DISPOSITIVO DE IRRADIACION Y COLIMADOR.

Colimador (12) para delimitar rayos de alta energía (2) que partiendo de una fuente de radiación (3) esencialmente puntual están dirigidos hacia un objeto de tratamiento (4) y que sirve para el tratamiento de rayos,

en especial para la irradiación de conformación estereotáctica de tumores, presentando el colimador (1) un delimitador de rayos configurado como diafragma iris (5) con medios de regulación (7) para hacer variar la abertura (8, 8'') del diafragma, caracterizado porque hay por lo menos otro diafragma iris (6) situado coaxialmente en la trayectoria de los rayos, estando los diafragmas iris (5, 6) dispuestos de manera que las correspondientes laminillas de diafragma (9, 9'', 9'''', 9'''''', 9'''''''' , 9'''''''''', 9'''''''''''' ) de los diafragmas (5, 6) están desplazadas entre sí en la dirección de giro alrededor de su eje (11), porque el rayo (2'') que está delimitado por el colimador (1) tiene la sección transversal con forma de un polígono la cantidad de cuyas esquinas corresponde a la cantidad de laminillas de diafragma de la totalidad de los diafragmas iris (5, 6), y porque que las laminillas de diafragma (9, 9'', 9'''', 9'''''', 9'''''''' , 9'''''''''', 9'''''''''''' ) presentan superficies laterales (10) adyacentes entre sí que abarcan ángulos iguales, extendiéndose los movimientos de regulación (13) de las laminillas de diafragma (9, 9'', 9'''', 9'''''', 9'''''''' , 9'''''''''', 9'''''''''''''') linealmente en dirección normal con respecto a la bisectriz (25) de las superficies laterales (10) que se encuentran acoplados con las laminillas de diafragma contiguas

Dispositivo de irradiación y colimador.

La invención se refiere a un dispositivo de irradiación con un colimador para delimitar rayos de alta energía, que partiendo de una fuente de radiación esencialmente puntual están orientados hacia un objeto de tratamiento, y que sirve para el tratamiento por rayos, en especial de tumores, por irradiación estereotáctica de conformación, presentando el colimador una delimitación de los rayos configurada como diafragma iris con medios de regulación para lograr una abertura variable del diafragma, habiéndose previsto un equipamiento por intermedio del que los rayos, delimitados por el colimador, pueden dirigirse omnidireccionalmente al objeto de tratamiento, y mediante el cual los parámetros: dirección de la irradiación, superficie irradiada, intensidad y duración de la irradiación, pueden controlarse mediante un mando de manera que es posible obtener un perfil de dosificación espacial de la aplicación de los rayos.

Además, la invención se refiere a un colimador para delimitar rayos de alta energía, que partiendo de una fuente de radiación esencialmente puntual están dirigidos a un objeto de tratamiento y que sirve para el tratamiento por rayos, en especial de tumores, por irradiación estereotáctica de conformación, presentando el colimador una delimitación de los rayos configurada como diafragma iris con medios de regulación para obtener una abertura variable del diafragma.

Los dispositivos de irradiación con colimadores para delimitar un haz de rayos de alta energía se emplean para el tratamiento médico, en especial de tumores. De igual modo los dispositivos formadores de imágenes, como los rayos Roentgen, funcionan con colimadores. En estos casos los colimadores sirven para delimitar los rayos, para que el tejido sano situado junto a la región de diagnóstico o bien de tratamiento, resulte protegido lo mejor posible contra los rayos, a efectos de evitar lesiones o para reducir éstas a un mínimo.

Al respecto debe distinguirse entre irradiación de diagnóstico e irradiación terapéutica. Aquella ha tener una energía suficientemente baja para que en la medida de lo posible no cause lesiones en un tejido. Sirve solamente para la formación de imágenes, para que para el médico pueda visualizar por ejemplo la posición de un tumor y de los tejidos circundantes que pueden ser críticos para un tratamiento por irradiación, como los nervios, en preparación de un tratamiento. Dado que para ello el tejido circundante ha de ser visible, es también necesario exponer a los rayos una región situada fuera del tumor o, en términos generales situada fuera de la región de diagnóstico. Como los tumores, o en términos generales la región objeto de diagnóstico, suelen tener una forma más bien redondeada, es conveniente la captación de un campo de representación óptico redondo, que por supuesto no ha de tener un tamaño superior a la región de interés para el médico, dado que los rayos Roentgen también dañan los tejidos. En cambio, los rayos terapéuticos han de tener una energía suficientemente alta para que con ellos sea posible destruir tejidos enfermos, como los tumores. Por lo tanto, también destruirían el tejido circundante. Por ello la protección ha de delimitar en todo lo posible los rayos a la forma exacta del tejido enfermo.

Por lo tanto, la aplicación de los rayos terapéuticos de alta energía - para esta finalidad sirven también el dispositivo de irradiación conforme a la invención o bien el colimador conforme a la invención-, a la protección del tejido circundante le corresponde un significado especialmente importante, ya que es frecuente que de ello dependa la calidad de vida del paciente después del tratamiento. Si bien no es posible excluir por completo tales efectos secundarios de una irradiación debidos a un daño en el tejido sano, es sin embargo necesario reducirlos al mínimo técnicamente factible. De manera acorde a este significado fundamental, que a diferencia de los rayos Roentgen gravita pesadamente en el caso de los rayos de alta energía aún para una irradiación de poca duración, en la especialidad se trabaja desde hace muchos decenios en el desarrollo de dispositivos de irradiación para lograr irradiaciones con una aplicación cada vez más exacta, a efectos de reducir todo lo posible los efectos secundarios de una terapia de irradiación.

Los dispositivos de irradiación así como los dispositivos formadores de imágenes se equipaban originalmente con colimadores, que estaban diseñados de modo que con los mismos era posible delimitar un campo de irradiación en cuanto a sus dimensiones solamente, pero no en cuanto a su forma. En el caso de los rayos Roentgen para la formación de imágenes, esto no ocasionaba ninguna influencia negativa grave para el paciente, ya que los mismos son perjudiciales solamente en caso de una acción o exposición prolongada que no es necesaria para la formación de imágenes, salvo si se emplean muy frecuentemente en un plazo muy corto sobre un mismo paciente. Sólo una irradiación terapéutica de muy alta energía - mediante la que se desea por ejemplo destruir un tejido tumoral - conduce en la región de sobreradiación, por lo tanto fuera del tejido enfermo a irradiar, a un daño en los tejidos sanos, ya que en cuanto a su intensidad y duración la acción o exposición ha de perdurar hasta la destrucción del tejido enfermo.

Tales regiones de sobreradiación se originaban por una parte por el hecho de que los colimadores no imitaban la imagen del contorno del tejido enfermo, o lo hacían insuficientemente, y por otra parte por el hecho de que en los límites de la región de irradiación se originaban semisombras, ya que allí, y en especial en el caso de grandes campos de irradiación, no estaba presente el espesor completo del material de protección por cuanto no estaba orientado paralelamente con respecto a los rayos. En los rayos terapéuticos de alta energía estas semisombras se originan en regiones mucho más grandes, ya que el grosor de la protección requerida es un múltiplo de lo que se requiere en el caso de los rayos Roentgen, cuya energía es relativamente baja. En muchos dispositivos de irradiación también se presentaban una radiación de fuga, que pasaba a través de los resquicios entre placas de protección contiguas.

El documento US 2,675,486 constituye un ejemplo de un colimador de diseño más antiguo que delimita solamente las dimensiones del rayo. Dicho documento describe un colimador para delimitar rayos de alta energía, que presenta cuatro bloques delimitadores de rayos, que mediante superficies laterales contiguas pueden desplazarse en un plano de manera que con ello es posible ajustar una delimitación cuadrática de los rayos, de diversas dimensiones. Dado que los tumores no tienen una forma cuadrática, sino más bien una forma redondeada, resulta una gran región de sobreradiación en las esquinas. Además, en el caso de grandes campos de irradiación se presentaban grandes regiones de semisombra, ya que los límites de los bloques ya no se extienden paralelamente con respecto a la trayectoria divergente de los rayos.

Por ello en la técnica especializada se procuró neutralizar estos problemas:

Por ello, y partiendo de un colimador del tipo mencionado arriba, para la región de la formación de imágenes de rayos Roentgen el documento DE 20 53 089 A1 propone prever cuerpos de protección en forma de triángulos contiguos, para obtener con esta forma de colimador de tipo iris un campo de irradiación aproximadamente circular - es decir, que se corresponde más bien a la forma de una región de irradiación -, de modo que se evita en aproximadamente un treinta por ciento una sobrerradiación causada por las esquinas de la delimitación cuadrática de los rayos, mencionada anteriormente. Sin embargo, en este caso la sobreradiación remanente, así como la formación de una semisombra no representan ningún problema gravoso, ya que se trata meramente de rayos Roentgen para la formación de imágenes, pero no de una irradiación terapéutica con rayos que esencialmente son de mayor energía. En el caso de los rayos Roentgen las laminillas del diafragma son esencialmente más delgadas que en el caso de la irradiación terapéutica, por lo que adicionalmente al colimador de tipo iris propuesto es suficiente con que las laminillas del diafragma casi enfocadas delimiten sólo aproximadamente el rayo emitido desde la fuente de radiación, para lo que se impiden los rayos afocales en el plano del plato de ánodo, lo que sirve para evitar que el aparato emita rayos hacia el ambiente. La delimitación a un campo de irradiación redondo es suficiente para la delimitación...

1. Colimador (12) para delimitar rayos de alta energía (2) que partiendo de una fuente de radiación (3) esencialmente puntual están dirigidos hacia un objeto de tratamiento (4) y que sirve para el tratamiento de rayos, en especial para la irradiación de conformación estereotáctica de tumores, presentando el colimador (1) un delimitador de rayos configurado como diafragma iris (5) con medios de regulación (7) para hacer variar la abertura (8, 8'') del diafragma,

caracterizado porque

hay por lo menos otro diafragma iris (6) situado coaxialmente en la trayectoria de los rayos, estando los diafragmas iris (5, 6) dispuestos de manera que las correspondientes laminillas de diafragma (9, 9', 9'', 9''', 9''', 9'''', 9''''') de los diafragmas (5, 6) están desplazadas entre sí en la dirección de giro alrededor de su eje (11), porque el rayo (2') que está delimitado por el colimador (1) tiene la sección transversal con forma de un polígono la cantidad de cuyas esquinas corresponde a la cantidad de laminillas de diafragma de la totalidad de los diafragmas iris (5, 6), y porque que las laminillas de diafragma (9, 9', 9'', 9''', 9''', 9'''', 9''''') presentan superficies laterales (10) adyacentes entre sí que abarcan ángulos iguales, extendiéndose los movimientos de regulación (13) de las laminillas de diafragma (9, 9', 9'', 9''', 9''', 9'''', 9''''') linealmente en dirección normal con respecto a la bisectriz (25) de las superficies laterales (10) que se encuentran acoplados con las laminillas de diafragma contiguas.

2. Colimador conforme a la reivindicación 1,

caracterizado porque

gracias a la misma cantidad de cantidad de laminillas de diafragma de los por lo menos dos diafragmas iris (5, 6), a un correspondiente desplazamiento angular (a) de los mismos en la dirección de giro alrededor del eje (11), y a la configuración de los medios de regulación (7) de los diafragmas iris (5, 6) con iguales recorridos de regulación (14, 14') para las laminillas de diafragma (9, 9', 9'', 9''', 9''', 9'''', 9''''') del correspondiente diafragmas iris (5, 6), se forma una sección transversal con la forma de un polígono equilátero (12) de los rayos (2') en la totalidad del intervalo de ajuste.

3. Colimador conforme a la reivindicación 1 ó 2,

caracterizado porque

se ha previsto la aplicación de fuerzas que presionan las laminillas de diafragma (9, 9', 9'', 9''', 9''', 9'''', 9''''') las unas contra las otras.

4. Colimador conforme a la reivindicación 1, 2 ó 3,

caracterizado porque

las laminillas de diafragma (9, 9', 9'', 9''', 9''', 9'''', 9''''') consisten en un elemento de protección (16) de material de protección y un elemento de apoyo (17), presentando el elemento de apoyo (17) una parte de guía (18') de una guía lineal (18) para el movimiento de regulación (13), el elemento de protección (16) está apoyado elásticamente sobre el elemento de apoyo (17) de manera que recibir una presión uniforme en la dirección de las laminillas de diafragma adyacentes.

5. Dispositivo de irradiación con un colimador (1) conforme a la reivindicación 1, en donde se ha previsto un equipo mediante el que los rayos (2') delimitados por el colimador (1) pueden orientarse omnidireccionalmente sobre el objeto de tratamiento (4), y en el que mediante un mando es posible controlar los parámetros: dirección de irradiación, superficie de irradiación, intensidad y duración de la irradiación, de manera que es posible obtener un perfil de dosificación espacial de la aplicación de rayos,

caracterizado porque

el mando está configurado de manera que puede causar la irradiación de un espacio irregular por superposición y ensamble de muchos espacios irradiados (28).

6. Dispositivo de irradiación conforme a la reivindicación 5,

caracterizado porque

los medios de regulación (7) de los diafragmas iris (5, 6) están configurados de manera que dentro de la totalidad del intervalo de regulación, para la delimitación de los rayos (2'), las correspondientes aberturas de diafragma tienen en cuenta la divergencia de los mismos.

7. Dispositivo de irradiación conforme a la reivindicación 5 ó 6,

caracterizado porque

gracias a que los al menos dos diafragmas iris (5, 6) tienen la misma cantidad de laminillas de diafragma, a un correspondiente desplazamiento angular (a) de los mismos en la dirección de giro alrededor del eje (11), y a la configuración de los medios de regulación (7) de los diafragmas iris (5, 6) con iguales recorridos de regulación (14, 14') para las laminillas de diafragma (9, 9', 9'', 9''', 9''', 9'''', 9''''') de los correspondientes diafragmas iris (5, 6), en la tota-lidad del intervalo de ajuste, se forma una sección transversal con la forma de un polígono equilátero de los rayos (2').

8. Dispositivo de irradiación conforme a la reivindicación 5, 6 ó 7,

caracterizado porque

el mando está configurado de manera que en virtud de las distintas aberturas (8,8',8'') de los diafragmas, de los posicionamientos de la fuente de radiación (3) y del colimador (1) en el espacio y la orientación en determinados ángulos espaciales, se forman aplicaciones individuales, en donde gracias a un ensamble de una pluralidad de estos espacios radiados (28) que sólo captan espacios parciales limitados (28) del objeto de tratamiento (4), de las aplicaciones individuales con rayos (2`) que tienen una sección transversal esencialmente redonda - por lo tanto una forma que por lo general difiere de la forma del objeto de tratamiento (4); es posible imitar la forma espacial, por lo general irregular, del objeto de tratamiento (4), en donde por medio de múltiples yuxtaposiciones así como superposiciones, yuxtaposiciones y superposiciones parciales inclusive, de estas aplicaciones individuales en el espacio del objeto de tratamiento (4) que captan estos espacios parciales (28), es posible radiar el objeto de tratamiento en límites relativamente exactos con una intensidad prefijada, en un grado esencialmente más elevado que en tejido circundante.

9. Dispositivo de irradiación conforme a la reivindicación 8,

caracterizado porque

las aplicaciones individuales tienen lugar en cada caso en un determinado espacio temporal con parámetros no modificados.

10. Dispositivo de irradiación conforme a una de las reivindicaciones 5 a 9,

caracterizado porque

se ha previsto la aplicación de fuerzas que presionan las superficies laterales (10) de las laminillas de diafragma (9, 9', 9'', 9''', 9''', 9'''', 9''''') las unas contra las otras.

11. Dispositivo de irradiación conforme a la reivindicación 10,

caracterizado porque

las laminillas de diafragma (9, 9', 9'', 9''', 9''', 9'''', 9''''') consisten en un elemento de protección (16) hecho de material de protección y un elemento de apoyo (17), presentando el elemento de apoyo (17) una parte de guía (18') de una guía lineal (18) para el movimiento de regulación (13), y el elemento de protección (16) está apoyado elásticamente sobre el elemento de apoyo (17) de manera que recibe una presión uniforme en dirección de las laminillas de diafragma contiguas.

12. Dispositivo de irradiación conforme a una de las reivindicaciones 5 a 11,

caracterizado porque

un cabezal de irradiación (15) que contiene la fuente de radiación (3) y el colimador (1), está dispuesto en un gantry (grúa de pórtico).

13. Dispositivo de irradiación conforme a una de las reivindicaciones 5 a 11,

caracterizado porque

un cabezal de irradiación (15) que contiene la fuente de radiación (3) y el colimador (1), está dispuesto en un brazo robótico que está configurado de manera que puede llevar el cabezal de irradiación (15) a posiciones espaciales arbitrarias y a orientaciones angulares arbitrarias.

14. Dispositivo de irradiación conforme a una de las reivindicaciones 5 a 13,

caracterizado porque

para los movimientos orientables el colimador (1) está apoyado de manera de poder desplazarse en todas direcciones en una región angular espacial limitada sobre una pista de forma de superficie esférica, estando el eje (11) siempre orientado hacia la fuente de radiación (3).

15. Dispositivo de irradiación conforme a una de las reivindicaciones 5 a 14,

caracterizado porque

cada diafragma iris (5, 6) dispone de un accionamiento (19).

16. Dispositivo de irradiación conforme a la reivindicación 15,

caracterizado porque

el mando controla la correspondiente abertura de diafragma (8, 8'',8''') en correspondencia a la divergencia de los rayos (2').

17. Dispositivo de irradiación conforme a una de las reivindicaciones 5 a 14,

caracterizado porque

es posible accionar los diafragmas iris (5, 6) mediante un único accionamiento (19).

18. Dispositivo de irradiación conforme la reivindicación 17,

caracterizado porque

una mecánica de regulación causa en cada caso la abertura de diafragma (8, 8', 8'') correspondiente a la divergencia de los rayos (2').

19. Dispositivo de irradiación conforme a una de las reivindicaciones 5 a 18,

caracterizado porque

las laminillas de diafragma (9, 9', 9'', 9''', 9'''', 9''''') de una cualquiera de los diafragmas iris (5, 6) son guiadas en por lo menos una placa de guía (21) que contiene por lo menos una parte de guía (18'') de las guías lineales (18).

20. Dispositivo de irradiación conforme a la reivindicación 18,

caracterizado porque

un disco de levas (22) está en una conexión activa con las laminillas de diafragma (9, 9', 9'', 9''', 9'''', 9''''') y porque el accionamiento (19) causa los movimientos de regulación (13) de las laminillas de diafragma (9, 9', 9'', 9''', 9'''', 9''''') por intermedio de un movimiento de giro relativo entre placa de guía (21) y disco de levas (22).

21. Dispositivo de irradiación conforme a la reivindicación 18 ó 19,

caracterizado porque

las laminillas de diafragma (9, 9', 9'', 9''', 9'''', 9''''') de una cualquiera de los diafragmas iris (5, 6) también están guiadas en el lado opuesto mediante otra placa de guía más (21').

22. Dispositivo de irradiación conforme a la reivindicación 16 a 20,

caracterizado porque

el accionamiento (19) está acoplado entre dos diafragmas iris (5, 6), de modo de desde allí accionar ambos diafragmas iris (5, 6).

23. Dispositivo de irradiación conforme a la reivindicación 16 a 21,

caracterizado porque

al accionamiento (19) se halla asociado un diafragma iris (15) y por intermedio de piezas de arrastre se causa el accionamiento del otro diafragma iris (6), estando los elementos para la transmisión de las fuerzas, configurados para efectuar las aberturas (8,8',8'') de diafragma correspondientes a la divergencia de los rayos (2').

24. Dispositivo de irradiación conforme a la reivindicación 16 a 22,

caracterizado porque

los medios de regulación (7) están configurados para varias fuerzas de accionamiento introducidas (19).

25. Dispositivo de irradiación conforme a la reivindicación 24,

caracterizado porque

a por lo menos una de las fuerzas introducidas se halla asociado un engranaje (20), mediante el que se causa la relación de las aberturas de diafragma (8,8',8'') correspondiente a la divergencia de los rayos (2').

26. Dispositivo de irradiación conforme a la reivindicación 25,

caracterizado porque

por lo menos un engranaje (20) presenta por lo menos un miembro de transmisión intercambiable o regulable, a efectos de ajustar el colimador (1) para diversas divergencias de los rayos.

27. Dispositivo de irradiación conforme a una de las reivindicaciones 20 a 26,

caracterizado porque

los discos de levas (22) presentan levas de arrastre (23) dispuestas en forma de estrella, que actúan sobre piezas de arrastre en forma de pernos, (24) de las laminillas de diafragma (9, 9', 9'', 9''', 9'''', 9''''').

28. Dispositivo de irradiación conforme a la reivindicación 27,

caracterizado porque

los piezas de arrastre en forma de pernos, (24), son rodillos.

29. Dispositivo de irradiación conforme a una de las reivindicaciones 5 a 28,

caracterizado porque

se han dispuesto dos diafragmas iris (5, 6) de seis laminillas, desplazados entre sí en 30º en la dirección de giro.