Dispositivo y procedimiento para la representación de una figura geométríca sobre la superficie del cuerpo de un paciente.

Dispositivo para la representación de una figura geométrica sobre la superficie de un cuerpo de un paciente situado sobre un soporte,

que comprende:

- al menos un dispositivo de proyección (6) mediante el cual se puede proyectar una figura geométrica predeterminada sobre la superficie tridimensional del cuerpo del paciente (3),

- al menos un dispositivo de mando (5) y al menos un dispositivo de sensores ópticos (20), mediante el cual se puede registrar la figura geométrica proyectada sobre la superficie del cuerpo del paciente (3) y se pueden proporcionar los datos registrados al dispositivo de mando (5), en donde el dispositivo de mando (5) está conformado para determinar las coordenadas tridimensionales de la figura geométrica proyectada sobre el cuerpo del paciente a partir de los datos recogidos por el dispositivo de sensores (20),

- y en donde el dispositivo de mando (5) está conformado para comparar las coordenadas tridimensionales obtenidas a partir de la figura geométrica proyectada sobre el paciente con unas coordenadas tridimensionales nominales.

Dispositivo y procedimiento para la representacion de una figura geometrica sobre la superficie del cuerpo de un paciente.

La invencion se refiere a un dispositivo y a un procedimiento para la representacion de una figura geometrica sobre la superficie de un cuerpo de un paciente que se encuentra sobre un soporte, y aplica al campo de la terapia de radiacion con radiacion ionizante para el tratamiento de cancer. Para ello se orientan habitualmente varios rayos desde diferentes direcciones sobre el cuerpo a tratar, de tal forma que se cortan en un isocentro. Ahi actua la dosis de radiacion sumada de los diferentes rayos ionizantes orientados sobre el isocentro. De este modo se minimizan los dafos sobre el tejido adyacente.

Como primera fase de una terapia de radiacion se elabora habitualmente en el marco de una planificacion de radiacion una toma de tomografia computerizada (TC) del paciente apoyado y fijado sobre un soporte, como una mesa de tratamiento. A partir de esta toma se elabora un modelo 3D del paciente y se localiza el tumor a tratar y se elabora un plan de radiacion. Este comprende el contorneado del volumen final, asi como el calculo de la dosis de radiacion y con esto particularmente la determinacion del numero y posicion de los campos de radiacion del equipo de radiacion, de tal forma que se radie el tumor tal y como se desea.

Despues de la toma del paciente, el paciente ya no se encuentra sobre el soporte. Ademas, en el marco de una terapia de radiacion que se realiza a continuacion, tienen lugar una pluralidad de sesiones de radiacion (habitualmente hasta de 30 fracciones) . Por ello, es necesaria una transferencia repetida sobre el paciente real de los campos de radiacion calculados sobre la base del modelo 3D elaborado del paciente. Esta fase tambien se denomina "simulacion". Particularmente es necesario situar al paciente sobre la mesa de tratamiento para la radiacion de forma reproducible, tal y como estuvo situado para la elaboracion de la toma TC.

Para ello se conoce un posicionamiento del paciente mediante toma 3D por rayos X ("Cone Beam") , en donde, por ejemplo, huesos del paciente constituyen los puntos de referencia para la orientacion del paciente. La ventaja de este procedimiento es una elevada precision. Ademas, no es necesario realizar ninguna marca de referencia o similar sobre la piel del paciente. El inconveniente de este procedimiento es una elevada dosis de radiacion de rayos X para el paciente, puesto que es necesario el posicionamiento por rayos X antes de cada fraccion de tratamiento. En el marco de una terapia de radiacion, esto tambien se puede producir habitualmente hasta 30 veces. Esta dosis de radiacion aplicada sobre el cuerpo en un gran volumen puede inducir a largo plazo un nuevo cancer, particularmente en pacientes mas jovenes.

De acuerdo con un procedimiento alternativo conocido, el paciente se puede posicionar sobre el soporte en base a tres puntos de referencia sobre su piel, formados mediante, por ejemplo, unos retroreflectores correspondientes. Un procedimiento de este tipo se conoce, por ejemplo, del documento DE4418216A1. Tras la realizacion de la planificacion de radiacion, se calculan los puntos de corte de los campos de radiacion con la superficie de la piel, que son necesarios para la radiacion deseada. Los puntos de corte se presentan de este modo en forma de una tabla de coordenadas 3D. Despues del nuevo posicionamiento del paciente a partir de las tres marcas de referencia, se pueden representar consecutivamente las coordenadas a partir de la tabla con un sistema laser sobre la superficie corporal del paciente. Un operario puede controlar el recorrido de las coordenadas mediante, por ejemplo, un sistema de infrarrojos teledirigido. Cada uno de los puntos representados por el laser se dibujan manualmente, por ejemplo, con un lapiz, sobre la piel del paciente. Mediante la union de los puntos se obtiene el campo de corte deseado para la radiacion.

Un procedimiento de este tipo se conoce, por ejemplo, del documento DE4421315A1 o del documento DE19524951A1. El dispositivo laser empleado para ello esta formado particularmente por cinco laseres moviles mediante un motor, en donde dos laseres ajustables en altura definen una linea horizontal sobre el paciente a lo largo de la mesa de tratamiento, respectivamente a la derecha e izquierda de la mesa de tratamiento. Los otros tres laseres restantes estan montados en una placa, que se encuentra situada por encima de la mesa de tratamiento, por ejemplo en una mesa de TC. Para ello un laser se puede desplazar perpendicularmente con respecto a la direccion longitudinal de la mesa y define una linea a lo largo del eje longitudinal de la mesa sobre el paciente. Los dos laseres restantes en la placa estan acoplados entre si y definen una linea comun perpendicular al eje longitudinal de la mesa sobre el paciente. Mediante el acoplamiento de dos laseres se pueden representar tambien aquellas coordenadas sobre la piel del paciente que de lo contrario quedarian a la sombra debajo del diametro transversal del paciente. Mediante el sistema descrito es posible recorrer practicamente cualquier coordenada sobre la piel del paciente, en donde cada una de las coordenadas se indica mediante una cruz de dos lineas de laser. La solicitante ofrece un sistema laser de este tipo bajo la denominacion "Dorado CT4".

El procedimiento descrito es en todo caso proporcionalmente costoso en tiempo y con ello caro, puesto que el tiempo de uso en la sala de TC es muy caro. Ademas de ello, el dibujo manual de los puntos no es siempre lo suficientemente preciso, particularmente en funcion de la adiposidad del paciente. Particularmente las marcas sobre la piel se pueden desplazar. Por ello, en la practica, solo se realizan parcialmente marcas de los campos de corte sobre la piel. Correspondientemente, la correcta radiacion del paciente no esta siempre garantizada con suficiente precision.

Ademas de ello existe un problema, consistente en que la posicion del paciente entre la planificacion de la radiacion y particularmente una toma del cuerpo del paciente que se realiza durante la misma por un lado, y una sesion de radiacion posterior por otro lado, no son necesariamente siempre identicas, a pesar de la utilizacion de las mismas ayudas de apoyo sobre la mesa de tratamiento. Los procedimientos anteriormente descritos para el posicionamiento reproducible del paciente son, por ello, comparativamente costosos y no siempre logran en la practica la precision requerida.

La simulacion no solo es la transferencia del plan de radiacion sobre el paciente, sino tambien un elemento importante en el marco del aseguramiento de la calidad. Por ultima vez antes de la terapia se comprueba la plausibilidad del plan de radiacion y se determina si es posible ajustar los campos de radiacion de forma reproducible sobre el volumen objetivo de planificacion deseado.

Partiendo del estado de la tecnica descrito, la invencion tiene el objeto de preparar un dispositivo y un procedimiento del tipo mencionado en la introduccion, mediante los cuales sea posible de forma fiable un posicionamiento preciso reproducible del paciente.

Este objetivo se resuelve de acuerdo con la invencion mediante los objetos de las reivindicaciones independientes 1 y 9. En las reivindicaciones dependientes asi como en la descripcion y en las figuras se encuentran conformaciones ventajosas.

La invencion resuelve el objetivo por un lado mediante un dispositivo para la representacion de una figura geometrica sobre la superficie de un cuerpo de un paciente situado sobre un soporte, que comprende:

-al menos un dispositivo de proyeccion mediante el cual se puede proyectar una figura geometrica predeterminada sobre la superficie tridimensional del cuerpo del paciente,

-al menos un dispositivo de mando y al menos un dispositivo de sensores opticos, mediante el cual se puede registrar la figura geometrica proyectada sobre la superficie del cuerpo del paciente y se pueden proporcionar los datos registrados al dispositivo de mando, en donde el dispositivo de mando esta conformado para determinar las coordenadas tridimensionales de la figura geometrica proyectada sobre el cuerpo del paciente a partir de los datos recogidos por el dispositivo de sensores,

-y en donde el dispositivo de mando esta conformado para comparar las coordenadas tridimensionales obtenidas a partir de la figura geometrica proyectada sobre el paciente con unas coordenadas tridimensionales nominales.

Por otro lado, la invencion resuelve el objetivo mediante un procedimiento para la representacion de una figura geometrica sobre la superficie de un cuerpo de un paciente situado sobre un soporte, que comprende las siguientes fases:

-mediante un dispositivo de proyeccion se proyecta una figura geometrica predeterminada... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo para la representacion de una figura geometrica sobre la superficie de un cuerpo de un paciente situado sobre un soporte, que comprende:

-al menos un dispositivo de proyeccion (6) mediante el cual se puede proyectar una figura geometrica predeterminada sobre la superficie tridimensional del cuerpo del paciente (3) ,

-al menos un dispositivo de mando (5) y al menos un dispositivo de sensores opticos (20) , mediante el cual se puede registrar la figura geometrica proyectada sobre la superficie del cuerpo del paciente (3) y se pueden proporcionar los datos registrados al dispositivo de mando (5) , en donde el dispositivo de mando (5) esta conformado para determinar las coordenadas tridimensionales de la figura geometrica proyectada sobre el cuerpo del paciente a partir de los datos recogidos por el dispositivo de sensores (20) ,

-y en donde el dispositivo de mando (5) esta conformado para comparar las coordenadas tridimensionales obtenidas a partir de la figura geometrica proyectada sobre el paciente con unas coordenadas tridimensionales nominales.

2. Dispositivo segun la reivindicacion 1, caracterizado porque el dispositivo de proyeccion (6) presenta al menos una fuente de luz, particularmente al menos un laser, en donde la figura geometrica se puede proyectar sobre la superficie del cuerpo del paciente (3) , al hacer que al menos un rayo luminoso (9) generado por la fuente de luz, particularmente al menos un rayo laser (9) generado por el laser, se puede guiar lo suficientemente rapido a lo largo de las coordenadas, de tal forma que se genera la impresion de un contorno cerrado a lo largo de las coordenadas.

3. Dispositivo segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque las coordenadas nominales se determinaron en el marco de una planificacion de radiacion o de una simulacion virtual, en la que se elaboro una representacion virtual de al menos la superficie del cuerpo del paciente (3) , en donde las coordenadas nominales son aquellas coordenadas de la figura geometrica que se obtendrian cuando el dispositivo de proyeccion

(6) proyectase la figura geometrica sobre el cuerpo virtual del paciente.

4. Dispositivo segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque el dispositivo presenta un software de visualizacion, mediante el cual se pueden representar las coordenadas de la figura geometrica predeterminada y la figura que se obtiene a partir de ellas, asi como las coordenadas nominales y la figura nominal que se puede obtener a partir de ellas, preferentemente se pueden representar en diferentes perspectivas.

5. Dispositivo segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque mediante el dispositivo de mando (5) se puede calcular un vector de desplazamiento para el soporte (2) a partir de la comparacion de las coordenadas determinadas con las coordenadas nominales, para hacer coincidir las coordenadas determinadas con las coordenadas nominales.

6. Dispositivo segun la reivindicacion 5, caracterizado porque el soporte (2) se puede desplazar a lo largo de uno o varios grados de libertad mediante unos accionamientos de ajuste adecuados, y el dispositivo de mando

(5) esta conformado para controlar los accionamientos de ajuste de tal forma que el soporte (2) se desplace de acuerdo con el vector de desplazamiento calculado.

º. Dispositivo segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque el dispositivo de sensores (20) esta conformado para elaborar varias veces por segundo una toma de la figura geometrica y proporcionar al dispositivo de mando (5) los datos recogidos, y porque el dispositivo de mando (5) esta conformado para obtener, tambien varias veces por segundo a partir de los datos recogidos, las coordenadas tridimensionales de la figura geometrica proyectada sobre el cuerpo del paciente (3) y compararlas con las coordenadas nominales.

8. Dispositivo segun las reivindicaciones 5 a º, caracterizado porque el dispositivo de mando (5) esta conformado para calcular el vector de desplazamiento varias veces por segundo y controlar los accionamientos de ajuste de tal forma que el soporte (2) se desplace de acuerdo con el vector de desplazamiento calculado.

9. Dispositivo segun cualquiera de las reivindicaciones º u 8, caracterizado porque presenta un equipo de radiacion (14) para la generacion de radiacion ionizante para una terapia de radiacion del cuerpo del paciente, y porque el dispositivo de mando (5) esta conformado para controlar el equipo de radiacion (14) varias veces por segundo para la generacion de la radiacion ionizante siempre que la comparacion entre las coordenadas determinadas y las coordenadas nominales toma un valor nominal.

10. Procedimiento para la representacion de una figura geometrica sobre la superficie de un cuerpo de un paciente situado sobre un soporte, que comprende las siguientes fases:

-mediante un dispositivo de proyeccion (6) se proyecta una figura geometrica predeterminada sobre la superficie tridimensional del cuerpo del paciente (3) ,

-mediante un dispositivo de sensores opticos (20) se registra la figura geometrica proyectada sobre la superficie del cuerpo del paciente (3) y los datos registrados se suministran a un dispositivo de mando (5) , en donde el dispositivo de mando (5) determina las coordenadas tridimensionales de la figura geometrica proyectada sobre el cuerpo del paciente a partir de los datos registrados por el dispositivo de sensores (20) ,

-el dispositivo de mando (5) compara las coordenadas tridimensionales determinadas a partir de la figura geometrica proyectada sobre el cuerpo del paciente con unas coordenadas nominales.

11. Procedimiento segun la reivindicacion 10, caracterizado porque la figura geometrica se proyecta sobre la superficie del cuerpo del paciente (3) , al guiar al menos un rayo luminoso (9) , particularmente al menos un rayo laser (9) , lo suficientemente rapido a lo largo de las coordenadas, de tal forma que se genera la impresion de un contorno cerrado a lo largo de las coordenadas.

12. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones 10 u 11, caracterizado porque las coordenadas nominales se determinan previamente en el marco de una planificacion de radiacion o simulacion virtual, en la que se elabora una representacion virtual de al menos la superficie del cuerpo del paciente (3) , en donde se predeterminan como coordenadas nominales aquellas coordenadas de la figura geometrica que se obtendrian cuando el dispositivo de proyeccion (6) proyectase la figura geometrica sobre el cuerpo virtual del paciente.

13. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, caracterizado porque las coordenadas de la figura geometrica predeterminada y la figura que se obtiene a partir de ellas, asi como las coordenadas nominales y la figura nominal que se obtiene a partir de ellas se representan mediante un software de visualizacion, preferentemente se representan en diferentes perspectivas.

14. Procedimiento segun la reivindicacion 13, caracterizado porque sobre la base de la representacion mediante el software de visualizacion de las coordenadas de la figura geometrica predeterminada y de la figura que se obtiene a partir de ellas, asi como de las coordenadas nominales y de la figura nominal que se obtiene a partir de ellas, y mediante particularmente un movimiento iterativo del soporte, se hacen coincidir ambas figuras en la representacion.

15. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones 10 a 14, caracterizado porque a partir de la comparacion de las coordenadas determinadas con las coordenadas nominales se calcula un vector de desplazamiento para el soporte (2) , para hacer coincidir las coordenadas determinadas con las coordenadas nominales.

16. Procedimiento segun la reivindicacion 15, caracterizado porque el soporte (2) se puede desplazar a lo largo de uno o varios grados de libertad y el dispositivo de mando (5) controla los accionamientos de ajuste de tal forma que el soporte (2) se desplaza de acuerdo con el vector de desplazamiento calculado.

1º. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones 10 a 16, caracterizado porque el dispositivo de sensores (20) elabora varias veces por segundo una toma de la figura geometrica y suministra los datos recogidos al dispositivo de mando (5) , y porque el dispositivo de mando (5) determina, tambien varias veces por segundo, las coordenadas tridimensionales de la figura geometrica proyectada sobre el cuerpo del paciente (3) a partir de los datos recogidos, y las compara con las coordenadas nominales.

18. Procedimiento segun las reivindicaciones 15 a 1º, caracterizado porque el dispositivo de mando (5) calcula varias veces por segundo el vector de desplazamiento y controla los accionamientos de ajuste de tal forma que el soporte (2) se desplaza de acuerdo con el vector de desplazamiento calculado.