en tiempo real, los puntos de coordenadas a lo largo de la línea láser proyectada sobre la superficie del paciente y compararlos con puntos de coordenadas teóricas para el posicionamiento del paciente, comprendiendo el equipo de control y evaluación además un equipo de almacenamiento en el que los puntos de coordenadas determinados durante el proceso de irradiación se almacenan para la documentación del proceso de irradiación, caracterizado por que al menos uno de los láseres de sala (18, 20, 22, 24) proyecta una línea láser sobre la superficie del aparato de irradiación (16) en la sala de irradiación, estando realizada al menos una cámara (34, 36) para detectar la línea laser proyectada por el al menos un láser de sala (18, 20, 22, 24) sobre la superficie del aparato de irradiación (16), y estando realizado el equipo de evaluación y control (38) para determinar durante un proceso de irradiación, sobre la base de los valores de medición detectados por la cámara (34, 36), mediante un procedimiento de triangulación en tiempo real, los puntos de coordenadas a lo largo de la línea laser proyectada sobre la superficie del aparato de irradiación (16), y estando realizado el equipo de evaluación y control (38) además para almacenar los puntos de coordenadas determinados durante el proceso de irradiación a lo largo de la línea láser proyectada sobre la superficie del aparato de irradiación (16) en el equipo de almacenamiento para la documentación del proceso de irradiación.

2. Sistema según la reivindicación 1, en el que los puntos de coordenadas teóricas han sido determinados sobre la base de una toma de TC del paciente, previa a la irradiación, o de otro procedimiento de imagen de referencia adecuado y están depositados en el equipo de almacenamiento del equipo de control y evaluación.

3. Sistema según la reivindicación 2, caracterizado por que los puntos de coordenadas teóricas de los puntos de coordenadas de intersección de la superficie del paciente determinada en el marco de la toma de TC o de otro procedimiento de imagen de referencia adecuado han sido determinados con al menos un plano que discurre por el centro de un área del paciente, que ha de ser irradiada, preferiblemente con dos o tres planos que son perpendiculares entre sí y que se cruzan en el centro de un área del paciente, que ha de ser irradiada.

4. Sistema según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los puntos de coordenadas teóricas han sido determinados después de que el paciente haya sido posicionado, con su área que ha de ser irradiada, en el isocentro del aparato de irradiación, con un procedimiento de formación de imágenes antes de un proceso de irradiación, de tal forma que por el equipo de evaluación y control (38), sobre la base de los valores de medición detectados por la cámara (34, 36), son determinados mediante un procedimiento de triangulación en tiempo real puntos de coordenadas a lo largo de la línea láser proyectada sobre la superficie del paciente, y los puntos de coordenadas determinados de esta manera están depositados como puntos de coordenadas teóricas en el equipo de almacenamiento del equipo de control y evaluación.

5. Sistema según una de las reivindicaciones anteriores, que comprende además un dispositivo de visualización que representa en tiempo real los puntos de coordenadas determinados durante un proceso de irradiación y opcionalmente también los puntos de coordenadas teóricas.

6. Sistema según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el equipo de evaluación y control (38) además está realizado para que en caso de una desviación inadmisible entre los puntos de coordenadas determinados y los puntos de coordenadas teóricas emita una señal de advertencia y / corrija la posición del paciente mediante la excitación de un control de movimiento de la mesa de paciente (10).

7. Sistema según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el equipo de evaluación y control (3) además está realizado para captar un movimiento respiratorio u otro tipo de movimiento del paciente durante un proceso de irradiación.

8. Sistema según la reivindicación 7, en el que el equipo de evaluación y control (38) además está realizado para excitar el aparato de irradiación de tal forma que la irradiación se produzca siempre solo en una posición de respiración u otro tipo de posición de movimiento predefinidas del paciente.

9. Sistema según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el equipo de evaluación y control (38) además está realizado para determinar las coordenadas de punto de dos líneas láser que en el punto de intersección de un rayo central del aparato de irradiación se cruzan con la superficie del paciente, y determinar a partir de ello la distancia entre el foco y la piel.

10. Sistema según una de las reivindicaciones anteriores, en el que al menos uno de los láseres de sala (18, 20, 22, 24) proyecta una línea láser sobre la superficie de la mesa de paciente (10) en la sala de irradiación, estando realizada al menos una cámara (34, 36) para detectar la al menos una línea laser proyectada por el al menos un láser de sala (18, 20, 22, 24) sobre la superficie de la mesa de paciente (10), y estando realizado el equipo de evaluación y control (38) para determinar durante un proceso de irradiación, sobre la base de los valores de medición detectados por la cámara (34, 36), mediante un procedimiento de triangulación en tiempo real, los puntos de coordenadas a lo largo de la línea laser proyectada sobre la superficie de la mesa de paciente (10).

11. Sistema según la reivindicación 10, en el que el equipo de evaluación y control (38) está realizado además para comparar los puntos de coordenadas determinados, a lo largo de la línea láser proyectada sobre la superficie de la mesa de paciente (10) y /o del aparato de irradiación, con puntos de coordenadas teóricas y, en caso de una desviación inadmisible entre los puntos de coordenadas determinados y los puntos de coordenadas teóricas, emitir una señal de advertencia, especialmente señal de advertencia de colisión.

12. Sistema según una de las reivindicaciones 10 u 11, en el que el equipo de evaluación y control (38) está realizado además para almacenar los puntos de coordenadas determinados durante el proceso de irradiación a lo largo de la línea láser proyectada sobre la superficie de la mesa de paciente (10) en el equipo de almacenamiento para la documentación del proceso de irradiación.

13. Sistema según una de las reivindicaciones anteriores, en el que están previstos al menos cuatro láseres de sala (18, 20, 22, 24), estando dispuestos dos de los al menos cuatro láseres de sala (18, 20, 22, 24) en lados opuestos de la mesa de paciente (10) proyectando respectivamente una línea láser horizontal lateral y una línea transversal sobre un paciente tumbado sobre la mesa de paciente (10), estando dispuestos además al menos dos de los al menos cuatro láseres de sala (18, 20, 22, 24) por encima de la mesa de paciente (10), uno de los cuales proyecta al menos una línea transversal sobre un paciente tumbado sobre la mesa de paciente (10), y uno de los cuales proyecta una línea longitudinal sobre un paciente tumbado sobre la mesa de paciente (10).

14. Sistema según la reivindicación 13, en el que los láseres de sala (18, 20) laterales comprenden respectivamente dos fuentes de láser, de las que respectivamente una genera la línea láser horizontal lateral y la otra proyecta la línea láser transversal sobre el paciente tumbado sobre la mesa de paciente (10).

15. Sistema según la reivindicación 13 o la reivindicación 14, en el que están previstas al menos dos cámaras (34, 36) que están realizadas respectivamente para detectar las líneas láser proyectadas por al menos dos láseres de sala (18, 20).