GEOMETRÍA DE FORMACIÓN DE IMÁGENES.

La presente invención se refiere, en líneas generales, a sistemas de tratamiento por radiación guiados por imágenes y, en particular, a la geometría de los sistemas de formación de imágenes para guiar el tratamiento radioterápico. ANTECEDENTES La radiocirugía y la radioterapia son sistemas de tratamiento por radiación que utilizan haces de radiación externa para tratar estructuras anatómicas patológicas (por ejemplo, tumores, lesiones, malformaciones vasculares, trastornos nerviosos, etc.) suministrando una dosis prescrita de radiación (por ejemplo, rayos X o rayos gamma) a la estructura anatómica patológica minimizando al mismo tiempo la exposición al tejido adyacente y a las estructuras anatómicas críticas (por ejemplo, la médula espinal). Tanto la radiocirugía como la radioterapia están diseñadas para producir necrosis de una estructura patológica evitando al mismo tiempo el tejido sano y las estructuras críticas. La radioterapia se caracteriza por una dosis de radiación baja por tratamiento y muchos tratamientos (por ejemplo, 30 a 45 días de tratamiento). La radiocirugía se caracteriza por una dosis de radiación relativamente elevada en una o, como mucho, pocas sesiones de tratamiento. Tanto en radioterapia como en radiocirugía, la dosis de radiación se suministra al sitio de la estructura anatómica patológica desde múltiples ángulos. Como el ángulo de cada haz de radiación es diferente, cada haz cruza una región objetivo ocupada por la estructura anatómica patológica, pero pasa a través de diferentes zonas sanas en su camino y desde la región objetivo. Como resultado, la dosis de radiación acumulada en la región objetivo es elevada y la dosis de radiación media para el tejido sano y las estructuras críticas es baja. Los sistemas de tratamiento por radioterapia y radiocirugía basados en marcos emplean un marco estereotáctico invasivo y rígido para inmovilizar al paciente durante la toma de imágenes antes del tratamiento para el diagnóstico y la planificación del tratamiento (por ejemplo, utilizando TAC u otra modalidad de formación de imágenes 3D, tales como RM o PET), y también durante los tratamientos de radiación posteriores. Estos sistemas están limitados a tratamientos intracraneales porque el marco rígido debe unirse a estructuras óseas que tienen una relación espacial fija respecto a la región objetivo, y el cráneo y el cerebro son las únicas estructuras anatómicas que satisfacen ese criterio. En un tipo de sistema de radiocirugía basado en marcos, se utiliza una fuente de radiación distribuida (por ejemplo, una fuente de rayos gamma de cobalto 60) para producir una distribución aproximadamente hemisférica de haces de radiación simultáneos a través de orificios en un ensamblaje formador de haces. Los ejes de los haces de radiación están en ángulo para cruzarse en un único punto (isocentro de tratamiento) y los haces juntos forman un lugar aproximadamente esférico de radiación de alta intensidad. La fuente de radiación distribuida requiere un blindaje pesado, y como resultado el equipo es pesado e inmóvil. Por lo tanto, el sistema está limitado a un único isocentro de tratamiento. En otro tipo de sistema de radioterapia basado en marcos, conocido como radioterapia de intensidad modulada (IMRT), la fuente de tratamiento por radiación es un dispositivo emisor de rayos X (por ejemplo, un acelerador lineal) montado en una estructura de soporte que gira alrededor del paciente en un plano fijo de rotación. La IMRT se refiere a la capacidad de moldear la intensidad de sección transversal del haz de radiación según se mueve alrededor del paciente, utilizando colimadores multihoja (para bloquear partes del haz) o bloques compensadores (para atenuar partes del haz). El eje de cada haz cruza el centro de rotación (el isocentro de tratamiento) para administrar una distribución de dosis a la región objetivo. Como el centro de rotación del soporte no se mueve, este tipo de sistema también está limitado a un único isocentro de tratamiento. Los sistemas de radioterapia y radiocirugía guiados por imágenes (juntos, sistemas de tratamiento por radiación guiados por imágenes (IGRT)) eliminan la necesidad de la sujeción del marco invasivo rastreando los cambios en la posición del paciente entre la fase de formación de imágenes pretratamiento y la fase de administración del tratamiento (fase en tratamiento). Esta corrección se consigue adquiriendo imágenes de rayos X estereoscópicas en tiempo real durante la fase de administración del tratamiento y registrándolas con imágenes de referencia, conocidas como radiogramas reconstruidos digitalmente (DRR), obtenidos a partir de una exploración con TAC previa al tratamiento. Un DRR es una imagen de rayos X sintética producida por la combinación de los datos de cortes de exploración con TAC y la computación de una proyección bidimensional (2D) a través de los cortes que se aproxima a la geometría del sistema de formación de imágenes en tiempo real. Los sistemas IGRT basados en soporte añaden una fuente de rayos X y un detector al sistema de tratamiento, localizado en el plano de rotación del LINAC (compensación del LINAC, por ejemplo, en 90 grados), y que gira con el LINAC. El haz de rayos X de formación de imágenes pasa a través del mismo isocentro que el haz de tratamiento, de modo que el isocentro de formación de imágenes coincide con el isocentro de tratamiento, y ambos isocentros están fijos en el espacio. 2   La Figura 1 muestra la configuración de un sistema 100 de tratamiento por radiación basado en robótica guiado por imágenes, tal como el sistema de radiocirugía CyberKnife ® fabricado por Accuray Inc., California. En este sistema, las trayectorias de los haces de tratamiento de rayos X son independientes de la localización de los haces de rayos X de formación de imágenes. En la Figura 1, la fuente de tratamiento por radiación es un LINAC 101 montado en el extremo de un brazo robótico 102 que tiene múltiples (por ejemplo, 5 o más) grados de libertad para colocar el LINAC 101 para que irradie una estructura anatómica patológica (región o volumen objetivo) con haces suministrados desde muchos ángulos, en muchos planos, en un volumen de funcionamiento alrededor del paciente. El tratamiento puede implicar trayectorias de haz con un único isocentro, múltiples isocentros, o con un enfoque no isocéntrico (es decir, los haces solamente necesitan cruzar el volumen objetivo patológico y no convergen necesariamente en un único punto, o isocentro, en el objetivo). En la Figura 1, el sistema de formación de imágenes incluye las fuentes de rayos X 103A y 103B y los detectores de rayos X (dispositivos de imagen) 104A y 104B. Típicamente, las dos fuentes de rayos X 103A y 103B se montan en posiciones fijas en el techo de un quirófano y se alinean para proyectar los haces de rayos X de formación de imágenes desde dos posiciones angulares diferentes (por ejemplo, separadas en 90 grados) para que se crucen en un isocentro de la máquina 105 (donde el paciente estará colocado durante el tratamiento en una mesa de tratamiento 106) y para iluminar las superficies de formación de imágenes (por ejemplo, detectores de silicio amorfo) de los detectores respectivos 104A y 104B después de pasar a través del paciente. La Figura 2 muestra la geometría del sistema de tratamiento por radiación 100. Típicamente, los detectores de rayos X 104A y 104B se montan en el suelo 109 del quirófano a noventa grados entre sí y perpendiculares a los ejes 107A y 107B de sus haces respectivos de rayos X de formación de imágenes. Esta geometría ortogonal de formación de imágenes estereoscópicas tiene gran capacidad de precisión, reduciendo los errores de registro a niveles submilimétricos. Sin embargo, hay algunas limitaciones inherentes asociadas con esta geometría de formación de imágenes cuando se instala en un quirófano típico, que puede tener un techo de no más de 2,74 ó 3,05 m (nueve o diez pies) de altura. Como se muestra en la Figura 2, el LINAC 101 es muy manejable y relativamente compacto, pero aún requiere una cantidad mínima de separación entre el paciente 108 y el techo 110 del quirófano para administrar tratamientos desde por encima del paciente. También hay ciertas posiciones que el LINAC puede ser incapaz de ocupar, o porque el LINAC puede bloquear uno de los haces de rayos X de formación de imágenes o porque uno de los detectores de rayos X puede bloquear el haz de tratamiento por radiación. Además, como el paciente debe estar localizado al menos a una distancia mínima del techo para posibilitar el acceso desde arriba, puede existir espacio insuficiente por debajo del paciente para administrar el tratamiento desde abajo, incluso si el tratamiento desde abajo del paciente fuera más beneficioso (por ejemplo, en el tratamiento de... [Seguir leyendo]

1. Un sistema de tratamiento por radiación (825), que comprende: un sistema de formación de imágenes estereoscópicas configurado para establecer un primer centro de formación de imágenes (304, 504, 604, 804, 904) en una primera localización para posibilitar el tratamiento mediante tratamiento por radiación de una estructura anatómica objetivo desde una primera región (312) en un marco de tratamiento de referencia, estando configurado adicionalmente el sistema de formación de imágenes para establecer un segundo centro de formación de imágenes (305, 505, 605, 805) en una segunda localización para posibilitar el tratamiento mediante tratamiento por radiación de la estructura anatómica objetivo desde una segunda región (313) en el marco de tratamiento de referencia, donde la primera localización y la segunda localización son diferentes localizaciones; y un sistema de administración de radiación acoplado de forma operativa con el sistema de formación de imágenes para posicionar un acelerador lineal (LINAC, 311, 911) en la primera región mientras se obtienen imágenes de la estructura anatómica objetivo utilizando el primer centro de formación de imágenes, donde el sistema de administración de radiación está configurado adicionalmente para posicionar el LINAC en la segunda región mientras se obtienen imágenes de la estructura anatómica objetivo utilizando el segundo centro de formación de imágenes. 2. El sistema de la reivindicación 1, en el que para establecer el primer centro de formación de imágenes (304, 504, 604, 804, 904) el sistema de formación de imágenes está configurado para generar un primer haz de formación de imágenes (302A, 502A, 602A, 802A, 902A) que tiene un primer eje (303A, 503A) y un segundo haz de formación de imágenes (302B, 502B, 802B, 902B) que tiene un segundo eje (303B, 503B), definiendo el primer eje y el segundo eje un primer plano de formación de imágenes (314), estando dispuesto el segundo haz de formación de imágenes en un primer ángulo con respecto al primer haz de formación de imágenes para que cruce el primer haz de formación de imágenes en la primera localización. 3. El sistema de la reivindicación 1, en el que para establecer el segundo centro de formación de imágenes (305, 505, 605, 805) el sistema de formación de imágenes está configurado para generar un tercer haz de formación de imágenes (302C, 602C, 802C) que tiene un tercer eje (303C, 503C) en el primer plano de formación de imágenes (314), estando dispuesto el tercer haz de formación de imágenes a un segundo ángulo con respecto al primer haz de formación de imágenes para que cruce el primer haz de formación de imágenes en la segunda localización. 4. El sistema de la reivindicación 3, en el que el tercer haz de formación de imágenes está dispuesto en un tercer ángulo con respecto al segundo haz de formación de imágenes, y en el que el sistema de formación de imágenes está adicionalmente configurado para establecer un tercer centro de formación de imágenes (507) en una tercera localización que comprende una intersección del segundo haz de formación de imágenes y el tercer haz de formación de imágenes en el primer plano de formación de imágenes. 5. El sistema de la reivindicación 2, en el que para establecer el segundo centro de formación de imágenes, el sistema de formación de imágenes está configurado para generar un tercer haz de formación de imágenes (302C, 602C, 802C) que tiene un tercer eje (303C, 503C) y un cuarto haz de formación de imágenes (302D, 602D, 802D) que tiene un cuarto eje, definiendo el tercer eje y el cuarto eje un segundo plano de formación de imágenes, estando dispuesto el cuarto haz de formación de imágenes en un segundo ángulo con respecto al tercer haz de formación de imágenes para que cruce el tercer haz de formación de imágenes en la segunda localización. 6. El sistema de la reivindicación 5, en el que el primer plano de formación de imágenes y el segundo plano de formación de imágenes son planos coplanares. 7. El sistema de la reivindicación 5, en el que el primer plano de formación de imágenes (314) y el segundo plano de formación de imágenes (315) son planos no coplanares. 8. El sistema de la reivindicación 3, que comprende adicionalmente: un sistema de posicionamiento de la mesa acoplado con el sistema de formación de imágenes y el sistema de administración de radiación, estando configurado el sistema de posicionamiento de la mesa para posicionar la estructura anatómica objetivo en aproximadamente el primer centro de formación de imágenes, y en el que el sistema de formación de imágenes está configurado para generar una primera imagen con el primer haz de formación de imágenes y una segunda imagen con el segundo haz de formación de imágenes, y en el que el sistema de administración de radiación está configurado para registrar la primera imagen y la segunda imagen con una primera pluralidad de imágenes de referencia para obtener un primer resultado de registro. 9. El sistema de la reivindicación 8, en el que el sistema de posicionamiento de la mesa está configurado para posicionar la estructura anatómica objetivo en aproximadamente el segundo centro de formación de imágenes, y en el que el sistema de formación de imágenes está configurado para generar una tercera imagen con el tercer haz de formación de imágenes y una cuarta imagen con el primer haz de formación de imágenes, y en el que el sistema de 11   administración de radiación está configurado para registrar la tercera imagen y la cuarta imagen con una segunda pluralidad de imágenes de referencia para obtener un segundo resultado de registro. 10. El sistema de la reivindicación 5, que comprende adicionalmente: un sistema de posicionamiento de la mesa acoplado de forma operativa con el sistema de formación de imágenes y el sistema de administración de radiación, para que el sistema de posicionamiento de la mesa posicione la estructura anatómica objetivo en aproximadamente el primer centro de formación de imágenes, en el que el sistema de formación de imágenes está configurado para generar una primera imagen con el primer haz de formación de imágenes y una segunda imagen con el segundo haz de formación de imágenes, y en el que el sistema de administración de radiación está configurado para registrar la primera imagen y la segunda imagen con una primera pluralidad de imágenes de referencia para obtener un primer resultado de registro. 11. El sistema de la reivindicación 10, que comprende adicionalmente: un sistema de posicionamiento de la mesa acoplado de forma operativa con el sistema de formación de imágenes y el sistema de administración de radiación, para que el sistema de posicionamiento de la mesa posicione la estructura anatómica objetivo en aproximadamente el segundo centro de formación de imágenes, en el que el sistema de formación de imágenes está configurado para generar una tercera imagen con el tercer haz de formación de imágenes y una cuarta imagen con el cuarto haz de formación de imágenes, y en el que el sistema de suministro de radiación está configurado para registrar la tercera imagen y la cuarta imagen con una segunda pluralidad de imágenes de referencia para obtener un segundo resultado de registro. 12   13   14     16   17   18   19     21   22   23   24     26   27   28   29