Método y aparato para dosimetría en tiempo real.

Un método para determinar la dosis o la tasa de dosis de una fuente de radiación,

que comprende:

determinar la posición de una fuente de radiación (S) a partir, al menos, de algunas señales de salida desde tres o más detectores (20a, 20b, 20c, 20d; D1, D2, D3) situados en las inmediaciones de dicha fuente de radiación (S), en el que cada una de las señales de salida es indicativa de la cantidad de radiación recibida por el detector (20a, 20b, 20c, 20d; D1, D2, D3) respectivo desde dicha fuente de radiación (S),

utilizar tantas de dichas señales de salida como se requiera para proporcionar un resultado aceptablemente preciso en la determinación de dicha posición; y

determinar la dosis o la tasa de dosis de radiación desde dicha fuente de radiación (S) a partir de dicha posición determinada de dicha fuente de radiación (S) y de una actividad conocida de dicha fuente de radiación (S) o de una medida de la actividad de dicha fuente de radiación (S), determinada por medio de dichos detectores (20a, 20b, 20c, 20d; D1, D2, D3);

caracterizado porque

los detectores (20a, 20b, 20c, 20d; D1, D2, D3) son detectores de diodos PIN, de CdZnTe o de centelleo que trabajan en modo de espectroscopia.

Método y aparato para dosimetría en tiempo real CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un método y a un aparato para dosimetría en tiempo real, y es de aplicación particular, pero no exclusiva, en la monitorización de la dosis de radiación durante la colocación de una o más fuentes de radiación, y para ajustar la colocación de fuentes de radiación posteriores en base a los resultados de dicha dosimetría.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

A causa de que la edad y la supervivencia van en aumento en los varones del mundo occidental y del diagnóstico precoz de cáncer de próstata, debido a la disponibilidad de cribado (tal como el cribado del PSA), el cáncer de próstata ha llegado a ser uno de los tumores más comúnmente diagnosticados en el mundo occidental. Más recientemente, se ha producido una tendencia en sentido contrario a la prostatectomía quirúrgica radical y una preferencia creciente por el tratamiento mediante braquiterapia.

La braquiterapia implica la implantación permanente de una pluralidad de semillas radiactivas (comprendiendo cada una de ellas una fuente de rayos X) dentro de la próstata del paciente. Se utilizan comúnmente fuentes de lr-192, 1-125 y Pd-13. Las semillas se implantan de una en una por medio de un tipo específico de jeringuilla, y se colocan dentro de la próstata con un patrón predeterminado, diseñado para asegurar que las semillas irradien el volumen apropiado de la próstata y que no irradien (o irradien mínimamente) tejido sano, más especialmente en el exterior de dicha próstata. Contra el cuerpo del paciente se coloca una plantilla con aberturas para la jeringuilla, que se introduce, a su vez, a través de cada abertura y, en cada una de una serie de profundidades predeterminadas, se libera una semilla. El procedimiento se monitoriza por medio de una sonda de ultrasonidos situada en el recto, de manera que el cirujano puede colocar correctamente las semillas.

No obstante, esta técnica existente de monitorización es altamente subjetiva, y puede conducir a una dosificación incorrecta de diversos tejidos en tanto como un factor de dos, y a la dosificación excesiva de la uretra y el recto del paciente. Estas clases de complicaciones son muy reales para el tratamiento del cáncer de próstata con implantes permanentes de semillas de 1-125 o Pd-13 o con braquiterapia de alta dosis (HDB) mediante fuentes de lr-192.

El procedimiento de braquiterapia prostética de baja dosis para la enfermedad en sus primeras etapas implica la implantación permanente de semillas radiactivas dentro de la próstata, normalmente en forma de semillas de 1-125 y Pd-13. Ambas semillas son emisores de rayos gamma: 1-125 (Ev~27 keV, Tio=6 días, tasa de dosis inicial 8 cGy/h), Pd-13 (Ev ~ 21 keV, T1/2 ~ 17 días, tasa de dosis inicial 2 cGy/h). La implantación de 1-125 y Pd-13, en comparación con otras modalidades de tratamiento contrapuestas tales como las de rayos X desde un LINAC, administra al objetivo una dosis mucho mayor que la que se podría administrar de modo seguro mediante un haz externo de radiación. Otra ventaja de utilizar semillas de 1-125 y Pd-13 es la pequeña penetración en el tejido de los fotones gamma debido a la baja energía fotónica de la radiación (la mitad de la capa es 1,3 cm para el 1-125 e incluso menos para el Pd-13).

Otro método de tratamiento, para la enfermedad en estado más avanzado, es la braquiterapia de alta tasa de dosis que utiliza la introducción de una fuente de lr-192 de alta actividad (1 Ci, 4 GBq) durante tres o cuatro fracciones cortas.

En los documentos DE 41 38247 A1 y DE 41 38249, por ejemplo, se dan a conocer métodos y sistemas de determinación de dosis.

No obstante, incluso una planificación ideal, previa al implante, de distribución de dosis no garantiza una dosis bien administrada, como se puede demostrar en una evaluación posterior al implante. La mala colocación de las semillas puede conducir a menudo a complicaciones severas tales como impotencia e incontinencia urinaria, que surgen a veces debido a la sobredosis del haz neurovascular y de la uretra.

Por lo tanto, existe una clara necesidad de técnicas mejoradas para braquiterapia prostática que permitan una garantía de calidad en tiempo real. Para braquiterapia intersticial, los logros del control local en el cáncer de próstata están muy influidos por la distribución de dosis, generada por semillas radionúclidas implantadas. La planificación del tratamiento debe poder administrar la dosis prescrita en un tumor, con márgenes adecuados, al tiempo que minimice la dosis administrada a los tejidos sanos circundantes. Un procedimiento de planificación de dosis sofisticado para braquiterapia intersticial demanda un conocimiento de la distribución de dosis alrededor de una baja tasa de dosis y de semillas radiactivas de baja energía de rayos X, en el caso de 1-125 y Pd-13, y de fuentes gamma de alta tasa de dosis en el caso de lr-192. No obstante, los sistemas comerciales de planificación de tratamiento hospitalario existentes siguen utilizando fórmulas tradicionales de cálculo de dosis en sus algoritmos de cálculo para las fuentes de braquiterapia intersticial.

Por lo tanto, un objeto de la presente invención es proporcionar un método y un aparato de dosimetría mejorados, que se pueden utilizar para monitorizar la dosis de radiación o la posición de la fuente en un entorno de una o más fuentes, y que, en una realización, se pueden utilizar para controlar la dosis.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

La invención está definida por las reivindicaciones.

En un primer aspecto amplio, por lo tanto, la presente invención proporciona un método para determinar la dosis o la tasa de dosis de una fuente de radiación, que comprende:

determinar la posición de una fuente de radiación a partir, al menos, de algunas señales de salida desde tres o más detectores que trabajan en modo de espectroscopia, situados en las inmediaciones de dicha fuente de radiación, en el que los detectores son detectores de diodos PIN, de CdZnTe o de centelleo y cada una de las señales de salida es indicativa de la cantidad de radiación recibida por el detector respectivo desde dicha fuente de radiación,

utilizar tantas de dichas señales de salida como se requiera para proporcionar un resultado aceptablemente preciso en la determinación de dicha posición; y

determinar la dosis o la tasa de dosis de radiación desde dicha fuente de radiación a partir de dicha posición determinada de dicha fuente de radiación y de una actividad conocida de dicha fuente de radiación o de una medida de la actividad de dicha fuente de radiación, determinada por medio de dichos detectores.

Preferentemente, dicho método incluye disponer dichos detectores para que no sean todos colineales.

Preferentemente, dicho método incluye proporcionar dichos detectores en forma de una o más sondas, y más preferentemente en forma de una pluralidad de sondas, cada una con el mismo número de detectores.

La sonda o sondas pueden tener la forma, respectivamente, de un catéter o unos catéteres.

Preferentemente, dicho método incluye utilizar tres o más de dichas sondas, teniendo cada una de ellas tres o más de dichos detectores. Más preferentemente, dicho método incluye proporcionar cuatro de dichas sondas, teniendo cada una de ellas cuatro de dichos detectores.

Preferentemente, dicho método incluye disponer dichas sondas en una agrupación sustancialmente regular en dichas inmediaciones.

En una realización, dichos detectores son detectores de diodos PIN de silicio, MOSFET, de CdZnTe (CZT) o de centelleo.

En una realización, el método incluye mediciones en línea de la dosis y de la tasa de dosis con, al menos, un detector MOSFET.

Preferentemente, el método incluye utilizar solamente fotopicos en la salida de cada uno de dichos detectores PIN o CZT (típicamente, por activación periódica de energía de los fotopicos).

Esto aumentará la precisión de las mediciones in vivo de la tasa de dosis directa desde la fuente, al minimizar el efecto de la radiación dispersada y la dependencia energética de los coeficientes de atenuación, y por la utilización de un dosímetro equivalente a tejido.

Preferentemente, dicha determinación de dicha posición incluye tomar una tasa de dosis para que esté relacionada con la distancia de la fuente al detector según la fórmula:

b(r) = SkA\g(r)tan(r)

en la que D es la tasa de dosis, Sk es la resistencia kerma del aire en U, A es la constante de la tasa de dosis (= ,977 cGy/hr/U para semillas de 1-125 6711), r= 1 cm, r, es una distancia posible entre dicha fuente y el detector i-ésimo en cm, g(r) es la función de dosis... [Seguir leyendo]

1. Un método para determinar la dosis o la tasa de dosis de una fuente de radiación, que comprende:

determinar la posición de una fuente de radiación (S) a partir, al menos, de algunas señales de salida desde tres o más detectores (2a, 2b, 2c, 2d; D-i, D2, D3) situados en las inmediaciones de dicha fuente de radiación (S), en el que cada una de las señales de salida es indicativa de la cantidad de radiación recibida por el detector (2a, 2b, 2c, 2d; D-i, D2, D3) respectivo desde dicha fuente de radiación (S),

utilizar tantas de dichas señales de salida como se requiera para proporcionar un resultado aceptablemente preciso en la determinación de dicha posición; y

determinar la dosis o la tasa de dosis de radiación desde dicha fuente de radiación (S) a partir de dicha posición determinada de dicha fuente de radiación (S) y de una actividad conocida de dicha fuente de radiación (S) o de una medida de la actividad de dicha fuente de radiación (S), determinada por medio de dichos detectores (2a, 2b, 2c, 2d; Di, D2, D3);

caracterizado porque

los detectores (2a, 2b, 2c, 2d; D-i, D2, D3) son detectores de diodos PIN, de CdZnTe o de centelleo que trabajan en modo de espectroscopia.

2. El método según la reivindicación 1, en el que están situados, al menos, cuatro de dichos detectores (2a, 2b, 2c, 2d; Di, D2, D3) en las inmediaciones de dicha fuente de radiación (S).

3. El método según la reivindicación 1 ó 2, en el que no todos los detectores (2a, 2b, 2c, 2d; D-i, D2, D3) citados están dispuestos colineal mente.

4. El método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dichos detectores (2a, 2b, 2c, 2d; D-i, D2, D3) están contenidos en una o más sondas (12), y preferentemente cuatro, teniendo cada una de dichas sondas (12) uno o más de dichos detectores (2a, 2b, 2c, 2d; D-i, D2, D3), y preferentemente cuatro, teniendo preferentemente cada una de las sondas (12) la forma de un catéter o unos catéteres.

5. El método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que dichos detectores (2a, 2b, 2c, 2d; D-i, D2, D3) están contenidos en una pluralidad de sondas (12), y preferentemente tres o más, teniendo cada una de dichas sondas (12) un número idéntico de dichos detectores (2a, 2b, 2c, 2d; D-i, D2, D3), y preferentemente tres o más de dichos detectores (2a, 2b, 2c, 2d; D-i, D2, D3).

6. El método según la reivindicación 4 ó 5, en el que dichas sondas (12) están dispuestas en una agrupación sustancialmente regular en dichas inmediaciones.

7. El método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, que incluye realizar mediciones en línea de la dosis y de la tasa de dosis con, al menos, un detector MOSFET.

8. El método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, que utiliza solamente la partes de las señales de salida de cada uno de dichos detectores (2a, 2b, 2c, 2d; D-i, D2, D3) que corresponden a uno o más fotopicos.

9. El método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha determinación de dicha posición incluye tomar una tasa de dosis para que esté relacionada con la distancia de la fuente al detector según la fórmula:

¡)(r) = SkAr^g(,ním(r)

en la que D es la tasa de dosis, Sk es la resistencia kerma del aire en U, A es la constante de la tasa de dosis, ro = 1 cm, r¡ es una distancia posible entre dicha fuente y el detector i-ésimo (2a, 2b, 2c, 2d; D-i, D2, D3) en cm, g(r) es la función de dosis radial y Oan(r) es el factor de anisotropía.

1. El método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, que comprende calcular la distancia de la fuente al detector utilizando la relación entre las áreas por debajo de cualquiera de los dos fotopicos con energía E1 y E2 desde la fuente de radiación según la fórmula:

RElE2=Ae~bn

en la que R es la relación entre las áreas por debajo de los fotoplcos con energías de fotones Ei y E2, A es un coeficiente de anisotropía, b es una constante igual a la diferencia de los coeficientes de atenuación másica y r¡ es la distancia de la fuente al detector.

11. El método según la reivindicación 9 ó 1, en el que dicha determinación de dicha posición a partir de los valores de r¡ comprende calcular:

n

minZ

i=l

en la que n es el número de dichos detectores (2a, 2b, 2c, 2d; Di, D2, D3), y di es la distancia real entre dicha fuente (S) y el detector i-ésimo (2a, 2b, 2c, 2d; D-i, D2, D3).

12. Un aparato para determinar la dosis o la tasa de dosis de una fuente de radiación, que comprende:

tres o más detectores (2a, 2b, 2c, 2d) que pueden estar situados en las inmediaciones de dicha fuente (S) para proporcionar una señal de salida indicativa de la cantidad respectiva de radiación recibida desde dicha fuente (S); y

medios de computación (18) para recibir dichas señales de salida y para determinar la posición de dicha fuente (S) a partir, al menos, de algunas de dichas señales de salida, en el que se utilizan tantas de dichas señales de salida como se requiera para proporcionar un resultado aceptablemente preciso en la determinación de dicha posición;

en el que se puede determinar una dosis o una tasa de dosis de radiación de dicha fuente (S) a partir de dicha posición determinada de dicha fuente (S) y de una actividad conocida de dicha fuente (S) o de una medida de la actividad de dicha fuente, determinada por medio de dichas señales de salida;

caracterizado porque

los detectores (2a, 2b, 2c, 2d) son detectores de diodos PIN, de CdZnTe o de centelleo para su utilización en modo de espectroscopia.

13. El aparato según la reivindicación 12, en el que los medios computacionales (18) comprenden un conjunto de recogida y procesamiento de datos, que incluye, por ejemplo, un analizador multicanal, un ordenador y el software asociado.

14. El aparato según la reivindicación 12 ó 13, en el que el aparato incluye, al menos, cuatro de dichos detectores (2a, 2b, 2c, 2d; Di, D2, D3), que preferentemente no son todos colineales.

15. El aparato según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 14, en el que el aparato incluye una o más sondas (12), y preferentemente una pluralidad, teniendo cada una de ellas uno o más de dichos detectores (2a, 2b, 2c, 2d; Di, D2, D3), y preferentemente el mismo número de ellos.

16. El aparato según la reivindicación 15, en el que se utilizan tres o más de dichas sondas (12), teniendo cada una de ellas tres o más de dichos detectores (2a, 2b, 2c, 2d; Di, D2, D3).

17. El aparato según la reivindicación 15, en el que se utilizan cuatro de dichas sondas (12), teniendo cada una de ellas cuatro de dichos detectores (2a, 2b, 2c, 2d; Di, D2, D3).

18. El aparato según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 17, en el que dichos medios computacionales (18) están adaptados para utilizar sustancialmente sólo fotopicos a partir de dichas señales de salida.

19. El aparato según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 18, en el que dichos medios computacionales (18) se pueden hacer funcionar, en la determinación de dicha posición, para tomar dosis que estén relacionadas con la distancia de la fuente al detector según la fórmula:

D(r) = SkAr{g(r)<Pan(r)

n

en la que D es la tasa de dosis, Sk es la resistencia kerma del aire en U, A es la constante de la tasa de dosis, ro = 1 cm, r¡ es una distancia posible entre dicha fuente y el detector i-ésimo (2a, 2b, 2c, 2d) en cm, g(r) es la función de dosis radial y Oan(r) es el factor de anisotropía.

2. El aparato según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 18, en el que la distancia de la fuente al detector se calcula utilizando la relación entre las áreas por debajo de cualquiera de los dos fotoplcos con energía Ei y E2 desde la fuente de radiación según la fórmula:

2= /leen la que R es la relación entre las áreas por debajo de los fotoplcos con energías de fotones E-i y E2, A es un coeficiente de anisotropía, b es una constante igual a la diferencia de los coeficientes de atenuación másica y r¡ es la distancia de la fuente al detector.

21. El aparato según la reivindicación 19 ó 2, en el que los medios computaclonales se pueden hacer funcionar para determinar dicha posición a partir de los valores de r¡, calculando primero los mismos por la fórmula:

min

d: - /;

"Z

i1

en la que n es el número de dichos detectores (2a, 2b, 2c, 2d; Di, D2, D3), y d¡ es la distancia real entre dicha fuente (S) y el detector I-ésimo (2a, 2b, 2c, 2d; Di, D2, D3).