Государственная поддержка
Настоящее изобретение выполнено при поддержке правительства Соединенных Штатов Америки на основе грантов DAMD 17-99-1-9477 and DAMD 17-02-1-0205, присужденных Министерством обороны США. Правительство обладает определенными правами на данное изобретение.
Родственные заявки
Данная заявка притязает на приоритет по предварительной заявке №60/494699 на патент США «ТОЧНОЕ РАСПОЛОЖЕНИЕ ПАЦИЕНТА И СИСТЕМА ЛУЧЕВОЙ ТЕРАПИИ», поданной 12 августа 2003 г., а также по предварительной заявке №60/579095 на патент США «ТОЧНОЕ РАСПОЛОЖЕНИЕ ПАЦИЕНТА И СИСТЕМА ЛУЧЕВОЙ ТЕРАПИИ», поданной 10 июня 2004 г., содержание которых целиком включено в данный документ посредством ссылки на них.
Область применения изобретения
Настоящее изобретение относится к системам дистанционной лучевой терапии и, в частности, к системе лучевой терапии с позиционирующим механизмом для позиционирования пациента. Настоящее изобретение относится к системам дистанционной лучевой терапии и, в частности, к модульной системе поддержки пациента. Настоящее изобретение относится к системам дистанционной лучевой терапии и, в частности, к контейнеру для пациента, характеризующемуся сходящейся формой краев, способствующей уменьшению краевых эффектов, возникающих при резком изменении водяного эквивалента на пути пучка излучения.
Уровень техники
Известные системы лучевой терапии применяют для лечения пациентов, находящихся в различных состояниях. Лучевую терапию обычно используют для поражения или подавления роста паразитной ткани, например раковой опухоли. Определенное количество электромагнитного излучения высокой энергии и/или быстрых частиц направляют в паразитную ткань для ее повреждения и уменьшения при этом ненамеренного повреждения необходимой или здоровой ткани, через которую проходит излучение на пути к паразитной ткани.
Протонная терапия показала свою эффективность при различных состояниях. В протонной терапии положительно заряженные субатомные протонные частицы ускоряют, сводят в точно сфокусированный пучок и направляют к заданной мишени в теле пациента. Протоны обнаруживают меньшее боковое рассеивание после столкновения с тканью пациента, чем электромагнитное излучение или заряженные частицы электронов низкой массы, и соответственно предоставляют возможность более точного направления и транспортировки пучка вдоль оси. Также после столкновения с тканью пациента протоны проявляют характерный пик Брега, согласно которому значительная часть кинетической энергии ускоренной массы расположена в относительно ограниченном районе глубины проникновения в ткань пациента. Таким образом, обеспечивается значительное преимущество, заключающееся в уменьшении количества энергии, доставляемой ускоренными протонными частицами к здоровым тканям, расположенным между мишенью и излучающей насадкой установки протонной терапии, а также ткани, лежащей «на линии огня» за мишенью. В зависимости от состояния конкретного пациента и его показаний можно осуществлять доставку терапевтического пучка протонов различными терапевтическими дозами в многочисленных направлениях, сохраняя размер суммарной дозы, поступающей в мишень, и снижая при этом сопутствующее воздействие на ткань, расположенную перед мишенью, или на здоровую ткань.
В патенте США №4870287, зарегистрированном 26 сентября 1989 года, переуступленном Медицинскому центру университета Лома Линда, озаглавленном «СИСТЕМА ДИСТАНЦИОННОЙ ПРОТОННОЙ ТЕРАПИИ С НЕСКОЛЬКИМИ СТАНЦИЯМИ», описана и проиллюстрирована система дистанционной лучевой терапии. Описанная система включает несколько терапевтических станций, причем каждая станция включает гентри для поддержки и вращения системы транспортировки и доставки пучка излучения на оси вращения вокруг неподвижного пациента для доставки терапевтического пучка на заданный изоцентр (который является мишенью) в теле пациента под несколькими разными углами.
Для каждого пациента сначала разрабатывают индивидуальный план лечения с несколькими системами и протоколами лучевой терапии. Так, при разработке плана лечения, например терапии протонным излучением, пациента располагают в целом на поддерживающем столе или на поддерживающей конструкции и сканируют внутреннюю анатомию тела пациента одним из способов визуализации, например посредством компьютерной томографии. Полученные с помощью формирователя изображения снимки анализируют для точного нахождения мест, пораженных раком, которые являются мишенью для пучков излучения. Терапевты часто разрабатывают план лучевой терапии, предусматривая несколько сеансов лечения пациента пучками излучения различной амплитуды, длины или углового направления.
Учитывая большое количество раковых пациентов, которым показана лучевая терапия, и относительно небольшое количество имеющихся в мире сложных установок и систем лучевой терапии (например, протонной), существует необходимость достичь большей пропускной способности имеющихся установок. Таким образом, имеется потребность в системах поддержки и позиционирования пациента, в которых использованы автоматизированные или роботизированные устройства для позиционирования пациента и которые таким образом обеспечивают возможностью достичь большей пропускной способности.
Необходимо, чтобы при каждом терапевтическом сеансе пациент поддерживался в том же положении, в котором он находился при предварительных сеансах формирования изображения или сканирования в ходе разработки плана лечения (т.е. в исходном положении). Следовательно, существует потребность в создании поддерживающей системы позиционирования и повторного позиционирования, обеспечивающей надежное закрепление пациента в исходном положении на время проведения лучевой терапии, а также повторное позиционирование пациента в том же исходном положении при последующих сеансах терапии. В определенных случаях применения терапии, включающих облучение различных частей тела пациента с нескольких углов, необходимо, чтобы эта система обеспечивала его жесткую фиксацию.
Протокол лучевой терапии для конкретного пациента зависит от нескольких факторов, включающих, например, размер и физические характеристики пациента; тип, размер и положение облучаемой опухоли (опухолей), а также степень агрессивности лечебного протокола. Таким образом, существует потребность в создании модульной системы поддержки пациента, выполненной с возможностью удобной регулировки для обеспечения большого количества лечебных протоколов.
Некоторые лечебные протоколы требуют, чтобы пучок излучения был направлен под углами, пересекающими по меньшей мере один боковой край контейнера для пациента. Следовательно, существует необходимость создания контейнера, форма краев которого уменьшает неоднородность силы или интенсивности пучков излучения, проходящих через его боковой край или рядом с ним.
Сущность изобретения
В соответствии с одним вариантом выполнения изобретения предложена система лучевой терапии для доставки заданных доз облучения в мишень, которой является зона в теле ракового больного с увеличенной уровня пропускной способностью по количеству пациентов. Система терапии содержит: гентри, источник пучка излучения, насадку, модульную систему поддержки пациента, позиционирующий механизм для позиционирования пациента и систему управления.
В одном варианте выполнения изобретения источник пучка излучения включает источник протонов и ускоритель для их ускорения с образованием пучка излучения.
В соответствии с одним вариантом выполнения изобретения, описанным в данном документе, предложена модульная система поддержки пациента для эффективного закрепления ракового пациента в фиксированном положении во время лучевой терапии. Модульная система поддержки пациента включает модульный контейнер для пациента.
В соответствии с одним вариантом, описанным в данном документе, предложенный модульный контейнер для пациента обеспечивает консольную поддержку ракового пациента, подвергающегося лучевой терапии. Контейнер включает: поддерживающую оболочку, ближнюю дорожку для надставок, дальнюю дорожку для надставок и соединитель позиционирующего механизма и контейнера.
В одном варианте выполнения изобретения поддерживающая оболочка выполнена из терапевтически проницаемого материала, например из углеродного волокна.
Еще в одном варианте выполнения изобретения дальняя надставка контейнера установлена во взаимодействии с дальней дорожкой для надставок. В другом варианте ближняя надставка контейнера установлена во взаимодействии с ближней дорожкой для надставок.
В соответствии с вариантом изобретения, описанным в данном документе, контейнер для пациента выполнен с возможностью уменьшения краевых эффектов. Контейнер включает поддерживающую оболочку, имеющую первый и второй боковые края.
Еще в одном варианте изобретения первый боковой край включает первую кромку, выполненную сходящейся, и первый профиль, выполненный из первого материала низкой плотности, например эпоксидной смолы с микросферами. Еще в одном варианте выполнения второй боковой край включает вторую кромку, выполненную сходящейся, и второй профиль, выполненный из второго материала низкой плотности.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 изображает принципиальную схему одного варианта выполнения системы лучевой терапии с роботизированной системой позиционирования пациента.
Фиг.2 изображает принципиальную схему еще одного варианта выполнения системы лучевой терапии с роботизированной системой позиционирования пациента.
Фиг.3 изображает вид сбоку в перспективе одного варианта выполнения роботизированного позиционирующего механизма для позиционирования пациента.
Фиг.4А изображает вид сверху и сбоку в перспективе одного варианта модульного контейнера для пациента.
Фиг.4В изображает модульный контейнер для пациента, изображенный на фиг.4А, в поперечном сечении.
Фиг.4С изображает крупный план в поперечном сечении бокового края оболочки контейнера, изображенного на фиг.4В.
Фиг.5 изображает вид в поперечном сечении одного варианта выполнения модульной системы поддержки пациента.
Фиг.6 изображает вид сверху и сбоку в перспективе одного варианта соединителя позиционирующего механизма и контейнера.
Фиг.7А изображает вид сверху и сбоку в перспективе одного варианта короткой, плоской, надставки.
Фиг.7В изображает вид сверху и сбоку в перспективе одного варианта длинной, плоской надставки.
Фиг.7С изображает вид сверху сбоку в перспективе одного варианта ножки оболочки или надставки для головы.
Фиг.7D изображает вид сверху сбоку в перспективе одного варианта плоской надставки, содержащей иммобилизационные устройства.
Фиг.7Е изображает вид сверху сбоку в перспективе одного варианта короткой надставки для головы.
Фиг.7F изображает вид сверху сбоку в перспективе одного варианта надставки конца позиционирующего механизма.
Фиг.7G изображает вид сверху сбоку в перспективе одного варианта наклонного подголовника.
Фиг.8 изображает частичный схематический вид сбоку в поперечном сечении одного варианта выполнения модульной системы поддержки пациента и соответствующие прицельные объемы.
Подробное описание предпочтительного варианта
А. Система лучевой терапии с роботизированным позиционирующим механизмом для позиционирования пациента
В соответствии с одним вариантом выполнения изобретения предложена система лучевой терапии с позиционирующим механизмом для позиционирования пациента.
Описание приведено со ссылками на прилагающиеся чертежи, на которых аналогичные части обозначены одними теми же номерами. На фиг.1 показана принципиальная схема одного варианта выполнения системы 100 лучевой терапии. Система 100 выполнена с возможностью доставки терапевтических доз облучения в область тела ракового больного 108, которая является мишенью, для лечения злокачественных состояний (опухолей) или других состояний, по меньшей мере под одним углом или в одном направлении относительно пациента.
В одном варианте выполнения система 100 выполнена с возможностью доставки в мишень в теле пациента терапевтических доз протонных пучков. Дополнительные подробности относительно конструкции и работы системы, подобной системе 100, описаны в патенте США №4870287, «СИСТЕМА ДИСТАНЦИОННОЙ ПРОТОННОЙ ТЕРАПИИ С НЕСКОЛЬКИМИ СТАНЦИЯМИ», содержание которого целиком включено в данный документ посредством ссылки на него. Еще в одном варианте система 100 выполнена с возможностью доставки любых прочих известных форм излучения, пригодных клинически, например, рентгеновских лучей, гамма-лучей, адронов, нейтронов и т.п.
Система 100 обычно включает лечебную станцию для лечения пациента и гентри 102, включающее опорную раму в целом полусферической формы или в форме усеченного конуса для прикрепления и поддержки других компонентов системы 100.
Дополнительные подробности конструкции и работы гентри 102 описаны в патентах США №4917344 и №5039057, озаглавленных МОДУЛЬНАЯ ИЗОЦЕНТРИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ГЕНТРИ С ОПОРНЫМИ РОЛИКАМИ И СПОСОБ ЕЕ СБОРКИ, содержание которых целиком включено в данный документ посредством ссылки на них.
Как показано на фиг.1, система 100 также включает насадку 110, установленную и поддерживаемую посредством гентри 102 с возможностью относительно точного вращения сопла 110 вокруг изоцентра 120 гентри. Система 100 также содержит источник 106 излучения, доставляющий терапевтический пучок, например пучок ускоренных протонов, которые проходят через отверстие 110, расположенное на дальнем конце насадки 110, и благодаря этому принимают требуемую форму. Номер позиции 146 обозначает траекторию пучка. Форма отверстия предпочтительно соответствует показаниям лучевой терапии для конкретного пациента.
Кроме того, как показано на фиг.1, система 100 включает по меньшей мере один формирователь 112 изображения, выполненный с возможностью перемещения из выдвинутого положения относительно гентри 102 в отведенное положение и обратно. На чертеже формирователь 112 показан в выдвинутом положении. В соответствии с данным вариантом формирователь 112 содержит твердотельный рентгеновский формирователь изображения из аморфного кремния, способный проявлять графическую информацию, полученную, например, путем просвечивания тела пациента рентгеновским излучением, прошедшего через тело пациента. Система 100 содержит источник 130 рентгеновских лучей, который выборочно испускает отвечающее требованиям рентгеновское излучение, проходящее через размещенную на его пути ткань пациента, создавая ее рентгеновское изображение при помощи формирователя 112. Выдвигаемость формирователя 112 обеспечивает преимущество, заключающееся в возможности отвода экрана формирователя изображения с траектории пучка, исходящего из источника 106, когда формирователь 112 не требуется. Таким образом, в оболочке гентри 102 обеспечивается дополнительный зазор, а также снижается потребность в экранирования формирователя изображения 112 благодаря возможности смещения формирователя с траектории потенциально опасного излучения от источника 106. В этом варианте выполнения изобретения ортогональное расположение формирователей изображения и источников излучения 130 обеспечивает создание рентгеновского изображения пациента с двух направлений.
Система 100 содержит также позиционирующий механизм 114 и контейнер 200 для пациента, прикрепленный к соединителю 234 позиционирующего механизма и контейнера на дальнем, рабочем конце 116 позиционирующего механизма 114 для позиционирования пациента. Механизм 114 выполнен с возможностью расположения контейнера 200 в нескольких осях линейного перемещения и осях вращения при получении соответствующих команд на перемещение. Предпочтительно позиционирующий механизм выполнен с возможностью позиционирования контейнера 200 по отношению к трем ортогональным осям линейного перемещения (т.е. продольной, вертикальной и поперечной) и трем ортогональным осям вращения (т.е. наклона, крена и рыскания), так что обеспечены все шесть степеней подвижности для размещения контейнера 200 для пациента.
Пациент может быть расположен любым способом, включая автоматический, полуавтоматический (напр., с ручным подвесом), управляемый вручную с прямым подключением к контроллеру позиционирующего механизма или полностью вручную (например, посредством отпускания тормоза и перемещения оси каждого устройства ручкой).
В соответствии с Фиг.2 и 3 позиционирующий механизм 114 для позиционирования пациента включает роботизированный манипулятор 150, например робот KUKA KR500-L420. В этом варианте выполнения изобретения робот KUKA KR500-L420 надежно смонтирован на пьедестале, расположенном в углублении ниже вращающейся платформы 132, и проходит наверх через прорезь 134 в платформе 132. Платформа 132 выполнена в целом на одном уровне с полом 130 терапевтической области. Роботизированный манипулятор 150 обычно выполнен с возможностью перемещения с шестью степенями подвижности и обладает радиусом действия, достаточным для достижения всех возможных терапевтических положений в гентри 102. Роботизированный манипулятор 150 проходит между базой 118 и дальним (рабочим) концом 116.
Шарнирное соединение 152 на дальнем конце 116 роботизированного манипулятора 150 выполнено с возможностью вращения по часовой стрелке или против часовой стрелки любых устройств, соединенных с дальним концом. Шарнирное соединение 152 обычно соединено с соединителем 234 позиционирующего механизма и контейнера, который в свою очередь соединен с контейнером 200 для пациента. Часть 162 роботизированного манипулятора и все компоненты манипулятора, расположенные на удалении, выполнены с возможностью вращения вокруг шарнирного соединения 154. Часть 164 роботизированного манипулятора и все компоненты манипулятора, расположенные на удалении, выполнены с возможностью вращения вокруг шарнирного соединения 156. Часть 166 роботизированного манипулятора и все компоненты манипулятора, расположенные на удалении, выполнены с возможностью вращения вокруг шарнирного соединения 158. Часть 170 роботизированного манипулятора и все компоненты манипулятора, расположенные на удалении от центра, выполнены с возможностью вращения вокруг шарнирного соединения 160.
В соответствии с Фиг.2 в данном варианте выполнения изобретения система 100 содержит формирователь 112 изображения, находящийся в отведенном положении и, следовательно, не показанный на чертеже. Позиционирующий механизм 114 смонтирован на пьедестале, расположенном в углублении ниже вращающейся платформы 132. Платформа 132 выполнена в целом на одном уровне с полом 130 терапевтической области и в целом следует за вращением позиционирующего механизма 114 на базе 118 этого механизма. Роботизированный манипулятор 150 позиционирующего механизма 114 проходит вверх через прорезь 134 в платформе 132. В варианте, изображенном на фиг.2 и 3, платформа 132 вращается по часовой стрелке или против часовой стрелки, совершая поворот вокруг шарнирного соединения 160.
В соответствии с Фиг.2 и 5 система лучевой терапии 100 включает модульную систему 199 поддержки пациента, соединенную с позиционирующим механизмом 114 для позиционирования пациента. В частности, дальний конец 116 роботизированного манипулятора 150 соединен с контейнером 200 для пациента, как описано ниже.
Система 100 регулируется и управляется оператором посредством системы управления, которая в целом копирует систему, использованную для синхротронной установки 200 MeV Медицинского центра университета Лома Линда. Система управления представляет собой систему, управляемую оператором, для установления положения при вращении гентри 102, а также при вращении и линейном перемещении позиционирующего механизма 114. Система управления обеспечивает всю систему 100 синхронизирующими импульсами.
В данном варианте выполнения система управления включает несколько распределенных микропроцессорных систем, соединенных сетью между собой и с компьютером рабочей станции с использованием стандарта локальной вычислительной сети (ЛВС). ЛВС является протоколом, основанным на сети Ethernet. Рабочая станция осуществляет централизованную координацию запросов о подаче пучков с терапевтических станций в системе терапии, а также управляет энергией пучков.
Дополнительные подробности конструкции и работы систем лучевой терапии описаны в последовательно поданных заявках, озаглавленных ПЛАНИРОВАНИЕ ТРАЕКТОРИИ И ИЗБЕЖАНИЕ СТОЛКНОВЕНИЙ ПРИ ПЕРЕМЕЩЕНИИ ИНСТРУМЕНТОВ В СРЕДЕ ЛУЧЕВОЙ ТЕРАПИИ (серийный номер неизвестен, номер дела поверенного LOMARRL.134A), и СИСТЕМА РАСПОЛОЖЕНИЯ ПАЦИЕНТА И КООРДИНИРОВАНИЕ ОБЪЕКТОВ ДЛЯ СИСТЕМЫ ЛУЧЕВОЙ ТЕРАПИИ (серийный номер неизвестен, номер дела поверенного LOMARRL.135A), содержание которых целиком включено в данный документ посредством ссылки на них.
В. Модульная Система Поддержки Пациента
В данном варианте выполнения изобретения описана модульная система поддержки пациента, включающая в целом модульный контейнер для пациента и иммобилизационное устройство.
На Фиг.4А и 4В показан один вариант выполнения модульного контейнера 200 для лучевой терапии. Контейнер 200 содержит оболочку 212, продолжающуюся в продольном направлении. Соединитель 234 позиционирующего механизма и контейнера смещен относительно середины оболочки 212, так что контейнер нависает над рабочим концом 116 позиционирующего механизма 114, благодаря чему обеспечивается больше способов расположения пациента в системе 100 лучевой терапии. Нависающий контейнер 200 преимущественно уменьшает вероятность столкновения с другими компонентами системы 100, так как контейнер 200 и/или позиционирующий механизм 114 регулируются в пределах системы 100. Кроме того, нависающий контейнер 200 облегчает ввод или помещение пациента в контейнер 200. В другом варианте выполнения изобретения (не показан на чертежах) соединитель 234 размещен вдоль продольной оси контейнера 200 или у середины оболочки 212.
Описание контейнера 200, всех его компонентов, надставок или креплений приведены в данном документе в описании части контейнера 200, соединенной с позиционирующим механизмом 114 посредством соединителя 234 позиционирующего механизма и контейнера. Все компоненты, надставки и крепления, расположенные ближе к соединителю 234 вдоль мысленно проведенной продольной оси контейнера 200, в данном документе именуются ближними, а компоненты, надставки и крепления, расположенные ближе к противоположному концу контейнера, именуются дальними.
Оболочка 212 проходит в продольном направлении от ближнего ее конца 214 до ее дальнего конца 216. Оболочка 212 имеет верхнюю поперечную вогнутую поверхность 218 и нижнюю поперечную вогнутую поверхность 220 и проходит в поперечном направлении между первым проходящим вверх боковым краем 222 и вторым проходящим вверх боковым краем 224.
В соответствии с Фиг.4А и 4В поддерживающая оболочка 212 в одном из вариантов представляет собой полуцилиндрическую конструкцию, выполненную с возможностью консольной поддержки пациента во время лучевой терапии. Полуцилиндрическая форма оболочки 212 способствует улучшению физической поддержки и обеспечивает последовательное шаговое перемещение при ее использовании вместе с иммобилизационными устройствами, например вставками из вспененного материала или вакуумными мешками, подробно описанными далее. Криволинейная форма контейнера 200 также позволяет размещать вблизи пациента устройства для формирования пучка.
Пациент может быть расположен в контейнере 200 в любом положении. В одном случае, например, пациента располагают в контейнере 200 в положении лежа на спине, так что его голова находится у дальнего конца 216 оболочки, а ноги у ближнего конца 214 оболочки, при этом боковой край 222 находится с правой стороны тела пациента, а боковой край 224 находится с левой стороны тела пациента. В другом случае пациента располагают в контейнере 200 в положении лежа на животе, так что его голова находится у дальнего конца 216 оболочки, а ноги у ближнего конца 214 оболочки, при этом боковой край 222 находится с левой стороны тела пациента, а боковой край 224 находится с правой стороны тела пациента. Возможно также расположение пациента располагают в контейнере 200 в положении лежа на спине, так что его ноги находятся у дальнего конца 216 оболочки, а голова у ближнего конца 214 оболочки, боковой край 222 находится с левой стороны тела пациента, а боковой край 224 находится с правой стороны тела пациента.
В варианте выполнения изобретения, показанном на Фиг.4А и 4В, контейнер 200 содержит дорожки 226 и 228 для надставок, расположенные соответственно на краях 214 и 216 оболочки. Дорожки 226 и 228 могут содержать известный универсальный механизм крепления, например, линейно расположенные отверстия 230, 232, облегчающие сообщение между верхней и нижней поверхностью 218 и 220 оболочки 212. В первом варианте по меньшей мере одна модульная надставка прикреплена с возможностью регулировки к дорожкам 226 и 228 при помощи съемных штырей или болтов, вставленных или установленных на резьбе в отверстиях 230, 232.
В одном способе применения, в котором осуществляют терапию в области головы пациента, пациент расположен так, что его голова выходит за край 216 оболочки и размещается на подголовнике 310, прикрепленном к дорожке 228. В другом способе, при лечении области легких пациента, пациент расположен головой вперед (т.е. его голова расположена у края 216 оболочки), так что линия плеч находится на уровне дорожки 228 и пучок излучения проходит через оболочку 212 в область легких.
Еще в одном способе, в котором осуществляют терапию в области легких пациента, пациент расположен головой вперед, так что его плечи находятся за дорожкой 228, и терапия осуществляется за пределами оболочки 212.
Отрицательный наклон относится в целом к опусканию дальнего конца контейнера 200, а положительный наклон относится к подъему дальнего конца контейнера 200. Отрицательный крен относится к вращению контейнера 200 против часовой стрелки, а положительный крен относится к вращению контейнера 200 по часовой стрелке. Отрицательное вращение в горизонтальной плоскости относится к вращению контейнера 200 влево вокруг Оси-6, а положительное вращение в горизонтальной плоскости относится к вращению контейнера 200 вправо вокруг Оси-6.
Оболочка 212 предпочтительно выполнена достаточно длинной и широкой, чтобы иметь возможность принимать большую часть тела или все тело пациента (человека), лежащего на нем в любом положении, например в положении лежа на спине или лежа на животе. Длина конструкции оболочки 212 от Оси-6 до дальнего конца 216 без креплений обычно составляет от 75 см до 175 см, часто приблизительно от 80 до 125 см, в зависимости от размера конкретного облучаемого пациента (напр., детский размер) и от размера гентри. В первом варианте выполнения длина оболочки 212 от Оси-6 до дальнего конца 216 составляет примерно 90 см. Ось-6 относится к оси позиционирующего механизма 114, которая проходит в вертикальном направлении через крепление у последней оси вращения в горизонтальной плоскости (напр., уцапфы) позиционирующего механизма 114. Например., в варианте, показанном на фиг.2 и 3, цапфа включает шарнирное соединение 152 у дальнего конца 116 роботизированного манипулятора 150. Таким образом, обеспечено вращение контейнера 200 в горизонтальной плоскости.
Полная длина оболочки 212 (напр., между ближним концом 214 оболочки и дальним концом 216 оболочки) обычно составляет от 90 до 235 см, часто приблизительно от 95 до 175 см. В первом варианте полная длина оболочки 212 составляет около 106 см. Наружный диаметр оболочки 212 обычно составляет от 35 до 65 см, часто приблизительно от 35 до 55 см в зависимости от размера конкретного облучаемого пациента (напр., детский размер, размер для крупных пациентов) и от доступной терапевтической энергии. В первом варианте выполнения наружный диаметр оболочки 212 равняется приблизительно 46 см.
В первом варианте конструкция оболочки 212 выполнена неметаллической (напр., из углеродного волокна) и составной, что способствует проникновению терапевтического пучка излучения через оболочку 212. Применение терапевтически- проницаемого материала необходимо для всех известных программ формирования изображения (например, компьютерной томографии (КГ), позитронной эмиссионной томографии, магнитно-резонансной интроскопии и конической компьютерной томографии т.п.). Термин "терапевтически проницаемый" относится в данном документе в целом к физическому свойству материала или поверхности пропускать пучки облучения через поверхность. Таким образом, обеспечивается доставка предписанных доз облучения от источника радиационного излучения через поверхность в мишень в теле пациента на другой стороне поверхности. Свойства терапевтической проницаемости обычно измеряют в показателях молекулярного водяного эквивалента. Термин "терапевтически непроницаемый" относится в данном документе в целом к физическому свойству материала или поверхности не пропускать пучки излучения через поверхность. Зоны оболочки 212, выполненные из неметаллических материалов, в целом считаются терапевтически проницаемыми поверхностями или зонами.
Понятие водяного эквивалента в данном документе относится к воздействию абсорбирующего материала на глубину проникновения протонного пучка по сравнению с воздействием воды. Для описанных в данном документе терапевтически проницаемых частей, зон или поверхностей водяной эквивалент измеряется относительно протонных пучков, перпендикулярных проницаемой поверхности.
В варианте выполнения, показанном на Фиг.4С, оболочка 212 содержит материал сердцевины 240, заключенный в конструкционную оболочку 242. В качестве материала сердцевины может быть использован любой известный материал низкой плотности, например, конструкционный пенопласт или аналогичный материал. Конструкционная оболочка 242 может содержать любой известный пригодный прочный легкий материал, например углеродное волокно, волокно «spectra fiber» и т.п.
Некоторые пригодные материалы для конструирования оболочки 212 приведены в предварительной заявке №60/583063 СПОСОБ РЕГИСТРАЦИИ И ИММОБИЛИЗАЦИИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ, зарегистрированной 25 июня 2004, содержание которой целиком включено в данный документ посредством ссылки на нее.
В одном варианте выполнения оболочка 212 выполнена из поливинилхлорида (ПВХ) или аналогичного материала. В другом варианте изобретения оболочка 212 выполнена из стекловолокна или аналогичного материала. Еще в одном варианте изобретения оболочка 212 выполнена из любой подходящей пены низкой плотности или из подобного материала.
Еще в одном варианте изобретения оболочка 212 выполнена из комбинации покрытий, включающей волокна полиэтилена, вкрапленные в эпоксидную смолу, и основу из пенополистирола (Styrofoam (g)) низкой плотности. Список материалов, пригодных к использованию при производстве оболочки 212, приведен ниже в Таблице I.
Еще в одном варианте углеродное волокно выполнено композитным, причем толщина каждого сотканного слоя покрытия составляет около 0,25 мм. Еще в одном варианте композитные слои по весу включают приблизительно 50% волокна и 50% смолы. В одном варианте содержание волокна максимизировано, а содержание смолы минимизировано. Оболочка 212 контейнера 200 в соответствии с одним вариантом выполнена из композиционного материала Spectra, производимого компанией Honeywell Perfonnance Fibers в Колониал Хайтс, штат Вирджиния, США.
Еще в одном варианте выполнения, по меньшей мере, одна из дорожек 226, 228 выполнена из любого известного пригодного материала, например алюминия. Однако применение металла создает зоны или области терапевтической непроницаемости. Поэтому применение металлических конструкций в целом ограничено для минимизации количества терапевтически непроницаемых поверхностей. В другом варианте по меньшей мере одна из дорожек 226 и 228 выполнена из известного неметаллического материала, например углеродной смеси.
Дорожки 226 и 228 преимущественно расположены у краев 214 и 216 оболочки контейнера 200, так что облегчается лучевая терапия через поддерживающую оболочку 212 контейнера 200. Кроме того, расположение дорожек 226 и 228 у краев 214 и 216 также упрощает прикрепление по меньшей мере одной надставки к контейнеру 200, как подробно описано ниже.
В одном варианте выполнения дорожки 226 и 228 закруглены, чтобы пациент не испытывал боль или дискомфорт при контакте с дорожкой 226 или 228. Дорожки 226 и 228 преимущественно включают соединяющие надставки, сформированные приблизительно на одном уровне с внутренней поверхностью 218 оболочки 212. В одном варианте максимальный шаг или расстояние по вертикали между внутренней поверхностью 218 и соединяющей надставкой дорожки составляет приблизительно 1 см.
Дорожки 226 и 228 обеспечивают соединение по меньшей мере одной надставки контейнера 200 с контейнером 200 и модульность всей конструкции. Например, дорожка 228 может вмещать несколько подголовников и допускает терапию головы и шеи «2-pi». Модульность компонентов контейнера и дополнительные надставки контейнера допускают многочисленные положения пациента внутри контейнера 200, например терапевтические положения головой вперед и ногами вперед. Контейнер также допускает терапевтические положения, в которых пациент лежит на спине, на боку, на животе или их варианты. Фактическое положение пациента в контейнере 200 зависит от различных факторов, например протокола лучевой терапии, назначенного врачом и/или радиационным физиком, и от физических характеристик пациента.
В варианте выполнения, показанном на Фиг.4А, 4В и 6, соединитель 234 позиционирующего механизма и контейнера представляет собой элемент жесткой основы, обеспечивающий соединение с любым позиционирующим механизмом 114 для позиционирования пациента, например через дальний рабочий конец 116 позиционирующего механизма 114. Соединитель 234 содержит зажимную планку 236 для соединения и прикрепления контейнера 200 к позиционирующему механизму 114, которая имеет несколько гнездовых контакт-деталей с внутренней резьбой 238, выполненных по кругу для крепления болтов или прочих устройств крепления, что обеспечивает фиксированное прикрепление контейнера 200 к позиционирующему механизму 114. Этот конкретный вариант зажимной планки 236 выполнен с возможностью размещения в нем болтов роботизированного позиционирующего механизма KUKA KR500-L420.
В одном варианте соединитель 236 (напр., зажимная планка) вдается в оболочку 212 на высоту Н, равную 1,75 дюймам (4,4 см), продолжается в продольном направлении по оболочке 212 на длину L примерно 12 дюймов (30 см) над соединением робота и имеет ширину W около 11 дюймов (28 см). В другом варианте выполнения (на чертеже не показан) соединитель выполнен за одно целое с оболочкой 212 и на одном уровне с контуром внутренней поверхности оболочки 212.
Необходимо отметить, что контейнер 200 и любое механическое устройство, смонтированное на нем, следует располагать так, чтобы избежать столкновения с позиционирующим механизмом 114 при терапевтических углах горизонтального вращения. Расстояние между внутренней поверхностью 218 оболочки 212 и соединителя 234 обычно составляет приблизительно от 5 до 35 мм, часто от 12 до 25 мм. В одном варианте выполнения расстояние между внутренней поверхностью 218 оболочки 212 и соединителя 234 составляет приблизительно 19 мм.
Контейнер 200 может включать по меньшей мере одну прикрепляемую часть, надставку, соединительную пластину или аналогичный элемент и их комбинации (вместе - надставки контейнера). В одном варианте выполнения, показанном на фиг.4А, контейнер 200 содержит консольную надставку-подголовник 310 и надставку для ног 320, расположенную на конце со стороны робота. В другом варианте выполнения, показанном на фиг.2, контейнер 200 содержит подголовник 258 для положения лежа на спине и надставку 320, расположенную на конце со стороны робота.
Как показано на фиг.7A-7G, по меньшей мере одна надставка контейнера может быть прикреплена к одной или двум дорожкам 226 и 228 контейнера с помощью разъемного соединения. В одном варианте не требуется каких-либо инструментов для прикрепления надставок контейнера к дорожкам 226 и 228 или снятия этих надставок. Надставки контейнера предпочтительно содержат терапевтически проницаемые материалы и поверхности.
Надставки контейнера имеют терапевтически проницаемые поверхности, различающиеся по водяному эквиваленту толщины, однако отклонение толщины предпочтительно менее 0,5 мм водяного эквивалента толщины на миллиметр, измеренного вдоль любого поперечного расстояния. Такие пределы отклонения ограничивают краевые эффекты конструкции, отклонения по толщине и прозрачности материала, а также общие производственные допуски, например, пустоты в материале и дефекты поверхности материала. В одном варианте надставки имеют водяной эквивалент не более 2 см. Благодаря вмонтированным дорожкам 226 или 228 оболочка 212 имеет терапевтически непроницаемую область шириной около 25 мм. В вариантах, в которых дорожки 226, 228 выполнены из металла, они являются терапевтически непроницаемыми, а в вариантах, в которых дорожки 226, 228 выполнены из неметаллических материалов, например углеродного волокна, дорожки являются терапевтически проницаемыми зонами. Из-за дорожек 226 или 228 в оболочке 212 некоторые надставки контейнера могут иметь терапевтически непроницаемые зоны до 25 мм шириной.
В соответствии с вариантами, показанными на Фиг.7A-7G, надставки 270, 280, 290, 300, 310, 320, 330 контейнера содержат взаимодействующий конец 262 для взаимодействия с дорожкой для надставок, который соединяется с дорожками 226 и/или 228. Конец 262 имеет верхний выступ 264 и нижний выступ 266, расстояние между которыми приблизительно равно расстоянию между внутренним и наружным диаметром дорожек 226 и 228. Верхний и нижний выступы 264 и 266 имеют несколько отверстий 268, причем каждое отверстие в верхнем выступе совмещено с отверстием в нижнем выступе вдоль воображаемого радиуса, продолжающегося наружу из центра полуцилиндрической оболочки 212. В одном варианте выполнения отверстия 268 просверлены или сформированы в таких местах конца 262, в которых они могут быть совмещены с отверстиями в дорожках 230 или 232 вдоль воображаемого радиуса, продолжающегося наружу из центра полуцилиндрической оболочки 212, при установке конца 262 во взаимодействии с дорожками 226 или 228.
В одном варианте выполнения надставка 270 прикреплена с возможностью регулирования ее положения к соединяющей дорожке (дорожкам) 226 или 228 посредством съемных штырей, болтов или эквивалентных крепежных средств, вставленных или ввинченных через выровненные по радиусу отверстия 230, 232, 268.
На Фиг.7А представлена короткая плоская надставка 270 около 30 см в длину и 23 см в ширину. Надставка 270 облегчает расположение пациента в изоцентре для терапии головы с такой вершиной, при которой прохождение лучей через материал минимально, и обеспечивает коррекцию наклона и крена на 5 градусов. Надставка 270 содержит терапевтически проницаемую часть 271 и терапевтически проницаемые края 272 и 273.
На Фиг.7В представлена длинная плоская надставка 280 около 48 см в длину и 23 см в ширину. Надставка 280 облегчает расположение зоны уха, горла, носа или плечевой зоны пациента в стороне от терапевтически непроницаемых дорожек 226 и 228. Надставка 280 содержит терапевтически проницаемую часть 281 и терапевтически проницаемые края 282 и 283.
На Фиг.7С представлена надставка 290 контейнера для ног или головы, которая имеет диаметр, приблизительно равный диаметру оболочки 212 контейнера, и длину примерно 67 см, так что контейнер может вмещать пациентов ростом до 75 дюймов (190,5 см). Надставка 290 содержит концевой упор или крышку 294, в которую пациент может упираться ногами, а также содержит терапевтически проницаемую часть 291, терапевтически проницаемые края 292 и 293, терапевтически непроницаемую часть 295 и терапевтически непроницаемые края 296 и 297.
На Фиг.7D представлена плоская надставка 300 около 40 см в длину и 36 см в ширину. Надставка 300 содержит терапевтически проницаемую часть 301, терапевтически непроницаемые части 302, 303, 304 и терапевтически непроницаемые края 305 и 306. Терапевтически проницаемая часть 301 представляет собой подголовник, а терапевтически непроницаемые части 302, 303, 304 составляют зону крепления иммобилизационного устройства. В одном варианте выполнения надставка 300 позволяет использовать самые разнообразные устройства и способы иммобилизации, подробно описанные ниже. Например, в одном из вариантов размеры надставки 300 позволяют устанавливать дополнительное черепное фиксирующее кольцо.
На Фиг.7Е представлена короткая надставка-подголовник 310. Надставка 310 содержит терапевтически проницаемую часть 311 и терапевтически непроницаемые края 312, 313 и 314.
На Фиг.7F представлена надставка 320 контейнера, расположенная на конце со стороны робота и выполненная скошенной под углом примерно в 45 градусов относительно воображаемой продольной оси, проходящей между ближней и дальней дорожкой 226 и 228, начинающейся в 19 см от Оси-6 и продолжающейся на расстояние 43 см от Оси-6, так что предотвращено столкновение с позиционирующим механизмом 114 для позиционирования пациента. Надставка 320 не имеет терапевтически проницаемых частей или краев, части 321, 322, 323 и края 324, 325 и 326 терапевтически непроницаемы.
На Фиг.7G представлена надставка-подголовник 330 для осуществления терапии в положении лежа на животе. В этом подголовнике образовано сквозное лицевое отверстие 331, в которое пациент может поместить лицо. Подголовник 330 имеет терапевтически непроницаемые части 332, 333.
С контейнером 200 может быть использовано любое количество иммобилизационных устройств. В варианте выполнения изобретения, показанном на фиг.5, модульная система 199 поддержки пациента содержит контейнер 200 для пациента и иммобилизационное устройство, дополнительно включающее жесткий формуемый лоток 350 из вспененного материала, прикрепленный к верхней поверхности 218 оболочки контейнера посредством связующего. Лоток 350 принимает форму выбранной зоны тела пациента (напр., спины, передней части или бока) и содержит сформированную часть 352, точно повторяющую форму тела пациента для надежного удержания пациента в одном положении при осуществлении лучевой терапии. Жесткий лоток из вспененного материала может быть выполнен способом, аналогичным описанному в патенте США №4905267 СПОСОБ СБОРКИ И ПОДДЕРЖИВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ И ПОВТОРНОГО ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ ВСЕГО ТЕЛА ПАЦИЕНТА ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В СИСТЕМАХ ЛУЧЕВОЙ ТЕРАПИИ, содержание которого целиком включено в данный документ посредством ссылки на него.
В одном варианте для формирования жесткого лотка 350 из вспененного материала используют жидкое пенообразующее вещество, известное как пенообразующее вещество АСММ 325, поставляемое фирмой Soule Co., hie., г.Лутц, штат Флорида или Smithers Medical Products, инк., г.Акрон, штат Огайо. В одном варианте пенообразующее вещество наносят на верхнюю поверхность 218 оболочки. После введения в оболочку пенообразующего вещества в оболочку помещают пациента, где он неподвижно лежит в течение 15 минут до тех пор, пока не произойдет охлаждения пенообразующего вещества до комнатной температуры и образования сформированной части 352 для тела пациента.
Существует возможность механической стабилизации вспененного вещества между пациентом и контейнером для предотвращения его смещения и соответственно пациента между сеансами лечения или во время них. Один вариант включает помещение вспененного вещества внутрь очень тонкого полиэтиленового мешка. Другой вариант заключается в покрытии контейнера листом низкой плотности из вспененного материала. Еще в одном варианте в контейнер помещают очень тонкую одноразовую пластиковую оболочку перед нанесением пенообразующих веществ. Еще один вариант исключает покрытие между пеной и контейнером, при этом внутренняя поверхность контейнера выполнена очень гладкой благодаря слоям композиционного материала на алюминиевом сплаве высокого качества. В другом варианте внутренняя поверхность контейнера покрыта тефлоном или другим нереактивным веществом.
Прочие пригодные иммобилизационные устройства, которые могут быть использованы в контейнере 200 с плоскими надставками или без них, включают прикусные валики, лицевые маски, вакуумные мешки, черепные обода или кольца, коробки позиционирующего механизма, выполненные из профиля Z-образного сечения, треугольные ножные подушки, вставки из вспененного материала или аналогичные устройства и их комбинации, и т.д. Мундштук прикусного валика предпочтительно совместим с любыми имеющимися «головными катушками» системы магниторезонансной визуализации. В одном варианте рама с прикусным валиком предпочтительно ограничивает поступательное перемещение в любом направлении любой точки в зоне, подвергающейся терапии, до расстояния менее 1 мм при условии приложения силы в 30 фунтов (14 кг). В другом варианте изобретения рама с прикусным валиком ограничивает поворот головы в любом направлении до величины менее одного градуса при условии приложения силы в 30 фунтов (14 кг). В одном из вариантов рама с прикусным валиком установлена на оболочке 212 и/или на любой надставке контейнера посредством имеющейся вакуумной системы, обеспечивающей разрежение приблизительно 9 фунтов на квадратный дюйм.
Вес многочисленных надставок контейнера, описанных выше, не превышает около 30 фунтов (14 кг), так что человек может носить и устанавливать надставки контейнера на оболочке 212. Надставки контейнера, смонтированные на стороне около Оси-6, предпочтительно выполнены с наклоном вдоль роботизированного манипулятора или позиционирующего механизма для исключения возможности повреждения или столкновения.
В одном варианте выполнения контейнер 200 выполнен с возможностью поддерживать распределенную нагрузку в 400 фунтов (182 кг) веса пациента с центром тяжести пациента на расстоянии, не превышающем 37 дюймов (93 см) от Оси-6. Контейнер предпочтительно способен поддерживать торцевую нагрузку в 300 фунтов (136 кг) (с надставками или без них) для обеспечения возможности принимать пациента сидящего на консольном конце 216. В одном варианте выполнения контейнер 200 выполнен с возможностью поддерживать на надставках нагрузку пациента в 300 фунт-сил, нагрузку иммобилизации в 50 фунт-сил и продольную нагрузку в 200 фунт-сил.
В одном варианте выполнения изобретения контейнер предпочтительно выполнен с возможностью поддерживать фиктивную водяную нагрузку в 275 фунтов (125 кг) на дальнем конце надставки 226.
В соответствии с одним вариантом контейнер 200 выполнен с возможностью поддержки надставками иммобилизационной нагрузки и нагрузки от веса пациента до 150 фунтов, приложенной к надставкам, при этом отклонение составляет не более 2 мм. Надставка предпочтительно способна выдерживать нагрузку 300 фунтов (136 кг), приложенную к ее концу, на тот случай, если пациент будет на нее садиться. В этом случае надставка контейнера не будет чрезмерно гибкой.
В варианте, показанном на Фиг.4А и 4В, отклонение консольного конца 216 оболочки 212 под нагрузкой веса пациента предпочтительно не превышает 5 мм. В одном из вариантов этот прогиб может быть компенсирован во время осуществления терапии благодаря применению внешней системы измерения, исправляющей исходные механические погрешности. В одном варианте контейнер 200 оснащен или включает уклономер как средство предотвращения угловых отклонений позиционирующего механизма 114, превышающего ±5,5 градусов от горизонтали. Уклономер или датчик наклона содержит устройство, обычно электромеханическое, измеряющее угловой наклон объекта относительно силы тяжести.
Вертикальный прогиб контейнера 200 на дальнем, консольном конце (с надставками или без них) при воздействии распределенной нагрузки в 300 фунтов (136 кг) веса пациента и иммобилизационной нагрузки в 50 фунтов (23 кг) предпочтительно составляет менее 4 мм. Боковой прогиб контейнера 200 (с надставками или без них) при воздействии боковой нагрузки в 100 фунтов (45 кг) веса пациента предпочтительно составляет менее 0,5 мм. Вертикальные и боковые прогибы такого рода могут быть компенсированы во время осуществления терапии благодаря применению внешней системы измерения, исправляющей исходные механические погрешности.
Все материалы и компоненты, составляющие стол, предпочтительно способны выдерживать среднюю дневную дозу облучения около 9000 рад 5 дней в неделю 52 недели в году в течение более чем 20-летнего срока службы. Все механические части и компоненты предпочтительно нормально функционируют при температуре окружающей среды 40-95 градусов по Фаренгейту (4-35°С) и относительной влажности 25-78%.
Терапевтически проницаемые поверхности контейнера 200 предпочтительно имеют допуск по толщине не более 0,5 мм в водяном эквиваленте толщины на мм в любом поперечном направлении. Края терапевтически проницаемых областей контейнера 200 предпочтительно имеют водяной эквивалент толщины менее 0,5 мм. В одном варианте толщина терапевтической проницаемости контейнера 200 имеет водяной эквивалент менее 2 см.
Компоненты контейнера 200, расположенные между пациентом и приемником рентгеновского изображения, предпочтительно имеют эквивалент алюминия не более 5 мм, согласно части 1020 Свода федеральных нормативных актов Управления по контролю за продуктами и лекарствами США.
Как показано на Фиг.4А и 4В, конфигурация и размеры контейнера 200 позволяют использовать рентгеновский компьютерный томограф с диаметром физического отверстия 68 см и диаметром восстановления изображения 48 см. Толщина терапевтически проницаемых зон оболочки 212 предпочтительно не изменяется. Края терапевтически проницаемых зон предпочтительно менее 0,5 мм в водяном эквиваленте толщины. В предпочтительном варианте толщина контейнера 200 имеет водяной эквивалент менее 2 см.
Надставки контейнера 200 предпочтительно имеют эквивалент алюминия не более 5 мм согласно части 1020 Свода федеральных нормативных актов Управления по контролю за продуктами и лекарствами США (Это соответствие установлено путем измерения с использованием рентгеновских лучей, выполненного при потенциале в 100 киловольт максимум и рентгеновским лучом, слой половинного поглощения которого составляет 2,7 мм алюминия). Используемый здесь эквивалент алюминия относится к толщине алюминия (тип сплава 1100), обеспечивающей то же затухание рентгеновских лучей при тех же заранее заданных условиях, что и рассматриваемый материал. Модульная система 199 поддержки пациента предпочтительно выполнена с возможностью размещения в ней водного фантома размером 65 см × 60 см × 60 см на конце со стороны робота.
В одном варианте выполнения система лучевой терапии 100 содержит внешнюю систему измерения или видеосистему, которая содержит маркеры видеосистемы. Маркеры видеосистемы предпочтительно установлены в терапевтически непроницаемых зонах, например, на дорожках 226, 228, выполненных из металла.
С. Контейнер для пациента, характеризующийся формой краев, которые выполнены сходящимися
В соответствии с вариантом, описанным в данном документе, предложен контейнер для пациента, характеризующийся формой краев, выполненных сходящимися, которая уменьшает краевые эффекты, возникающих при резком изменении водяного эквивалента на траектории пучка излучения.
Некоторые протоколы лучевой терапии требуют доставки пучков излучения заданной интенсивности с боковых положений. В определенных случаях, например при доставке пучка излучения из бокового положения намного выше контейнера, пучок не проходит через контейнер. В другом варианте, например при доставке пучков излучения из бокового положения намного ниже контейнера, пучки проходят через поверхность оболочки контейнера постоянной плотности или постоянного водяного эквивалента. Однако в некоторых случаях пучок проходит через один боковой край или через оба боковых края (напр., боковой край 222 или 224 оболочки контейнера, показанной на фиг.4А). Резкое изменение водяного эквивалента между оболочкой контейнера и пространством над боковым краем оболочки контейнера может привести к неравномерной или труднопрогнозируемой интенсивности пучков. Последствия любых резких изменений водяного эквивалента в траектории пучка в данном документе называются краевыми эффектами.
Для уменьшения или минимизации краевых эффектов части боковых краев контейнера могут быть выполнены сходящимися. На фиг.4С боковой край 222 содержит кромку 243, постепенно сходящуюся, и профиль 299, проходящий в продольном направлении. Кромка 243 имеет внутреннюю поверхность 245, которая сходится по направлению наружу, от нижнего края 244 до верхнего края 248. Кромка 243 также содержит наружную поверхность 247, которая сходится по направлению внутрь, от нижнего края 246 до верхнего края 248. Расположение и угол схождения краев 244 и 246 могут изменяться в соответствии с необходимостью уменьшения краевых эффектов.
На фиг.4А-4С кромка 243 сходится типичным образом с отклонением приблизительно от 0,1 до 5 мм водяного эквивалента/мм в зависимости от требований, предъявляемых к точности и однотипности иммобилизационных устройств. В одном варианте выполнения кромка 243 сходится с отклонением приблизительно в 0,5 мм водяного эквивалента/мм.
Боковые края контейнера выполнены относительно тонкими и, таким образом, минимально отклоняют терапевтические протонные пучки, проходящие через боковые края или мимо них.
Профиль 299 с низкой плотностью покрывает кромку 243 и таким образом защищает пациента и персонал системы лучевой терапии от острого верхнего конца 248.
На Фиг.4С показан пример бокового края 222 оболочки, который в целом содержит нижнюю часть, дополняющую форму сходящейся кромки 243, и верхнюю часть, в целом округлой формы или тупую.
Профиль 299 предпочтительно включает материал с низкой плотностью, например, эпоксидную смолу с микросферами, прессованный или формованный пластик (нейлон, уретан и т.п.), каучук или подобные материала или их комбинации. В одном варианте выполнения профиль 299 поддерживает отклонение оболочки 212 в размере 0,5 мм водяного эквивалента/мм.
В одном варианте профиль 299 прикреплен посредством съемного соединения к кромке 243 оболочки при помощи любого известного механизма крепления, например замкового соединения, заделанного в оболочку 212 для точного позиционирования и удержания профиля 299.
В другом варианте профиль 299 просто посажен на кромке 243 без помощи крепежных устройств. Еще в одном варианте профиль 299 прикреплен к кромке 243 несъемным соединением с использованием любого известного способа крепления, например, эпоксидной смолой с микросферами. Каждый вариант должен обеспечивать безопасность и комфорт пациента. Для достижения особого уровня безопасности и комфорта пациента могут быть применены некоторые изменения, способы и материалы, например, поручни для рук или мягкие края.
D. Прицельный объем модульной системы поддержки пациента
Прицельный объем в целом зависит от расположения контейнера 200 и позиционирующего механизма 114, соединенного с контейнером 200 вдоль ортогональных осей линейного перемещения и вращения.
На фиг.8 изображен частичный вид сбоку в поперечном сечении одного варианта выполнения формы прицельных объемов 352, 354 (заштрихованы) оболочки 212 контейнера. Контейнер 200 выполнен толщиной около 1,9 см над соединителем 234 позиционирующего механизма и контейнера. При повороте в горизонтальной плоскости на любой угол до 93 градусов, с поправками на наклон и крен или без них, прицельный объем (созданный объемами 352 и 354) имеет трапециевидную форму, имеет около 40 см в высоту и 50 см в ширину и проходит на 120 см вдоль стола от Оси-6 до дальнего конца, высота на котором равна примерно 31,9 см. Половина прицельного объема доступна при 93-градусном положении вершины, когда дно объема находится в изоцентре. Например, в одном варианте при левом положении вершины при горизонтальном повороте на 93 градуса левая половина головы пациента (при расположении пациента лицом вверх, так что голова находится на конце контейнера 200) находится за пределами досягаемости робота. Расположение контейнера 200 у правой вершины обеспечивает ее достижимость. Для устранения этого эффекта сам пациент также может быть расположен со смещением вбок. На чертеже прицельные объемы 352, 354 для вершинной терапии обычно начинаются на расстоянии 3 см от поверхности 218 оболочки.
Очевидно, что предлагаемое изобретение и его части могут применяться в любых комбинациях и системах терапии, включая протонную терапию, традиционную лучевую терапию и системы формирования изображения, напр., компьютерную томографию (КТ), позитронную эмиссионную томографию, магнитно-резонансную интроскопию и коническую компьютерную томографию т.п.
В данном документе описаны и проиллюстрированы предпочтительные варианты изобретения, не ограничивающие объем изобретения. Специалисту в области изобретения очевидно, что возможна замена или дополнение признаков вышеописанных устройств другими признаками.
Таким образом, объем изобретения ограничен прилагаемой формулой изобретения.
Для специалиста очевидно, что возможны изменения вариантов выполнения изобретения, описанных в этом документе, без отклонений от объема изобретения, который ограничен прилагаемой формулой изобретения.
Система лучевой терапии (100) для точной доставки излучения в мишень ракового больного (108), включающая модульную систему поддержки пациента и позиционирующий механизм (114) для позиционирования пациента. Модульная система поддержки пациента включает удлиняемый модульный контейнер (200) для пациента и по меньшей мере одно иммобилизационное устройство, например жесткий формуемый пенопластовый лоток (350). Контейнер для пациента (200) включает в целом полуцилиндрическую поддерживающую оболочку (212), продолжающуюся в продольном направлении между ближним краем (214) и дальним краем (216) и в поперечном направлении между двумя боковыми краями (222, 224). В одном варианте выполнения изобретения боковые края (222, 224) сформированы сходящимися для минимизации краевых эффектов, возникающих при прохождении пучков излучения через боковые края (222, 224). Технический результат - создание модульной системы поддержки пациента для эффективного закрепления ракового пациента в фиксированном положении во время лучевой терапии. 4 н. и 40 з.п. ф-лы, 8 ил., 1 табл.
1. Модульная система поддержки пациента для эффективного закрепления ракового больного в фиксированном положении во время осуществления лучевой терапии и для повторного позиционирования пациента в этом фиксированном положении для проведения последующих сеансов лучевой терапии в соответствии с протоколом лучевой терапии, включающая
модульный контейнер для пациента, содержащий продольную в целом полуцилиндрическую поддерживающую оболочку, проходящую в продольном направлении от своего ближнего края до своего дальнего края через свою центральную в продольном направлении часть и имеющую нижнюю поперечно-вогнутую поверхность, верхнюю поперечно-вогнутую поверхность, первый проходящий вверх боковой край и второй проходящий вверх боковой край,
ближнюю дорожку для надставок, присоединенную к ближнему концу оболочки,
дальнюю дорожку для надставок, присоединенную к дальнему концу оболочки, и
соединитель позиционирующего механизма и контейнера, прикрепленный к нижней поверхности оболочки между ее ближним концом и ее центральной в продольном направлении частью; а также
первое иммобилизационное устройство.
2. Система поддержки по п.1, отличающаяся тем, что первое иммобилизационное устройство содержит жесткий формуемый лоток из вспененного материала, имеющий сформированную часть, соответствующую по меньшей мере части тела пациента.
3. Система поддержки по п.1, отличающаяся тем, что первое иммобилизационное устройство содержит систему прикусного валика.
4. Система поддержки по п.1, отличающаяся тем, что первое иммобилизационное устройство содержит лицевую маску.
5. Система поддержки по п.1, отличающаяся тем, что первое иммобилизационное устройство содержит черепное кольцо.
6. Система поддержки по п.1, отличающаяся тем, что контейнер включает дальнюю надставку контейнера, установленную во взаимодействии с дальней дорожкой для надставок.
7. Система поддержки по п.3, отличающаяся тем, что дальняя надставка контейнера содержит в целом плоскую надставку, проходящую в продольном направлении и обеспечивающую консольную поддержку головы пациента.
8. Система поддержки по п.3, отличающаяся тем, что дальняя надставка контейнера содержит в целом плоскую надставку, проходящую в продольном направлении и имеющую область подголовника и область крепления иммобилизационного устройства, причем надставка обеспечивает консольную поддержку головы пациента.
9. Система поддержки по п.1, отличающаяся тем, что контейнер содержит ближнюю надставку контейнера, установленную во взаимодействии с ближней дорожкой для надставок.
10. Система поддержки по п.9, отличающаяся тем, что ближняя надставка контейнера содержит надставку, расположенную на конце со стороны позиционирующего механизма, проходящую в продольном направлении и выполненную скошенной под углом примерно 45° относительно воображаемой продольной оси, проходящей между ближней и дальней дорожками для надставок, причем эта надставка предотвращает столкновение контейнера с любым позиционирующим устройством для позиционирования пациента и обеспечивает консольную поддержку в области ног пациента.
11. Система поддержки по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит второе иммобилизационное устройство.
12. Система поддержки по п.11, отличающаяся тем, что второе иммобилизационное устройство содержит систему прикусного валика.
13. Система поддержки по п.11, отличающаяся тем, что второе иммобилизационное устройство содержит лицевую маску.
14. Система поддержки по п.11, отличающаяся тем, что второе иммобилизационное устройство содержит черепное кольцо.
15. Система поддержки по п.1, отличающаяся тем, что оболочка содержит первый терапевтически проницаемый материал.
16. Система поддержки по п.15, отличающаяся тем, что первый терапевтически проницаемый материал содержит углеродное волокно.
17. Система поддержки по п.1, отличающаяся тем, что протокол лучевой терапии включает доставку протонных пучков в мишень в теле пациента.
18. Модульный контейнер для пациента, обеспечивающий консольную поддержку ракового пациента, подвергающегося лучевой терапии, в соответствии с протоколом терапии, содержащий
продольную в целом полуцилиндрическую поддерживающую оболочку, проходящую в продольном направлении от своего ближнего края до своего дальнего края через свою центральную в продольном направлении часть и имеющую нижнюю поперечно-вогнутую поверхность, верхнюю поперечно-вогнутую поверхность, первый проходящий вверх боковой край и второй проходящий вверх боковой край,
ближнюю дорожку для надставок, присоединенную к ближнему концу оболочки,
дальнюю дорожку для надставок, присоединенную к дальнему концу оболочки, и
соединитель позиционирующего механизма и контейнера, прикрепленный к нижней поверхности оболочки между ее ближним концом и ее центральной в продольном направлении частью.
19. Контейнер по п.18, отличающийся тем, что оболочка содержит первый терапевтически проницаемый материал.
20. Контейнер по п.19, отличающийся тем, что первый терапевтически проницаемый материал содержит углеродное волокно.
21. Контейнер по п.18, отличающийся тем, что он дополнительно содержит дальнюю надставку контейнера, установленную во взаимодействии с дальней дорожкой для надставок.
22. Контейнер по п.21, отличающийся тем, что дальняя надставка контейнера содержит в целом плоскую надставку, проходящую в продольном направлении и обеспечивающую консольную поддержку голове пациента.
23. Контейнер по п.21, отличающийся тем, что дальняя надставка контейнера содержит в целом полуцилиндрическую надставку, проходящую в продольном направлении и обеспечивающую консольную поддержку голове пациента.
24. Контейнер по п.21, отличающийся тем, что дальняя надставка контейнера содержит плоскую надставку, проходящую в продольном направлении и имеющую область подголовника и область крепления иммобилизационного устройства, причем надставка обеспечивает консольную поддержку головы пациента.
25. Контейнер по п.21, отличающийся тем, что дальняя надставка контейнера содержит наклонный подголовник, проходящий в продольном направлении и имеющий сквозное отверстие для лица, в которое пациент может поместить свое лицо, причем подголовник обеспечивает консольную поддержку головы пациента.
26. Контейнер по п.18, отличающийся тем, что он дополнительно содержит ближнюю надставку контейнера, входящую в зацепление с ближней дорожкой для надставок.
27. Контейнер по п.26, отличающийся тем, что ближняя надставка контейнера содержит надставку, расположенную на конце со стороны позиционирующего механизма, проходящую в продольном направлении и выполненную скошенной под углом примерно 45° относительно воображаемой продольной оси, проходящей между ближней и дальней дорожками для надставок, причем эта надставка предотвращает столкновение контейнера с любым позиционирующим устройством для позиционирования пациента и обеспечивает консольную поддержку в области ног пациента.
28. Контейнер по п.26, отличающийся тем, что ближняя надставка контейнера содержит в целом плоскую надставку, проходящую в продольном направлении и обеспечивающую консольную поддержку области ног пациента.
29. Контейнер по п.26, отличающийся тем, что ближняя надставка контейнера содержит в целом полуцилиндрическую надставку, проходящую в продольном направлении и обеспечивающую консольную поддержку области ног пациента.
30. Контейнер по п.18, отличающийся тем, что протокол лучевой терапии включает доставку протонных пучков в мишень в теле пациента.
31. Модульный контейнер для пациента, выполненный в такой конфигурации, которая обеспечивает уменьшение краевых эффектов, которые могут возникнуть при осуществлении лучевой терапии больного раком пациента в соответствии с протоколом терапии, содержащий продольную в целом полуцилиндрическую поддерживающую оболочку, проходящую в продольном направлении от своего ближнего края до своего дальнего края через свою центральную в продольном направлении часть и имеющую нижнюю поперечно-вогнутую поверхность, верхнюю поперечно-вогнутую поверхность, первый проходящий вверх боковой край и второй проходящий вверх боковой край,
ближнюю дорожку для надставок, присоединенную к ближнему концу оболочки, и
дальнюю дорожку для надставок, присоединенную к дальнему концу оболочки, причем первый боковой край содержит первую сходящуюся кромку и первый профиль, проходящий в продольном направлении, имеющий нижнюю часть, дополняющую форму сходящейся кромки, и верхнюю часть округлой формы и содержащий первый материал низкой плотности, причем первая сходящаяся кромка облегчает доставку предписанных доз излучения через первый боковой край в соответствии с протоколом лучевой терапии.
32. Контейнер по п.31, отличающийся тем, что первая сходящаяся кромка сходится с отклонением приблизительно от 0,1 мм водяного эквивалента/мм до 5 мм водяного эквивалента/мм.
33. Контейнер по п.31, отличающийся тем, что первая сходящаяся кромка сходится с отклонением приблизительно 0,5 мм водяного эквивалента/мм.
34. Контейнер по п.31, отличающийся тем, что первый материал низкой плотности содержит эпоксидную смолу с микросферами.
35. Контейнер по п.31, отличающийся тем, что первый материал низкой плотности содержит нейлон.
36. Контейнер по п.31, отличающийся тем, что первый материал низкой плотности содержит уретан.
37. Контейнер по п.31, отличающийся тем, что второй боковой край содержит вторую сходящуюся кромку и второй профиль, проходящий в продольном направлении, имеющий нижнюю часть, дополняющую форму второй сходящейся кромки, и верхнюю часть округлой формы и содержащий второй материал низкой плотности, причем вторая сходящаяся кромка облегчает доставку предписанных доз облучения через второй боковой край в соответствии с протоколом лучевой терапии.
38. Контейнер по п.37, отличающийся тем, что вторая сходящаяся кромка сходится с отклонением приблизительно от 0,1 мм водяного эквивалента/мм до 5 мм водяного эквивалента/мм.
39. Контейнер по п.37, отличающийся тем, что вторая сходящаяся кромка сходится на конус с отклонением приблизительно в 0,5 мм водяного эквивалента/мм.
40. Контейнер по п.37, отличающийся тем, что второй материал низкой плотности содержит эпоксидную смолу с микросферами.
41. Контейнер по п.37, отличающийся тем, что второй материал низкой плотности содержит нейлон.
42. Контейнер по п.37, отличающийся тем, что второй материал низкой плотности содержит уретан.
43. Контейнер по п.37, отличающийся тем, что протокол лучевой терапии включает доставку протонных пучков в мишень в теле пациента.
44. Модульный контейнер для пациента для лучевой терапии больного раком пациента в соответствии с протоколом лучевой терапии, содержащий
поддерживающую оболочку, проходящую от своего ближнего края через свою продольную центральную часть до своего дальнего края и имеющую первый боковой край, второй боковой край;
средства надставки ближнего края оболочки и
средства надставки дальнего края оболочки; причем
первый боковой край содержит средства уменьшения краевых эффектов, связанных с лучами, пересекающими первый боковой край, в соответствии с протоколом лучевой терапии; а
второй боковой край содержит средства уменьшения краевых эффектов, связанных с лучами, пересекающими второй боковой край, в соответствии с протоколом лучевой терапии.
| US 5446548 А, 29.08.1995 | |||
| US 6405072 B1, 11.06.2002 | |||
| US 4905267 A, 27.02.1990 | |||
| US 6662036 B2, 12.12.2002 | |||
| US 4917344 А, 17.04.1990. |
