Un sistema de terapia de radiación (10) que comprende: una fuente de radiación (12) capaz de generar un haz de radiación;

un aparato de formación de imágenes por resonancia magnética (IRM) (14); un acoplamiento (22) para acoplar la fuente de radiación y el aparato de IRM, de modo que el sistema pueda usarse en un modo de rotación, para permitir la irradiación de un sujeto (P) básicamente desde cualquier ángulo simultáneamente con la formación de imágenes y sin reducir la calidad de la imagen de IRM; y medios para reducir el ruido de RF generado por la fuente de radiación que puede interferir en la lectura de la señal de RF por parte del aparato de IRM, en el que el medio para reducir el ruido de RF modela el pulso de accionamiento de la fuente de radiación, modificando los tiempos de subida y de caída para reducir los componentes de alta frecuencia.

Sistema de radioterapia de haz externo e IRM integrado Campo de la invención La presente invención se refiere, en general, a terapia de radiación y, en particular, a un sistema de radioterapia de haz externo y formación de imágenes por resonancia magnética (IRM) integrado.

Antecedentes de la invención

La terapia de radiación puede administrarse para tratar trastornos de tejido proliferativo incluyendo, aunque sin limitación, cáncer, malformaciones arteriovenosas, lesiones dermatológicas, etc. Durante la terapia de radiación, el tejido del paciente del que se sabe o se sospecha que contiene la enfermedad es expuesto a radiación. Habitualmente se usan aceleradores lineales para irradiar un volumen diana que abarca el tejido a tratar durante la terapia de radiación. Como se sabe, los aceleradores lineales usan tecnología de microondas para acelerar electrones en una guía de ondas y, a continuación, permitir que los electrones colisionen con una diana de metal pesado. Como resultado de las colisiones, rayos X de alta energía se dispersan desde la diana. Una parte de los rayos X dispersados es recogida y modelada por un dispositivo colimador de un haz para formar un haz de salida de radiación que se adapta a la forma del volumen diana. El acelerador lineal también incluye un pórtico que gira alrededor del paciente permitiendo que el haz de salida de radiación sea suministrado al volumen diana deseado desde cualquier ángulo haciendo girar al pórtico.

Antes de exponer a un paciente a radiación, típicamente se desarrolla un plan de tratamiento para determinar de forma precisa la ubicación del tejido a tratar y cómo tratar mejor el tejido con radiación. Se han usado muchas técnicas de formación de imágenes en la planificación del tratamiento tales como, por ejemplo, tomografía computarizada (TC) , formación de imágenes por resonancia magnética (IRM) , y centellografía nuclear incluyendo tomografía por emisión de fotón único (TCEFU) y tomografía por emisión de positrones (TEP) . Las imágenes adquiridas del tejido se usan para definir el volumen diana, de modo que el tejido real irradiado por el haz de salida de radiación se adapta, en la medida de lo posible, al volumen diana. En muchos casos, las imágenes del tejido usadas para definir el volumen diana se adquieren en una única simulación.

Para la administración de la dosis, habitualmente se han utilizado técnicas tales como inmovilización tumoral con RTIM y guiado de imágenes. El objetivo del guiado de imágenes es garantizar que el tejido diana está situado en el isocentro del acelerador lineal al comienzo del tratamiento de radiación. En sitios tisulares donde se espera una gran cantidad de movimiento tisular (por ejemplo radioterapia de cáncer de pulmón) , la terapia guiada por imágenes también constituye el control del haz de salida de radiación para garantizar que el tiempo de irradiación está restringido al momento en el que el tejido está ubicado en el isocentro del acelerador lineal.

Desafortunadamente, este método tiene una dificultad fundamental si la imagen usada para definir el volumen diana se adquiere en una única simulación, dado que no se sabe si la reproducción guiada por imágenes de la ubicación diana en posteriores fracciones de tratamiento da como resultado que la dosimetría planificada es administrada de forma precisa a los tejidos diana y no diana. Esto se debe a que no se sabe, a priori, si la imagen de simulación única es representativa del posicionamiento del paciente y la configuración del volumen diana en posteriores fracciones del tratamiento por radioterapia.

Para proporcionar una información sobre la posición más precisa respecto al tejido diana y garantizar que el haz de radiación es dirigido apropiadamente en posteriores fracciones de tratamiento por radioterapia, se ha considerado integrar un acelerador lineal con un aparato de formación de imágenes por resonancia magnética.

La IRM es una técnica de formación de imágenes bien conocida. Durante la IRM, una diana, típicamente un paciente ser humano, se coloca dentro de una máquina de IRM y se somete a un campo magnético uniforme producido por un imán polarizante alojado dentro de la máquina de IRM. Pulsos de radiofrecuencia (RF) , generados por una bobina de RF alojada dentro de la máquina de IRM de acuerdo con un método de localización particular, se usan para barrer el tejido diana del paciente. Las señales de IRM son irradiadas por núcleos excitados en el tejido diana en los intervalos entre pulsos de RF consecutivos y son detectadas por la bobina de RF. Durante la detección de señales de IRM, campos magnéticos en gradiente se cambian rápidamente para alterar el campo magnético uniforme en áreas localizadas, permitiendo de este modo la localización espacial de señales de IRM irradiadas por cortes seleccionados del tejido diana. Las señales de IRM detectadas se digitalizan, a su vez, y se procesan para reconstruir imágenes de los cortes del tejido diana usando una de muchas técnicas conocidas.

La integración de un acelerador lineal con un aparato de IRM plantea varios problemas técnicos. Por ejemplo, el campo magnético generado por el aparato de IRM interfiere en el funcionamiento del acelerador lineal. En particular, el campo magnético generado en el aparato de IRM interfiere en la trayectoria del haz de electrones en el acelerador lineal a través de la fuerza magnética F = qvB y puede hacer que el haz de electrones se desvíe. Para un campo magnético fuerte, el desvío puede ser lo suficientemente grande para empujar al haz de electrones acelerado a la guía de ondas de aceleración e impedirle que alcance la diana de metal pesado en la salida de la guía de ondas de aceleración. Incluso para un haz de electrones parcialmente desviado, el ángulo alterado de incidencia sobre la diana de metal pesado puede causar la suficiente perturbación al haz de rayos X de bremsstrahlung (radiación de frenado) para hacer que sea clínicamente inaceptable.

Además, la presencia del acelerador lineal perturba el campo magnético generado por el aparato de IRM. Para radioterapia moderna, se requiere mover el haz de radiación con respecto al paciente, para adaptar la radioterapia a la forma del volumen diana. Una gran cantidad de material que se coloca en el campo magnético marginal del imán de IRM causará la alteración de las líneas del campo magnético, que podría extenderse a la región homogénea del imán. Esto en sí mismo no es un problema, dado que esto puede ser compensado; sin embargo, si este material se mueve (por ejemplo si este material fuera un acelerador lineal, o el revestimiento de protección que rodea a una fuente de cobalto) , la perturbación dinámica del campo magnético en la región homogénea podría causar distorsiones de la imagen inaceptables. Este problema existiría para radioterapia basada tanto en acelerador lineal como en cobalto.

Siguen existiendo más problemas en que los campos de RF generados por el acelerador lineal interfieren en las bobinas receptoras del aparato de IRM. El acelerador lineal funciona en un modo de potencia pulsada, donde la frecuencia de microondas de RF se genera pulsando una corriente de alto voltaje a un generador de microondas (un klystron o magnetrón) , que crea una potencia de RF adecuada que es transportada a través de una guía de ondas de transmisión a la guía de ondas de aceleración. La guía de ondas de aceleración es una estructura periódica que genera campos eléctricos que son adecuados para acelerar electrones a energía de Megavoltaje. Los campos de RF generados por el acelerador lineal están contenidos en estas estructuras resonantes, de transmisión y de aceleración, de modo que ninguna energía apreciable se fugará e interferirá en el funcionamiento del aparato de IRM. Sin embargo, el modulador de energía pulsada genera pulsos de alto voltaje (típicamente de 50 a 100 kV a corrientes grandes de 70 a 110 A) de típicamente 4 microsegundos de duración. Los tiempos de subida y de caída son típicamente menores de 1 microsegundo. El espectro de frecuencia del pulso contiene un componente en el intervalo del MHz que genera una señal de ruido de suficiente potencia que interferirá significativamente con las bobinas receptoras de RF del aparato de IRM. El nivel de frecuencia y de energía exacto del ruido modulador depende de la forma del pulso de alto voltaje modulador, y de las características mecánicas de los circuitos de alto voltaje y de la estructura que aloja a los circuitos de alto voltaje.

La Patente de Estados Unidos Nº 6.366.798 de Green divulga una máquina de radioterapia que incluye... [Seguir leyendo]

1. Un sistema de terapia de radiación (10) que comprende:

una fuente de radiación (12) capaz de generar un haz de radiación; un aparato de formación de imágenes por resonancia magnética (IRM) (14) ; un acoplamiento (22) para acoplar la fuente de radiación y el aparato de IRM, de modo que el sistema pueda usarse en un modo de rotación, para permitir la irradiación de un sujeto (P) básicamente desde cualquier ángulo simultáneamente con la formación de imágenes y sin reducir la calidad de la imagen de IRM; y medios para reducir el ruido de RF generado por la fuente de radiación que puede interferir en la lectura de la señal de RF por parte del aparato de IRM, en el que el medio para reducir el ruido de RF modela el pulso de accionamiento de la fuente de radiación, modificando los tiempos de subida y de caída para reducir los componentes de alta frecuencia.

2. El sistema de terapia de radiación de la reivindicación 1, en el que la fuente de radiación puede girar alrededor de un sujeto sin afectar a la homogeneidad del campo magnético del aparato de IRM.

3. El sistema de terapia de radiación de la reivindicación 1, en el que la fuente de radiación y el aparato de IRM se mantienen estacionarios, consiguiéndose la terapia de rotación mediante la rotación del sujeto.

4. El sistema de terapia de radiación de la reivindicación 1, en el que la fuente de radiación y el aparato de IRM pueden girar al unísono.

5. El sistema de terapia de radiación de la reivindicación 1, en el que la emisión de impulsos por parte de la fuente de radiación no se produce al mismo tiempo que la relectura de la señal de RF del aparato de IRM.

6. El sistema de terapia de radiación de la reivindicación 1, que comprende, además, una estructura que reduce las interferencias para impedir que la fuente de radiación y el aparato de IRM interfieran entre sí durante el funcionamiento.

7. El sistema de terapia de radiación de la reivindicación 6, en el que dicho acoplamiento acopla la fuente de radiación y el aparato de IRM, de modo que dicha fuente de radiación no afecta al campo magnético generado por el aparato de IRM durante el movimiento de dicha fuente de radiación y/o aparato de IRM.

8. Un sistema de fuente de radiación e IRM integrado de acuerdo con la reivindicación 7, en el que la fuente de radiación y el aparato de IRM están acoplados, de modo que se muevan al unísono.

9. Un sistema de terapia de radiación de acuerdo con la reivindicación 8, en el que el acoplamiento acopla mecánicamente un pórtico (22) de la fuente de radiación y un pórtico (22) del aparato de IRM.

10. Un sistema de terapia de radiación de acuerdo con la reivindicación 8, en el que el acoplamiento acopla la fuente de radiación y el aparato de IRM a un pórtico común (22) .

11. Un sistema de terapia de radiación de acuerdo con la reivindicación 6, en el que dicha estructura que reduce las interferencias incluye un aparato de dirección del haz (50) para mantener la posición del haz de electrones generado por dicha fuente de radiación.

12. Un sistema de terapia de radiación de acuerdo con la reivindicación 11, en el que dicho aparato de dirección del haz comprende una disposición de sensor de la posición del haz y bobina de dirección (52) dispuesta a lo largo de una guía de ondas de aceleración (36) de dicha fuente de radiación.

13. Un sistema de terapia de radiación de acuerdo con la reivindicación 6, en el que dicha estructura que reduce las interferencias es un revestimiento de protección de RF que rodea a dicha fuente de radiación.

14. Un sistema de terapia de radiación de acuerdo con la reivindicación 13, en el que el revestimiento de protección de RF comprende una jaula de Faraday.

15. Un sistema de terapia de radiación de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el funcionamiento de dicha fuente de radiación y el aparato de IRM está temporizado para impedir que la fuente de radiación y el aparato de IRM interfieran entre sí durante el funcionamiento.

16. Un sistema de terapia de radiación de acuerdo con la reivindicación 15, en el que los pulsos de accionamiento de la fuente de radiación se interrumpen durante la lectura de la señal de RF por parte del aparato de IRM.

17. Un sistema de terapia de radiación de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, que comprende, además, un dispositivo de formación de imágenes bidimensionales.

18. Un sistema de terapia de radiación de acuerdo con la reivindicación 17, en el que dicho dispositivo de formación de imágenes captura una de entre imágenes axiales con megavoltaje y de tomografía computarizada.

19. Un sistema de terapia de radiación de acuerdo con la reivindicación 18, en el que las imágenes axiales con megavoltaje o de tomografía computarizada son capturadas simultáneamente con imágenes de RM para la

verificación del haz, el registro y la generación de datos de atenuación usados en cálculos de planificación del tratamiento.

20. Un sistema de terapia de radiación de acuerdo con la reivindicación 19, en el que las imágenes de TC y RM son capturadas simultáneamente.

21. Un sistema de terapia de radiación de acuerdo con la reivindicación 17, en el que dichos dispositivos de 10 formación de imágenes capturan imágenes de TCEFU.

22. Un sistema de terapia de radiación de acuerdo con la reivindicación 21, en el que las imágenes de TCEFU son capturadas simultáneamente con imágenes de RM para mejorar la información de diagnóstico y la planificación del tratamiento.