Sistema de posicionamiento para obtención de imágenes que tiene un brazo en D posicionado robóticamente.

Un sistema de posicionamiento para obtención de imágenes médicas, que comprende:

una estructura de soporte

(116);

una dispositivo de obtención de imágenes posicionado sobre la estructura de soporte (116); y un brazo robotizado (102) acoplado a la estructura de soporte (116) en un acoplamiento (110) entre la estructura de soporte (116) y el brazo robotizado (102), pudiendo operar el brazo robotizado (102) para mover la estructura de soporte (116) según múltiples ejes (231);

en el que la orientación del dispositivo de obtención de imágenes con respecto al acoplamiento (110) se puede ajustar;

en el que la posición del acoplamiento (110) se puede ajustar con respecto a la estructura de soporte (116), permitiendo de este modo la posibilidad de ajuste de la orientación del dispositivo de obtención de imágenes con respecto al acoplamiento (110);

en el que el brazo robotizado (102) puede operar para mover la estructura de soporte (116) según al menos un eje lineal;

caracterizado por que

el brazo robotizado (102) está acoplado a un carril de montaje (112) mediante una porción de base (114) para proporcionar traslación lineal del brazo robotizado (102) a lo largo del carril de montaje (112);

el acoplamiento (110) incluye una placa de acoplamiento (132) que se puede mover a lo largo de y con respecto a la estructura de soporte (116).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2008/076020.

Solicitante: Henderson, Toby D.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 27 Springbrook Road Rockford, IL 61114 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: HENDERSON,TOBY D, SCHREUDER,NIEK.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION A — NECESIDADES CORRIENTES DE LA VIDA > CIENCIAS MEDICAS O VETERINARIAS; HIGIENE > ELECTROTERAPIA; MAGNETOTERAPIA; RADIOTERAPIA; TERAPIA... > Radioterapia (dispositivos o aparatos aplicables... > A61N5/10 (Radioterapia; Tratamiento con rayos gamma; Tratamiento por irradiación de partículas (A61N 5/01 tiene prioridad))
  • SECCION A — NECESIDADES CORRIENTES DE LA VIDA > CIENCIAS MEDICAS O VETERINARIAS; HIGIENE > DIAGNOSTICO; CIRUGIA; IDENTIFICACION (análisis de... > Aparatos de diagnóstico por radiación, p. ej. combinados... > A61B6/04 (Colocación de los pacientes; Camas inclinables o similares (mesas de operaciones A61G 13/00; sillas de operaciones A61G 15/00))

PDF original: ES-2478674_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Sistema de posicionamiento para obtención de imágenes que tiene un brazo en D posicionado robóticamente Campo de la invención Esta invención se refiere en general a sistemas para obtención de imágenes de pacientes y, más en particular, a sistemas para obtención de imágenes de pacientes para su uso en operaciones de tratamiento por radiación terapéutica tales como tratamiento mediante haz de iones y protones.

Antecedentes de la invención Los continuos avances en la ciencia médica, y específicamente en el campo de los tratamientos por radiación, han permitido el desarrollo de opciones de tratamiento diana más precisas para pacientes con células tumorales que dan como resultado que se aplica menos radiación a las células sanas. No obstante, para cada uno de los dos tipos principales de tratamiento por radiación, es decir, radiocirugía y radioterapia, una obtención de imágenes precisa de la localización del tumor es crítica para asegurar que la radiación es entregada sólo al área diana. Esto es particularmente importante en radiocirugía debido a que las intensas dosis de radiación que son entregadas al paciente están destinadas a destruir células tumorales o de otra manera tratar la región diana. Aunque la cantidad de radiación entregada a un paciente durante la radioterapia es típicamente alrededor de un orden de magnitud menor que la usada en radiocirugía, por ejemplo para tratar cánceres en etapas tempranas, la entrega precisa a las células cancerosas es aún muy importante para minimizar el impacto negativo sobre el paciente. Según esto y para mejor entendimiento, la descripción que sigue usará el término radioterapia para hacer referencia tanto a radiocirugía como a radioterapia.

En cada uno de estas operaciones de tratamiento por radiación, es necesario determinar con precisión la localización de la región diana y las estructuras críticas que la rodean con respecto al marco de referencia del dispositivo de tratamiento. También es necesario controlar la posición de la fuente de radiación de forma que su haz pueda ser dirigido con precisión hacia el tejido diana mientras que evita el tejido sano que lo rodea, con control de propagación en y a través de otras estructuras del cuerpo.

Para efectuar tal control de la posición del haz, se han desarrollado sistemas de radioterapia estereotáctica sin marco, los cuales implementan radioterapia guiada por imágenes usando un robot. Un sistema robótico guiado por imágenes proporciona el control de posición de haz requerido para una entrega exacta de la radiación terapéutica, mientras que elimina la necesidad de marcos estereotácticos rígidos. Tales sistemas robóticos guiados por imágenes, típicamente, incluyen un generador de haz de tratamiento montado sobre un robot y un controlador. El generador de haz de tratamiento proporciona haces de radiación con forma y temporización precisas. Usando datos de escaneado de pretratamiento, así como software de planificación y de aplicación del tratamiento, el controlador adquiere información referente a la posición y orientación de pretratamiento de la región diana de tratamiento. El paciente, usualmente, es colocado sobre un dispositivo de soporte, tal como una camilla o una mesa. Durante el tratamiento, un sistema para obtención de imágenes mide repetidamente la posición y orientación de la diana con respecto a la fuente de rayos X. Antes de la entrega de la radiación a cada lugar de entrega, el controlador dirige al robot para ajustar la posición y orientación del generador de haz de tratamiento, de acuerdo con las medidas hechas por el sistema para obtención de imágenes, de forma que la dosis requerida del haz de tratamiento puede ser aplicada a la diana de tratamiento en el interior del paciente.

La figura 1 ilustra esquemáticamente un sistema 10 de radioterapia de ese tipo descrito en el documento de patente de EE.UU. nº 7, 154, 991 B2, titulada Patient Positioning Assembly For Therapeutic Radiation System, cedida a Accuracy, Inc. Este sistema 10 incluye un robot 12 que tiene un conjunto 13 de brazo articulado, una fuente 14 de radiación terapéutica montada en un extremo distal del conjunto 13 de brazo articulado para emitir de manera selectiva radiación terapéutica, un sistema para obtención de imágenes por rayos X y un controlador 18.

El sistema para obtención de imágenes por rayos X genera datos de imagen representativos de una o más imágenes casi en tiempo real de la diana. El sistema para obtención de imágenes por rayos X incluye un par de fuentes 17 de rayos X de diagnóstico y un par de detectores de imagen (o cámaras) 21 de rayos X, estando situado cada detector opuesto a una de las fuentes 17 de rayos X asociada. Un dispositivo de soporte 19 del paciente (o mesa de tratamiento) soporta al paciente durante el tratamiento y está situada entre las dos cámaras 21 de rayos X y sus respectivas fuentes 17 de rayos X de diagnóstico.

El sistema para obtención de imágenes genera, casi en tiempo real, imágenes de rayos X que muestran la posición y la orientación de la diana en un marco de coordenadas de tratamiento. El controlador 18 contiene software de planificación y aplicación del tratamiento, el cual responde a los datos de escaneo de pretratamiento por CT (y/o datos por MRJ y/o datos por PET y/o datos de escaneo por ultrasonidos) y entradas del usuario para generar un plan de tratamiento que consiste en una sucesión de recorridos de haz deseados, teniendo cada uno de ellos una tasa de dosis y duración asociadas en cada uno de un conjunto de nodos fijado.

Antes de realizar un tratamiento sobre un paciente, la posición y orientación del paciente en el interior del marco de

referencia establecido por el sistema para obtención de imágenes de rayos X deben ser ajustadas para hacer coincidir la posición y orientación que el paciente tuvo dentro del marco de referencia del escáner CT (o MRJ o PET) que proporcionó las imágenes usadas para planificar el tratamiento. Es deseable que esta alineación del paciente sea realizada dentro de décimas de milímetro y décimas de grado para los seis grados de libertad.

Infortunadamente, con un sistema 10 para obtención de imágenes montado de este tipo, las vistas para obtención de imágenes que es posible tomar están limitadas en su orientación. Además, puesto que el sistema 10 para obtención de imágenes es montado, requiriendo dos fuentes 17 de rayos X y dos cámaras 21, el paciente debe ser movido entre las cámaras 21 para obtener imágenes de diferentes partes o áreas del cuerpo. Cualquier movimiento de este tipo de la mesa 19 una vez colocada provoca el riesgo de alterar la alineación, es decir la posición y orientación del paciente, la cual entonces necesitará ser reconfirmada y establecida antes de que sea comenzado otro tratamiento. Aún más, un sistema 10 para obtención de imágenes de ese tipo establece restricciones sobre la envolvente de tratamiento en el interior de la sala de tratamiento para evitar colisiones entre la mesa 19 y las cámaras 21. Estas estructuras de cámara también ocupan, y por lo tanto limitan, el espacio disponible en el interior de la sala de tratamiento, obstruyendo el movimiento libre del técnico u otro personal médico cuando están en la sala de tratamiento.

Sistemas de radioterapia adicionales están ilustrados en la publicación de patente de EE.UU. número 2007/0230660, titulada Medical Radiotherapy Assembly, por Klaus Hermann. La publicación â?660 ilustra un primer sistema en el que el sistema para obtención de imágenes es montado en la fuente de radiación terapéutica de tal forma que la fuente de rayos X y el detector de rayos X del sistema para obtención de imágenes rotan sólo angularmente alrededor de un eje longitudinal definido por el haz... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un sistema de posicionamiento para obtención de imágenes médicas, que comprende:

una estructura de soporte (116) ; una dispositivo de obtención de imágenes posicionado sobre la estructura de soporte (116) ; y un brazo robotizado (102) acoplado a la estructura de soporte (116) en un acoplamiento (110) entre la estructura de soporte (116) y el brazo robotizado (102) , pudiendo operar el brazo robotizado (102) para mover la estructura de soporte (116) según múltiples ejes (231) ;

en el que la orientación del dispositivo de obtención de imágenes con respecto al acoplamiento (110) se puede ajustar; en el que la posición del acoplamiento (110) se puede ajustar con respecto a la estructura de soporte (116) , permitiendo de este modo la posibilidad de ajuste de la orientación del dispositivo de obtención de imágenes con respecto al acoplamiento (110) ; en el que el brazo robotizado (102) puede operar para mover la estructura de soporte (116) según al menos un eje lineal;

caracterizado por que el brazo robotizado (102) está acoplado a un carril de montaje (112) mediante una porción de base (114) para proporcionar traslación lineal del brazo robotizado (102) a lo largo del carril de montaje (112) ; el acoplamiento (110) incluye una placa de acoplamiento (132) que se puede mover a lo largo de y con respecto a la estructura de soporte (116) .

2. El sistema de posicionamiento para obtención de imágenes de la reivindicación 1, en el que la placa de acoplamiento (132) se puede mover linealmente a lo largo de y con respecto a la estructura de soporte (116) .

3. El sistema de posicionamiento para obtención de imágenes de la reivindicación 1, en el que una distancia entre dos componentes principales (118, 120) separados del dispositivo de obtención de imágenes permanece constante mientras que se ajusta la orientación entre el dispositivo de obtención de imágenes y el acoplamiento (110) .

4. El sistema de posicionamiento para obtención de imágenes de la reivindicación 1, en el que el dispositivo de obtención de imágenes se puede mover a lo largo de la estructura de soporte (116) , permitiendo de este modo la posibilidad de ajuste de la orientación del dispositivo de obtención de imágenes con respecto al acoplamiento (110) .

5. El sistema de posicionamiento para obtención de imágenes de la reivindicación 4, en el que la estructura de soporte (116) es una estructura en anillo (216) formada por al menos dos segmentos que pivotan uno con respecto al otro para hacer un anillo continuo en un primer estado pivotado y para romper el anillo continuo en un segundo estado pivotado formando una abertura entre los dos segmentos en el segundo estado pivotado.

6. El sistema de posicionamiento para obtención de imágenes de la reivindicación 4, en el que la estructura de soporte (116) es una estructura en anillo (216) y el dispositivo de obtención de imágenes se puede mover con respecto a la estructura de anillo (216) alrededor de la circunferencia entera definida por la estructura en anillo (216) .

7. El sistema de posicionamiento para obtención de imágenes de la reivindicación 4, en el que la posición del acoplamiento (110) se puede ajustar con respecto a la estructura de soporte (116) .

8. El sistema de posicionamiento para obtención de imágenes de la reivindicación 1, en el que el dispositivo de obtención de imágenes incluye dos componentes para obtención de imágenes separados, montado cada uno de los componentes de manera operacional en la estructura de soporte (116) , los dos componentes para obtención de imágenes pueden pivotar uno con respecto al otro.

9. El sistema de posicionamiento para obtención de imágenes de la reivindicación 8, en el que la estructura de soporte (116) está segmentada en dos porciones que están conectadas de forma pivotante una a la otra para un movimiento relativo angular entre ellas, un componente está montado de manera operacional en una de las porciones y estando el otro de los componentes montado de manera operacional en la otra de las porciones, los dos componentes pueden pivotar uno con respecto al otro por vía de la conexión pivotante entre los dos segmentos de la estructura de soporte (116) .

10. El sistema de posicionamiento para obtención de imágenes de la reivindicación 9, en el que la estructura de soporte (116) tiene un perfil cóncavo abierto por un lado para la recepción de un paciente (154) a través de ella para posicionar al paciente (154) entre los dos componentes para obtención de imágenes.

11. El sistema de posicionamiento para obtención de imágenes de la reivindicación 8, en el que al menos uno de los 11

dos componentes para obtención de imágenes está montado de manera pivotante en la estructura de soporte (116) de tal forma que el componente montado de manera pivotante puede ser pivotado fuera del alineamiento con el otro de los componentes para obtención de imágenes sin ajustar una orientación o una configuración de la estructura de soporte (116) .

12. El sistema de posicionamiento para obtención de imágenes de la reivindicación 8, en el que el acoplamiento entre la estructura de soporte (116) y le brazo robotizado (102) está posicionado más cerca de uno de los componentes para obtención de imágenes que el otro de los componentes para obtención de imágenes.

13. El sistema de posicionamiento para obtención de imágenes de la reivindicación 1, que incluye, además, un sensor de fuerza de par torsor y el brazo robotizado (102) es configurado operativamente de tal forma que el posicionamiento de la estructura de soporte (116) se puede controlar tirando de la estructura de soporte (116) y no es controlado de manera autónoma por el brazo robotizado (102) .

14. El sistema de posicionamiento para obtención de imágenes de la reivindicación 1, que incluye, además, un dispositivo de seguimiento de distancia por láser, el dispositivo de seguimiento de distancia por láser configurado para barrer el volumen (150) definido por la estructura de soporte y configurado para captar la presencia de cualesquiera objetos en el interior del volumen (150) definido por la estructura de soporte (116) .

15. El sistema de posicionamiento para obtención de imágenes de la reivindicación 14, en el que el dispositivo de seguimiento de distancia por láser está configurado, además, para determinar una envolvente (152) definida por un paciente (154) posicionado en el interior del volumen (150) definido por la estructura de soporte (116) , estando el dispositivo de obtención de imágenes configurado para impedir que cualquier porción del dispositivo de obtención de imágenes entre en la envolvente (152) definida por el paciente (154) .

2.

16. El sistema de posicionamiento para obtención de imágenes de la reivindicación 15, en el que el dispositivo de seguimiento de distancia por láser incluye un escáner láser (148) y un control que incluye un algoritmo de evitación de la colisión del sistema de posicionamiento del paciente que toma los datos del escáner láser (148) y asegura que no se permite que ningún objeto del dispositivo de obtención de imágenes entre en la envolvente (152) definida por el paciente (154) .

17. El sistema de posicionamiento para obtención de imágenes de la reivindicación 1, en el que el acoplamiento (110) entre la estructura de soporte (116) y el brazo robotizado (102) es un acoplamiento de cambio de herramienta uniforme de tal forma que la estructura de soporte (116) puede ser liberada automáticamente de y acoplada al brazo robotizado (102) .

18. El sistema de posicionamiento para obtención de imágenes de la reivindicación 17, que comprende, además, una estructura de soporte auxiliar independiente de la estructura de soporte (116) , formando la estructura de soporte

auxiliar y el brazo robotizado (102) un acoplamiento auxiliar entre ellos, el acoplamiento auxiliar entre la estructura de soporte auxiliar y el brazo robotizado (102) es un acoplamiento de cambio de herramienta uniforme de tal forma que la estructura de soporte auxiliar puede ser liberada automáticamente de y acoplada al brazo robotizado (102) usando la misma estructura de acoplamiento que usa el brazo robotizado (102) para formar el acoplamiento con la estructura de soporte (116) .