SISTEMA Y MÉTODO DE VERIFICACIÓN DE TRATAMIENTOS DE RADIOTERAPIA.

Sistema de verificación de tratamientos de radioterapia comprende,

al menos, un maniquí cilíndrico (100) y que comprende, a su vez, unos medios motorizados (101) para girar sobre su propio eje (102), estando dichos medios gobernados por los medios de adquisición de datos del sistema (300) y donde, además, en el maniquí (100) se sitúa un detector (200), que consiste en un dispositivo segmentado longitudinalmente; y donde la señal adquirida pasa a una unidad de procesamiento que comprende, al menos, unos medios de reconstrucción de mapa de dosis.

SISTEMA Y MÉTODO DE VERIFICACIÓN DE TRATAMIENTOS DE RADIOTERAPIA

5 La presente invención se circunscribe al campo técnico de la tecnología en Física Médica y Biomedicina, más concretamente a un sistema y método de verificación de tratamientos de radioterapia asociado a un algoritmo de reconstrucción de mapas axiales de dosis.

10 15 2 O Estado de la técnica anterior El cáncer es la segunda causa de muerte más frecuente en los países desarrollados. Cada año se diagnostican más de un millón de casos únicamente en la Unión Europea. Además, no se puede hablar de una terapia común para esta dolencia ya que, por un lado, el término cáncer agrupa una gran variedad de enfermedades caracterizadas por un incremento incontrolado de las células, mientras que por otro lado, incluso para un tipo de cáncer determinado, éste se debe atacar de manera diferente según el estadio en que se encuentre su desarrollo. Así pues, hasta aproximadamente un 58% de los pacientes tienen una enfermedad local en el momento del diagnóstico, mientras que en el resto, el cáncer se encuentra extendido, es decir, que afecta ya a otras zonas del organismo que pueden estar distantes de la zona donde se originó.

2 5 A pesar de que el estudio de los oncogenes ha crecido de manera considerable en los últimos años, todavía es imposible utilizar terapia génica para curar el cáncer a escala molecular. Actualmente, los procedimientos empleados para el tratamiento del cáncer son, en general, macroscópicos, tal como la cirugía, quimioterapia y radioterapia.

3 O En la actualidad, aunque la cirugía es la forma más efectiva de eliminar el tejido maligno, a veces no se puede acceder al tumor o no se conocen exactamente, los bordes del mismo. Así, combinada con la radiación mejora el índice de curaciones en un 40% aproximadamente. En este mismo sentido se mueven las técnicas actuales, en las que se sincronizan con determinadas pautas los tres tipos de tratamiento.

3 5 Un tratamiento especial de radioterapia es la radioterapia con intensidad modulada (IMRT) . Esta técnica está especialmente indicada cuando la zona a tratar (volumen blanco) está muy cercana a órganos especialmente sensibles a la radiación (conocidos como órganos de riesgo) los cuales en muchas ocasiones se ven envueltos en parte de su superficie por el tumor. La IMRT utiliza varios haces, asociados a sendos ángulos de giro de la cabeza del

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acelerador, con fluencia variable. Una manera de conseguir esta fluencia variable es dividir cada haz en varios subcampos irregulares, creados por medio de distintas distribuciones de colimadores multiláminas.

Para poder aplicar esta técnica hay que cumplir con una serie de pasos. El primero de ellos es una evaluación clínica del paciente. Posteriormente se obtienen imágenes 3D de la zona afectada y se localizan en ella el volumen blanco y los órganos de riesgo, estableciéndose la dosis de prescripción para el primero y los límites máximos permitidos para los segundos. Con esta información se planifica el tratamiento, es decir, se obtienen los parámetros óptimos del tratamiento haciendo uso de determinados algoritmos correctamente empleados por un radio-físico experimentado.

Debido a la complejidad de la técnica comparada con la radioterapia convencional, es necesario realizar más medidas para verificar la bondad del todo el tratamiento. Estas medidas se engloban en dos apartados esencialmente: (a) verificación del equipo; y (b) verificación de la distribución de la dosis calculada.

El primer apartado no depende de un tratamiento concreto y se realiza de manera rutinaria cada cierto tiempo previamente establecido. Consiste, esencialmente, en comprobar el correcto movimiento y posición de los colimadores multiláminas, de los ángulos de la cabeza del acelerador y del comportamiento del haz al inicio de la irradiación, entre otros factores.

El segundo grupo de medidas debe asegurar que la distribución de dosis calculada previamente por el planificador para el tratamiento de un paciente específico, es la que efectivamente se va a obtener. Como obviamente esta distribución no puede medirse directamente en el paciente, se utiliza un maniquí al que se le aplica el tratamiento completo, con las mismas etapas y parámetros que el calculado para el propio paciente: obtención de su imagen 3D, cálculo de la distribución de dosis mediante el planificador y, finalmente, verificación del tratamiento midiendo las dosis depositadas. Es este punto del proceso donde se engloba el objeto de la presente invención.

Tradicionalmente, estas verificaciones se han estado realizando mediante películas radiográficas, que se insertan en el maniquí, se irradian al mismo tiempo que éste y, posteriormente, se revelan. Al leer las placas mediante un escáner de transmisión, es posible obtener un fichero en el que la densidad óptica es función de la dosis absorbida y, por tanto, se puede visualizar el mapa de dosis. No obstante, el uso de estas películas no está exento de inconvenientes, como son la excesiva sensibilidad en su manipulación, revelado y dificultad

de almacenaje. Sin embargo, la mayor de ellos radica en que en los últimos años se está

produciendo una imparable implantación de la radiología digital, que está desplazando

rápidamente a las películas y reveladoras convencionales.

5 Como consecuencia, los hospitales están siguiendo una política de progresivo

desmantelamiento de sus reveladoras. Es más probable, por tanto, que a corto o medio

plazo, las casas comerciales que manufacturan películas radiográficas se planteen la

rentabilidad de mantener abiertas líneas de producción para productos cuyo consumo se

reduce día a día. Este hecho, unido al incremento relativo de los costes de mantenimiento de

1 O reveladoras, cuya utilización se reduce a unas pocas placas al día, implicará con gran

probabilidad que la dosimetría fotográfica, basada en películas convencionales, desaparezca

en un plazo relativamente breve.

Por otro lado, la técnica de la radioterapia con intensidad modulada {IMRT) se emplea en

15 cada vez mayor número de centros. Esta técnica, debido a sus particularidades intrínsecas,

introduce un obligado proceso de verificación individualizada para cada paciente, que

implica el uso de películas. Por tanto, el auge de la IMRT coincide con el declive de la

radiometría convencional.

2 O A pesar de los incon.venientes citados, las películas tienen ventajas que no han podido

suplirse hasta la fecha. Éstas son su alta resolución espacial (del orden de la décima de

milímetro) determinada por el tamaño del grano de la película y la resolución del escáner, y

la obtención de los mapas de dosis en los mismos planos axiales en los que se han obtenido

previamente las imágenes de TAC sobre las que se realiza la planificación del tratamiento.

25

Dado lo anterior, es preciso desarrollar nuevos sistemas de detección que mejoren los

tradicionales y que sean capaces de verificar de una forma simple, correcta y económica, el

tratamiento de IMRT para que este se pueda aplicar de forma óptima y segura.

3 O La sustitución lógica de las películas radiográficas son las películas radiocrómicas y las placas

de radiografía digital. En ambos casos, no es posible una medida en tiempo real de la dosis.

En las películas radiocrómicas, el proceso de conversión conlleva el uso de escáneres que

lean el grado de ennegrecimiento. Posteriormente, se establece una calibración de éste a

dosis. La respuesta en la superficie de la placa o la película no es uniforme lo que se requiere

35 un análisis tedioso y complicado. Además, en el caso de la película hay que realizar este

proceso para cada lote. Para las placas digitales, que se pueden reutilizar, hay que establecer

una calibración para cada píxel y, aún así, se tiene un alto grado de dependencia angular y

del tamaño del campo.

El siguiente paso de sistemas de detección es el basado en 20-arrays. De éstos existen en el

mercado los siguientes:

5

IMRTLog de la casa ONCOiog Medical [http://www.oncolog.net]. Consiste en un 2D

array de diodos (506 diodos) . La resolución espacial es de 5 a 10 mm.

l'mRT MatriXX, de la casa Scanditronix/Wellhofer [http://www.scanditronix

wellhofer.com] constituida por cámaras de ionización pixel -segmentadas (1020) . La

10 resolución espacial es del orden de 10 mm.

MapCHECK de la casa Sun Nuclear [http://www.sunnuclear.com]. Está formada por

un array 2D de diodos (445) . La separación de los diodos es de 7, 1 a 14, 1 mm.

2D-Array, de la casa PTW-Freiburg...

1. Sistema de verificación de tratamientos de radioterapia comprende, al menos, un

5 maniquí cilíndrico (100) y que comprende, a su vez, unos medios motorizados (101) para

girar sobre su propio eje (102) , estando dichos medios gobernados por los medios de

adquisición de datos del sistema (300) y donde, además, en el maniquí (100) se sitúa un

detector (200) , que consiste en un dispositivo segmentado longitudinalmente; y donde la

señal adquirida pasa a una unidad de procesamiento que comprende, al menos, unos medios

10 de reconstrucción de mapa de dosis, que se caracteriza porque dichos medios de

reconstrucción de mapa de dosis comprende medios para implementar un algoritmo donde,

si se considera la dosis absorbida en cada punto como una función f (x, y) donde x e y son las

coordenadas del plano axial, ésta se reconstruye a partir de las dosis recogidas en cada uno

de los segmentos longitudinales de los que se compone el detector (200) , en medidas

15 realizadas a diferentes orientaciones del mismo;

2. Sistema de acuerdo con la reivindicación 1 en donde el detector (200) consiste en

un detector de silicio sensible a la posición segmentado en una de sus caras.

20 3. Sistema de acuerdo con la reivindicación 1 en donde el detector (200) es un

detector de silicio segmentado en ambas caras.

4.Método de verificación según el sistema descrito en las reivindicaciones

anteriores que se caracteriza porque dichas dosis constituyen la función proyectada,

25 mediante la transformada de Radon, del mapa de dosis f (x, y) que se desea obtener; y en

donde a partir de la función proyectada se puede obtener el mapa de dosis gracias al

teorema de proyección, que permite obtener el mapa de dosis como la retroproyección del

producto de convolución de la función proyectada, es decir, de las dosis recogidas en cada

uno de los segmentos longitudinales a diferentes orientaciones del detector (200) por una

3 O función de filtro, obtenida mediante transformada de Fourier inversa; dichos medios además

comprendiendo un filtro de supresión de fondo que consiste en sustraer, a todas las

medidas, el valor mínimo registrado durante la obtención de la función proyectada,

aplicándose posteriormente el teorema de proyección sin este fondo, considerando en este

proceso una ventana de Hamming para eliminar distorsiones provocadas por componentes

35 espúreas de alta frecuencia espacial, para posteriormente a añadir el valor sustraído

previamente, obteniendo el mapa de dosis f (x, y) .