PÓRTICO COMPACTO PARA TERAPIA DE PARTÍCULAS.

La presente invención se refiere a un aparato para terapia de partículas cargadas utilizado para terapia de radiación. Más concretamente, esta invención se refiere a un pórtico compacto para suministrar haces de partículas de barrido. Estado de la técnica La radioterapia que utiliza partículas cargadas (por ejemplo, protones, iones de carbono...) ha demostrado ser una técnica de terapia de radiación precisa y conforme, en la que se puede suministrar una elevada dosis a un volumen de blanco mientras se minimiza la dosis a los tejidos sanos circundantes. Un aparato de terapia de partículas comprende un acelerador que produce partículas energéticas cargadas, un sistema de transporte del haz para guiar el haz de partículas a una o más salas de tratamiento y, en cada sala de tratamiento, un sistema de suministro del haz de partículas. Se puede distinguir entre dos tipos de sistemas de suministro del haz: sistemas fijos de suministro del haz que suministran el haz al blanco desde una dirección de irradiación fija, y sistemas giratorios de suministro del haz capaces de suministrar el haz a un blanco desde múltiples direcciones de irradiación. Tal sistema giratorio de suministro del haz se denomina también pórtico. El blanco se sitúa generalmente en una posición fija definida por el cruce del eje de rotación del pórtico y el eje central del haz. Este punto de cruce se denomina isocentro, y los pórticos de este tipo capaces de suministrar haces desde diversas direcciones al isocentro se denominan pórticos isocéntricos. El sistema de suministro del haz de tipo pórtico comprende dispositivos para conformar el haz en correspondencia con el blanco. Existen dos técnicas principales utilizadas en la terapia por haz de partículas para conformar el haz: las técnicas de barrido pasivas, más comunes, y las técnicas de radiación dinámicas, más avanzadas. Un ejemplo de una técnica de radiación dinámica es la técnica denominada de barrido de haz filiforme (PBS). En el PBS, un haz filiforme estrecho es barrido magnéticamente sobre un plano ortogonal a la dirección central del haz. Se obtiene una conformidad lateral en el volumen del blanco mediante el control adecuado de los imanes de barrido. Al variar la energía del haz de partículas, se pueden irradiar subsecuentemente diferentes capas en el volumen del blanco, caracterizadas por su energía de partícula fija. De este modo, la dosis de radiación de partículas puede ser suministrada a todo el volumen del blanco tridimensional. Las energías del haz de partículas requeridas para tener una profundidad de penetración suficiente en el paciente dependen del tipo de partículas utilizadas. Por ejemplo, para terapia de protones las energías del haz se encuentran típicamente entre los 70 MeV y los 250 MeV. El solicitante ha construido pórticos de protones para su uso con haces de protones con energías de hasta 235 MeV. Tal pórtico se muestra en la figura 1A y esta configuración de pórtico es descrita por J. B. Flanz en Large Medical Gantries, Proceedings of the 1995 Particle Accelerator Conference, volumen 3, páginas 2007-2008. En este pórtico, el haz se enfoca primero mediante una serie de cuadrupolos antes de ser desviado mediante un dipolo magnético 12 de 45°, a continuación el haz es focalizado adicionalmente mediante cinco cuadrupolos magnéticos 19 antes de ser curvado mediante un dipolo magnético 15 de 135° y dirigido hacia el isocentro (perpendicular al eje de rotación). Este pórtico comprende asimismo dos imanes de barrido 18 para barrer el haz en dos direcciones perpendiculares para su uso con un barrido de haz filiforme. Gracias a la gran distancia de 3 m entre el último imán de curvado de 135° y el isocentro, estos imanes de barrido 18 se montan aguas abajo del último imán de curvado. Entre el último imán de curvado 15 y los imanes de barrido 18 se instalan dos cuadrupolos magnéticos 19 adicionales. El inconveniente de este pórtico es sus grandes dimensiones: un diámetro de, aproximadamente, 10 m y una longitud superior a 10 m. Este pórtico tiene asimismo un elevado coste de fabricación. Una revisión más reciente de pórticos para terapia de protones y de carbono se ofrece por U. Weinrich en "Gantry design for proton and carbon hadrontherapy facilities", Proceedings of EPAC 2006 (European Particle Accelerator Conference), Edimburgo, Escocia. Como se muestra, todos los pórticos isocéntricos de protones tienen dimensiones longitudinales entre 9 y 12 metros, y un desplazamiento radial máximo del haz respecto al eje de rotación del pórtico que varía entre 3,2 m y 5 m. Un haz giratorio de partículas tiene una línea de haz giratoria que comprende en general un tubo de vacío para transportar el haz de partículas en vacío, varios cuadrupolos magnéticos para enfocar y desenfocar el haz de partículas, varios dipolos magnéticos para curvar el haz de partículas y monitores del haz para monitorizar el haz. La categoría de pórticos giratorios que se aborda en la presente solicitud se denomina pórticos giratorios de plano simple, que comprende dipolos magnéticos configurados de tal modo que el curvado en cada dipolo magnético de la línea de haz del pórtico tiene lugar en el mismo plano. Esta categoría de pórtico de plano simple se distingue de otras categorías de pórticos, los denominados pórticos "de sacacorchos", que tienen dos planos de curvado perpendiculares. En la categoría de pórticos de plano simple existen actualmente dos configuraciones principales, que se ilustran esquemáticamente en la figura 1B, que muestra las trayectorias centrales del haz que sigue el haz en estos pórticos. El haz entra en el pórtico esencialmente 2   en paralelo con el eje de rotación en el punto de acoplamiento o punto de entrada 11, y comienza con una primera sección recta de línea de haz antes de entrar en un primer dipolo magnético 12, 13. Este punto de acoplamiento o punto de entrada se define como la transición entre la parte fija de una línea de haz y la línea de haz del pórtico giratorio. La diferencia entre las dos principales configuraciones de pórticos de plano simple se relaciona con el número de dipolos magnéticos instalados en el pórtico. El plano de curvado de los dipolos de un pórtico de plano simple se denomina asimismo plano "horizontal", y el plano sin curvado se denomina plano "vertical" o plano Y. La primera configuración principal en la categoría de pórticos de plano simple se denomina pórtico cónico. Un ejemplo es el pórtico de protones construido por el solicitante y mostrado en la figura 1A. La trayectoria central del haz seguida por un haz de protones en tal pórtico se muestra en la figura 1B como línea de puntos. Un primer dipolo magnético 12 de 45° curva el haz alejándolo del eje de rotación del pórtico, y a continuación el haz sigue asimismo una segunda sección recta de línea de haz antes de entrar en el segundo dipolo magnético 15 de 135°, que curva y dirige el haz de modo esencialmente perpendicular al eje de rotación. El cruce del haz y el eje de rotación del pórtico se denomina isocentro de tratamiento 17. El blanco que va a ser irradiado se ubica en el isocentro de tratamiento. En la configuración de pórtico cónico construido por el solicitante (figura 1A), la sección recta de línea de haz entre el punto de acoplamiento 11 y el primer dipolo magnético 12 de 45° comprende cuatro cuadrupolos magnéticos, y la segunda sección recta entre los dipolos magnéticos primero 12 y segundo 15 comprende cinco cuadrupolos magnéticos (no se muestran cuadrupolos magnéticos en la figura 1B). La configuración de pórtico cónico construido por el solicitante se ha divulgado asimismo por Pavlovic en "Beam optic study of the gantry beam delivery system for light-ion cancer therapy", Nucl. Instr. Meth. Inn Phys. Res. A 399 (1927) en la página 440. La segunda configuración principal en la categoría de pórticos de plano simple es el denominado pórtico cilíndrico, llamado igualmente pórtico de barril. La trayectoria central del haz del haz en un pórtico cilíndrico se ilustra asimismo en la figura 1B, en la que el haz, representado en línea continua, entra en el pórtico en el punto de acoplamiento 11 y viaja a través de una primera sección recta de línea de haz antes de entrar en el primer dipolo magnético 13, por ejemplo un primer imán de 60°, que curva el haz alejándolo del eje de rotación, y continúa en una segunda sección recta de línea de haz antes de entrar en el segundo dipolo magnético 14 que tiene el mismo ángulo de curvado pero dirección opuesta, lo que da como resultado una haz que se propaga en una tercera sección recta de línea de haz que es paralela al eje de rotación del pórtico. Un tercer dipolo magnético 16 de 90° se utiliza a continuación para curvar el haz en una dirección perpendicular al eje de rotación.... [Seguir leyendo]

1. Un pórtico isocéntrico diseñado para girar alrededor de un eje de rotación y para suministrar un haz de partículas para uso en terapia de partículas, que comprende: - una línea de haz de pórtico que tiene un punto (25) de entrada al pórtico para introducir dicho haz de partículas en el pórtico en una dirección esencialmente paralela al eje de rotación, - unos dipolos magnéticos primero (20), segundo (21) y tercero (22) dispuestos de modo secuencial para curvar de modo sucesivo el haz de partículas en un único plano y para suministrar dicho haz de partículas a un isocentro (27) en una dirección esencialmente perpendicular al eje de rotación, - cuadrupolos magnéticos (24) para enfocar y desenfocar dicho haz de partículas, - medios (23) de barrido de haz de partículas instalados entre dicho segundo dipolo magnético (21) y dicho tercer dipolo magnético (22) y configurados para barrer dicho haz de partículas sobre un área de blanco en el isocentro (27); caracterizado porque: - dicho tercer dipolo magnético (22) tiene un ángulo de curvado menor de 80°. 2. Un pórtico isocéntrico de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque una sección de línea de haz entre dicho punto (25) de entrada al pórtico y una entrada del primer dipolo magnético (20) es una sección de deriva corta. 3. Un pórtico isocéntrico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque una sección de línea de haz entre dicho primer dipolo magnético (20) y dicho segundo dipolo magnético (21) comprende cinco cuadrupolos magnéticos (24), y porque una sección de línea de haz entre dicho segundo dipolo magnético (21) y dicho tercer dipolo magnético (22) no comprende ningún cuadrupolo magnético (24). 4. Un pórtico isocéntrico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dichos medios (23) de barrido de haz comprenden un imán de barrido X-Y combinado. 5. Un pórtico isocéntrico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además medios para girar dicho pórtico en un intervalo angular de al menos 180°. 6. Un pórtico isocéntrico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho tercer dipolo magnético (22) tiene un ángulo de curvado de 60°. 7. Un aparato de terapia de partículas que comprende un acelerador de partículas, medios para variar la energía de las partículas, un sistema de transporte del haz y un pórtico isocéntrico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6.   11   12   13   14     16   17   18