Integración de IRM en tratamiento con radioterapia.

Aparato para radioterapia de un paciente, que comprende:

una sala de tratamiento con radiación que está protegida contra la radiación y tiene una abertura que incluye una disposición de puerta protegida contra la radiación accionable para cerrar la abertura;

una mesa de soporte para el paciente;

un sistema de imaginología por resonancia magnética para adquirir imágenes por RM de un volumen de imaginología que incluye la ubicación diana del paciente;

incluyendo el sistema de imaginología:

un imán de RM accionable para generar un campo magnético que se aplicará al paciente, teniendo el imán un orificio cilíndrico para rodear a la ubicación diana del paciente;

una disposición de bobina de transmisión de RF para generar un pulso de RF en una fase de transmisión que se aplicará al sujeto del que se van a obtener imágenes, de modo que el sujeto genere una señal de RM en respuesta al campo magnético y al pulso de RF aplicado;

una disposición de bobina de recepción para adquirir la señal de RM en una fase de recepción;

y un sistema de procesamiento de señales para recibir la señal de RM para llevar a cabo el procesamiento de señales mediante el cual se genera una imagen;

un aparato de tratamiento para aplicar una radioterapia a una ubicación diana en el paciente sobre la mesa de soporte;

estando la mesa de soporte para el paciente y el aparato de tratamiento montados en dicha sala de tratamiento con radiación estando el imán de RM montado para movimiento desde una position exterior de la disposición de puerta protegida contra la radiación en el interior de la abertura hasta una posición de imaginología para cooperación con el paciente sobre la mesa de soporte para el paciente para imaginología por RM;

estando el imán de RM montado para movimiento desde la posición de imaginología hasta la posición exterior para el tratamiento con radiación del paciente sobre la mesa de soporte para el paciente;

en el que se proporciona una disposición para impedir que las señales de RF procedentes del aparato de tratamiento interfieran con el sistema de imaginología por RM durante la imaginología en la mesa de soporte para el paciente;

y en el que tanto la mesa de soporte para el paciente como el aparato de tratamiento están dispuestas para permanecer en una ubicación de tratamiento en la sala de tratamiento con radiación cuando el imán se mueve a la posición de imaginología.

Integración de IRM en tratamiento con radioterapia.

Esta invención se refiere a un sistema para integrar IRM en tratamiento con radioterapia. El tratamiento que usa radiación puede ser actinoterapia dirigida convencional o braquiterapia donde el material radiante se introduce en el cuerpo del paciente.

Antecedentes de la invención

Los dispositivos de radioterapia (RT) con haz externo generalmente incluyen un acelerador lineal de haz de electrones que está montado sobre una grúa de caballete, que puede girar alrededor de un eje aproximadamente paralelo al paciente que está tumbado sobre la camilla para el paciente. El paciente es tratado usando un haz de electrones o un haz de rayos X producido a partir del haz de electrones original. El haz de electrones o de rayos X es enfocado en una diana mediante la combinación del uso de un colimador y la rotación del haz. El paciente está colocado sobre una camilla que puede situarse de modo que la lesión diana pueda estar ubicada en el plano del haz de rotación a medida que la grúa de caballete gira.

El objetivo de la radioterapia es dirigirse a la lesión con una dosis elevada de radiación con un impacto mínimo sobre todo el tejido normal circundante. Se realiza un procedimiento de planificación del tratamiento inicial antes de la administración de RT con haz externo para localizar el tumor y otras estructuras críticas que rodean al tumor. Este procedimiento de planificación normalmente implica imaginología por TC para identificar estas estructuras. Basándose en el tumor segmentado y las estructuras tisulares circundantes, se desarrollan un conjunto de orientaciones del haz y ajustes del colimador a través de un proceso iterativo para determinar el patrón de distribución de dosis óptimo que maximiza la dosis al tumor mientras minimiza la dosis a estructuras críticas a evitar circundantes.

La IRM es actualmente la modalidad óptima para la localización de tumores basándose en el mayor contraste del tejido blando, en comparación con TC, y puede incorporarse en el flujo de trabajo de planificación del tratamiento. Aunque la IRM proporciona una buena ubicación del tumor para fines de planificación del tratamiento, estas imágenes de planificación del tratamiento son recopiladas normalmente varios días antes del tratamiento y, por lo tanto, pueden no ser completamente representativas de la ubicación del tumor el día del tratamiento. Para abordar esta limitación, los oncólogos tienden a incrementar el volumen diana para asegurarse de que todo el tejido tumoral recibe la dosis máxima. La expectativa es que las células en la región diana recibirán la dosis de tratamiento de RT requerida, y que este volumen diana de tratamiento incrementado atenuará el impacto de errores entre la distribución de la dosis de planificación del tratamiento, y la dosis administrada a la región real de la lesión. Sin embargo, este margen de tratamiento incrementado también produce daños colaterales al tejido que puede tener un impacto significativo sobre la calidad de vida del paciente e incrementar la posibilidad de cáncer secundario inducido por RT.

Para mitigar la necesidad de márgenes de tratamiento incrementados, los facultativos han empleado un método denominado como radioterapia con haz externo guiada por imágenes, en el que se adquiere una imagen inmediatamente antes de la administración del tratamiento con RT. Dicha solución disponible implica integrar completamente el sistema de IRM con un acelerador lineal para permitir imaginología en tiempo real del tumor durante el tratamiento con RT. Sin embargo, este diseño es complejo, costoso y puede implicar graves compromisos en el rendimiento funcional tanto de la IRM como del acelerador lineal.

Las imágenes de planificación del tratamiento se recopilan normalmente días antes de la administración de tratamiento fraccionado real que puede producirse en el transcurso de varias semanas. Por lo tanto, la posición del tumor en los planes de imaginología del tratamiento puede no ser representativa de la posición real de la lesión cada día de tratamiento. Incorporando una orientación por imágenes inmediatamente antes de cada sesión de tratamiento, es posible determinar la posición exacta de la lesión en cada sesión de tratamiento. Adquirir imágenes de RM inmediatamente antes del tratamiento con RT identificaría la ubicación exacta de la lesión, y definiría las posiciones correctas de la grúa de caballete para administración de radiación conformada.

Integrar imágenes de RM previas al tratamiento en el flujo de trabajo de tratamiento con RT requiere un cartografiado del espacio de coordenadas de IRM con el espacio de coordenadas del sistema de RT, para garantizar el correcto alineamiento de la grúa de caballete del acelerador lineal para el tratamiento. El espacio de coordenadas del sistema de RT es definido por el sistema de grúa de caballete/rayos x montados en la sala/TC de haz cónico (TCHC) que se usa normalmente en radioterapia guiada por imágenes convencional. Una solución implicaría ajustar la IRM y las imágenes de rayos X previas al tratamiento para determinar las transformación de coordenadas relativa requerida para alinear el "espacio de IRM" y el "espacio de RT", usando ajuste manual de la posición de marcadores de referencia sobre la superficie de, o insertados en, el paciente. Normalmente esto implica que un operador identifique múltiples puntos de control en el espacio de IRM y que también identifique los mismos puntos representativos en las imágenes de rayos X de la unidad de RT. Aunque simplista, ésta es una técnica manual, que requiere tiempo y proclive a errores. Además, es posible que los marcadores de referencia pudieran moverse,

particularmente si están fijados a la piel del paciente. Como alternativa, el ajuste de la posición del paciente puede realizarse usando un método de ajuste anatómico basado en imágenes que cartografía los dos sistemas de coordenadas usando características anatómicas específicas. Este método alternativo se basa únicamente en la anatomía del paciente e implica ajustar dos conjuntos de datos de imágenes con contrastes de imagen considerablemente diferentes, y es proclive a errores de ajuste.

Un dispositivo de radioterapia generalmente incluye un acelerador lineal de haz de electrones que está montado sobre una grúa de caballete y que puede girar alrededor de un eje que es aproximadamente paralelo al paciente que está tumbado sobre la camilla para el paciente. El paciente es tratado usando un haz de electrones, rayos y o X producidos a partir del haz de electrones original. El haz se enfoca en una diana mediante la combinación del uso de un colimador y la rotación del haz. El paciente se coloca sobre una camilla que puede situarse de modo que la lesión diana pueda ubicarse en el plano del haz de electrones a medida que la grúa de caballete gira. Este camilla para el paciente está diseñada para ajustar la position del paciente para alinear la dirección exactamente en el isocentro del sistema de RT usando hasta seis grados de movimiento (x, y, z, balanceo, cabeceo y guiñada). Los actuales diseños de la camilla empleados por varios fabricantes emplean una superficie superior de la camilla en voladizo que permite un rango de movimiento suficiente para tratar sitios enfermos en todo el cuerpo.

Hoult, D. I. et al (Journal of Magnetic Resonance Imaging 2001, Vol. 13, No. 1, páginas 78-86) desvelan un sistema de IRM intraoperatoria que puede moverse al interior o fuera del quirófano.

Karlsson M et al (International Journal of Radiation Oncology Biology Physics 2009, Vol. 74, No. 2, páginas 644-651) desvelan una unidad de IRM dedicada en una clínica de radioterapia. Los pacientes son transportados entre el escáner de IRM estacionario y el acelerador de radioterapia encima de un carrito.

Bucholz et al., desvela un método para combinar terapia con haz de protones con un sistema de IRM en la solicitud de patente de Estados Unidos N° 6.862.469. Este método describe solamente terapia con protones, describe un IRM estacionario, en el que el haz es enviado a través de un hueco en el imán. Esta solicitud sugiere métodos de protección con una alfombrilla que pueden usarse para eliminar interferencia magnética y por RF, aunque esto solo se menciona brevemente.

Dempsey desvela un método para administrar RT usando cobalto-60 como la fuente de radiación ionizante con un sistema de IRM abierto estacionario en el dispositivo de la solicitud de patente de Estados Unidos N° 2005/0197564 y un proceso para realizar imaginología por RM de alta resolución temporal y espacial de la anatomía de un paciente durante radioterapia de intensidad modulada (RTIM) para medir y controlar directamente la dosis de radiación... [Seguir leyendo]

1. Aparato para radioterapia de un paciente, que comprende:

una sala de tratamiento con radiación que está protegida contra la radiación y tiene una abertura que incluye 5 una disposición de puerta protegida contra la radiación accionable para cerrar la abertura;

una mesa de soporte para el paciente;

un sistema de imaginología por resonancia magnética para adquirir imágenes por RM de un volumen de imaginología que incluye la ubicación diana del paciente;

incluyendo el sistema de imaginología: 10

un imán de RM accionable para generar un campo magnético que se aplicará al paciente, teniendo el imán un orificio cilíndrico para rodear a la ubicación diana del paciente;

una disposición de bobina de transmisión de RF para generar un pulso de RF en una fase de transmisión que se aplicará al sujeto del que se van a obtener imágenes, de modo que el sujeto genere una señal de 15 RM en respuesta al campo magnético y al pulso de RF aplicado;

una disposición de bobina de recepción para adquirir la señal de RM en una fase de recepción;

y un sistema de procesamiento de señales para recibir la señal de RM para llevar a cabo el procesamiento de señales mediante el cual se genera una imagen;

un aparato de tratamiento para aplicar una radioterapia a una ubicación diana en el paciente sobre la mesa de soporte;

estando la mesa de soporte para el paciente y el aparato de tratamiento montados en dicha sala de tratamiento con radiación estando el imán de RM montado para movimiento desde una position exterior de la disposición de puerta 25 protegida contra la radiación en el interior de la abertura hasta una posición de imaginología para cooperación con el paciente sobre la mesa de soporte para el paciente para imaginología por RM;

estando el imán de RM montado para movimiento desde la posición de imaginología hasta la posición exterior para el tratamiento con radiación del paciente sobre la mesa de soporte para el paciente;

en el que se proporciona una disposición para impedir que las señales de RF procedentes del aparato de 30 tratamiento interfieran con el sistema de imaginología por RM durante la imaginología en la mesa de soporte para el paciente;

y en el que tanto la mesa de soporte para el paciente como el aparato de tratamiento están dispuestas para permanecer en una ubicación de tratamiento en la sala de tratamiento con radiación cuando el imán se mueve a la posición de imaginología. 35

2. El aparato de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además una disposición de puerta protegida contra RF en la sala de tratamiento con radiación, dispuesta para poder moverse entre una posición cerrada, que separa al menos parte del aparato de tratamiento del imán cuando está en la posición de imaginología, y una posición abierta en la que el aparato de tratamiento es accesible para el paciente sobre la mesa de soporte para el paciente para 40 radioterapia, estando la disposición de puerta protegida contra RF dispuesta en la posición cerrada para aislar componentes electrónicos sensibles al ruido de RF del aparato de tratamiento del imán y la disposición de bobina de recepción mientras se permite que los componentes electrónicos sensibles permanezcan activos sin apagarse.

3. El aparato de acuerdo con la reivindicación 2, en el que la mesa de soporte para el paciente comprende una 45 camilla de soporte para el paciente en voladizo sobre una base de soporte que incluye una plataforma giratoria formada por un material conductor para rotación alrededor de un eje vertical y en el que la disposición de puerta protegida contra RF incluye al menos una parte que se extiende por la plataforma giratoria para excluir la parte de la plataforma giratoria del imán de RM.

4. El aparato de acuerdo con la reivindicación 3, en el que dicha al menos una parte de la disposición de puerta protegida contra RF se extiende por la plataforma giratoria en un ángulo inclinado con respecto a un eje longitudinal del orificio del imán.

5. El aparato de acuerdo con las reivindicaciones 3 o 4, en el que la disposición de puerta protegida contra RF 55 incluye una sección dispuesta a cada lado del aparato de tratamiento en ángulos rectos con respecto al eje longitudinal.

6. El aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, en el que la disposición de puerta protegida contra RF incluye una primera parte que se extiende parcialmente por la plataforma giratoria y una 60 segunda parte que se extiende parcialmente por la plataforma giratoria, donde las partes se encuentran en un vértice para encerrar al aparato de tratamiento.

7. El aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, en el que la disposición de puerta protegida contra RF incluye una parte que se extiende completamente por la plataforma giratoria hasta una posición 65 a ambos lados de la plataforma giratoria, donde el aparato de tratamiento incluye un cabezal giratorio alrededor de un eje longitudinal de la sala de tratamiento con radiación y en el que el cabezal está orientado a una posición en un lado de la mesa de soporte para el paciente para permitir a la parte pasar por la plataforma giratoria con el cabezal en un lado de la parte alejado del imán.

8. El aparato de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en el que cables para proporcionar señales de control 5 a la mesa de soporte para el paciente pasan a través de una protección contra RF e incluyen un filtro de RF.

9. El aparato de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en el que la mesa de soporte para el paciente incluye elementos de control accionados por cables de fibra óptica que pasan a través de una protección contra RF.

10. El aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, que comprende además al menos tres salas en una fila que incluye dicha sala de tratamiento con radiación que está adaptada para usarla para tratamiento con haz externo, una tercera sala para un sistema de braquiterapia separada de la sala de tratamiento con radiación y una segunda sala de diagnóstico intermedia entre la sala de tratamiento con radiación y la tercera sala, pudiéndose mover el imán en cada una de las salas para proporcionar guía por imágenes para los procedimientos 15 de RT tanto con haz externo como con braquiterapia usando el mismo imán de IRM móvil.

11. El aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, que comprende además al menos tres salas en fila, al menos una de las cuales comprende dicha sala de tratamiento con radiación y en el que el imán está dispuesto para moverse linealmente a lo largo de una trayectoria fuera de la fila de salas y para girar en cada sala 20 para cooperar con una mesa de soporte para el paciente en su interior.

12. El aparato de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en el que la mesa de soporte para el paciente está dispuesta para girar 180 grados desde el isocentro del aparato de tratamiento para cooperación con el imán de RM en procedimientos de imaginología por RM, y a continuación girar de vuelta al isocentro para el tratamiento. 25

13. El aparato de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en el que la mesa de soporte para el paciente emplea varios motores electrónicos diseñados para proporcionar diferentes grados de movimiento con los motores y controles de los mismos dispuestos para evitar la interacción del campo magnético estático de IRM.

14. El aparato de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en el que un sistema de seguridad automatizado está adaptado para desconectar los motores de la mesa de soporte para el paciente cuando la mesa de soporte para el paciente está bloqueada en su lugar para imaginología por RM, y está adaptado para impedir cualquier acción no segura una vez bloqueada en su lugar.

15. El aparato de acuerdo con la reivindicación 14, en el que el sistema de seguridad está adaptado para garantizar que la mesa de soporte para el paciente está en la posición bloqueada apropiada antes de que el imán se mueva sobre el paciente.