ES2243536T3 - Metodo para la localizacion , definicion y verificacion de lesiones. - Google Patents
Metodo para la localizacion , definicion y verificacion de lesiones.Info
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Abstract
Método para la localización espacial de una lesión con la finalidad de la planificación de la radioterapia que comprende las etapas de: a) generar una o más imágenes diagnósticas de dicha lesión utilizando un dispositivo de obtención de imágenes diagnósticas seleccionado del grupo que comprende un aparato de RMN, un aparato de PET, un aparato de TC, b) asignar a dicha lesión en dicha imagen diagnóstica una primera coordenada tridimensional utilizando un sistema de referencia de coordenadas absolutas, c) generar una o más imágenes ecográficas de dicha lesión utilizando un dispositivo ecográfico d) asignar a dicha lesión en dicha imagen ecográfica una segunda coordenada tridimensional utilizando dicho sistema de referencia de coordenadas absolutas, e) fusionar dicha imagen ecográfica y dicha imagen utilizando dichas primera y segunda coordenadas tridimensionales de modo que se obtiene una imagen más precisa de la lesión.
Description
Método y aparato para la localización, definición
y verificación de lesiones.
La invención se refiere a un método en el que la
conformación, forma, posición y configuración de una lesión o tumor,
que va a tratarse mediante un dispositivo de radioterapia, puede
determinarse con gran definición, con el fin de diseñar mejor un
plan de tratamiento para su erradicación.
La finalidad de la radioterapia actual de los
tumores o lesiones cancerosas, es erradicar el tumor evitando en el
mayor grado posible el daño del tejido u órganos sanos en la
proximidad del tumor. Como la gran mayoría de los tumores responden
a la radiación, pueden controlarse o erradicarse completamente si se
administra una dosis suficiente de radiación al volumen del tumor.
Sin embargo, la administración de la dosis tumoricida necesaria
puede producir determinadas complicaciones debido al daño del
tejido sano que rodea el tumor, o debido al daño de otros órganos
corporales sanos localizados en la proximidad del tumor. El
tratamiento conformado es un enfoque de radioterapia que intenta
combinar la localización precisa del objetivo con la administración
focalizada de radiación con el fin de ajustar la región de dosis
alta de manera rigurosa a la región definida por la superficie
externa del tumor a la vez que se minimiza la dosis para el tejido
sano circundante u órganos sanos adyacentes. En la técnica, se
conocen muy bien varias técnicas de tratamiento conformado.
La radioterapia conformada emplea unidades de
radiación dirigidas que pueden producir haces de radiación sumamente
energética de fotones, electrones u otras partículas cargadas. La
unidad de radiación normalmente tiene una fuente de radiación, que
está normalmente montada sobre un brazo ("gantry") rotatorio de
la unidad de radioterapia. A través de la rotación del brazo, se
hace rotar la fuente de radiación alrededor del paciente que se
coloca normalmente sobre una mesa de tratamiento y el haz de
radiación se dirige hacia el tumor o lesión que debe tratarse. Se
utilizan varios tipos de dispositivos para ajustar la conformación
del haz de radioterapia para que englobe estrictamente el contorno
del tumor como se ve por el haz de radioterapia cuando atraviesa el
cuerpo del paciente hacia el interior del tumor. Un ejemplo de un
dispositivo de este tipo es un colimador multiláminas, que consiste
en un conjunto de láminas o dedos móviles controlados por
ordenador, que pueden colocarse individualmente dentro y fuera del
haz de radiación con el fin de conformarlo al contorno del tumor.
Varios tipos de sistemas de planificación de radioterapia pueden
crear un plan de radioterapia que, una vez ejecutado, administrará
una dosis específica al tumor a la vez que evitará el tejido sano
circundante o los órganos sanos adyacentes.
El problema básico en la radioterapia conformada
es saber la localización del objetivo, o lesión o tumor, o
alternativamente de los órganos sanos con respecto a la colocación
buscada del haz de radiación o campo (I) antes de diseñar un plan
de radioterapia y (II) en el momento de la radioterapia. La
localización del volumen objetivo dentro del paciente antes del
diseño de un plan de radioterapia se realiza adquiriendo una imagen
tridimensional del paciente con un dispositivo convencional de
obtención de imágenes diagnósticas como un dispositivo de
tomografía computerizada ("TC"), un dispositivo de resonancia
magnética ("RMN") o un dispositivo de tomografía por emisión de
positrones ("PET"), como se conocen en la técnica. Estos
sofisticados dispositivos pueden estar disponibles a partir de una
variedad de fabricantes, como GE Medical Systems, Marconi, Toshiba,
Siemens, Phillips y otros.
En la actualidad, cuando se inicia el
tratamiento, se supone que tanto la posición del paciente como la
posición del objetivo dentro del paciente en el momento de la
radioterapia son a grosso modo los mismos que en el momento en el
que se creó el plan de tratamiento. Sin embargo, si la posición del
volumen objetivo no se determina correctamente (I) antes de la
creación del plan de tratamiento o (II) en el momento del
tratamiento, pueden producirse fallos del tratamiento en el sentido
que la dosis conformada de radiación puede no administrarse a la
localización correcta dentro del cuerpo del paciente. Puede
producirse fallos de tipo (I) si la modalidad de obtención de imagen
convencional no puede revelar completamente la conformación,
localización y orientación del tumor o lesión u órgano de interés.
Esto puede producirse porque no todos los dispositivos de obtención
de imágenes diagnósticas convencionales determinan adecuada,
completa o totalmente la conformación, tamaño y orientación exactos
de un tumor, dando como resultado que incluso con el uso del
dispositivo de obtención de imágenes diagnósticas más actualizado,
pueden no diagnosticarse completamente algunos tumores. Pueden
producirse fallos de tipo (II) como resultado de un desplazamiento
(movimiento) de órgano día a día, que puede tener lugar debido a
una variedad de factores, como crecimiento del tumor, cambio de la
fisionomía del paciente debido a pérdida de peso, o incluso por la
respiración del paciente. También pueden producirse fallos de tipo
(II) debido a una colocación incorrecta del paciente sobre la mesa
de tratamiento de la unidad de radioterapia.
Para evitar los fallos anteriores, los planes de
radioterapia actuales normalmente consideran que el objetivo de la
radiación ocupa un espacio en el cuerpo del paciente que es mayor
de lo que lo es en realidad, con el fin de asegurar que el tumor o
lesión más pequeño, entrará dentro del volumen mayor. Como
resultado, se irradiará algún tejido sano u órganos sanos que rodean
el tumor o lesión con la dosis de radiación máxima dirigida al
tumor u objetivo. La administración de la dosis de radiación máxima
a un volumen mayor de tejido sano u órganos sanos puede aumentar el
riesgo de dañarlos y puede, por ejemplo, promover futuros cánceres
en el tejido sano circundante. Por esta razón, los oncólogos que
utilizan la radioterapia conformada actual pueden decidir
administrar una dosis de radiación inferior al volumen de
tratamiento deseado con el fin de no afectar el tejido no objetivo
con la potencial desventaja de comprometer el éxito del tratamiento
al administrar una menor dosis en alguna parte del órgano
objetivo.
En un intento de mejorar la localización de la
lesión para el tratamiento del cáncer de próstata y por tanto,
rectificar los fallos de tipo I, Holupka et al. dieron a
conocer un método, patente de los EE.UU. 5.810.007, que utiliza una
sonda transrectal para generar una imagen ecográfica bidimensional.
Esta imagen se superpone después sobre una imagen adquirida con un
dispositivo de obtención de imágenes diagnósticas convencional,
como TC. El registro de la imagen en el método mencionado
anteriormente requiere la identificación de al menos 2 marcas
fiduciales visibles tanto en la imagen ecográfica como en la imagen
adquirida con el dispositivo de obtención de imágenes diagnósticas
convencional. Sin embargo, los siguientes defectos pueden limitar la
utilidad del método mencionado anteriormente:
- 1.
- La sonda de ecografía transrectal puede desplazar considerablemente la lesión u órgano proporcionando de esta manera información imprecisa sobre la localización espacial de la lesión en el momento del tratamiento si en ese momento la sonda transrectal no se ha reinsertado. En cualquier caso, la inserción y extracción de la sonda antes de iniciar el tratamiento puede provocar el desplazamiento de la lesión, añadiendo más incertidumbre a la localización del tumor. Además, la inserción de la sonda transrectal para cada sesión de tratamiento puede provocar malestar importante del paciente, que hace que este método no gane popularidad entre los médicos.
- 2.
- Holupka proporciona sólo imágenes bidimensionales y supone que la imagen ecográfica en 2D y la imagen obtenida con la modalidad de obtención de imágenes diagnósticas convencional se adquieren en el mismo plano. Por esta razón, dos marcas fiduciales identificables en ambas imágenes serían suficientes para registrar y superponer las imágenes. Sin embargo, no hay ninguna certeza de que la imagen ecográfica y la imagen procedente del dispositivo de obtención de imágenes diagnósticas convencional proporcionen imágenes en los mismos planos de imagen y por tanto, una desviación de una imagen del plano de otra puede comprometer considerablemente la precisión del método.
- 3.
- El método mencionado anteriormente registra y superpone una imagen ecográfica bidimensional sobre una imagen bidimensional adquirida con una modalidad de obtención de imágenes diagnósticas convencional. Así, la definición ecográfica de la lesión se realiza sólo en un único plano. Para la finalidad del tratamiento conformado tridimensional, una definición bidimensional de la lesión es incompleta y por tanto, inadecuada, ya que en otros planos de imagen, la extensión del volumen de la lesión puede ser mayor o menor.
- 4.
- Además, Holupka tiene una aplicación limitada ya que sólo puede utilizarse con respecto a un número muy limitado de tumores, como de recto, de la parte inferior del intestino grueso y de la próstata. No puede utilizarse para otros tipos de tumores.
Intentando rectificar los fallos de tipo II,
Carol, patente de los EE.UU. nº 5.411.026, propuso otro sistema
para verificar la posición del objetivo o de la lesión antes de una
sesión de radioterapia. El sistema comprende un dispositivo de
obtención de imágenes ecográficas para adquirir al menos una imagen
ecográfica de la lesión en el cuerpo del paciente y un dispositivo
para indicar la posición del dispositivo de generación de imágenes
ecográficas o sonda con respecto al dispositivo de radioterapia. El
sistema anteriormente mencionado verifica que la posición real de
la lesión inmediatamente antes de la sesión de tratamiento se ajusta
a la posición deseada de la lesión en el plan de radioterapia
comparando los contornos de la superficie externa de la lesión como
se define en al menos una imagen ecográfica con respecto al contorno
de la superficie externa de la lesión como se define en al menos
una de las imágenes diagnósticas obtenidas por un dispositivo de
tomografía computerizada ("TC") o alternativamente mediante
resonancia magnética ("RMN") y utilizada para el diseño del
plan de radioterapia. Sin embargo, los siguientes defectos pueden
limitar la utilidad del sistema anteriormente mencionado:
- 1.
- El aspecto del tumor o lesión u órgano en la imagen o imágenes ecográficas puede ser un aspecto distinto del tumor o lesión u órgano en las imágenes obtenidas con los dispositivos diagnósticos convencionales. Así, el proceso de comparar los contornos de las superficies externas del tumor o lesión u órgano como aparecen en las imágenes obtenidas con diferentes dispositivos de obtención de imágenes puede ser impreciso, ya que estas superficies pueden ser diferentes tanto en el aspecto como en la extensión. En otras palabras, Carol compara manzanas con naranjas, lo que da como resultado una valoración incompleta del tumor. Como la tendencia en el tratamiento conformado es hacia una administración espacial más precisa de la dosis exacta de radiación, este defecto es bastante significativo.
- 2.
- Carol tampoco trata los fallos de tipo I, mediante los cuales las imágenes diagnósticas obtenidas con dispositivos de tomografía computerizada o resonancia magnética no revelan completamente la localización o la extensión del tumor o lesión u órgano, debido a la limitación inherente de dichos dispositivos con respecto a determinados tumores en determinadas localizaciones. Además, si las imágenes diagnósticas de tomografía computerizada o resonancia magnética no revelan, o revelan completamente, el tumor u órgano o lesión, Carol carecerá de los medios para describir una superficie externa que sirva como referencia para la comparación con la superficie externa del tumor o lesión u órgano descrita en la o las imágenes ecográficas.
En vista de la descripción anterior de la técnica
anterior, es por tanto un objeto de la invención proporcionar un
método y aparato mejorados para los tratamientos de radioterapia
para disminuir la tasa de aparición de los fallos anteriormente
definidos de tipo I y tipo II.
Es otro objeto de la invención proporcionar un
método y aparato novedosos para la localización, determinación de
tamaño y definición precisas de un volumen de tumor o lesión u otro
órgano para la preparación de la radioterapia.
Es un objeto de la presente invención prever el
uso de obtención de imágenes ecográficas en la fase de planificación
de un plan de tratamiento.
Es otro objeto de la invención proporcionar un
método y aparato mejorados para establecer una imagen ecográfica o
una pluralidad de imágenes ecográficas para la definición y
localización de un objetivo y correlacionar esta imagen o
pluralidad de imágenes ecográficas con imágenes de simulador de
radioterapia, obtenidas con dispositivos de obtención de imágenes
diagnósticas convencionales como un dispositivo de tomografía
computerizada ("TC"), un dispositivo de resonancia magnética
("RMN") o un dispositivo de obtención de imágenes con emisión
de positrones ("PET").
También es un objeto de la presente invención
proporcionar un método novedoso para la superposición tridimensional
de una imagen ecográfica tridimensional de una lesión sobre otra
imagen tridimensional de una lesión, como TC o RMN.
Es todavía otro objeto de la invención
proporcionar un método y aparato mejorados para la colocación
precisa del objetivo con respecto a los haces de radioterapia
basados en el registro de una imagen ecográfica o una pluralidad de
imágenes ecográficas adquiridas inmediatamente antes o después de la
adquisición de imágenes diagnósticas convencionales con respecto a
una imagen ecográfica o una pluralidad de imágenes adquiridas
inmediatamente antes de una sesión de radioterapia.
La invención se refiere a un método y aparato
para (a) la localización de una lesión y la definición de un tumor
o lesión u órgano para la planificación del tratamiento de
radioterapia y (b) para la verificación y rectificación de la
posición de la lesión durante el tratamiento de radioterapia.
Según un aspecto, la presente invención puede
incluir un número de etapas para mejorar la localización,
determinación del tamaño, definición y orientación de un tumor o
lesión u órgano de cualquier otra zona del cuerpo. Aunque la
presente invención está pensada para el tratamiento del cáncer en
seres humanos, se entiende que también puede utilizarse para otras
aplicaciones médicas distintas al tratamiento del cáncer, tanto en
seres humanos como en animales.
Según un aspecto general, la localización,
determinación del tamaño, etc... de un tumor pueden ser necesarias
con el fin de concebir un plan de tratamiento para el tratamiento o
erradicación de un tumor, o para cualquier otra investigación
médica necesaria o requerida. Las etapas pueden comprender: colocar
el paciente sobre la mesa del dispositivo de obtención de imágenes
diagnósticas convencional; adquirir una imagen diagnóstica o una
pluralidad de imágenes diagnósticas, usando cualquier dispositivo
de obtención de imágenes diagnósticas convencional conocido, como
por ejemplo, TC, RMN o PET. Dicha adquisición puede comprender el
uso de varias marcas fiduciales colocadas sobre la superficie del
paciente de modo que la orientación geométrica de la imagen o
imágenes diagnósticas puede determinarse con respecto al dispositivo
de obtención de imágenes diagnósticas; adquirir una imagen
ecográfica o una pluralidad de imágenes ecográficas inmediatamente
antes o inmediatamente después de la adquisición de las imágenes
diagnósticas, disponiéndose los medios de generación de imágenes
ecográficas en una orientación geométrica conocida con respecto al
dispositivo de obtención de imágenes diagnósticas para cada imagen
ecográfica generada; superponer (conocido en la técnica como
fusionar) o combinar la imagen o imágenes ecográficas con la imagen
o imágenes diagnósticas con el conocimiento previo sobre su
orientación geométrica: describir los contornos de la superficie
externa del tumor o lesión u órgano en la imagen o imágenes
ecográficas y simultáneamente representar la superficie externa
anteriormente mencionada en la imagen o imágenes diagnósticas;
emplear los contornos anteriormente mencionados de la superficie
externa del tumor o lesión u órgano para el diseño de un plan de
radioterapia.
Con respecto a la verificación de la posición del
tumor o lesión u órgano con respecto al dispositivo de radioterapia,
el método puede incluir las etapas de: colocar el paciente sobre la
mesa de tratamiento de un dispositivo de radioterapia; generar al
menos una ecografía, es decir, una imagen ecográfica de la lesión
en el cuerpo del paciente, disponiéndose el medio de generación de
imágenes ecográficas, que es la sonda, en una orientación geométrica
conocida para cada imagen ecográfica generada; comparar la imagen o
imágenes ecográficas anteriormente mencionadas con la imagen o
imágenes ecográficas obtenidas en el momento de la adquisición de
las imágenes diagnósticas, de manera que la posición del tumor o
lesión u órgano con respecto al dispositivo de radioterapia puede
verificarse para establecer la conformidad con la posición deseada
del tumor o lesión u órgano en el plan de radioterapia.
Otra característica preferida de la presente
invención puede incluir el método de comparar o registrar la imagen
o imágenes ecográficas adquiridas inmediatamente antes de la sesión
de radioterapia con respecto a la imagen o imágenes ecográficas
obtenidas inmediatamente antes o después de la adquisición de las
imágenes diagnósticas. Este método puede emplear o bien correlación
de imágenes en la escala de grises sin necesidad de perfiles de
contornos o bien alternativamente el registro de objetos
geométricos (como se conoce en la técnica) compuesto por los
perfiles, la superficie externa del tumor o lesión u órgano como se
definió en la imagen o imágenes ecográficas adquiridas en la sala
de diagnóstico y de radioterapia.
Como resultado de la comparación de imágenes
anteriormente mencionada, otra característica preferida de la
presente invención es la etapa de determinar el desplazamiento
necesario de tumor o lesión u órgano con el fin de colocar el tumor
o lesión u órgano en la posición deseada prescrita por el plan de
radioterapia. Otra característica preferida de la presente invención
puede incluir la etapa de realizar el desplazamiento de tumor o
lesión u órgano anteriormente determinado mediante, aunque no
limitado a, movimiento de la mesa de tratamiento con respecto al
dispositivo de radioterapia, rotación de la mesa de tratamiento con
respecto al dispositivo de radioterapia, rotación del colimador del
dispositivo de radioterapia, así como mediante rotación del brazo
del dispositivo de radioterapia, o cualquier combinación de lo
anterior.
Por tanto, según un aspecto de la presente
invención, se proporciona:
un método para la localización espacial de un
lesión con la finalidad de la planificación de la radioterapia que
comprende las etapas de:
- generar una o más imágenes diagnósticas de dicha lesión utilizando un dispositivo de obtención de imágenes diagnósticas seleccionado del grupo que comprende TAC, PET, TC,
- asignar a cada lesión en dicha imagen diagnóstica una primera coordenada tridimensional utilizando un sistema de referencia de coordenadas absolutas,
- generar una o más imágenes ecográficas de dicha lesión utilizando un dispositivo ecográfico
- asignar a cada tumor en dicha imagen ecográfica una segunda coordenada tridimensional utilizando dicho sistema de referencia de coordenadas absolutas,
- fusionar dicha imagen ecográfica y dicha imagen utilizando dichas primera y segunda coordenadas tridimensionales de modo que se obtiene una imagen precisa de la lesión.
Según otra realización preferida, la presente
invención proporciona:
un método para la localización espacial de un
tumor con la finalidad de la planificación de la radioterapia que
comprende las etapas de:
- colocar sobre el paciente una pluralidad de marcas fiduciales en proximidad de la posición estimada de dicho tumor,
- asignar una primera coordenada tridimensional a dichas marcas fiduciales utilizando un sistema de coordenadas absolutas,
- generar una o más imágenes diagnósticas de dicho tumor utilizando un dispositivo de obtención de imágenes diagnósticas seleccionado del grupo que comprende TAC, PET, TC, comprendiendo dicha al menos una imagen diagnóstica sobre la misma una imagen de dicho tumor y comprendiendo adicionalmente dichas marcas fiduciales,
- asignar a dicho tumor en dicha al menos una imagen diagnóstica una segunda coordenada tridimensional utilizando dicha primera coordenada tridimensional de dichas marcas fiduciales como referencia,
- generar una o más imágenes ecográficas de dicho tumor utilizando un dispositivo ecográfico, comprendiendo dicha al menos una imagen ecográfica sobre la misma una imagen de dicho tumor y comprendiendo adicionalmente dichas marcas fiduciales,
- asignar a dicho tumor sobre dicha imagen ecográfica una tercera coordenada tridimensional utilizando dicha primera coordenada tridimensional de dichas marcas fiduciales como referencia,
- fusionar dicha imagen ecográfica y dicha imagen utilizando dicha segunda y dicha tercera coordenadas tridimensionales, de modo que se obtiene una imagen precisa del tumor.
Según todavía otro aspecto preferido de la
presente invención, puede proporcionarse un método para la
localización espacial de un tumor con la finalidad de la
planificación de la radioterapia que comprende las etapas de:
- colocar sobre el paciente una pluralidad de marcas fiduciales en proximidad de la posición estimada de dicho tumor,
- asignar una primera coordenada tridimensional a dichas marcas fiduciales utilizando un sistema de coordenadas absolutas,
- generar una o más imágenes diagnósticas de dicho tumor utilizando un dispositivo de obtención de imágenes diagnósticas seleccionado del grupo que comprende TAC, PET, TC, comprendiendo dicha al menos una imagen diagnóstica sobre la misma una imagen de dicho tumor y comprendiendo adicionalmente dichas marcas fiduciales,
- asignar a dicho tumor en dicha al menos una imagen diagnóstica una segunda coordenada tridimensional utilizando dicha primera coordenada tridimensional de dichas marcas fiduciales como referencia,
- generar una o más imágenes ecográficas de dicho tumor utilizando un dispositivo ecográfico, comprendiendo dicha al menos una imagen ecográfica sobre la misma una imagen de dicho tumor,
- utilizar un sistema de colocación configurado de modo que permita que se conozca la posición y orientación de dicha una o más imágenes ecográficas, de modo que a un tumor sobre dicha una o más imágenes ecográficas puede asignarse una tercera coordenada tridimensional en dicho sistema de referencia de coordenadas absolutas,
- fusionar dicha imagen ecográfica y dicha imagen utilizando dicha segunda y dicha tercera coordenadas tridimensionales, de modo que se obtiene una imagen precisa del tumor.
Según otro aspecto de la presente invención, se
proporciona:
un método para la localización espacial de una
lesión con la finalidad de la planificación de la radioterapia que
comprende:
un dispositivo de obtención de imágenes
diagnósticas seleccionado del grupo que comprende RMN, PET, TC,
adaptándose dicho sistema de obtención de imágenes diagnósticas para
generar al menos una imagen diagnóstica de dicha lesión,
un dispositivo ecográfico, adaptándose dicho
dispositivo ecográfico para generar al menos una imagen ecográfica
de dicha lesión,
un medio para proporcionar un sistema de
referencia de coordenadas absolutas, de modo que a dicha lesión se
asigna una primera coordenada tridimensional sobre dicha imagen
diagnóstica, y una segunda coordenada tridimensional sobre dicha
imagen ecográfica
un medio para fusionar dicha imagen diagnóstica y
dicha imagen ecográfica utilizando dicha primera coordenada
tridimensional y dicha segunda coordenada tridimensional, de modo
que se obtenga una imagen precisa de dicha lesión.
La figura 1 es un diagrama de bloques funcional
de una realización de la presente invención.
La figura 2 es una vista en perspectiva de un
dispositivo de obtención de imágenes diagnósticas convencional con
un paciente ilustrado esquemáticamente sobre la mesa de obtención
de imágenes.
La figura 3 es otra vista en perspectiva de un
dispositivo de obtención de imágenes de la figura 2.
La figura 4 es un ejemplo de una imagen producida
por el dispositivo de obtención de imágenes de la figura 2 que
ilustra la posición de la lesión dentro del cuerpo del
paciente.
La figura 5 es un ejemplo de una imagen producida
por el dispositivo de obtención de imágenes de la figura 2 que
ilustra marcas fiduciales con posiciones conocidas con respecto al
dispositivo de obtención de imágenes diagnósticas y visibles en la
imagen o imágenes diagnósticas.
La figura 6 es una representación de los datos de
imágenes diagnósticas tridimensionales reconstruidos a partir de las
múltiples imágenes diagnósticas como la representada en la figura
5.
La figura 7 es una vista esquemática en
perspectiva del dispositivo de obtención de imágenes diagnósticas
convencional de la figura 2, que incluye un medio para generar una
imagen ecográfica de la lesión dentro del cuerpo del paciente.
La figura 8 es una representación de una imagen
ecográfica del tumor o lesión u órgano.
La figura 9 es una vista en perspectiva que
indica que se están tomando múltiples imágenes ecográficas de una
lesión con el aparato ecográfico de la figura 7.
La figura 10 es una representación de los datos
de las imágenes ecográficas tridimensionales reconstruida a partir
de las múltiples imágenes ecográficas adquiridas en la sala del
dispositivo de obtención de imágenes diagnósticas y representada en
la figura 9.
La figura 11 es una representación de los
conjuntos de datos de imágenes diagnósticas y ecográficas
tridimensionales superpuestos o combinados.
La figura 12 es una representación de una
secuencia de imágenes ecográficas bidimensionales de la lesión
dentro de los datos ecográficos tridimensionales, estando perfilada
la superficie externa de la lesión.
La figura 13 es una conversión ("rendering")
tridimensional del perfil de la imagen preparada a partir de los
contornos de la lesión como se ilustran en la figura 12.
La figura 14 es una vista en perspectiva de un
dispositivo de tratamiento de radioterapia convencional o acelerador
lineal que incluye una mesa que puede rotar, un colimador y un
brazo.
La figura 15 es una vista esquemática en
perspectiva del acelerador lineal que incluye un medio para generar
una imagen ecográfica de la lesión dentro del cuerpo del
paciente.
La figura 16 es una vista que indica que se están
tomando múltiples imágenes ecográficas de una lesión con el
dispositivo de obtención de imágenes ecográficas de la figura
15.
La figura 17 es una representación de los datos
de imágenes ecográficas tridimensionales reconstruida a partir de
las múltiples imágenes ecográficas adquiridas en la sala del
dispositivo de tratamiento y representada en la figura 16.
La figura 18 es una representación de varias
imágenes ecográficas bidimensionales, estando perfilada la
superficie externa de la lesión de la figura 17.
La figura 19 es una conversión tridimensional del
perfil de la imagen preparada a partir de la pluralidad de imágenes
la figura 18.
La figura 20 es una representación del proceso de
determinación de las correcciones necesarias en el ajuste del
tratamiento (posición de la mesa, rotación del colimador y del
brazo) antes de una sesión de tratamiento basada en el registro del
contorno o superficie.
La figura 21 es una representación del proceso de
determinación de las correcciones necesarias en el ajuste del
tratamiento (posición de la mesa, rotación del colimador y del
brazo) antes de una sesión de tratamiento basada en la correlación
cruzada de imágenes.
En los componentes del aparato e imágenes
derivados de las figuras, se muestra una ilustración de una
realización del método y aparato de la presente invención. En el
diagrama esquemático de la figura 1, se ilustra de forma general la
realización de la invención. Con el fin de conseguir uno de los
objetivos de la presente invención, es decir, obtener la definición
más precisa posible del tamaño, localización y orientación de un
tumor 010, se ha encontrado que el área objetivo del cuerpo 009 de
un paciente, que se cree que comprende un tumor 010, puede
explorarse o diagnosticarse usando dos aparatos diagnósticos
distintos y que pueden compararse las imágenes resultantes. Esto
puede lograrse comparando la imagen del tumor 010 adquirida usando
un dispositivo diagnóstico seleccionado del grupo que comprende RMN,
TC o PET con la imagen del tumor 010 obtenida con un aparato de
ecografía, como los de Acuson, GE Medical Systems, Siemens, Toshiba
y otros. El orden en el que se adquieren las dos imágenes no suele
tener importancia, siempre que las imágenes se adquieran dentro de
un periodo de tiempo corto de separación entre sí, por ejemplo,
pero no limitado a, en el plazo de una hora.
Según este aspecto, la primera imagen que debe
adquirirse puede, por ejemplo, adquirirse usando un dispositivo 002
de obtención de imágenes diagnósticas, que puede ser, por ejemplo,
un aparato de tomografía computerizada ("TC"), un aparato de
resonancia magnética ("RMN") o alternativamente un aparato de
tomografía por emisión de positrones ("PET"), o cualquier otro
dispositivo equivalente, o cualquier otro dispositivo diagnóstico
que produce imágenes. Con referencia a la figura 2, se muestra
esquemáticamente un dispositivo 002 de obtención de imágenes
diagnósticas (convencional) con una mesa 001 de obtención de
imágenes convencional, sobre la cual puede colocarse un paciente
009 que tiene un tumor 010 o una lesión o un órgano de interés. El
dispositivo 002 de obtención de imágenes diagnósticas puede producir
una imagen 023 de sección transversal o un "corte" de los
tejidos corporales, ilustrándose esquemáticamente un "corte"
de este tipo en la figura 4, mostrando el tumor 010 o lesión u
órgano de interés. Pueden adquirirse varias imágenes 023
diagnósticas provocando un movimiento relativo entre el dispositivo
002 de obtención de imágenes diagnósticas y el paciente 009 en el
espacio 017 de adquisición de cortes del dispositivo 002 de
obtención de imágenes diagnósticas, como se muestra, por ejemplo,
en la figura 3. La figura 6 ilustra una imagen 027 tridimensional
formada o reconstruida a partir de una pluralidad de imágenes 023
diagnósticas (consecutivas) de partes o secciones del paciente
009.
Como la imagen del tumor 010 adquirida con el
dispositivo 002 de obtención de imágenes diagnósticas debe
compararse con la imagen del mismo tumor 010 tomada con un
dispositivo 005, 008 ecográfico como se ve en la figura 1, es
necesario que el tumor tenga una referencia, es decir, que se le
asigne un conjunto de coordenadas que permitirán que dicha
comparación sea eficaz. Por ejemplo, dichas coordenadas pueden ser
independientes tanto del dispositivo 002 de obtención de imágenes
diagnósticas como del dispositivo 005, 008 ecográfico. Sin embargo,
el sistema de coordenadas debería ser capaz de correlacionar la
posición de un tumor 010 encontrada con el dispositivo 002 de
obtención de imágenes diagnósticas con la posición del mismo tumor
010 encontrada con el dispositivo 005, 008 de obtención de imágenes
ecográficas. Por tanto, debería establecerse un sistema 011 de
coordenadas absolutas.
Para este fin, podrá proporcionarse un medio para
asignar una coordenada absoluta al tumor 010 en un sistema 011 de
coordenadas absolutas, coordenadas absolutas que podrán utilizarse
para correlacionar la imagen por ejemplo de TC del tumor 010 con la
imagen ecográfica del mismo. Para realizar esto, varios marcadores,
también conocidos como marcas fiduciales, por ejemplo, tres marcas
029 fiduciales, como se ilustra en la figura 5, podrán colocarse
sobre el cuerpo 009 del paciente en o alrededor de la proximidad de
la lesión antes de la adquisición de las imágenes 023 diagnósticas.
Según una práctica, las marcas 029 fiduciales podrán colocarse todas
en el mismo plano. La posición de las marcas fiduciales (que pueden
ser cualquier marcador físico que pueda verse o identificarse
fácilmente en una imagen diagnóstica) podrán entonces determinarse
en el sistema 011 de coordenadas absolutas usando cualquier sistema
conocido, por ejemplo, un sistema de medición.
El sistema de medición podrá adoptar cualquier
conformación o forma conocida. Por ejemplo, el sistema de medición
podrá comprender, en una realización, uno o más láseres, o sistemas
láser, láseres que podrán disponerse, por ejemplo, sobre las
paredes o el techo de la sala en la que se localiza en dispositivo
002 de obtención de imágenes diagnósticas. Tales sistemas de
medición se conocen en la técnica, y pueden adquirirse
comercialmente, por ejemplo, de una empresa denominada Cemar
Electric, producto Cermaligne, número de modelo CL
505-CH2. Los láseres o cualquier otro dispositivo
adecuado puede dirigirse a las marcas fiduciales y al rebotar los
haces de láser de las marcas fiduciales para volver a su fuente o a
cualquier otro dispositivo de medición, pueden determinarse y
asignarse las coordenadas de las marcas fiduciales. Como resultado,
a las marcas fiduciales podrán asignarse coordenadas absolutas, por
ejemplo, X_{1}, Y_{1}, Z_{1}, como se ilustra en la figura 5.
El sistema de medición puede entonces descargar o transmitir dichas
coordenadas absolutas de las marcas fiduciales al dispositivo de
obtención de imágenes diagnósticas.
A partir del corte 023 ilustrado en la figura 5,
que muestra tanto las marcas 029 fiduciales como el tumor 010 en el
mismo corte, puede ser posible entonces asignar una coordenada
absoluta en el sistema 011 de coordenadas absolutas a cualquier
punto del tumor 010. Esto puede realizarse mediante una simple
correlación basada en la posición relativa de las marcas 029
fiduciales y del tumor 010 como se representa en el corte 023 de
imagen y medirse en el sistema 030 de coordenadas de la imagen del
corte 023. Como las coordenadas de las marcas 029 fiduciales se
conocen en el sistema 011 de coordenadas absolutas y la posición
relativa del tumor 010 se conoce con respecto a las marcas 029
fiduciales a partir de la información mostrada en el corte 023 de la
figura 5, puede utilizarse un algoritmo de ajuste convencional,
conocido por los expertos en la técnica, para determinar una matriz
de transformación, o transformación de coordenadas, de modo que se
asignen coordenadas absolutas a cualquier punto en el tumor 010,
por ejemplo, X_{2}, Y_{2}, Z_{2}. De esta manera puede
llevarse a cabo la determinación de las coordenadas (X, Y, Z) de
cualquier objeto dentro de la imagen 023 ó 027 diagnóstica y por
tanto, asignarse coordenadas absolutas dentro del sistema 011 de
coordenadas absolutas.
Aunque se muestra que las figuras 4 y 5 tienen el
sistema 011 de coordenadas absolutas dispuesto en todo el paciente
009, se entiende que dicho sistema 011 de coordenadas absolutas
puede disponerse de manera distinta a en todo el cuerpo 009.
Una etapa adicional en la determinación del
tamaño, localización y orientación de un tumor 010 puede ilustrarse
en la figura 7, en la que se muestra un medio 005, 008 para generar
al menos una imagen 016 ecográfica de la lesión 010. Dicho medio
008 para generar al menos una imagen ecográfica puede disponerse en
la sala de obtención de imágenes diagnósticas en la que se localiza
el dispositivo 002 de obtención de imágenes diagnósticas. El medio
008 para generar una imagen 016 ecográfica puede utilizar una sonda
005 ecográfica convencional, disponible comercialmente. La sonda 005
ecográfica puede ponerse en contacto con el cuerpo 009 del paciente
con el fin de generar la imagen 016 o imágenes ecográficas del
tumor 010 o lesión u órgano, como se ilustra en la figura 8. Como
se ilustra en la figura 9, mediante movimiento, desplazamiento o
rotación de la sonda 005 ecográfica, puede adquirirse una pluralidad
de imágenes 016 ecográficas del tumor 010 o lesión u órgano en
varios planos. En la figura 9, se muestra la lesión 010 dispuesta
dentro de la pluralidad de imágenes 016 ecográficas con el plano de
cada imagen ecográfica representativo de la orientación de la sonda
005 ecográfica en el momento de la adquisición de imágenes
ecográficas. Como puede verse, los planos pueden no ser
necesariamente paralelos entre sí. A partir de la pluralidad de
imágenes 016 ecográficas, puede realizarse una reconstrucción del
volumen 031 o foto tridimensional (figura 10) de los datos
ecográficos.
Con el fin de reconstruir de manera precisa el
volumen 031 tridimensional a partir de los datos ecográficos, y con
el fin de asignar una coordenada absoluta en el sistema 011 de
coordenadas absolutas, debe conocerse la orientación y la posición
(en los sucesivo denominadas la orientación) de la sonda 005
ecográfica con respecto al sistema 011 de coordenadas absolutas en
el momento en que se realiza cada ecografía del tumor 010. Con el
fin de llevar esto a cabo, puede utilizarse un medio 006a, 006b
para indicar la orientación (espacial) de la sonda 005 ecográfica y
en particular, puede disponerse en la sala del dispositivo 002
diagnóstico como se muestra en la figura 7. Como medio 006a, 006b
para determinar la posición y la orientación de la sonda 005
ecográfica, puede utilizarse cualquier sistema de detección de la
posición convencional. Por ejemplo, tales sistemas se conocen en la
técnica, a veces denominados de manera genérica sistemas de rastreo
y pueden estar disponibles comercialmente de Ascension Technology
Corporation, InterSense, Northern Digital Inc. Motion Analysis Corp.
y otros. El uso de dicho medio 006a y 006b de detección de la
posición puede permitir la determinación de la posición de dicha
sonda con respecto al sistema 011 de coordenadas absolutas. Por
ejemplo, los sistemas de colocación pueden incluir, pero no se
limitan a: un sistema de cámara fijado en la sala que mira a
marcadores de emisión o reflectores de luz montados en la sonda 005
ecográfica; sistema ultrasónico con emisores montados en la sonda
005 con un detector que mide la distancia a estos emisores mediante
mediciones de tiempo y triangulación geométrica posterior para
determinar la posición y orientación de la sonda 005 ecográfica; un
sistema de colocación basado en un brazo mecánico con la sonda 005
ecográfica unida al brazo. Debe observarse que ni la sonda 005
ecográfica ni el medio 006a, 006b para indicar la orientación
geométrica de la sonda 995 ecográfica deben estar fijos a la mesa
001 del dispositivo 002 de obtención de imágenes diagnósticas.
El medio 006a, 006b para determinar las
coordenadas y la orientación geométrica de la sonda 005 ecográfica
están coordinados, alineados, conectados o calibrados con respecto
al sistema 011 de coordenadas absolutas, es decir, por ejemplo, los
láseres. Como resultado de este alineamiento o calibración, pueden
determinarse las coordenadas (X, Y, Z) en el sistema 011 de
coordenadas absolutas de cualquier punto o característica en una
imagen 016 ecográfica. En otras palabras, los láseres que pueden
formar la base del sistema 011 de coordenadas absolutas pueden
utilizarse para determinar las coordenadas absolutas de un tumor
010 tomado con una imagen ecográfica, como se ilustra en la figura
10.
Como el sistema 011 de coordenadas absolutas es
común tanto al dispositivo 002 de obtención de imágenes diagnósticas
como al dispositivo 005 ecográfico, es posible correlacionar de
manera precisa la posición de un tumor 010 con respecto a ambos
sistemas. Con este conocimiento, puede determinarse el valor de los
datos de imagen ecográfica para cada punto dentro del volumen 031
reconstruido (figura 10) interpolando algoritmos conocidos por los
expertos en la técnica. El software de fusión y control de la
adquisición puede ejecutarse en un ordenador 013 o estación de
trabajo específico como se ilustra en la figura 1. Se dispone de
herramientas de segmentación habituales y otras herramientas de
potenciación de la imagen para facilitar el proceso de perfilar y
convertir la lesión.
Como la adquisición de la pluralidad de imágenes
016 ecográficas se realiza antes o inmediatamente después (es
decir, inmediatamente antes o inmediatamente después) de la
adquisición de la pluralidad de imágenes 023 diagnósticas, los
datos 031 de imagen tridimensional ecográfica y la imagen 027
tridimensional diagnóstica representan fotos de volúmenes o
secciones de la anatomía del paciente que se superponen en el
espacio en dos momentos muy próximos en el tiempo. Para un gran
número de localizaciones anatómicas, puede suponerse que dentro de
la precisión requerida para la planificación del tratamiento, no
cambia la anatomía del paciente en estos dos momentos muy próximos
en el tiempo y por tanto, tanto los datos 031 de imagen
tridimensional ecográfica y los datos de la imagen 027
tridimensional diagnóstica representan temporalmente secciones
idénticas de la misma anatomía del paciente, que se superponen en el
espacio. Dado que las posiciones y las orientaciones de tanto los
datos 031 de imagen tridimensional ecográfica como los datos de la
imagen 027 tridimensional diagnóstica se conocen ambos con respecto
al sistema 011 de referencia de coordenadas absolutas del
dispositivo 022 diagnóstico, los datos 031 de imagen tridimensional
ecográfica y los datos de la imagen 027 tridimensional diagnóstica
pueden superponerse, es decir, superponerse de manera precisa como
se ilustra en la figura 11.
Cuando se combinan los datos 031 de imagen
tridimensional ecográfica y los datos de la imagen 027
tridimensional diagnóstica, los contornos 022 de la superficie
externa de la lesión 010 pueden definirse en planos seleccionados
arbitrariamente dentro de los datos 031 de imagen tridimensional
ecográfica o los datos de la imagen 027 tridimensional diagnóstica
(figura 12) y representarse en su localización correcta dentro de
los datos 031 de imagen tridimensional ecográfica o los datos de la
imagen 027 tridimensional diagnóstica. Estos contornos 022 pueden
utilizarse para realizar la conversión 021 tridimensional de la
lesión dentro de los datos 027 de imagen tridimensional diagnóstica
(figura 13). De esta manera, la lesión 010 (1) se localiza y define
con respecto al sistema 011 de referencia coordenadas absolutas del
dispositivo 002 diagnóstico y (2) se localiza, define y visualiza
dentro de los datos 027 de imagen tridimensional diagnóstica.
Debido a (1) y (2) anteriores, puede diseñarse un plan de
radioterapia de una manera convencional para aportar la radiación
necesaria a la lesión 010. Esto es así incluso si la lesión 010
puede no haberse visualizado completamente por la imagen o imágenes
023 adquiridas con el dispositivo 002 de obtención de imágenes
diagnósticas o alternativamente, por el dispositivo 005 ecográfico.
Sin embargo, la combinación de los dos crea una foto más precisa
del tumor 010. Por tanto, puede diseñarse un plan de radioterapia,
como por ejemplo un plan conformado, en el que la conformación del
haz de radiación se ajustará al contorno 022 espacial o perfil de la
lesión.
Además, si se localiza y perfila un órgano 010
sano con el procedimiento anteriormente descrito, el plan de
radioterapia se diseñará preferiblemente para evitar un daño por
radiación excesiva del órgano 010. Los datos 031 de imagen
tridimensional ecográfica, los datos de la imagen 027 tridimensional
diagnóstica, los contornos 022 de la superficie externa de la
lesión 010 y la conversión 021 tridimensional de la lesión 010
pueden entonces transferirse desde la estación 031 de trabajo como
se ilustra en la figura 1 hasta un ordenador o una estación 014 de
trabajo en el área de control del dispositivo 003 de radioterapia,
también ilustrado en la figura 1, para servir como datos de
referencia para la verificación de la posición de tratamiento del
tumor 011 o lesión u órgano antes de la sesión de radioterapia.
Se entiende que la comparación anteriormente
descrita entre una imagen 027 diagnóstica y la imagen 031 ecográfica
no es una etapa necesaria del método descrito en lo sucesivo en el
presente documento. Así, según una realización adicional de la
presente invención, y con el fin de evitar los fallos de tipo II
anteriormente descritos, puede ser necesario comparar un tumor 010
inmediatamente antes del inicio de la radioterapia, con el mismo
tumor 010 como se definió durante el plan de tratamiento. Esto es
para asegurar que cualquier cambio en el tumor, es decir, su tamaño,
localización, orientación, etc... podrá tenerse en cuenta, mediante
un cambio en el plan de tratamiento si fuera necesario. Con el fin
de llevar esto a cabo, puede realizarse una ecografía del tumor 010
durante el plan de tratamiento, el conjunto descrito anteriormente,
usando un equipo 008 y 005 ecográfico. Se entiende que el uso de un
sistema 011 de coordenadas absolutas junto con la realización de
una ecografía durante la fase de diagnóstico puede ser necesario
con el fin de asignar coordenadas absolutas a dicho tumor 010.
Antes de empezar con la sesión de radioterapia,
puede realizarse la verificación de la posición del tumor 010 o
lesión u órgano de la siguiente manera. Con referencia a la figura
14, el paciente 009 que tiene un tumor 010 o lesión u órgano de
interés puede colocarse sobre la mesa 018 de tratamiento del
dispositivo 003 de tratamiento convencional, en lo sucesivo
denominado acelerador lineal. Se entiende que el método descrito en
el presente documento puede utilizarse con cualquier dispositivo de
radioterapia conocido o futuro, o con cualquier otro tipo de aparato
de tratamiento. El mismo paciente se ha sometido en el pasado, como
el pasado inmediato, a una ecografía con el fin de determinar el
tamaño, conformación y orientación del tumor 010 durante la fase de
diagnóstico, el conjunto descrito anteriormente. Durante dicha
ecografía, se asignó una coordenada absoluta (X, Y, Z) a dicho
tumor. Como se representa en la figura 14, en el momento de la
sesión de tratamiento, en la sala de tratamiento, la posición
(posiblemente incluidas la orientación y la conformación), en otras
palabras, las coordenadas absolutas del tumor 010 o lesión u órgano
del paciente sobre la mesa 018 de tratamiento serán sin duda
diferentes a las coordenadas absolutas del tumor 010 asignadas
durante la fase de diagnóstico previa. Esto puede deberse a una
variedad de factores, incluidos diferentes tamaños y conformaciones
de las máquinas utilizadas, diferente colocación del paciente 009 y
el hecho de que el propio tumor 010 puede haber crecido, disminuido
de tamaño o haberse movido.
Por tanto, es importante poder tener en cuenta y
compensar esta diferencia en la posición del tumor 010. Para
realizar esto, debe concebirse un sistema o marco de referencias
absolutos común, es decir, común al dispositivo 008 ecográfico y al
dispositivo 003 de tratamiento, para poder correlacionar posiciones
entre un tumor 010 identificado por el dispositivo 008 de obtención
de imágenes ecográficas y el mismo tumor 010 identificado por la
ecografía previa al tratamiento por el acelerador 003 lineal,
acelerador lineal que se sitúa probablemente en una localización
física diferente.
Esto puede llevarse a cabo mediante el uso de un
sistema de medición similar al descrito anteriormente, sistema que
puede comprender, por ejemplo, láseres dispuestos en las paredes o
techo de la sala de tratamiento (019, figura 1). El sistema de
medición utilizado en la sala de diagnóstico con la ecografía 008 y
005 puede ser el mismo que el sistema de medición utilizado en la
sala de tratamiento, aunque no es estrictamente necesario. Sin
embargo, ambos sistemas deben calibrarse de modo que den un marco
de referencia que es común tanto al dispositivo 008 ecográfico como
al dispositivo 003 de tratamiento diagnósticos. Como resultado, el
sistema 011 de referencia de coordenadas absolutas del dispositivo
005 de diagnóstico ecográfico y el sistema 019 de coordenadas
absolutas del dispositivo 003 de tratamiento (como se ilustra en la
figura 17) pueden dar coordenadas que son comunes a ambos y que
pueden correlacionarse. Como resultado, la posición 032 buscada de
tratamiento (posiblemente incluida la orientación) de la lesión 010
puede calcularse a partir de las coordenadas espaciales y la
extensión de la lesión 010 determinadas previamente mediante el
dispositivo 002 de obtención de imágenes ecográficas con el método
de localización y definición descrito anteriormente e ilustrado en
las figuras 2 a 13.
Normalmente, en el proceso de planificación del
tratamiento, puede determinarse una matriz T de transformación 4 x 4
que cuando se aplica al paciente mediante movimientos mecánicos de
la mesa 018 del dispositivo de tratamiento, del colimador 004 del
dispositivo de tratamiento, así como del brazo 007 del dispositivo
de tratamiento, coloca el tumor 010 o lesión u órgano en la posición
de tratamiento deseada. Si el sistema 011 de referencia de
coordenadas absolutas del dispositivo 002 de diagnóstico ecográfico
y el sistema 019 de coordenadas absolutas del dispositivo 003 de
tratamiento no son idénticos, puede utilizarse una matriz de
transformación o transformación de coordenadas predefinida entre
los dos para correlacionar coordenadas de un tumor 010 en un
sistema con las coordenadas en el otro.
Como una primera etapa hacia la verificación de
la posición buscada de tratamiento, la localización y definición de
la posición real del tumor 010 o lesión u órgano se realiza en la
sala del dispositivo 003 de radioterapia convencional, de manera
similar a la localización y definición del tumor 010 o lesión u
órgano realizadas en la sala del dispositivo 002 de diagnóstico
ecográfico. En la sala de tratamiento se dispone un medio 028
(figura 15) para generar al menos una imagen 020 ecográfica de la
lesión 010 (figura 15), como se representa en la figura 15.
Preferiblemente, el medio 028 para generar al menos una imagen 020
ecográfica utiliza una sonda 025 ecográfica convencional,
disponible comercialmente (figura 15).
La sonda 025 ecográfica se pone en contacto con
el cuerpo 009 del paciente (figura 15) con el fin de generar una
imagen 020 o imágenes ecográficas del tumor 010 o lesión u órgano
(figura 16). Moviendo o rotando la sonda 025 ecográfica, puede
adquirirse una pluralidad de imágenes 020 ecográficas (figura 16)
del tumor 010 o lesión u órgano. En la figura 16, se muestra la
lesión 010 colocada dentro de la pluralidad de imágenes 020
ecográficas con el plano de cada imagen ecográfica representativo
de la orientación de la sonda 025 ecográfica en el momento de la
adquisición de las imágenes ecográficas. A partir de la pluralidad
de las imágenes 020 ecográficas, se realiza una reconstrucción del
volumen 033 o foto tridimensional (figura 17) de los datos
ecográficos en el sistema 019 de coordenadas absolutas del
dispositivo 003 de tratamiento. Debe observarse que, dependiendo
del tamaño del volumen 033 reconstruido, puede haber zonas en la
periferia del volumen 033 reconstruido para las cuales no se
dispone de datos ecográficos.
Con el fin de reconstruir de manera precisa el
volumen 033 tridimensional de los datos ecográficos a partir de la
pluralidad de imágenes 020 ecográficas, debe conocerse la
orientación y la posición (en lo sucesivo denominadas la
orientación) de la sonda 025 ecográfica con respecto al sistema 019
de coordenadas absolutas del dispositivo 003 de tratamiento, para
cada imagen 020 ecográfica adquirida. Puede colocarse un medio
026a, 026b para indicar la orientación geométrica de la sonda 025
ecográfica en la sala del dispositivo 003 de tratamiento como se
muestra en la figura 15. Como medio 026a, 026b para determinar la
posición y la orientación de la sonda 025 ecográfica con respecto
al sistema 019 de coordenadas del dispositivo 003 de tratamiento, el
total descrito con más detalles anteriormente, puede utilizarse
cualquier sistema de detección de la posición convencional. Aunque
no necesariamente idéntico al sistema anteriormente descrito con
respecto al dispositivo 008 de ecografía diagnóstica, puede ser
conveniente que ambos sistemas sean el mismo. Debe observarse que
ni la sonda 025 ecográfica ni el medio 026a, 026b para indicar la
orientación geométrica de la sonda 025 ecográfica deben estar fijos
a la mesa 018 del dispositivo 003 de tratamiento.
Los medios 026a-026b para indicar
la orientación geométrica de la sonda 025 ecográfica están alineados
con o como se conoce en la técnica, calibrados con respecto al
sistema 019 de referencia de coordenadas absolutas del dispositivo
003 de tratamiento. Debido a este alineamiento o calibración, para
cualquier punto o característica de la pluralidad de imágenes
ecográficas pueden determinarse las coordenadas (A, B, C) de
cualquier punto, es decir del tumor 010, en el sistema 019 de
coordenadas absolutas del dispositivo 003 de tratamiento. Con este
conocimiento, puede determinarse el valor de los datos de imagen
ecográfica para cada punto dentro del volumen 033 reconstruido
(figura 17) interpolando algoritmos conocidos por los expertos en la
técnica. Además, para cualquier punto o característica dentro del
volumen de datos 033 de imágenes ecográficas (figura 17), se
conocen las coordenadas (X, Y, Z) en el sistema 019 de coordenadas
absolutas. Así, la localización del tumor 010 o lesión u órgano
representado por los datos 033 de la imagen ecográfica
tridimensional (figura 17) es completa. Además, los contornos 024
(figura 18) de la superficie externa de la lesión 010 pueden
definirse en planos arbitrarios dentro de los datos 033 de imágenes
tridimensionales ecográficas (figura 17). Estos contornos 024 puede
utilizarse para realizar adecuadamente la conversión 034
tridimensional (figura 19) de la lesión en el sistema 019 de
coordenadas del dispositivo 003 de tratamiento.
Una vez que el tumor 010 o lesión u órgano se
localiza en la sala del dispositivo 003 de tratamiento, pueden
realizarse los ajustes necesarios de la posición de la mesa 018 de
tratamiento, de la rotación de colimador 004 del dispositivo de
tratamiento, así como de la rotación del brazo 007 del dispositivo
de tratamiento, por uno de los siguientes dos métodos. Con
referencia a la figura 20, el primer método establece una
transformación R de coordenadas (matriz de transformación 4 x 4)
entre el sistema 011 de coordenadas absolutas del dispositivo 002
de diagnóstico ecográfico y el sistema 019 de coordenadas del
dispositivo 003 de tratamiento mediante superposición o
correspondencia de la superficie 022 tridimensional o contornos 021
de la lesión 010 perfilada dentro de los datos 031 de localización
ecográfica tridimensional adquiridos con el dispositivo 002 de
diagnóstico ecográfico antes del plan de tratamiento con respecto a
la superficie 034 tridimensional o contornos 024 de la lesión 010
perfilada dentro de los datos 033 de localización ecográfica
adquiridos por el dispositivo 025 y 028 ecográfico en el dispositivo
003 de tratamiento. Los métodos convencionales para superponer los
contornos o las superficies pueden incluir superposición de bordes
("chamfer matching") y superposición de la distancia de
mínimos cuadrados
"top-and-hat", así como
cualquier otro método necesario o
deseado.
deseado.
En la figura 21, se ilustra un método alternativo
para el establecimiento de la transformación R de coordenadas entre
el sistema 031 de coordenadas absolutas del dispositivo 002 de
diagnóstico ecográfico y el sistema 019 de coordenadas del
dispositivo 003 de tratamiento, que no se basa en contornos
predefinidos o superficies. En esta alternativa, la correlación
cruzada de imágenes se realiza entre los datos 033 de localización
ecográfica tridimensional reconstruidos adquiridos en la sala del
dispositivo 003 de tratamiento antes de la sesión de tratamiento y
los datos 031 de localización ecográfica tridimensional adquiridos
en la sala del dispositivo 002 de diagnóstico antes del diseño del
plan de tratamiento. La transformación de coordenadas se selecciona
para que sea una que produce el pico más alto del valor de
correlación entre los conjuntos 033 y 031 de datos
tridimensionales. La determinación de los ajustes necesarios de la
posición de la mesa 018 de tratamiento, de la rotación del colimador
004 del dispositivo de tratamiento, así como de la rotación del
brazo 007 del dispositivo de tratamiento, se lleva a cabo entonces
mediante una descomposición de la matriz de transformación 4 x 4
TR^{-1} mediante algoritmos conocidos por los expertos en la
técnica. Debe observarse que después de establecer la
transformación R de coordenadas entre el sistema 011 de coordenadas
absolutas del dispositivo 002 de diagnóstico ecográfico y el sistema
019 de coordenadas del dispositivo 003 de tratamiento por uno de
los dos métodos anteriormente mencionados, pueden llevarse a cabo
los ajustes distintos a los ajustes anteriormente mencionados de la
posición de la mesa 018 de tratamiento, de la rotación del
colimador 004 del dispositivo de tratamiento, así como de la
rotación del brazo 007 del dispositivo de tratamiento. Éstos pueden
variar desde simples modificaciones de las formas de los haces de
radiación inicialmente deseadas hasta cambios en las intensidades de
los haces e incluso un plan de tratamiento completamente nuevo con
diferentes disposiciones de los haces. Estos ajustes se calculan
con software que funciona en la estación 014 de trabajo y se
ejecutan mediante el controlador 015 del dispositivo de tratamiento
que conecta el dispositivo 003 de tratamiento y el controlador 012
de la mesa de tratamiento, como se ilustra en la figura 1.
Aunque se han mostrado y descrito realizaciones
preferidas particulares de la invención, será obvio para los
expertos en la técnica que pueden realizarse cambios y
modificaciones sin alejarse del alcance de la invención como se
establece en las reivindicaciones. De manera correspondiente, la
invención está limitada solamente por el alcance de las
reivindicaciones adjuntas.
Claims (19)
1. Método para la localización espacial de una
lesión con la finalidad de la planificación de la radioterapia que
comprende las etapas de:
- a)
- generar una o más imágenes diagnósticas de dicha lesión utilizando un dispositivo de obtención de imágenes diagnósticas seleccionado del grupo que comprende un aparato de RMN, un aparato de PET, un aparato de TC,
- b)
- asignar a dicha lesión en dicha imagen diagnóstica una primera coordenada tridimensional utilizando un sistema de referencia de coordenadas absolutas,
- c)
- generar una o más imágenes ecográficas de dicha lesión utilizando un dispositivo ecográfico
- d)
- asignar a dicha lesión en dicha imagen ecográfica una segunda coordenada tridimensional utilizando dicho sistema de referencia de coordenadas absolutas,
- e)
- fusionar dicha imagen ecográfica y dicha imagen utilizando dichas primera y segunda coordenadas tridimensionales de modo que se obtiene una imagen más precisa de la lesión.
2. Método según la reivindicación 1, en el que
dicho sistema de referencia de coordenadas absolutas se determina
mediante el uso de un medio para establecer un sistema de referencia
de coordenadas absolutas.
3. Método según la reivindicación 2, en el que
dicho medio para establecer un sistema de referencia de coordenadas
absolutas comprende al menos un láser.
4. Método según la reivindicación 3, en el que
dicho sistema de referencia de coordenadas absolutas es
independiente de dicho dispositivo de obtención de imágenes
diagnósticas.
5. Método según la reivindicación 3, en el que
dicho sistema de referencia de coordenadas absolutas es
independiente de dicho dispositivo ecográfico.
6. Método según la reivindicación 1, en el que
dicha una o más imágenes diagnósticas se combinan para formar una
imagen tridimensional, en la que dicha lesión tiene una pluralidad
de coordenadas tridimensionales.
7. Método según la reivindicación 1, en el que
dicha una o más imágenes ecográficas se combinan para formar una
imagen tridimensional, en la que dicha lesión tiene una pluralidad
de coordenadas tridimensionales.
8. Método según la reivindicación 1, que incluye
además la etapa de dibujar los contornos de la superficie externa de
la lesión en dichas imágenes diagnósticas dibujando los contornos de
la superficie externa de la lesión en la al menos una imagen
ecográfica.
9. Método según la reivindicación 1, en el que
dicha imagen diagnóstica y dicha imagen ecográfica se generan
sustancialmente al mismo tiempo.
10. Método según una de las reivindicaciones 1 a
9, en el que al menos uno de los primero y segundo sistemas de
coordenadas se establece usando un sistema de láser y marcas
fiduciales dispuestas sobre el paciente.
11. Método según una de las reivindicaciones 1 a
10, en el que se generan una pluralidad de imágenes diagnósticas y
una pluralidad de imágenes ecográficas, representando cada
pluralidad de imágenes cortes de la lesión, registrándose la imagen
diagnóstica y las imágenes ecográficas en una pluralidad de imágenes
compuestas que representan cada una un corte de la lesión.
12. Método según una de las reivindicaciones 1 a
11, en el que el primero y segundo sistemas de coordenadas son
diferentes pero relacionados mediante una transformación de
coordenadas.
13. Métodos según una de las reivindicaciones 1 a
11, en el que el primero y segundo sistemas de coordenadas son
idénticos.
14. Sistema para la localización espacial de un
lesión con la finalidad de la planificación de la radioterapia que
comprende:
- a)
- un dispositivo de obtención de imágenes diagnósticas seleccionado del grupo que comprende un aparato de RMN, un aparato de PET, un aparato de TC, adaptándose dicho dispositivo de obtención de imágenes diagnósticas para la generación de al menos una imagen diagnóstica de dicha lesión,
- b)
- un dispositivo ecográfico, adaptándose dicho dispositivo ecográfico para la generación de al menos una imagen ecográfica de dicha lesión,
- c)
- un medio para proporcionar un sistema de referencia de coordenadas absolutas, de modo que a dicha lesión se asigna una primera coordenada tridimensional sobre dicha imagen diagnóstica y una segunda coordenada tridimensional sobre dicha imagen ecográfica
- d)
- un medio para fusionar dicha imagen diagnóstica y dicha imagen ecográfica usando dicha primera coordenada tridimensional y dicha segunda coordenada tridimensional, de modo que se obtiene una imagen más precisa de dicha lesión.
15. Sistema según la reivindicación 14, en el que
dicho dispositivo ecográfico comprende una sonda ecográfica, en el
que dicha sonda ecográfica comprende un sistema de colocación
configurado de modo que permita que se conozca la posición y
orientación de cada imagen ecográfica, de modo que a una lesión
sobre dicha imagen ecográfica puede asignarse una coordenada
tridimensional en dicho sistema de referencia de coordenadas
absolutas.
16. Sistema según la reivindicación 14, en el que
dicho medio para proporcionar un sistema de referencia de
coordenadas absolutas incluye un sistema de láser y marcas
fiduciales.
17. Método según la reivindicación 14, en el que
se generan una pluralidad de imágenes diagnósticas y una pluralidad
de imágenes ecográficas, representando cada pluralidad de imágenes
cortes de la lesión, registrándose la imagen diagnóstica y las
imágenes ecográficas en una pluralidad de imágenes compuestas que
representan cada una un corte de la lesión.
18. Método según una de las reivindicaciones 14 a
17, en el que el primer y segundo sistemas de coordenadas son
diferentes pero relacionados mediante una transformación de
coordenadas.
19. Método según una de las reivindicaciones 14 a
17, en el que el primero y segundo sistemas de coordenadas son
idénticos.
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