RU2016591C1 - Device for checking position of patient for radiotherapy - Google Patents
Device for checking position of patient for radiotherapy Download PDFInfo
- Publication number
- RU2016591C1 RU2016591C1 SU4946892A RU2016591C1 RU 2016591 C1 RU2016591 C1 RU 2016591C1 SU 4946892 A SU4946892 A SU 4946892A RU 2016591 C1 RU2016591 C1 RU 2016591C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- patient
- monitoring
- radiation
- radiation therapy
- sensors
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Radiation-Therapy Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к медицинской технике и предназначено для использования в лучевой терапии злокачественных опухолей. The invention relates to medical equipment and is intended for use in radiation therapy of malignant tumors.
Известно устройство для лучевой терапии, включающее терапевтический и два рентгеновских источника ионизирующего излучения, стол для размещения пациента с механизмом перемещения, входной преобразующей блок, видеоконтрольное устройство с экраном в корпусе, а также линейку с делениями, каретки, фотодатчики и блок анализатора, причем линейка жестко закреплена на корпусе видеоконтрольного устройства со стороны экрана, каретки установлены на линейке с возможностью перемещения вдоль нее и относительно друг друга, а фотодатчики установлены подвижно относительно кареток, при этом выходы фотодатчиков связаны с входом блока анализаторов, а выходы блока анализаторов - с входом механизма перемещения стола. A device for radiation therapy is known, including a therapeutic and two x-ray sources of ionizing radiation, a table for placing a patient with a movement mechanism, an input converting unit, a video monitoring device with a screen in the housing, as well as a ruler with divisions, carriages, photosensors and an analyzer block, the ruler being rigidly mounted on the body of the video monitoring device from the side of the screen, carriages are mounted on a ruler with the ability to move along it and relative to each other, and photosensors are installed movably relative to the carriages, while the outputs of the photosensors are connected to the input of the analyzer block, and the outputs of the analyzer block are connected to the input of the table moving mechanism.
Устройство выводит на одно видеоконтрольное устройство два изображения внутренней структуры облучаемого патологического очага, которые на экране должны располагаться симметрично относительно центра терапевтического поля излучения. Любые смещения объекта на столе приведут к нарушению симметрии, которая должна быть отслежена датчиками, расположенными на каретках. Смещение датчиков вызовет рассогласование сигналов в блоке анализатора и выработку результирующего сигнала, управляющего положением стола. В результате стол начнет перемещаться до устранения асимметрии. The device displays on one video monitoring device two images of the internal structure of the irradiated pathological focus, which should be located on the screen symmetrically relative to the center of the therapeutic radiation field. Any displacements of the object on the table will lead to a violation of symmetry, which should be monitored by sensors located on the carriages. The displacement of the sensors will cause a mismatch of signals in the analyzer block and the generation of the resulting signal that controls the position of the table. As a result, the table will begin to move until the asymmetry is removed.
Недостатками данного устройства являются следующие. The disadvantages of this device are as follows.
1. Вывод на одно видеоконтрольное устройство двух рентгеновских и одного терапевтического изображений создает очень сильную зашумленность, при которой размещение двух датчиков на экране в положениях, соответствующих центру или какой либо иной точке патологического очага, оказывается сугубо приблизительным. 1. The output of two x-ray and one therapeutic image to one video monitoring device creates a very strong noise, in which the placement of two sensors on the screen in positions corresponding to the center or any other point of the pathological focus is purely approximate.
2. Терапевтическое изображение по своей интенсивности в несколько раз превышает интенсивность рентгеновских изображений (в 5-100 раз в зависимости от энергии фотонного терапевтического изображения). На экране ВКУ оно будет отражено в виде яркого пятна, в пределах границ которого никакие рентгеновские изображения видны не будут вообще. При размерах терапевтического изображения на выходе из объекта 100-400 см2 экран ВКУ практически весь будет засвечен, поэтому говорить о каком-либо точном слежении за объектом не приходится.2. The therapeutic image in its intensity is several times higher than the intensity of x-ray images (5-100 times depending on the energy of the photon therapeutic image). On the VKU screen, it will be reflected in the form of a bright spot, within the boundaries of which no X-ray images will be visible at all. With the sizes of the therapeutic image at the exit from the object of 100-400 cm 2, the VKU screen will be almost completely lit up, so there is no need to talk about any exact tracking of the object.
3. Применение двух источников рентгеновского изображения для дополнительного просвечивания объекта приведет к дополнительному облучению последнего в дозах до 0,5 Гр за курс лечения (до 30 сеансов), что в лучевой терапии злокачественных опухолей недопустимо. 3. The use of two sources of x-ray images for additional transmission of the object will lead to additional exposure of the latter in doses of up to 0.5 Gy per treatment course (up to 30 sessions), which is unacceptable in radiation therapy of malignant tumors.
4. При облучении пациента на медицинских ускорителях пучками электронов, последние не выходят из тела, поэтому на экране терапевтическое изображение будет отсутствовать. 4. When a patient is irradiated with electron beams at medical accelerators, the latter do not leave the body, therefore, the therapeutic image will not be displayed on the screen.
Известно устройство, предназначенное для контроля за положением пациента на столе, содержащее аппарат для телетерапии, испускающий импульсные потоки высокотерапевтических фотонов, по крайней мере одну линейку полупроводниковых кремниевых детекторов, размещенных со стороны, противоположной входу фотонов в облучаемый объект, свинцовый конвертор, покрывающий детекторы, предназначенный для преобразования высокоэнергетических фотонов в потоки низкоэнергетических фотонов с целью повышения чувствительности детекторов к излучению, преобразователь сигналов детектора в цифровой код, устройство обработки и отображения сигналов на экране дисплея ЭВМ. Положение больного задается с помощью рентгеноконтрастных меток, наносимых на тело и заметных на экране дисплея. Смещение пациента приведет к смещению на экране меток относительно радиотерапевтического импульсного фотонного поля, измеряемого детектором, что приводит к автоматическому отключению аппарата и необходимости коррекции положения пациента на лечебном столе. A device is known for monitoring the position of a patient on a table, comprising a teletherapy apparatus emitting pulsed streams of highly therapeutic photons, at least one line of silicon semiconductor detectors placed on the side opposite to the photon entrance to the irradiated object, and a lead converter covering the detectors intended for the conversion of high-energy photons into flows of low-energy photons in order to increase the sensitivity of detectors to radiation, pre Browser of detector signals in a digital code, a device for processing and displaying signals on a computer display screen. The position of the patient is set using radiopaque marks applied to the body and visible on the display screen. The patient’s displacement will lead to the displacement of the marks on the screen relative to the radiotherapeutic pulsed photon field measured by the detector, which will automatically turn off the device and the need to correct the patient’s position on the treatment table.
Недостатками данного устройства являются следующие. The disadvantages of this device are as follows.
1. Невозможность работы устройства в случае применения терапии электронами. В этом случае возникает необходимость применения дополнительного источника импульсного высокоэнергетического фотонного излучения для регистрации его линейкой детекторов. Это приводит к нежелательному облучению здоровых тканей, расположенных ниже очага облучения. 1. The impossibility of the device in the case of electron therapy. In this case, it becomes necessary to use an additional source of pulsed high-energy photon radiation to register it with a line of detectors. This leads to unwanted exposure to healthy tissues located below the focus of exposure.
2. Метки, укрепляемые на больном, крепятся на коже, которая эластична, поэтому воспроизведение укладки больного от сеанса к сеансу будет неточным из-за смещения меток, вместе с кожей при размещении пациента на столе. Такое смещение может достигать 4-5 мм и более. Такое же и даже большее (до 2-4 см) смещение может происходить при дыхании больного (динамическая нерезкость). 2. Tags affixed to the patient are attached to the skin, which is elastic, so reproduction of the patient’s laying from session to session will be inaccurate due to the displacement of the marks, along with the skin when the patient is placed on the table. Such an offset can reach 4-5 mm or more. The same and even greater (up to 2-4 cm) displacement can occur during the patient's breathing (dynamic blur).
3. Устройство не сможет регистрировать смещение больного в вертикальном направлении на расстоянии 3-4 мм, поскольку проекции меток на экран, расположенный под столом, не изменят своего положения, тогда как доза, получаемая здоровыми тканями и органами пациента, может увеличиться на 3-20% в зависимости от вида терапевтического излучения. 3. The device will not be able to register the patient’s displacement in the vertical direction at a distance of 3-4 mm, since the projections of the labels on the screen located under the table will not change their position, while the dose received by healthy tissues and organs of the patient can increase by 3-20 % depending on the type of therapeutic radiation.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранное в качестве прототипа устройство для контроля точности лучевой терапии, размещаемое на столе для пациента, содержащее источник узкого светового луча, блок сканирования луча, фокусирующий блок, блок регистрации с электронно-оптическим преобразователем, причем блок сканирования луча содержит систему частично проницаемых зеркал для разводки узкого светового луча по плоскостям сканирования, сканирующие зеркала, установленные на валу электродвигателя, снабженном механическим стабилизатором угловой скорости и с установленными на границах рабочей апертуры устройства фотодатчиками. The closest in technical essence to the claimed device is a device for monitoring the accuracy of radiation therapy, selected as a prototype, placed on a table for a patient, containing a source of a narrow light beam, a beam scanning unit, a focusing unit, a recording unit with an electron-optical converter, and the scanning unit the beam contains a system of partially permeable mirrors for wiring a narrow light beam along the scanning planes, scanning mirrors mounted on the motor shaft, with equipped with a mechanical stabilizer of angular velocity and with photosensors installed at the boundaries of the working aperture of the device.
Устройство измеряет пространственные координаты одного или нескольких поверхностных контуров облучаемого объекта со сложным рельефом в процессе сеанса облучения. В случае отклонения значений координат отдельных точек контуров от заданных перед сеансом облучения на дисплей выводятся информация о характере отклонения для принятия решения о продолжении сеанса или его прекращении. The device measures the spatial coordinates of one or more surface contours of the irradiated object with a complex relief during the irradiation session. In the case of deviation of the coordinate values of individual points of the contours from those set before the irradiation session, information on the nature of the deviation is displayed on the display to make a decision about the continuation of the session or its termination.
Недостатком указанного устройства, отслеживающего один или несколько контуров тела пациента, является необходимость введения больших допусков на границы изменения, связанных с динамическими нерезкостями границ контура. Другими словами, границы контура изменяются на 2-4 см вследствие дыхания пациента, что делает контроль за больным фактически невозможным из-за потери точности. Кроме того, точность контроля снижается из-за погрешностей, связанных со сканированием лучей, размытостью последних при отражениях от обоих граней полупроницаемых зеркал, размытостью границ луча при слабой отражательной способности кожи облучаемого пациента и т.д. The disadvantage of this device, which tracks one or more contours of the patient’s body, is the need to introduce large tolerances on the boundaries of change associated with dynamic blurring of the boundaries of the contour. In other words, the boundaries of the contour change by 2-4 cm due to the patient’s breathing, which makes monitoring the patient virtually impossible due to loss of accuracy. In addition, the accuracy of the control is reduced due to errors associated with scanning the rays, the blurriness of the latter upon reflections from both faces of semipermeable mirrors, the blurriness of the beam boundaries with poor reflectivity of the skin of the irradiated patient, etc.
Целью изобретения является повышение точности контроля положения объекта и снижение лучевой нагрузки на здоровые ткани и органы в период облучения. The aim of the invention is to improve the accuracy of monitoring the position of the object and reducing radiation exposure to healthy tissues and organs during the period of exposure.
Указанная цель достигается тем, что устройство контроля положения объекта содержит лечебный стол для размещения пациента, систему датчиков положения, например контактных, размещенных непосредственно на поверхности лечебного стола, преобразователь электрических сигналов в цифровую форму, блок обработки и индикации цифровой информации, в качестве которого может быть использована ЭВМ. Пациент, размещенный на лечебном столе, своим весом вызывает срабатывание определенного количества датчиков, например микровыключателей в системе, выполненной в виде, например, матрицы из m x n элементов. Количество и плотность размещения датчиков определяется размерами облучаемого объекта и необходимой точностью регистрации смещения пациента относительно начального положения, обусловленной процессом лечения. This goal is achieved by the fact that the device for controlling the position of the object contains a treatment table for placing the patient, a system of position sensors, for example contact sensors, located directly on the surface of the treatment table, a converter of electrical signals into digital form, a processing unit and indication of digital information, which can be used computer. A patient placed on the treatment table, by its weight, triggers a certain number of sensors, for example, microswitches in a system made, for example, in a matrix of m x n elements. The number and density of sensors is determined by the size of the irradiated object and the necessary accuracy of recording the patient's displacement relative to the initial position due to the treatment process.
При помещении пациента на поверхность лечебного стола произойдет замыкание определенного числа переключателей под действием веса пациента и данная информация зафиксируется блоком обработки как начальное положение. When the patient is placed on the surface of the treatment table, a certain number of switches will be closed under the influence of the patient’s weight and this information will be recorded by the processing unit as the initial position.
При возможных перемещениях пациента в процессе лучевой терапии произойдет изменение количества и порядка сработавших датчиков, что будет зарегистрировано блоком предварительной обработки, который выдаст сигнал на отключение аппарата лучевой терапии. With possible patient movements during radiation therapy, the number and order of triggered sensors will change, which will be registered by the pre-treatment unit, which will give a signal to turn off the radiation therapy device.
При увеличении количества и плотности размещения датчиков в блоке датчиков, расположенном на лечебном столе, точность контроля положения пациента может быть дополнительно увеличена. With an increase in the number and density of sensors in the sensor unit located on the treatment table, the accuracy of monitoring the position of the patient can be further increased.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отмечается повышенной точностью определения положения пациента в связи с отсутствием зависимости показаний датчиков от динамических нерезкостей, связанных с изменением контуров тела во время дыхания, а также за счет устранения сложных оптических формирователей и световых трактов, требующих сложных процедур тестирования и калибровок. Comparative analysis with the prototype shows that the inventive device is characterized by increased accuracy in determining the position of the patient due to the lack of dependence of the sensor readings on dynamic blurring associated with changes in body contours during breathing, as well as due to the elimination of complex optical shapers and light paths requiring complex procedures testing and calibrations.
Таким образом, заявленное устройство соответствует критерию изобретения "новизна". Thus, the claimed device meets the criteria of the invention of "novelty."
Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями (аналогами) показывает, что датчики положения позволяют решать задачу контроля пациента при лучевой терапии без применения дополнительных просвечиваний пациента ионизирующими излучениями, что приводит к уменьшению нежелательного облучения нормальных тканей и органов пациента. Контроль осуществляется на любых аппаратах и любых видах излучения (фотоны, электроны, нейтроны, протоны и т.д.), при любых способах облучения (дистанционное, внутриполостное, внутритканевое). Comparison of the proposed solution with other technical solutions (analogues) shows that the position sensors can solve the problem of monitoring the patient during radiation therapy without the use of additional transillumination of the patient by ionizing radiation, which leads to a decrease in unwanted exposure to normal tissues and organs of the patient. Control is carried out on any apparatus and any type of radiation (photons, electrons, neutrons, protons, etc.), with any irradiation methods (remote, intracavitary, interstitial).
Известные в области коммутационной техники микропереключатели, в том числе сенсорные, введенные в указанной связи с остальными элементами, проявляют новые свойства, что приводит к повышению точности контроля положения пациента на столе. Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "существенные отличия". Microswitches known in the field of switching technology, including touch switches, introduced in this connection with other elements exhibit new properties, which leads to an increase in the accuracy of monitoring the position of the patient on the table. This allows us to conclude that the technical solution meets the criterion of "significant differences".
На фиг. 1 представлена схема размещения пациента 1 и заявляемого устройства 2 на лечебном столе 3 аппарата 4 для лучевой терапии ; на фиг. 2 - одна из схем расположения детекторов 5 в устройстве контроля положения пациента на лечебном столе. Зоны I, II, III являются зонами головы, туловища и ног соответственно. In FIG. 1 shows the layout of the patient 1 and the claimed
Пример конкретного выполнения. An example of a specific implementation.
На фиг. 3 представлена блок-схема устройства контроля положения пациента на лечебном столе, состоящее из формирователя 6 адреса, состоящего из тактового генератора, схемы управления и формирования адреса строк и столбцов, блока 7 датчиков, схемы 8 предварительной обработки, состоящей из преобразователя кодов, запоминающего устройства и схемы сравнения поступающей информации, устройства 9 индикации и схемы 10 отключения аппарата лучевой терапии. In FIG. 3 shows a block diagram of a device for monitoring the patient’s position on the treatment table, consisting of an
Устройство работает следующим образом. Формирователь адреса выдает на шину адрес первой строки блока датчиков. Информация о количестве и расположении нажатых контактов в этой строке поступает на схему предварительной обработки и фиксируется в запоминающем устройстве. Аналогично считывается информация и о последующих строках блока датчиков и отображается на устройстве индикации. После чтения последней строки устройство переходит в режим автоматического слежения и контроля блока датчиков. Время полного сканирования не превышает 0,04 с. The device operates as follows. The address generator issues the address of the first line of the sensor block to the bus. Information on the number and location of pressed contacts in this line goes to the preprocessing circuit and is recorded in the storage device. Similarly, information is read about the next lines of the sensor block and displayed on the display device. After reading the last line, the device goes into automatic tracking and control of the sensor unit. Full scan time does not exceed 0.04 s.
В случае, если по тем или иным причинам количество и расположение нажатых датчиков будет отличаться от записанного в ОЗУ больше чем на допустимую величину, которая задается перемычками в схеме предварительной обработки, будет подан сигнал в схему отключения аппарата лучевой терапии с одновременной индикацией величины отключения устройством индикации. If, for one reason or another, the number and location of the pressed sensors differs from that recorded in RAM by more than the permissible value that is set by jumpers in the preprocessing circuit, a signal will be sent to the shutdown circuit of the radiation therapy apparatus with a simultaneous indication of the shutdown value by the indicating device .
Эффективность применения. The effectiveness of the application.
Экспериментальные исследования заявляемого устройства для контроля положения пациента на лечебном столе радиотерапевтического аппарата показали, что в зависимости от величины отпускаемой дозы на опухоль и соответственно времени сеанса изменение положения тела в ходе облучения происходит у 15% пациентов при разовой дозе 2 Гр и у 30% пациентов при разовой дозе 4-5 Гр. У детей при облучении частота изменения положения тела несколько выше. Применение заявляемого устройства позволило устранить переоблучение здоровых тканей и органов, для чего требовалось изготовление различных фиксирующих приспособлений. Experimental studies of the inventive device for monitoring the patient’s position on the treatment table of a radiotherapy apparatus showed that depending on the size of the dose delivered to the tumor and, accordingly, the session time, body position changes during irradiation occur in 15% of patients with a single dose of 2 Gy and in 30% of patients single dose of 4-5 Gy. In children, when exposed to radiation, the frequency of changes in body position is slightly higher. The use of the inventive device eliminated the re-exposure of healthy tissues and organs, which required the manufacture of various fixing devices.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4946892 RU2016591C1 (en) | 1991-06-19 | 1991-06-19 | Device for checking position of patient for radiotherapy |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4946892 RU2016591C1 (en) | 1991-06-19 | 1991-06-19 | Device for checking position of patient for radiotherapy |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2016591C1 true RU2016591C1 (en) | 1994-07-30 |
Family
ID=21580014
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU4946892 RU2016591C1 (en) | 1991-06-19 | 1991-06-19 | Device for checking position of patient for radiotherapy |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2016591C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7949096B2 (en) | 2003-08-12 | 2011-05-24 | Loma Linda University Medical Center | Path planning and collision avoidance for movement of instruments in a radiation therapy environment |
-
1991
- 1991-06-19 RU SU4946892 patent/RU2016591C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Авторское свидетельство СССР N 1453651, кл. A 61B 6/00, 1986. * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7949096B2 (en) | 2003-08-12 | 2011-05-24 | Loma Linda University Medical Center | Path planning and collision avoidance for movement of instruments in a radiation therapy environment |
| US8184773B2 (en) | 2003-08-12 | 2012-05-22 | Loma Linda University Medical Center | Path planning and collision avoidance for movement of instruments in a radiation therapy environment |
| US8750453B2 (en) | 2003-08-12 | 2014-06-10 | Loma Linda University Medical Center | Path planning and collision avoidance for movement of instruments in a radiation therapy environment |
| US9623263B2 (en) | 2003-08-12 | 2017-04-18 | Vision Rt Limited | Path planning and collision avoidance for movement of instruments in a radiation therapy environment |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5080100A (en) | System and method for measuring and/or checking the position of a patient in a radio-therapy machine | |
| US5792146A (en) | Rectilinear linac phantom pointer system | |
| US4057725A (en) | Device for measuring local radiation absorption in a body | |
| Kuhl et al. | Transmission scanning: a useful adjunct to conventional emission scanning for accurately keying isotope deposition to radiographic anatomy | |
| Van Herk et al. | A matrix ionisation chamber imaging device for on-line patient setup verification during radiotherapy | |
| US5762608A (en) | Scanning x-ray imaging system with rotating c-arm | |
| US4442489A (en) | Device for computed tomography | |
| US4823369A (en) | Dental x-ray diagnostics installation for producing panorama slice exposures of the jaw of a patient | |
| US4433427A (en) | Method and apparatus for examining a body by means of penetrating radiation such as X-rays | |
| CN111325703B (en) | Multi-mode imaging guided radiotherapy method, device and system | |
| US20020021830A1 (en) | Interrupted treatment quality assurance | |
| RU2016591C1 (en) | Device for checking position of patient for radiotherapy | |
| KR100740339B1 (en) | Device for simulating the position according to the organ motion induced by respiration in real-time | |
| US3431413A (en) | Rotational technique for assessing quantity and distribution of body radioactivity | |
| Entine et al. | Recent results with a CdTe imaging portal scanner for radiation therapy | |
| EP0803059B1 (en) | Method and device for measuring the content of bone mineral in the skeleton | |
| JPH10142339A (en) | Simultaneous acquisition of transmission count and radiation count of gamma camera | |
| Entine et al. | High contrast, CdTe portal scanner for radiation therapy | |
| CN113939339B (en) | Tracking method and device | |
| Galkin et al. | Improved technique for obtaining teletherapy portal radiographs with high-energy photons | |
| McGann et al. | A new solid-state detector for radiation-therapy imaging | |
| JPS625630B2 (en) | ||
| AU2022356262A1 (en) | Quality assurance system and method | |
| JPS5827545A (en) | X-ray photographing apparatus | |
| JPS5897342A (en) | Ct scanner apparatus |