BR112021003450A2 - sistema de posicionamento do paciente, aparelho de distribuição de um feixe de radiação, processo de distribuição de uma dose terapêutica de radiação a um paciente humano ou animal, e aparelho de posicionamento do paciente - Google Patents
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Abstract
SISTEMA DE POSICIONAMENTO DO PACIENTE, APARELHO DE DISTRIBUIÇÃO DE UM FEIXE DE RADIAÇÃO, PROCESSO DE DISTRIBUIÇÃO DE UMA DOSE TERAPÊUTICA DE RADIAÇÃO A UM PACIENTE HUMANO OU ANIMAL, E APARELHO DE POSICIONAMENTO DO PACIENTE. É fornecido um aparelho de distribuição de um feixe de radiação que utiliza uma pluralidade de atuadores de tratamento térmico para fornecer um posicionamento preciso de uma cabeça de tratamento relativamente ao paciente. O aparelho tem seis graus de liberdade para o tratamento térmico e fornece ainda um suporte para o paciente que pode ser ajustado independentemente ao longo de um eixo dos x, um eixo dos y do paciente, e dos movimentos de rotação e inclinação.
Description
[001] Este pedido reivindica o benefício do pedido provisório dos EUA com número de série 62/722,488 depositado a 24 de agosto de 2018 e do pedido provisório dos EUA com o número de série 62/722,506 depositado a 24 de agosto de 2018, sendo ambos os pedidos incorporados no presente documento como referência para todas as finalidades.
[002] Esta invenção se dirige a uma Plataforma de Distribuição de um Feixe (BDP) que pode posicionar com precisão cabeças de distribuição de radiação ao longo de 6 graus de liberdade (DOF) para distribuições de doses de radiação conformacional e altamente localizada dentro do volume clínico alvo com uma queda acentuada da dose no limite da indicação e tecido saudável circundante. A invenção se refere ainda a um processo de administrar uma dose de radiação a um paciente utilizando uma nova plataforma conjuntamente com um aparelho de posicionamento do paciente, e a um processo de usar o aparelho. Esta invenção é ainda dirigida a um sistema de posicionamento do paciente para tratamento com um sistema de radiocirurgia de distribuição de um feixe de radiação.
[003] Esta invenção se refere a estruturas de suporte usadas com a distribuição de radioterapia a pacientes. As estruturas de suporte conhecidas na técnica incluem: Pórticos em forma de C baseados em Linac, que apenas oferecem movimento rotacional da cabeça de tratamento em torno do eixo dos Z (rotação isocêntrica).
[004] Os pórticos rotacionais convencionais em forma de anel apenas fornecem movimento de rotação isocêntrico mas não fornecem inclinação ou movimento radial.
[005] O Pórtico em Forma de Anel Brainlab™ fornece um movimento rotacional isocêntrico e movimento rotacional de guinada, mas não oferece inclinação ou movimento radial.
[006] O Cyberkinfe™ permite um movimento em 6 DOF, mas não pode acomodar uma cabeça de tratamento à base de isótopos com atividade adequada para radiocirurgia. Para além disso, não pode acomodar um IGS de bordo ou uma tampa para o feixe de radiação, e não pode suportar um invólucro seguro para a radiação.
[007] O Zap-X (Zap Surgical Systems) fornece um invólucro de proteção contra a radiação, mas não é capaz de tratar o corpo todo devido ao seu design.
[008] Esta invenção se refere a sistemas de posicionamento dos pacientes para distribuição de radioterapia direcionada. Os sistemas do estado da técnica incluem: PPSs à base de hexápodes, que são sistemas de posicionamento dos pacientes que utilizam hexápodes mas possuem um envelope de movimento muito limitado, especialmente no eixo dos X e no eixo dos Z do paciente. Tais sistemas são tipicamente usados como um recurso adicional de submontagens de ajuste fino aos sistemas existentes.
[009] Os PPSs à base de SCARA são sistemas de posicionamento dos pacientes que utilizam robótica SCARA e requerem uma área de trabalho relativamente larga (envelope).
Tais sistemas não são ideais para aplicações de compensação do movimento dinâmico, a qual pode ser requerida para tratamentos de tumores móveis.
[0010] Os PPSs tradicionais permitem o movimento apenas nos eixos lineares básicos X, Y e Z. Embora alguns também assentem no topo de uma plataforma rotativa, eles são incapazes de fornecer o movimento dos 6 eixos requerido para aplicações avançadas de posicionamento dos pacientes.
[0011] Consequentemente, ainda há espaço para melhorias e variações na técnica.
[0012] É um aspecto de pelo menos uma das presentes modalidades fornecer uma plataforma de distribuição da radiação que posicione as cabeças de distribuição da radiação para distribuições de doses de radiação conformacional e altamente localizada dentro do volume clínico alvo com uma queda acentuada da dose no limite da indicação e tecido saudável circundante. A BDP pode acomodar e sustentar uma única ou múltiplas cabeças de tratamento de radioterapia, incluindo cabeças de tratamento à base de isótopos tais como a PRTH, cabeças de tratamento baseadas em aceleradores lineares (LINAC) e cabeças de tratamento de feixes de partículas.
[0013] É um aspecto adicional de pelo menos uma modalidade desta invenção fornecer uma plataforma de distribuição que vá acomodar uma única plataforma de posicionamento do paciente e que permita o posicionamento do paciente ao longo de um eixo dos Y (paciente para cima e para baixo), ao longo de um eixo dos Z (paciente para a esquerda/direita), e movimento rotacional relativamente ao eixo do paciente.
[0014] É um outro aspecto de pelo menos uma das presentes modalidades fornecer um sistema de posicionamento do paciente. O Sistema de Posicionamento do Paciente (PPS) irá posicionar com precisão um corpo humano para tratamento com um sistema de radiocirurgia. Adicionalmente, o PPS também é capaz de acomodar e posicionar outros objetos, tais como animais, ferramentas de QA e culturas de células. O PPS fornece mobilidade em 6 graus de liberdade à Mesa de Posicionamento do Paciente (PPT) com um envelope de movimento. Com o uso de feedback ativo de um sistema de câmera, o PPS pode fornecer precisão posicional na ordem dos ±0,1 mm. O PPS também pode acomodar um sistema estereotáxico de bordo ou destacável.
[0015] É um outro objeto de pelo menos um aspecto desta invenção fornecer um aparelho de trilho linear para suportar e posicionar um paciente em um eixo, e uma mesa rotativa em envolvimento operacional com o sistema de trilho linear e capaz de se movimentar continuamente com um sistema de ligação em que o tampo de uma mesa da montagem de mesa rotativa pode ser posicionado em um plano operacional bidimensional.
[0016] É um outro objeto de pelo menos um aspecto desta invenção fornecer um aparelho de distribuição de um feixe de radiação compreendendo: pelo menos uma cabeça de tratamento à base de isótopos; pelo menos seis atuadores lineares, cada atuador em envolvimento operacional independente da cabeça de tratamento; um anel de suporte que segura a cabeça de tratamento e cada um dos atuadores, sendo o anel de suporte suportado por uma estrutura de anéis de suporte;
um motor de acionamento em comunicação com o anel de suporte, sendo o motor de acionamento capaz de rodar bidirecionalmente o anel de suporte; e, um freio em pelo menos um lado do anel de suporte para segurar o anel de suporte em uma posição desejada.
[0017] É um outro objeto de pelo menos um aspecto desta invenção fornecer um sistema de posicionamento do paciente em envolvimento operacional com um aparelho de trilho linear para suportar e posicionar um paciente em um eixo possuindo uma mesa rotativa em envolvimento operacional com o sistema de trilho linear e capaz de se movimentar continuamente com um sistema de ligação em que o tampo de uma mesa da montagem de mesa rotativa pode ser posicionado em um plano operacional bidimensional do aparelho do feixe de radiação.
[0018] É um outro objeto de pelo menos um aspecto desta invenção fornecer um processo de distribuição de uma dose terapêutica de radiação a um paciente humano ou animal compreendendo as etapas de: fornecer um aparelho de distribuição de um feixe de radiação possuindo pelo menos uma cabeça de tratamento à base de isótopos; pelo menos seis atuadores lineares, cada atuador em envolvimento operacional independente da cabeça de tratamento; um anel de suporte que segura a cabeça de tratamento e cada um dos atuadores, sendo o anel de suporte suportado por uma estrutura de anéis de suporte; um motor de acionamento em comunicação com o anel de suporte, sendo o motor de acionamento capaz de rodar bidirecionalmente o anel de suporte; um freio em pelo menos um lado do anel de suporte para segurar o anel de suporte em uma posição desejada; um sistema de posicionamento do paciente em envolvimento operacional com um aparelho de trilho linear para suportar e posicionar um paciente em um eixo possuindo uma mesa rotativa em envolvimento operacional com o sistema de trilho linear e capaz de se movimentar continuamente com um sistema de ligação em que o tampo de uma mesa da montagem de mesa rotativa pode ser posicionado em um plano operacional bidimensional do aparelho do feixe de radiação; colocar um paciente em uma plataforma; mover o paciente e a plataforma para uma posição de tratamento no interior do aparelho de distribuição do feixe de radiação, sendo a posição de tratamento controlada pelo posicionamento da cabeça de tratamento e um colimador no interior da cabeça de tratamento pelos pelo menos seis atuadores, e sendo ainda controlada pelo posicionamento do paciente por movimentos controlados do tampo da mesa ao longo do eixo dos x do paciente, do eixo dos y do paciente, posicionamento dos rolos rotacionais ao longo do eixo do paciente, e ajustando uma inclinação do tampo da mesa.
[0019] É um outro objeto de pelo menos um objeto desta invenção proporcionar um aparelho de distribuição do feixe de radiação em que um invólucro de proteção contra a radiação com uma porta está situado ao longo de uma superfície superior e de pelo menos dois lados do aparelho de distribuição do feixe.
[0020] É um aspecto adicional e mais particular da invenção fornecer um sistema de posicionamento do paciente compreendendo: um membro de base compreendendo um par de trilhos,
uma plataforma que suporta os trilhos ao longo de uma superfície superior da plataforma, sendo a plataforma responsiva a um motor de acionamento para mover a plataforma ao longo dos trilhos; uma plataforma motorizada rotativa suportada em uma superfície superior da plataforma; um sistema de ligação seguro à plataforma motorizada rotativa, fornecendo o sistema de ligação um movimento vertical de uma plataforma suportada do paciente, possuindo o sistema de ligação um primeiro, um segundo, um terceiro e um quarto braços, definindo cada um dos braços um pivô ao longo de um ponto médio dos respectivos braços; o primeiro braço e o segundo braço ligados ao longo de uma respectiva extremidade inferior a uma primeira placa lateral; o terceiro braço e o quarto braço ligados em uma respectiva extremidade inferior a uma segunda placa lateral; uma primeira haste conectando a extremidade inferior do primeiro braço e do terceiro braço; uma segunda haste conectando a extremidade inferior do segundo braço e do quarto braço; uma terceira haste conectando os respectivos pivôs do primeiro braço e do terceiro braço; uma quarta haste conectando os respectivos pivôs do segundo braço e do quarto braço; uma quinta haste conectando uma extremidade superior do primeiro braço e do terceiro braço; um sexto braço conectando uma extremidade superior do segundo braço e do quarto braço; um primeiro membro de suporte horizontal que conecta o primeiro braço e o segundo braço em uma respectiva extremidade superior dos referidos braços, estando o primeiro membro de suporte horizontal ainda acoplado a uma primeira extremidade terminal das respectivas quinta e sexta hastes; um segundo membro de suporte horizontal que conecta o terceiro braço e o quarto braço em uma respectiva extremidade superior dos referidos braços, estando o segundo membro de suporte horizontal ainda acoplado a uma segunda extremidade terminal das respectivas quinta e sexta hastes; pelo menos um motor de acionamento para acionar pelo menos um dos pivôs dos braços, elevando e baixando assim de maneira coordenada o primeiro e segundo membros de suporte horizontal; e uma montagem de mesa suportada pelo primeiro e segundo membros de suporte, compreendendo ainda a montagem de mesa uma mesa horizontal com um motor para direcionar a mesa ao longo dos eixos de um paciente, um mecanismo de ajuste da inclinação para compensar a deflexão da mesa pelo peso do paciente, possuindo a montagem de mesa um movimento independente em uma amplitude de movimento horizontal de 360 graus em resposta ao movimento da plataforma motorizada rotativa.
[0021] Estas e outras características, aspectos e vantagens da presente invenção serão melhor compreendidos com referência à descrição que se segue e reivindicações anexas.
[0022] A Figura 1 é uma vista em perspectiva de uma plataforma de distribuição de um feixe em conjunto com um sistema de posicionamento do paciente.
[0023] A Figura 2 é uma vista em perspectiva de um sistema de posicionamento para posicionar uma cabeça de tratamento, um sistema de imagiologia, e uma tampa para o feixe suportada por um pórtico em anel que por sua vez é suportado por uma estrutura de suporte dos rolos.
[0024] A Figura 3 é uma vista em perspectiva de componentes de uma estrutura de acionamento e pedestal de acionamento do sistema de posicionamento.
[0025] A Figura 4 é uma vista lateral de uma plataforma Administradora da cabeça de tratamento.
[0026] A Figura 5 é uma vista de baixo da plataforma de tratamento vista na Figura 4.
[0027] A Figura 6 é uma vista em perspectiva de um escudo contra a radiação que pode ser usado com a plataforma de distribuição do feixe e componentes associados.
[0028] A Figura 7 é uma vista em perspectiva de um sistema de posicionamento do paciente.
[0029] A Figura 8 é uma vista em perspectiva de um sistema de trilho linear usado em um sistema de posicionamento do paciente.
[0030] A Figura 9 é um sistema robótico paralelo que conecta o sistema de trilho linear a uma montagem de mesa do sistema de posicionamento do paciente.
[0031] A Figura 10 é uma montagem de mesa que é usada com o sistema de posicionamento do paciente.
[0032] Uma divulgação completamente adequada da presente invenção, incluindo o melhor modo da mesma para um perito na técnica, é estabelecida mais particularmente no restante relatório descritivo, incluindo referência às figuras em anexo estabelecidas no relatório descritivo.
[0033] Irá agora ser feita referência em detalhe às modalidades da invenção, um ou mais exemplos das quais são estabelecidos abaixo. Cada exemplo é fornecido a título de explicação da invenção, não de limitação da invenção. De fato, será evidente para os peritos na técnica que podem ser feitas várias modificações e variações à presente invenção sem nos afastarmos do escopo ou espírito da invenção. Por exemplo, as características ilustradas ou descritas como parte de uma modalidade podem ser usadas em uma outra modalidade para dar origem a uma outra modalidade ainda. Assim, se pretende que a presente invenção cubra tais modificações e variações conforme surgem no escopo das reivindicações em anexo e seus equivalentes. Outros objetos, características e aspectos da presente invenção são divulgados na descrição detalhada que se segue. Deve ser entendido por um perito na técnica, que a presente discussão é uma descrição de modalidades exemplificativas apenas, e não se pretende que seja limitadora dos aspectos mais amplos da presente invenção, aspectos mais amplos esses que estão incorporados nas construções exemplificativas.
[0034] Deve se entender que as gamas mencionadas no presente documento incluem todas as gamas localizadas dentro da gama indicada. Como tal, todas as gamas mencionadas no presente documento incluem todas as subgamas incluídas nas gamas mencionadas. Por exemplo, uma gama de 100-200 também inclui gamas de 110-150, 170-190 e 153-162. Para além disso, todos os limites mencionados no presente documento incluem todos os outros limites incluídos nos limites mencionados. Por exemplo, um limite até 7 também inclui um limite até 5, até 3, e até 4,5.
[0035] Tal como usado no presente documento, o termo “cerca de” se refere a um valor mais ou menos 10% do valor referido, salvo indicação em contrário.
[0036] Ao se descrever as várias figuras no presente documento, são sempre usados os mesmos números de referência para descrever o mesmo material, aparelho ou via processual. Para evitar redundâncias, descrições detalhadas de grande parte do aparelho uma vez descrita em relação a uma figura não são repetidas nas descrições das figuras seguintes, embora tal aparelho ou processo seja marcado com os mesmos números de referência.
[0037] Uma capacidade da Plataforma de Distribuição do Feixe (BDP) é posicionar com precisão as cabeças de distribuição da radiação para distribuições de doses de radiação conformacional e altamente localizada dentro do volume clínico alvo com uma queda acentuada da dose no limite da indicação e tecido saudável circundante. A BDP pode acomodar e sustentar uma única ou múltiplas cabeças de tratamento de radioterapia, incluindo cabeças de tratamento à base de isótopos tais como a PRTH, cabeças de tratamento baseadas em aceleradores lineares (LINAC) e cabeças de tratamento de feixes de partículas. A BDP é capaz de posicionar com precisão o ponto focal de irradiação selecionado, gerado pelo sistema de cabeça(s) de tratamento de bordo em um isocentro espacial com uma precisão posicional da ordem dos ±0,1 mm. A BDP pode distribuir um ou mais isocentros ao longo do eixo dos Z da linha central do anel 20, bem como posicionar o ponto focal do feixe em qualquer ponto espacial designado no interior do anel para tratamento não isocêntrico. A BDP pode mover a(s) cabeça(s) de tratamento dentro de um envelope de movimento líder da indústria que consiste em 6 graus de liberdade (DOF). A BDP também possui um invólucro de segurança contra a radiação, tornando-a um sistema autônomo que não requer um bunker de radiação.
[0038] A Plataforma de Distribuição do Feixe (BDP) permite cabeças de distribuição da radiação posicionadas com precisão para distribuições de doses de radiação conformacional e altamente localizada. A dosagem distribuída cai dentro dos volumes clínicos alvo com uma queda acentuada da dose no limite da indicação e tecido saudável circundante. A BDP pode acomodar e sustentar uma única ou múltiplas cabeças de tratamento de radioterapia, incluindo cabeças de tratamento à base de isótopos tais como a PRTH, cabeças de tratamento baseadas em aceleradores lineares (LINAC) e cabeças de tratamento de feixes de partículas. A BDP é capaz de posicionar com precisão o ponto focal de irradiação selecionado, gerado pelo sistema de cabeça(s) de tratamento de bordo em um isocentro espacial com uma precisão posicional da ordem dos ±0,1 mm. A BDP pode distribuir um ou mais isocentros ao longo do eixo dos Z da linha central do anel, bem como posicionar o ponto focal do feixe em qualquer ponto espacial designado no interior do anel para tratamento não isocêntrico. A BDP pode mover a(s) cabeça(s) de tratamento dentro de um envelope de movimento que consiste em 6 graus de liberdade (DOF). A BDP também possui um invólucro opcional de segurança contra a radiação, tornando-a um sistema autônomo que não requer um bunker de radiação.
[0039] Como melhor se vê com referência às Figuras 1-3, a BDP 10 tem os seguintes componentes interconectados, incluindo um anel 20 e uma estrutura de suporte dos rolos 30 possuindo os rolos 32 que fornece suporte estrutural e guia o movimento rotacional para orbitar a cabeça de tratamento 40, sistema de imagiologia 50 e tampa para o feixe 60 em torno do paciente. O pórtico em anel pode ser uma estrutura sólida ou pode ser constituído por peças segmentadas. O anel circular 20 pode ter várias dimensões, dependendo do tipo de cabeça de tratamento de radiação de bordo e/ou da aplicação clínica ou industrial. O anel 20, tal como melhor visto na Figura 5, pode sustentar uma ou mais cabeças de tratamento de radiação de bordo 40 através de (uma) plataforma(s) robótica(s) 80 com 6- 12 DOF, um sistema primário de tampa para o feixe 60 e um sistema de imagiologia de raios x de bordo 100 que consiste em um ou mais tubos de raios x de ponto focal único ou múltiplo, colimadores e detectores de painel plano.
[0040] Tanto as fontes de raios x como os detectores de painel plano podem ser estáticos e estar montados diretamente no pórtico em anel 20, ou ser móveis e estar montados no anel 20 através de uma plataforma robótica. As fontes de raios x e os detectores de painel plano podem estar montados no plano com, ou em, um ângulo oblíquo ao pórtico em anel, e podem fornecer fluoroscopia, estereoimagiologia, tomossíntese e imagiologia de TC de feixe cônico para imagiologia pré-tratamento e guia de imagens durante o tratamento. O anel 20 também pode suportar e acomodar espacialmente outras modalidades de imagiologia tais como MRI, CT, PET, Ultrassons e SPECT. Um anel de freio 70 está montado na face frontal do pórtico em anel.
[0041] A estrutura de suporte dos rolos 30 fornece suporte estrutural para o anel 20. Dois ou mais rolos 32 são montados na base da estrutura de suporte de rolos 30 para guiar o movimento rotacional do pórtico em anel em torno do eixo dos z e para evitar deslocamentos axiais do pórtico em anel ao longo do eixo dos z. Quando o anel 20 é acionado, a superfície externa irá rolar na superfície de suporte dos rolos. A estrutura de suporte dos rolos também acomoda dois freios, um de cada lado da estrutura de suporte dos rolos e que irá acionar o anel de freio 70.
[0042] A estrutura de acionamento 90 está ligada à face posterior do anel 20. A função principal da estrutura de acionamento 90 é transferir a potência do motor de acionamento 92 para o pórtico em anel durante a rotação em torno do eixo dos z. A estrutura de acionamento representada tem a forma de uma pirâmide retangular; porém, a forma e as dimensões da estrutura de acionamento 92 são variáveis dependendo da aplicação.
[0043] Um eixo de transmissão 94 é montado na face posterior da estrutura de acionamento e na face superior do pedestal de acionamento, e pode ser usado com um rolamento e uma carcaça da caixa de rolamentos 96 ou uma bucha do mancal e caixa da bucha do mancal (não mostradas). O eixo de transmissão 94 fornece uma caixa para um anel deslizante, o que permite o gerenciamento de cabos para rotação contínua bidirecional e ilimitada do pórtico em anel em torno do eixo dos z. A função principal do pedestal de acionamento 100 é fornecer suporte à estrutura de acionamento 90 e acomodar os componentes da unidade de transmissão. O pedestal de acionamento acomoda o motor de acionamento 92 e uma caixa de engrenagem que comunica com o motor de acionamento. O motor e a caixa de engrenagem da engrenagem permitem a rotação bidirecional contínua do pórtico em anel em torno do eixo dos z. O motor de acionamento e a caixa de engrenagem se ligam ao eixo de transmissão 94 por meio de uma polia e sistema de engrenagem, tal como visto na Fig. 3, cremalheira e pinhão, ou diretamente ao eixo dependendo da aplicação.
[0044] A cabeça de tratamento possuindo colimadores na mesma é posicionada em uma plataforma Administradora 110 vista nas Figs. 4 e 5 e fornece 6 atuadores lineares independentes 120 que movem a(s) cabeça(s) de tratamento 40 com 6 DOF (x, y, z, rolar, inclinar e guinar) com ±0,1 mm de precisão. A plataforma Administradora da cabeça de tratamento 110 serve duas finalidades: 1) mover o ponto focal da(s) cabeça(s) de tratamento para o isocentro espacial, para acomodar as cabeças de tratamento com múltiplas características dos pontos focais; 2) mover a(s) cabeça(s) de tratamento para qualquer ponto espacial fora do isocentro espacial para realizar técnicas de distribuição avançadas de doses tais como dose painting, etc.
[0045] O compartimento do invólucro contra a radiação 120 visto na Figura 6 engloba toda a área de tratamento incluindo a BDP e a PPT. Ele pode ter uma porta 122, mostrada parcialmente levantada, que pode deslizar ou de outra forma abrir, manualmente ou acionada por um motor, para permitir o acesso ao interior do compartimento do invólucro
120. O compartimento tal como visto tem uma forma do tipo túnel, embora as dimensões e a forma finais possam ser modificadas para refletir os componentes da aplicação final. Dado que a BDP incorpora um sistema primário de tampa para o feixe, a função do compartimento do invólucro contra a radiação 120 é fornecer blindagem suficiente para a radiação dispersa para tornar o nosso sistema autônomo (isto é, nenhuma blindagem adicional de radiação – tal como um bunker - requerida).
[0046] Em sistemas de tratamento à base de isocentros, a precisão posicional do isocentro é crucial. Para estabelecer um alto grau de precisão, a plataforma Administradora da cabeça de tratamento irá permitir o movimento da cabeça de tratamento com 6 DOF e com ±0,1 mm de precisão posicional. Esta Plataforma Administradora 110 permite que o sistema da BDP corrija desvios posicionais isocêntricos devidos a imprecisões mecânicas e de usinagem, mudanças devidas ao desgaste normal causado pela operação ao longo do tempo e imprecisões devidas a focagem do colimador. As cabeças de tratamento convencionais baseadas em isocentros não utilizam uma plataforma Administradora da cabeça de tratamento ou um sistema similar para ajustar com precisão a posição do isocentro. O sistema descrito no presente documento irá manter uma posição do isocentro que não variará em torno do isocentro espacial desejado, evitando dessa forma os impactos negativos de uma queda da dose de radiação e lesões resultantes nos tecidos saudáveis.
[0047] Em algumas modalidades da presente invenção, a BDP pode ser utilizada com um sistema de posicionamento do paciente (PPS) 200 que irá posicionar com precisão um corpo humano, um animal, culturas de células, ferramentas ou outros objetos para uso com o sistema de radiocirurgia baseado na BDP. Com o uso de feedback ativo de um sistema de câmera, o PPS pode fornecer precisão posicional na ordem dos ±0,1 mm. O PPS também pode acomodar um sistema estereotáxico de bordo ou destacável, e permite ajustes em tempo real de padrões de dosagem e intervalos para tumores móveis.
[0048] O PPS 200 visto na Fig.7 é constituído por três componentes interconectados que incluem o sistema de trilho linear 210, um sistema robótico paralelo 220 e uma montagem de mesa 230.
[0049] O sistema de trilho linear 210 visto na Fig. 8 é responsável por mover os componentes do sistema de posicionamento em um eixo movendo uma placa de suporte 234 relativamente à placa de base inferior 214 do sistema de trilho
210. Uma mesa rotativa 232 está ligada à placa de suporte 234 e pode rodar continuamente através do sistema de ligação do sistema robótico paralelo 220 (Fig. 9), o qual por sua vez é rodado pelo movimento da plataforma rotativa 219 acionada pelo motor 218. Usando o movimento linear fornecido pelo motor 224, o paciente e a mesa 232 podem ser empurrados e puxados para fora da área de operação ao longo dos trilhos 211 do sistema de trilho 210. Usando a mesa rotativa 230, o paciente pode ser rodado de uma amplitude de movimento de 360º de forma a que o paciente possa ser inserido em um sistema de imagiologia no local (CT, MR, PET, DSA, etc.) se a sala de operação estiver equipada com um. Para ambos os movimentos, os respectivos motores estão equipados com um codificador primário e secundário para assegurar a precisão requerida para o tratamento. O sistema de trilho linear 210 fornece um ponto de conexão 216 para os cabos de comunicação que ligam o sistema aos controladores e processadores externos.
[0050] O sistema robótico paralelo 220 visto na Figura 9 tem quatro pares de braços paralelos 222 que estão ligados por eixos de alta precisão 221, os quais asseguram que os braços paralelos 222 podem posicionar o paciente com precisão. Três conjuntos de servomotores e caixas de engrenagem 224 são usados para acionar três juntas 225 de braços 222 de modo a posicionar a mesa do PPS 232 em qualquer sítio em um plano 2D. Os três motores 224 são codificados de maneira redundante para assegurar a precisão requerida para os movimentos motores finos quando se ajusta a posição do paciente para corrigir movimentos-alvo. Devido à alta mobilidade desta parte, a mesa pode baixar para um nível confortável para ajuste do paciente e pode subir para a altura requerida para tratamento. O Sistema Robótico Paralelo tem 3 DOF, nomeadamente: movimento ao longo do eixo dos Y (paciente para cima/para baixo), ao longo do eixo dos X (paciente para a esquerda/para a direita) e movimento rotacional do paciente (Rolagem) ao longo do eixo do paciente. A conexão se liga a uma placa de base 212 que está montada na mesa rotativa e a uma placa superior 236 que se liga à montagem de mesa descrita abaixo.
[0051] O sistema robótico paralelo 220 compreende ainda um membro de base possuindo um par de trilhos e uma plataforma que suporta os trilhos 211 ao longo de uma superfície superior da plataforma, sendo a plataforma 234 responsiva a um motor de acionamento 240 para mover a plataforma ao longo dos trilhos 211. Uma plataforma motorizada rotativa 219 é suportada acima de uma superfície superior da plataforma de trilho 214 e um sistema de ligação 220 seguro à plataforma motorizada rotativa 219 fornece um movimento vertical de uma plataforma suportada do paciente 234, possuindo o sistema de ligação um primeiro braço 301, um segundo braço
302, um terceiro braço 303 e um quarto braço 304, definindo cada um dos braços 301-304 um pivô ao longo de um ponto médio dos respectivos braços. O primeiro braço e o segundo braço estão ligados ao longo de uma respectiva extremidade inferior a uma primeira placa lateral 310 e o terceiro braço e o quarto braço estão ligados a uma respectiva extremidade inferior a uma segunda placa lateral 312. Uma primeira haste 320 conecta a extremidade inferior do primeiro braço e o terceiro braço e uma segunda haste 322 conecta a extremidade inferior do segundo braço e o quarto braço. Uma terceira haste 324 conecta os respectivos pivôs do primeiro braço e do terceiro braço, e uma quarta haste 326 conecta os respectivos pivôs do segundo braço e do quarto braço. Uma quinta haste 328 conecta uma extremidade superior do primeiro braço e a extremidade superior do terceiro braço, enquanto que um sexto braço 330 conecta uma extremidade superior do segundo braço e do quarto braço.
[0052] Um primeiro membro de suporte horizontal 340 conecta o primeiro braço e o segundo braço em uma respectiva extremidade superior dos braços, estando ainda o primeiro membro de suporte horizontal acoplado a uma primeira extremidade terminal das respectivas quinta e sexta hastes. Um segundo membro de suporte horizontal 342 conecta o terceiro braço e o quarto braço em uma respectiva extremidade superior dos braços, estando ainda o segundo membro de suporte horizontal acoplado a uma segunda extremidade terminal das respectivas quinta e sexta hastes.
[0053] Existe pelo menos um motor de acionamento 224 para acionar pelo menos um dos pivôs dos braços, elevando e baixando assim de maneira coordenada o primeiro e segundo membros de suporte horizontal. Tal como ilustrado, podem ser usados três motores de acionamento 224.
[0054] A montagem de mesa 220 é suportada pelo primeiro e segundo membros de suporte, e a montagem de mesa compreende ainda uma mesa horizontal 232 com um motor 240 para direcionar a mesa 232 ao longo do eixo de um paciente, um mecanismo de ajuste da inclinação 238 para compensar a deflexão da mesa 232 pelo peso do paciente, possuindo a montagem de mesa um movimento independente em uma amplitude de movimento horizontal de 360 graus em resposta ao movimento da plataforma motorizada rotativa.
[0055] A montagem de mesa 230 vista na Fig. 10 é a parte superior do sistema PPS. A montagem se conecta através da placa superior 236 ao aparelho robótico paralelo 220. Um motor 240 é usado para mover o tampo da mesa 232 na direção do eixo dos x do paciente. O tampo da mesa 232 é um revestimento exterior transparente à radiação (p. ex. de fibra de carbono), preenchido com resina, para minimizar a absorção do tratamento e feixes de radiação para imagiologia. Uma vez que o tampo da mesa está em cantiléver, vai sofrer uma pequena deflexão que varia com o peso do paciente. Por conseguinte, é utilizado um mecanismo de inclinação 238 com a montagem de mesa para contrariar esta deflexão e manter a área de operação do nível do sistema. Da mesma forma, o mecanismo de inclinação tem uma gama angular de ± 3 graus para acomodar os requisitos de posicionamento do paciente.
[0056] São conhecidas na técnica várias técnicas de radiocirurgia tais como refletidas nas patentes US 7,318,805 e 5,207,223, e 5,769,861. Estas três patentes são incorporadas no presente documento como referência. Adicionalmente, o uso de software aplicável e de mecanismos de hardware de controlo que são utilizados em aparelhos e processos de radiocirurgia do estado da técnica são bem conhecidos de um perito na técnica. Tais aparelhos e técnicas podem ser usados com os presentes aparelhos e processos descritos no presente documento.
[0057] Embora tenham sido descritas modalidades preferidas da invenção usando termos, dispositivos e métodos específicos, tal descrição é apenas para fins ilustrativos. As palavras usadas são palavras de descrição ao invés de limitação. É para ser compreendido que podem ser feitas mudanças e variações pelos peritos na técnica sem nos afastarmos do espírito ou do escopo da presente invenção. Para além disso, deve ser compreendido que se pode intercambiar aspectos das várias modalidades, no seu todo ou em parte. Por conseguinte, o espírito e escopo da invenção não devem se limitar à descrição das versões preferidas nela contida.
Claims (16)
1. SISTEMA DE POSICIONAMENTO DO PACIENTE, caracterizado por compreender: um aparelho de trilho linear para suportar e posicionar um paciente em um eixo, uma mesa rotativa em envolvimento operacional com o sistema de trilho linear e capaz de se movimentar continuamente com um sistema de ligação em que o tampo da mesa da montagem de mesa rotativa pode ser posicionado em um plano operacional bidimensional; e um mecanismo de ajuste da inclinação para compensar a deflexão da mesa pelo peso do paciente.
2. APARELHO DE DISTRIBUIÇÃO DE UM FEIXE DE RADIAÇÃO, caracterizado por compreender: pelo menos uma cabeça de tratamento à base de isótopos; pelo menos seis atuadores lineares, cada atuador em envolvimento operacional independente da cabeça de tratamento; um anel de suporte que segura a cabeça de tratamento e cada um dos atuadores, sendo o anel de suporte suportado por uma estrutura de anéis de suporte; um motor de acionamento em comunicação com o anel de suporte, sendo o motor de acionamento capaz de rodar bidirecionalmente o anel de suporte; e, um freio pelo menos em um dos lados do anel de suporte para segurar o anel de suporte em uma posição desejada.
3. APARELHO DE DISTRIBUIÇÃO DE UM FEIXE DE RADIAÇÃO, de acordo com a reivindicação 2, em que o sistema é caracterizado por compreender ainda um sistema de posicionamento do paciente em envolvimento operacional com um aparelho de trilho linear para suportar e posicionar um paciente em um eixo possuindo uma mesa rotativa em envolvimento operacional com o sistema de trilho linear e capaz de se movimentar continuamente com um sistema de ligação em que o tampo da mesa da montagem de mesa rotativa pode ser posicionado em um plano operacional bidimensional do aparelho do feixe de radiação.
4. PROCESSO DE DISTRIBUIÇÃO DE UMA DOSE TERAPÊUTICA DE RADIAÇÃO A UM PACIENTE HUMANO OU ANIMAL, caracterizado por compreender as etapas de: fornecer um aparelho de distribuição de um feixe de radiação possuindo pelo menos uma cabeça de tratamento à base de isótopos; pelo menos seis atuadores lineares, cada atuador em envolvimento operacional independente da cabeça de tratamento; um anel de suporte que segura a cabeça de tratamento e cada um dos atuadores, sendo o anel de suporte suportado por uma estrutura de anéis de suporte; um motor de acionamento em comunicação com o anel de suporte, sendo o motor de acionamento capaz de rodar bidirecionalmente o anel de suporte; um freio pelo menos em um dos lados do anel de suporte para segurar o anel de suporte em uma posição desejada; um sistema de posicionamento do paciente em envolvimento operacional com um aparelho de trilho linear para suportar e posicionar o paciente em um eixo possuindo uma mesa rotativa em envolvimento operacional com o sistema de trilho linear e capaz de se movimentar continuamente com um sistema de ligação em que o tampo da mesa da montagem de mesa rotativa pode ser posicionado em um plano operacional bidimensional do aparelho do feixe de radiação;
colocar um paciente em uma plataforma; mover o paciente e a plataforma para uma posição de tratamento no interior do aparelho de distribuição do feixe de radiação, sendo a posição de tratamento controlada pelo posicionamento da cabeça de tratamento e de um colimador no interior da cabeça de tratamento pelos pelo menos seis atuadores e sendo ainda controlada pelo posicionamento do paciente por movimentos controlados do tampo da mesa ao longo do eixo dos x do paciente, do eixo dos y do paciente, posicionamento do rolo rotacional ao longo dos eixos do paciente, e ajustando uma inclinação do tampo da mesa.
5. APARELHO DE DISTRIBUIÇÃO DE UM FEIXE DE RADIAÇÃO, conforme definido na reivindicação 1, caracterizado por um invólucro de proteção contra a radiação com uma porta estar situado ao longo de uma superfície superior e de pelo menos três lados do aparelho de distribuição do feixe.
6. SISTEMA DE POSICIONAMENTO DO PACIENTE, caracterizado por compreender: um membro de base compreendendo um par de trilhos, uma plataforma que suporta os trilhos ao longo de uma superfície superior da plataforma, sendo a plataforma responsiva a um motor de acionamento para mover a plataforma ao longo dos trilhos; uma plataforma motorizada rotativa suportada em uma superfície superior da plataforma; um sistema de ligação seguro à plataforma motorizada rotativa, fornecendo o sistema de ligação um movimento vertical de uma plataforma do paciente suportado, possuindo o sistema de ligação um primeiro, um segundo, um terceiro e um quarto braços, definindo cada um dos braços um pivô ao longo de um ponto médio dos respetivos braços; o primeiro braço e o segundo braço ligados ao longo de uma respetiva extremidade inferior a uma primeira placa lateral; o terceiro braço e o quarto braço ligados em uma respetiva extremidade inferior a uma segunda placa lateral; uma primeira haste conectando a extremidade inferior do primeiro braço e do terceiro braço; uma segunda haste conectando a extremidade inferior do segundo braço e do quarto braço; uma terceira haste conectando os respetivos pivôs do primeiro braço e do terceiro braço; uma quarta haste conectando os respetivos pivôs do segundo braço e do quarto braço; uma quinta haste conectando uma extremidade superior do primeiro braço e do terceiro braço; um sexto braço conectando uma extremidade superior do segundo braço e do quarto braço; um primeiro membro de suporte horizontal que conecta o primeiro braço e o segundo braço em uma respetiva extremidade superior dos referidos braços, estando o primeiro membro de suporte horizontal ainda acoplado a uma primeira extremidade terminal das respetivas quinta e sexta hastes; um segundo membro de suporte horizontal que conecta o terceiro braço e o quarto braço em uma respetiva extremidade superior dos referidos braços, estando o segundo membro de suporte horizontal ainda acoplado a uma segunda extremidade terminal das respetivas quinta e sexta hastes; pelo menos um motor de acionamento para acionar pelo menos um dos pivôs dos braços, elevando e baixando assim de maneira coordenada o primeiro e segundo membros de suporte horizontal; e, uma montagem de mesa suportada pelo primeiro e segundo membros de suporte, compreendendo ainda a montagem de mesa uma mesa horizontal com um motor para direcionar a mesa ao longo dos eixos de um paciente, um mecanismo de ajuste da inclinação para compensar a deflexão da mesa pelo peso do paciente, possuindo a montagem de mesa um movimento independente em uma amplitude de movimento horizontal de 360 graus em resposta ao movimento da plataforma motorizada rotativa.
7. APARELHO DE DISTRIBUIÇÃO DO FEIXE DE RADIAÇÃO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pela cabeça de tratamento poder aplicar radiação direcionada ao longo de um ou mais isocentros ao longo do eixo dos Z da linha central do anel.
8. APARELHO DE DISTRIBUIÇÃO DO FEIXE DE RADIAÇÃO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pela cabeça de tratamento poder aplicar um feixe de radiação direcionada para qualquer ponto espacial designado no interior do anel para tratamento não isocêntrico.
9. APARELHO DE DISTRIBUIÇÃO DO FEIXE DE RADIAÇÃO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo anel poder suportar adicionalmente outras modalidades de imagiologia selecionadas do grupo consistindo em MRI, CT, PET, ultrassons e Spect.
10. APARELHO DE DISTRIBUIÇÃO DO FEIXE DE RADIAÇÃO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo anel induzir ainda um anel de freio montado em uma face do anel e responsivo a uma pressão de travagem fornecida por pelo menos um membro de frenagem.
11. APARELHO DE DISTRIBUIÇÃO DO FEIXE DE RADIAÇÃO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pela operação dos seis atuadores permitir o posicionamento isocêntrico de um feixe-alvo e compensa desvios posicionais que podem de outra forma ocorrer devido a desgaste mecânico, imprecisões de usinagem e variações em pontos focais do colimador.
12. SISTEMA DE POSICIONAMENTO DO PACIENTE, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por estar presente um sistema de câmera estereotáxico que interage em tempo real para monitorizar pelo menos um padrão de dosagem ou um período de intervalo para irradiação de tumores móveis.
13. SISTEMA DE POSICIONAMENTO DO PACIENTE, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pela amplitude de movimento de 360 graus facilitar o posicionamento da superfície da plataforma de uma primeira posição no interior de um aparelho de distribuição de um feixe para uma segunda posição no interior de um sistema de imagiologia autônomo separado.
14. APARELHO DE POSICIONAMENTO DO PACIENTE, conforme definido na reivindicação 1, caracterizado por estar presente um sistema estereotáxico que permite modificações do padrão de dosagem em tempo real e intervalos de tempo para a distribuição de radiação a um tumor móvel.
15. APARELHO DE POSICIONAMENTO DO PACIENTE, conforme definido na reivindicação 2, caracterizado por uma cabeça administradora ser usada para montar os seis atuadores lineares e a cabeça de tratamento, permitindo assim a alteração de sinais de um sistema estereotáxico em tempo real usado para variar de forma real modificações do padrão de dosagem e um intervalo de tempo para a distribuição de radiação a um tumor móvel.
16. APARELHO DE POSICIONAMENTO DO PACIENTE, conforme definido na reivindicação 2, caracterizado por estar presente um sistema de imagiologia que permite a montagem de fontes de raios x e detetores de painel plano em posições isocêntricas ou não isocêntricas, de modo a fornecer uma imagiologia pré-tratamento e a orientação por imagens com fluoroscopia, estereoimagiologia, tomossíntese e imagiologia de TC de feixe cônico.
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