ES2886148T3 - Sistema y procedimiento de fabricación de un bolo para radioterapia utilizando una impresora tridimensional - Google Patents

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Abstract

Procedimiento de fabricación de un bolo objetivo para su utilización en radioterapia, comprendiendo el procedimiento: recibir datos de exploración tridimensionales de un área objetivo de tratamiento con radiación de un paciente; realizar (704) un primer cálculo de dosis asociado con un objetivo de tratamiento, que incluye administrar una dosis adecuada al volumen objetivo de planificación del paciente mientras se minimiza la dosis a los tejidos sanos circundantes, donde el primer cálculo de dosis se realiza en ausencia de un bolo; crear (706), por medio de un procesador y basándose en los datos de exploración tridimensional, en el volumen objetivo de planificación y en el primer cálculo de dosis, un modelo para el bolo objetivo, en el que un lado del bolo objetivo orientado hacia el paciente se conforma para adaptarse a la superficie de la piel del paciente; realizar (708) un segundo cálculo de dosis para la meta de tratamiento para el volumen objetivo de planificación, en el que el segundo cálculo de dosis se realiza basándose en la presencia del bolo objetivo según el modelo; determinar si el segundo cálculo de dosis satisface las condiciones asociadas con la meta de tratamiento: en caso de que el segundo cálculo de dosis no satisfaga las condiciones asociadas con la meta de tratamiento: a) modificar el modelo para el bolo objetivo, donde la modificación del modelo comprende uno o varios de: reducir uno o varios puntos calientes y/o uno o varios puntos fríos; mejorar la cobertura de la dosis con respecto al volumen objetivo de planificación; reducir la irregularidad superficial; modificar el modelo basándose en un análisis de un margen del volumen objetivo de planificación; y mejorar la conformidad de la distribución de dosis en los bordes del volumen objetivo de planificación; b) realizar un cálculo de dosis adicional para la meta de tratamiento para el volumen objetivo de planificación, donde el cálculo de dosis adicional se realiza basándose en la presencia del bolo objetivo, según el modelo después de la modificación del mismo; y c) en caso de que el cálculo de dosis adicional no satisfaga las condiciones asociadas con la meta de tratamiento, repetir las etapas (a) y (b) una o varias veces, hasta que se satisfagan las condiciones asociadas con la meta de tratamiento; y fabricar el bolo objetivo según el modelo.

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema y procedimiento de fabricación de un bolo para radioterapia utilizando una impresora tridimensional ESTADO DE LA TÉCNICA ANTERIOR
1. Sector técnico
La presente invención se refiere a la fabricación de un bolo para su utilización en radioterapia y, más específicamente, a un bolo personalizado y específico para el usuario, para dirigirse de manera precisa a una zona de tratamiento específica. La invención también está dirigida a la creación de un bolo para diferentes tipos de terapia, incluyendo terapia de fotones, terapia de electrones y terapia de protones. La invención describe, asimismo, cómo se puede incorporar un bolo en un dispositivo de inmovilización, y cómo un bolo personalizado, impreso en 3D, puede incorporar funcionalidad de dosímetro.
2. Introducción
La radioterapia es un tratamiento para una enfermedad en la que una parte afectada del cuerpo de un paciente es expuesta a radiación ionizante. Para una variedad de aplicaciones de tratamiento, se requiere una dosis superficial adecuada, especialmente en presencia de volúmenes objetivo superficiales. Puesto que los haces de radiación de megavoltios no depositan la dosis máxima en la superficie de la piel, en estos casos la dosis superficial puede ser aumentada superponiendo un material equivalente al tejido, denominado bolo. El bolo se utiliza más comúnmente junto con terapia de electrones, que es muy adecuada para el tratamiento de lesiones superficiales con un solo haz. Un segundo propósito del bolo es controlar la profundidad en el tejido a la que se deposita una dosis terapéutica de radiación, y modular esta profundidad en función de la posición a través del haz.
Actualmente, los radioterapeutas crean un bolo manualmente. Por ejemplo, un radioterapeuta puede aplicar cera o láminas termoplásticas a la superficie del paciente. A menudo, un radioterapeuta calienta la cera u otro material para hacerlo más flexible o maleable. El radioterapeuta puede aplicar el material del bolo en una o varias capas, para adaptarse a la superficie del paciente. A menudo, el radioterapeuta intenta crear manualmente una geometría regular o una superficie plana en el lugar de incidencia del haz. El paciente y el radioterapeuta deben esperar mientras se enfría el material del bolo.
Este enfoque manual es limitado en lo que respecta a precisión, practicidad y calidad del tratamiento administrado. En primer lugar, este proceso requiere mucha mano de obra porque implica la aplicación manual del material del bolo. Esto ocupa al paciente, potencialmente a varios miembros del personal, así como el espacio clínico, a menudo en una sala de tomografía computarizada (TC, Computed Tomography) costosa o valiosa. En segundo lugar, el bolo debe adaptarse bien a la piel del paciente, incluso en situaciones en las que la geometría es compleja, tal como el oído externo, el canto del ojo, el labio u otras extremidades. La capacidad del bolo fabricado manualmente para adaptarse a superficies irregulares es limitada. La inexactitud de la fabricación del bolo puede tener como resultado espacios de aire entre el bolo y la superficie del paciente. Los espacios de aire, a su vez, pueden dar lugar a inexactitudes sustanciales en la dosis superficial administrada, por ejemplo, superiores al 10 %. En la práctica, esto a veces requiere el llenado de los espacios de aire con una gasa húmeda; no obstante, la variabilidad en la humedad de la gasa provoca una inconsistencia en la dosis administrada. En tercer lugar, el bolo comúnmente está predefinido en el sistema de planificación como una capa uniforme, equivalente al agua, en la superficie del paciente. La similitud del bolo planeado y fabricado está limitada tanto con respecto a grosor como a curvatura, particularmente en presencia de superficies de pendiente pronunciada, complejas o curvas. Esto compromete la precisión de la distribución de la dosis administrada, en relación con el plan. En cuarto lugar, aparte de controlar la profundidad de penetración de un haz de electrones en el tejido, el bolo fabricado manualmente no alcanza la conformidad entre la dosis de radiación y el volumen objetivo. En el caso más común, la zona de dosis alta abarcará el aspecto más profundo de un tumor de forma irregular, pero también un volumen de tejido sano circundante cuya exposición a un exceso de radiación sería preferible evitar. La técnica conocida incluye: R. J. Kudchadker y otros, Journal of Applied Clinical Medical Physics, vol. 4, núm. 4, 1 de septiembre de 2003, que describe la utilización de un bolo de electrones personalizado en radioterapia de cabeza y cuello, en el que el bolo de electrones se fabrica con una fresadora controlada por ordenador, utilizando un sistema de planificación 3D para modelar el bolo de electrones.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
La figura 1 muestra un bolo de ejemplo en una superficie de ejemplo del paciente;
la figura 2 muestra un diagrama de bloques de ejemplo de un enfoque iterativo para fabricar un bolo;
la figura 3A muestra un ejemplo de un bolo impreso en 3D;
la figura 3B muestra una vista cortada del bolo impreso en 3D y la distribución de dosis calculada en el interior del pie de un paciente; y
la figura 4 muestra una interfaz de usuario de ejemplo para el diseño de bolos en una etapa inicial de prediseño; la figura 5 muestra la interfaz de usuario de ejemplo para el diseño de bolos, durante el diseño;
la figura 6 muestra un soporte de inmovilización de ejemplo con un bolo integrado;
la figura 7 muestra una realización de procedimiento de ejemplo; y
la figura 8 muestra una realización del sistema a modo de ejemplo.
DESCRIPCIÓN DETALLADA
Se dan a conocer un procedimiento y un sistema que proporcionan un modo de planificar el tratamiento de radioterapia, tal como con un solo haz de electrones o uno o varios haces de fotones, utilizando modelos informáticos del paciente derivados de datos de formación de imágenes tridimensionales, mientras se administra una dosis adecuada al volumen objetivo de planificación (PTV, Planning target volume) del paciente minimizando al mismo tiempo la dosis a tejidos sanos circundantes y estructuras normales del paciente. El bolo puede ser fabricado de manera personalizada para los pacientes con el fin de conseguir este objetivo, tal como con una impresora tridimensional.
El enfoque descrito en el presente documento puede proporcionar varias ventajas. Por ejemplo, los pacientes ya se someten a formación de imágenes de CT para la planificación del tratamiento. El sistema de ejemplo puede diseñar un bolo digitalmente con alta precisión basándose en este conjunto de datos tridimensionales sin la presencia del paciente. El sistema puede diseñar el bolo de modo que la superficie superior (proximal) del bolo mejore la conformidad con la dosis, la homogeneidad de la dosis, la uniformidad de la dosis, la calidad o el área efectiva del plan administrado de radiación. Además, el sistema puede fabricar el bolo mediante fabricación aditiva, tal como la tecnología de impresión tridimensional. El bolo impreso se puede fabricar utilizando ácido poliláctico (PLA, PolyLactic Acid), que es biocompatible. El PLA se obtiene a partir de almidones (por ejemplo, maíz) y ya se utiliza para implantes médicos en forma de tornillos, clavijas, varillas y mallas.
La impresión 3D es un modo específico de fabricación aditiva. Uno de los procedimientos más comunes de impresión 3D, y el explorado en este trabajo, es el modelado por deposición fundida (FDM, Fused Deposition Modeling). Recientemente, este proceso se ha hecho muy accesible a bajo coste, tal como los dispositivos MakerBot. La impresión 3D implica un proceso de fabricación que utiliza un modelo de CAD como entrada para crear un modelo físico en 3D aplicando muchas capas sucesivas del material elegido a una resolución alta, tal como una resolución de 100 micrómetros, aunque el sistema puede utilizar otras resoluciones y capacidades.
La impresión 3D proporciona varias ventajas sobre el enfoque manual para la fabricación de un bolo. La fabricación de un bolo se puede automatizar en gran medida y la precisión se puede mejorar sustancialmente. Dado que la fabricación se automatiza, se reduce el error humano. Por lo tanto, el bolo impreso en 3D puede proporcionar una mejor conformidad entre el bolo y la superficie del paciente, reduciendo la posibilidad de cavidades de aire que degradarían la precisión del tratamiento o proporcionarían una dosificación superior o inferior a la deseada. El bolo de PLA es duradero, a diferencia de los materiales de bolo de cera tradicionales. La mayor durabilidad puede ser particularmente importante para regímenes de tratamiento con el bolo durante un período de tiempo prolongado, tal como un régimen de 30 tratamientos diarios. Un bolo generado con precisión puede proporcionar una distribución de dosis personalizada y altamente conforme para cada paciente individual en base a sus necesidades y situación específicas. La impresión 3D permite que una clínica o un médico fabriquen internamente diseños de bolos optimizados, en lugar de realizar un pedido a un servicio externo que puede ser costoso o requerir un largo tiempo de espera. La impresión 3D puede proporcionar una reducción de costes, ahorro de tiempo, mayor flexibilidad del tratamiento y capacidad para responder a las demandas clínicas cambiantes modificando el diseño del bolo durante el curso del tratamiento.
Aparte de estas ventajas prácticas, el diseño digital y la impresión 3D de bolos también pueden mejorar el tratamiento administrado. Actualmente, el proceso de planificación de la terapia de electrones implica la selección de la energía del haz y las dimensiones de apertura de los electrones, para alcanzar una cobertura adecuada del volumen objetivo de planificación (PTV). La impresión 3D permite personalizar la superficie del paciente para optimizar la forma de las distribuciones de dosis producidas en una profundidad y zona concretas dentro del PTV. Este concepto se muestra en la figura 1. La figura 1 muestra una configuración de ejemplo 100 de un bolo 102 en una superficie de un paciente 106, a modo de ejemplo, para tratar una zona 104 de PTV específica. Este ejemplo muestra cómo se puede diseñar la forma única del bolo 102 para proporcionar tratamiento a una zona 110 que rodea estrechamente el PTV 104, en lugar de una zona 108 más grande asociada con el tratamiento estándar. La forma específica del bolo 102 está diseñada para adaptarse muy estrechamente al PTV 104 para evitar tratar tejidos corporales que están fuera del PTV 104. Cuando se imprimen bolos en 3D, el sistema puede generar un bolo específico para el paciente sin introducir nuevas etapas para el paciente, puesto que los datos de la CT se obtienen habitualmente como parte del proceso de planificación del tratamiento.
Se puede construir un bolo 102 para múltiples tipos diferentes de radioterapia. Por ejemplo, se puede construir un bolo 102 para su utilización en terapia de fotones, terapia de electrones o terapia de protones. La propagación y otras características de los fotones, electrones y protones son diferentes. Por lo tanto, se pueden utilizar diferentes formas, tamaños, grosores y/o construcciones de bolo para dirigir una dosis de tratamiento con radiación a una misma zona del cuerpo utilizando diferentes terapias de radiación.
Los profesionales de la radioterapia pueden utilizar un bolo para terapia con fotones de megavoltios, especialmente cuando se requiere una dosis máxima en la piel del paciente. Se puede fabricar un bolo impreso en 3D, basado en mediciones de los contornos de la piel del paciente y en la zona de tratamiento objetivo en el interior del cuerpo. Con mediciones precisas de los contornos de la piel y del cuerpo del paciente, el bolo impreso en 3D se puede moldear para que se adapte con precisión a la superficie del paciente, incluso en presencia de geometrías muy complejas, tales como las zonas alrededor de la cara, las orejas o las cavidades quirúrgicas. Tal como se expuso anteriormente, mientras que la superficie del bolo orientada hacia el paciente tiene una forma basada en la geometría del cuerpo, la superficie del bolo orientada hacia el paciente está conformada de modo que los tratamientos con radiación, cuando se aplican desde uno o varios puntos externos al cuerpo a través del bolo, se dirigen para afectar solo a una zona objetivo de tratamiento deseada específica en el interior del cuerpo y/o en la superficie de la piel.
No obstante, debido a diferencias en el modo en que los fotones interactúan y/o se propagan en comparación con los electrones y protones, es difícil controlar la conformidad de dosis altas (concordancia entre las formas del volumen de dosis alta y del objetivo) mediante la utilización de un bolo. Por lo tanto, el sistema puede fabricar un bolo de ajuste preciso de un grosor (o grosor variable, si se desea) especificado por un médico u otro profesional de tratamiento con radiación, para conseguir la dosis requerida de tratamiento con radiación en la superficie. Se puede utilizar cualquier cálculo de dosis de fotones exacto junto con este proceso de diseño. En un ejemplo de implementación, el sistema utiliza el algoritmo analítico anisotrópico (AAA, de Varian Medical), pero existen muchos otros algoritmos adecuados que pueden ser utilizados indistintamente. Las ventajas del enfoque incluyen, entre otras, (i) diseño de bolos a partir de datos de CT, lo que resulta en una menor participación humana en el proceso de creación del bolo, (ii) conformidad del bolo con superficies complejas (por ejemplo, una post-mastectomía en el sitio quirúrgico), y (iii) especificación del grosor o densidad del bolo (que, a su vez, controla la dosis superficial).
Puesto que algunos de los escenarios más complejos y comunes para la utilización de un bolo implican terapia con haz de electrones, muchos de los ejemplos dados a conocer en el presente documento se centran principalmente en esa aplicación. Aunque el diseño de la superficie distal (la superficie que se acopla a la piel) se basa en datos de CT que indican la superficie y los contornos del paciente, el diseño del bolo para dirigirse al PTV a través de la superficie proximal no es trivial. Los electrones se dispersan dentro de cualquier medio de una manera compleja y, por lo tanto, los enfoques simples, tales como el trazado de rayos, no son adecuados. Un algoritmo para el diseño de bolos puede alcanzar objetivos dosimétricos específicos. El sistema puede incorporar este algoritmo en un enfoque común de planificación de tratamiento. El sistema puede dar a conocer una interfaz que permite la fabricación del bolo optimizado mediante impresión 3D. El algoritmo puede funcionar junto con un sistema de planificación de haz externo, lo que evita la necesidad de volver a implementar un cálculo de dosis preciso del sistema. El sistema puede incorporar el algoritmo de Monte Carlo de electrones (eMC, electron Monte Carlo). Un diagrama de bloques 200 de un enfoque iterativo del algoritmo se describe en la figura 2.
Después de calcular una distribución de dosis inicial en ausencia de bolo 202, el plan de tratamiento, el conjunto de CT, las estructuras y la distribución de dosis son proporcionadas a un sistema 204 que implementa el algoritmo. El sistema 204 calcula una aproximación inicial del diseño del bolo para conseguir una cobertura conforme del volumen objetivo. El sistema puede devolver el diseño del bolo al sistema de planificación para el cálculo de dosis con el diseño del bolo 206. El sistema puede iterar este proceso de manera automatizada, con ciclos subsiguientes que también abordan aspectos más sutiles de la mejora de la distribución de dosis, tales como puntos calientes, puntos fríos y optimización de la conformidad en los bordes del volumen objetivo. Por ejemplo, si el cálculo de dosis con el bolo 206 no es aceptable 208, entonces el sistema 204 puede iterar de nuevo el diseño del bolo. La evidencia empírica muestra que 2 o 3 iteraciones suelen ser suficientes para conseguir una alta calidad del plan. Si, no obstante, el diseño del bolo 208 es aceptable, entonces el bolo puede ser exportado, por ejemplo, mediante un formato de archivo STL, a un dispositivo 210 de fabricación de bolos, tal como una impresora 3D. El dispositivo 210 de fabricación de bolos puede fabricar el bolo con una mínima intervención del usuario. Después de la fabricación, un médico o un radioterapeuta puede colocar el bolo en el paciente para confirmar que la colocación y el ajuste son correctos. Si lo desea, el médico o el radioterapeuta puede realizar una exploración de CT adicional con el bolo colocado, para obtener un cálculo de dosis final con el bolo fabricado real. El cálculo de dosis de ejemplo 214 puede funcionar según el algoritmo de Monte Carlo de electrones (eMC), pero puede ser reemplazado por cualquier algoritmo de cálculo de dosis de electrones adecuadamente preciso. De manera similar, para diferentes tipos de radioterapia, se pueden aplicar diferentes algoritmos, tal como un algoritmo para terapia de protones o fotones.
El sistema de optimización y diseño de bolos de la figura 2 es modular, es decir, la parte 204 de diseño de bolos está aislada de la parte de cálculo de dosis 202, 206. Para terapia de protones, el algoritmo de cálculo de electrones, eMC en el sistema de planificación del tratamiento podría ser reemplazado por un algoritmo de cálculo de dosis de protones. Los algoritmos de ejemplo para el cálculo de dosis de protones pueden ser analíticos o de Monte Carlo. Se requeriría un cierto ajuste del algoritmo de optimización del bolo para su utilización en aplicaciones de terapia de protones, en concreto los parámetros de modulación zonal y ajuste en el margen de volumen objetivo de planificación. Es posible que se requiera algún ajuste del algoritmo de optimización del bolo para aplicaciones de terapia con protones, tal como los operadores de suavizado zonal, para ajustar la cobertura de dosis en la superficie distal del PTV, los puntos calientes y fríos dentro del PTV y la cobertura en los márgenes del PTV.
La figura 3A muestra un ejemplo de un bolo 302 impreso en 3D colocado en un molde de un pie 300. La figura 3B muestra una vista cortada del bolo 302 impreso en 3D y la distribución de dosis calculada, dentro de un pie 300 del paciente. El PTV 306 está dentro de una zona 306 que recibe el nivel prescrito de la dosis de radioterapia administrada, centrando de este modo la radioterapia y reduciendo sus efectos sobre otros tejidos circundantes. Aunque este ejemplo muestra la utilización de un bolo con un pie, el sistema puede recibir datos de exploración de CT prácticamente de cualquier parte del cuerpo, y diseñar un bolo correspondiente para impresión 3D basándose en esos datos de exploración de CT, una zona de tratamiento deseada y una dosis de radioterapia deseada.
La figura 4 muestra una interfaz de usuario de ejemplo 400 para el diseño de bolos en una etapa inicial de prediseño. En este ejemplo, el usuario selecciona un material de bolo, tal como PLA, y el sistema utiliza las características de radiación de ese material al calcular el tamaño y la forma del bolo impreso en 3D. El usuario especifica también otros datos, tales como los datos de exploración de CT del paciente, la zona de tratamiento deseada dentro de los datos de exploración de CT, un régimen de tratamiento con radiación deseado e información de dosificación, etc. Los datos de exploración de CT pueden estar en formato DICOM, por ejemplo. La estructura establecida, tal como se describe en los datos de exploración de CT en el sistema de planificación del tratamiento, se puede representar en formato de estructura RT de DICOM u otro formato digital adecuado. La estructura de PTV se define dentro de la estructura establecida a la que se tiene que ajustar la dosis. El objeto del bolo inicial (si lo hay) se puede seleccionar de un conjunto definido en el sistema de planificación del tratamiento, tal como una selección de un conjunto de plantillas de formas de bolo. El nivel de un punto caliente dentro de la distribución de dosis indica el nivel de compensación que debe ser realizada durante la optimización. La interfaz de usuario también permite al usuario especificar el material del bolo, tal como PLA, ABS u otro material. La interfaz de usuario permite al usuario especificar una resolución o tamaño de cuadrícula que se utilizará en el proceso de optimización del bolo. Utilizando estos datos como entrada, el usuario puede clicar en el botón “EJECUTAR” para iniciar un diseño de bolo. La figura 5 muestra la interfaz 500 de usuario, a modo de ejemplo, después de que el usuario clica en el botón “EJECUTAR”. La interfaz de usuario 500 puede presentar un modelo 3D virtual del bolo en la pantalla antes de imprimir el modelo 3D. La interfaz de usuario 500 permite que el usuario continúe ajustando las diversas configuraciones, tal como el material del bolo, y vea iterativamente cómo se verá el bolo impreso en 3D con la configuración actualizada. El sistema puede proporcionar detalles adicionales sobre el bolo que se va a imprimir en 3D, tales como el peso estimado, las dimensiones, el tiempo de fabricación, el coste y la cantidad de materiales, el número máximo (si corresponde) de tratamientos para los que está clasificado el bolo impreso en 3D, etc. Cuando el usuario está satisfecho con la vista del diseño en la interfaz de usuario 500, el usuario puede enviar el modelo de bolo a una impresora 3D para su creación.
Ciertos tratamientos con radiación se dirigen a partes sensibles del cuerpo, tal como la radioterapia para el cáncer de mama. El tejido mamario es deformable y puede cambiar de posición y forma más que las partes del cuerpo con huesos para soportar y proporcionar estructura. Por lo tanto, un bolo para utilizar con radioterapia para tratamientos de cáncer de mama puede ser difícil de colocar. Además, ciertas partes de la zona afectada del cuerpo, tal como la piel en el pliegue inframamario, se pueden irritar o tener otros problemas derivados del tratamiento con radiación. Para tratar estos y otros problemas, el sistema puede analizar los datos de exploración de CT de la mama, e imprimir en 3D un soporte de inmovilización para estabilizar la mama. Adicionalmente, se puede incorporar un bolo personalizado impreso en 3D, tal como se ha descrito anteriormente, en el soporte de inmovilización.
La figura 6 muestra un ejemplo de soporte de inmovilización 600 con un bolo 602 integrado. El soporte de inmovilización 600 es, en este ejemplo, una malla de inmovilización 604 con una correa 606 que rodea el torso del paciente para mantener la malla de inmovilización 604 en su lugar. Un bolo 602 está integrado en la malla de inmovilización 604. El bolo 602 no es una parte separada unida o fijada a la malla de inmovilización 604, sino que el bolo 602 y la malla de inmovilización 604 se crean como parte del mismo proceso de impresión 3D. La malla de inmovilización 604 puede ser una malla, un recipiente sólido, un recipiente sustancialmente sólido, un bloque con una cavidad en la que se introduce la mama (u otra parte del cuerpo) como parte del tratamiento, etc. La malla 604 se muestra aquí como un ejemplo. Debido a que la malla de inmovilización 604 se genera en base a datos de exploración de CT, la malla de inmovilización 604 se ajusta a las dimensiones del paciente de una manera muy precisa. De este modo, cuando la paciente utiliza el soporte de inmovilización 600, la mama de la paciente es sujetada, para evitar daños o irritación en el pliegue inframamario 608, y el tejido mamario es inmovilizado para que el bolo esté en la misma posición para cada sesión del tratamiento en un régimen de tratamiento periódico. Por lo tanto, el tratamiento con radiación se administra de manera coherente en la misma zona de la mama, de manera que refleja con precisión la distribución de dosis creada durante la planificación del tratamiento. La mama es inmovilizada en la misma posición y el bolo está en la misma posición con respecto a la mama inmovilizada. La malla de inmovilización 604 integrada y el bolo 602 permiten solamente la acumulación de dosis mínima sobre el área de inmovilización, es decir, el área de la malla 604 distinta del bolo 602. El bolo 602 está diseñado de manera específica por paciente, para permitir un tratamiento con radiación preciso y uniforme para el cuerpo de ese paciente. Además, este enfoque puede reducir los requisitos laborales asociados con el diseño, la adaptación y la colocación del bolo como parte de un régimen de radioterapia. El bolo 602 en el soporte de inmovilización 600 puede estar diseñado para cualquiera de los tres tipos diferentes de radiación descritos anteriormente: fotón, electrón y protón. Aunque el ejemplo dado a conocer en el presente documento se refiere al tejido mamario, un enfoque similar con una malla de inmovilización 604 y un bolo 602 impreso en 3D integrado se puede aplicar a prácticamente cualesquiera otras partes del cuerpo, tales como la cabeza y el cuello, el cuero cabelludo, los tobillos y otras extremidades.
El sistema puede reducir, cuando se diseña un soporte de inmovilización 600 impreso en 3D de este tipo y un bolo 602 integrado, el efecto de acumulación fuera del área del bolo. El sistema puede controlar diversos aspectos de la malla de inmovilización 604, tales como la densidad de la malla o el tamaño de las celdas en la malla, el grosor de las ‘líneas’ del material impreso en 3D en la malla o la densidad electrónica efectiva del material impreso en 3D (a veces llamado ‘relleno’ en terminología de impresión 3D). En una variación, el soporte de inmovilización 600 se puede imprimir en 3D para incluir soportes u ojales o algún otro accesorio para conectar la correa 606.
En un tratamiento con radiación que cambia progresivamente, el sistema puede recibir datos de exploración de CT (u otros datos de formación de imágenes corporales) del paciente, y diseñar una serie de mallas de inmovilización 604 y bolos 602 para diferentes etapas del plan de tratamiento. Por ejemplo, el plan de tratamiento puede incluir una dosis alta de radiación de electrones durante las semanas 1 y 2 , mientras que la dosis de radiación de electrones se reduce durante las semanas 3 y 4. El sistema puede diseñar e imprimir en 3D, bajo pedido (tal como la noche anterior a una cita en la que se requiere un nuevo bolo), una primera combinación de malla de inmovilización 604 y bolo 602 para las semanas 1 y 2, y una segunda combinación de malla de inmovilización 604 y bolo 602 para las semanas 3 y 4. Cada combinación se basa en los mismos datos de exploración de CT del paciente, pero incorpora un bolo 602 de diferente forma, tamaño, tipo y/o en una posición diferente en la malla de inmovilización 604. Adicionalmente, el sistema puede incorporar retroalimentación del progreso del tratamiento, y revisar los que aún no están impresos en la serie que se adaptará a las cambiantes necesidades de la radioterapia y a las reacciones cambiantes del cuerpo a la radioterapia.
Cuando se aplica radioterapia, los médicos (u otras personas) a menudo desean saber si la radiación se está administrando correctamente y cuánta radiación se está administrando, entre otros puntos de datos. Un bolo impreso en 3D puede incluir varios mecanismos para recoger estos datos. Por ejemplo, un bolo impreso en 3D puede ser diseñado de modo que el proceso de impresión 3D cree (o deje) una cavidad o cavidades específicas en el bolo para recibir dosímetros de radiación. Un médico u otro usuario puede introducir un dosímetro de radiación en la cavidad del bolo antes del tratamiento, para recoger datos durante el tratamiento y, a continuación, puede retirar el dosímetro de radiación después del tratamiento. La forma de la cavidad puede ser adaptada a un tipo específico de dosímetro, por lo que solo ajustará el tipo correcto de dosímetro o dosímetros. La cavidad puede tener prácticamente cualquier forma y, opcionalmente, puede incluir pestillos, soportes u otro mecanismo de restricción, para colocar el dosímetro y retenerlo en su sitio. Debido a que el diseño 3D y el proceso de impresión permiten un control total del diseño 3D del bolo, los dosímetros se pueden incorporar dentro del bolo para permitir dosimetría in vivo. Los dosímetros de ejemplo incluyen cámaras de ionización, diodos, transistores de efecto de campo de metalóxido-semiconductor (MOSFET, Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors), películas radiográficas, películas radiocrómicas, detectores de diamante, dosímetros de luminiscencia estimulados ópticamente (OSLD, Optically Stimulated Luminiscence Dosimeters), o conjuntos de los mismos. Debido a que el bolo está en contacto directo con la piel, los dosímetros también se pueden colocar proximales a la superficie de la piel (o muy cerca de la superficie de la piel, en el interior del bolo o sobre el mismo) para permitir una lectura en tiempo real de la dosis de radiación recibida por la piel durante el tratamiento.
En una realización, el propio material que forma el bolo puede ser una especie de dosímetro. Ciertos materiales son materiales que producen centelleo, o materiales que exhiben centelleo, la propiedad de luminiscencia cuando son excitados con radiación ionizante, tales como los plásticos PET o PEN, que se pueden imprimir en 3D. Los materiales que producen centelleo pueden ser cristales o líquidos orgánicos, cristales inorgánicos, vidrio especializado, así como materiales plásticos que producen centelleo. Los materiales plásticos que producen centelleo habitualmente incluyen un material que produce centelleo (o flúor) suspendido en una base de polímero. A medida que la impresora 3D crea el bolo, todo el material a partir del cual se crea el bolo puede incluir uno o varios materiales que producen centelleo. A continuación, cuando el bolo es utilizado en la radioterapia, los materiales que producen centelleo reaccionan y emiten fluorescencia. El bolo puede incluir diferentes tipos de materiales que producen centelleo activados a diferentes niveles de radiación. Por lo tanto, el tipo, la cantidad o la posición del material que produce centelleo que reacciona, pueden proporcionar una indicación de la cantidad y la localización de la radiación administrada. La impresora 3D también puede incorporar diferentes materiales que producen centelleo en diferentes zonas del bolo. La impresora 3D puede incorporar materiales que producen centelleo en el bolo en patrones que forman palabras o símbolos cuando se aplica una dosis de radiación adecuada al bolo. Por ejemplo, la mayoría del material del bolo no produce centelleo y, durante la impresión 3D, ciertas zonas del bolo se construyen con materiales que producen centelleo, en patrones que emiten fluorescencia cuando son expuestos a una cantidad específica de radiación. A continuación, cuando el bolo se utiliza para el tratamiento, los patrones de los materiales que producen centelleo incorporados en el bolo emiten fluorescencia. En un ejemplo, un patrón de material que produce centelleo con la forma de una cara sonriente, una marca de verificación o la palabra “SÍ” pueden emitir fluorescencia cuando la radiación está en el nivel deseado. A la inversa, los patrones de los materiales que producen centelleo incorporados en el bolo también pueden indicar cuándo la dosis es demasiado baja o demasiado alta con diferentes patrones, tal como una letra “X” o una cara con el ceño fruncido. Con respecto a la malla de inmovilización 604, la impresora 3D también puede incluir materiales que producen centelleo en la malla de inmovilización 604, para proporcionar una indicación visual de si la dosis de radiación es insuficiente o demasiado alta.
Aunque la realización principal explicada en el presente documento es un bolo que está en contacto directo con la piel de un paciente, se pueden adaptar enfoques y algoritmos de impresión 3D similares para otros usos relacionados, que adaptan de manera personalizada una dosis de radiación para un paciente, pero que no están en contacto directo con la piel del paciente. Por ejemplo, en lugar de un algoritmo para dar forma a un bolo que se aplicará a la piel de un paciente con el fin de administrar la dosis de radiación deseada, se puede aplicar un proceso de diseño similar y un algoritmo similar para diseñar un compensador de protones personalizado, que se colocará más arriba en un haz de radiación de protones. Dicho compensador de protones no estaría en contacto directo con la piel del paciente, sino que estaría más arriba. Cuando está en posición para el haz de radiación de protones, el compensador de protones personalizado y específico del paciente modula la profundidad de la dosis alta depositada en función de la posición a través del haz, de modo que se administre la cantidad deseada de radiación de protones y que la distribución de dosis terapéutica se ajuste a la curvatura del aspecto profundo del volumen tumoral. El tratamiento con radiación puede incluir una combinación de un compensador de protones más arriba y un bolo en contacto con la piel del paciente.
La figura 7 muestra un procedimiento de ejemplo. Las operaciones que se presentan en el presente documento son ejemplos. El procedimiento puede incluir etapas adicionales, eliminar ciertas etapas, realizar las etapas en un orden diferente al que se presenta en el presente documento, y realizar las etapas en cualquier combinación o permutación. Un sistema configurado para poner en práctica el procedimiento de ejemplo recoge datos de exploración tridimensionales de un área objetivo de tratamiento con radiación de un usuario (702). El sistema realiza un primer cálculo de dosis para un objetivo de tratamiento para el área objetivo de tratamiento con radiación sin un bolo (704). Los cálculos de dosis se pueden basar en un algoritmo de Monte Carlo de electrones (eMC). El sistema crea, basándose en los datos de exploración tridimensionales, el área objetivo de tratamiento con radiación y el cálculo de dosis, un modelo para un bolo objetivo (706).
El sistema realiza un segundo cálculo de dosis para la meta de tratamiento para el área objetivo de tratamiento con radiación, según el modelo del bolo objetivo (708). Cuando el segundo cálculo de dosis satisface las condiciones asociadas con la meta de tratamiento, el sistema puede enviar el modelo para el bolo objetivo a un dispositivo de fabricación, para fabricar una réplica del bolo objetivo para su utilización con el área objetivo de tratamiento con radiación del usuario. Si el segundo cálculo de dosis no satisface las condiciones asociadas con la meta de tratamiento, el sistema puede realizar un análisis del modelo para el bolo objetivo para, como mínimo, uno de: un punto caliente, un punto frío, cobertura de dosis, irregularidad de la superficie, un margen de un volumen objetivo de planificación, o conformidad en los bordes del volumen objetivo de planificación. En base al análisis, el sistema puede revisar el modelo para fabricar un modelo revisado, y enviar el modelo revisado al dispositivo de fabricación para fabricar la réplica del bolo objetivo para utilizar con el área objetivo de tratamiento con radiación del usuario. La réplica puede estar compuesta de ácido poliláctico o de algún otro material adecuado para su utilización con una impresora 3D. El sistema puede iterar el análisis y revisar el modelo hasta que el modelo revisado satisfaga las condiciones asociadas con la meta de tratamiento. El dispositivo de fabricación puede ser una impresora 3D. El modelo puede ser un archivo STL. El sistema puede presentar o representar el modelo en una interfaz de usuario antes de la fabricación por medio de la impresora 3D.
Una vez que el bolo está impreso en 3D, el sistema puede verificar que satisface las condiciones asociadas con la meta de tratamiento en base a una exploración de tomografía computarizada del bolo mientras está colocado en el área objetivo de tratamiento con radiación del usuario. De manera similar, el sistema puede recoger datos de radiación por medio de dosímetros incorporados en el bolo, introducidos en el bolo, o mediante materiales que producen centelleo, que forman parte del material del bolo.
El lado del bolo orientado hacia el paciente está conformado para adaptarse a una superficie del área objetivo de tratamiento con radiación. El lado de incidencia del haz de la réplica puede conformado a una superficie geométrica regular o a alguna otra forma o contorno, de tal manera que la radiación que pasa a través del bolo se administra en la dosificación deseada a una parte deseada de la piel o el cuerpo del usuario cuando está colocado en el área objetivo de tratamiento con radiación del usuario y se aplica un haz de radiación al área objetivo de tratamiento con radiación del usuario a través del bolo. El bolo se puede reutilizar para múltiples sesiones de tratamiento con radiación.
Haciendo referencia a la figura 8, un sistema y/o dispositivo informático de ejemplo 800 incluye una unidad de procesamiento (CPU o procesador) 820 y un bus 810 del sistema que acopla diversos componentes del sistema, incluida la memoria 830 del sistema, tal como una memoria de solo lectura (ROM, Read Only Memory) 840 y una memoria de acceso aleatorio (RAM, Random Access Memory) 850, al procesador 820. El sistema 800 puede incluir una memoria caché 822 de alta velocidad conectada directamente con el procesador 820, muy cerca de, o integrada como parte del mismo. El sistema 800 copia datos de la memoria 830 y/o del dispositivo de almacenamiento 860 a la memoria caché 822, para un acceso rápido por parte del procesador 820. De esta manera, la memoria caché proporciona un aumento de rendimiento que evita retrasos del procesador 820 mientras espera datos. Estos y otros módulos pueden controlar o ser configurados para controlar el procesador 820 para realizar diversas operaciones o acciones. Otra memoria 830 del sistema también puede estar disponible para su utilización. La memoria 830 puede incluir múltiples tipos diferentes de memoria con diferentes características de rendimiento. Se puede apreciar que la invención puede funcionar en un dispositivo informático 800 con más de un procesador 820, o en un grupo o grupo de dispositivos informáticos conectados en red, para proporcionar una mayor capacidad de procesamiento. El procesador 820 puede incluir cualquier procesador de propósito general y un módulo de hardware o módulo de software, tal como el módulo 1 862, el módulo 2 864 y el módulo 3 866 almacenados en el dispositivo de almacenamiento 860, configurado para controlar el procesador 820, así como un procesador de propósito especial, en el que están incorporadas instrucciones de software en el procesador. El procesador 820 puede ser un sistema informático autónomo, que contiene múltiples núcleos o procesadores, un bus, un controlador de memoria, una memoria caché, etc. Un procesador de múltiples núcleos puede ser simétrico o asimétrico. El procesador 820 puede incluir múltiples procesadores, tal como un sistema que tiene múltiples procesadores físicamente separados en diferentes conectores, o un sistema que tiene múltiples núcleos de procesador en un solo chip físico. De manera similar, el procesador 820 puede incluir múltiples procesadores distribuidos, situados en múltiples dispositivos informáticos separados, pero trabajando juntos, tal como a través de una red de comunicaciones. Múltiples procesadores o núcleos de procesador pueden compartir recursos tales como la memoria 830 o la memoria caché 822, o pueden funcionar utilizando recursos independientes. El procesador 820 puede incluir uno o varios de una máquina de estado, un circuito integrado de aplicación específica (ASIC, Application Specifis Integrated Circuit) o una matriz de puertas programables (PGA, Programmable Gate Array) que incluye una pGa en campo.
El bus 810 del sistema puede ser cualquiera de varios tipos de estructuras de bus, que incluyen un bus de memoria o controlador de memoria, un bus de periféricos y un bus local, que utilizan cualquiera de una variedad de arquitecturas de bus. Una entrada/salida básica (BIOS) almacenada en la ROM 840 o similar, puede proporcionar la rutina básica que ayuda a transferir información entre elementos dentro del dispositivo informático 800, tal como durante el arranque. El dispositivo informático 800 incluye, además, dispositivos de almacenamiento 860 o medios de almacenamiento legibles por ordenador, tales como una unidad de disco duro, una unidad de disco magnético, una unidad de disco óptico, una unidad de cinta, una unidad de estado sólido, una unidad de RAM, dispositivos de almacenamiento extraíbles, una matriz redundante de discos económicos (RAID, Redundant Array of Inexpensive Disks), un dispositivo de almacenamiento híbrido, o similar. El dispositivo de almacenamiento 860 puede incluir módulos de software 862, 864, 866 para controlar el procesador 820. El sistema 800 puede incluir otros módulos de hardware o software. El dispositivo de almacenamiento 860 está conectado al bus del sistema 810 mediante una interfaz de unidades. Las unidades y los dispositivos de almacenamiento legibles por ordenador asociados proporcionan almacenamiento no volátil de instrucciones, estructuras de datos, módulos de programa y otros datos legibles por ordenador, para el dispositivo informático 800. En un aspecto, un módulo de hardware que realiza una función concreta incluye el componente de software almacenado en un dispositivo tangible de almacenamiento legible por ordenador, en conexión con los componentes de hardware necesarios, tales como el procesador 820, el bus 810, la pantalla 870, y así sucesivamente, para llevar a cabo una función concreta. En otro aspecto, el sistema puede utilizar un procesador y un dispositivo de almacenamiento legible por ordenador para almacenar instrucciones que, cuando son ejecutadas por el procesador, hacen que el procesador realice operaciones, un procedimiento u otras acciones específicas. Los componentes básicos y las variaciones apropiadas pueden ser modificados dependiendo del tipo de dispositivo, por ejemplo, si el dispositivo 800 es un dispositivo informático de mano, pequeño, un ordenador de escritorio o un servidor informático. Cuando el procesador 820 ejecuta instrucciones para realizar “operaciones”, el procesador 820 puede realizar las operaciones directamente y/o facilitar, dirigir o colaborar con otro dispositivo o componente para realizar las operaciones.
Aunque la realización o realizaciones a modo de ejemplo descritas en el presente documento emplean el disco duro 860, otros tipos de dispositivos de almacenamiento legibles por ordenador que pueden almacenar datos que son accesibles por un ordenador, tales como casetes magnéticos, tarjetas de memoria flash, discos digitales versátiles (DVD, Digital Versatile Disk), cartuchos, memorias de acceso aleatorio (RAM) 850, una memoria de solo lectura (ROM) 840, un cable que contiene un flujo de bits y similares, también se pueden utilizar en el entorno operativo a modo de ejemplo. Los medios tangibles de almacenamiento legibles por ordenador, los dispositivos de almacenamiento legibles por ordenador o los dispositivos de memoria legibles por ordenador, excluyen expresamente medios tales como ondas transitorias, energía, señales portadoras, ondas electromagnéticas y señales per se.
Para permitir la interacción del usuario con el dispositivo informático 800, un dispositivo de entrada 890 representa cualquier número de mecanismos de entrada, tales como un micrófono para hablar, una pantalla táctil para gestos, o una entrada gráfica, teclado, ratón, entrada de movimiento, voz, etc. Un dispositivo de salida 870 también puede ser uno o varios de una serie de mecanismos de salida conocidos por los expertos en la materia. En algunos casos, los sistemas multimodales permiten a un usuario proporcionar múltiples tipos de entrada para comunicarse con el dispositivo informático 800. La interfaz de comunicaciones 880, en general, gobierna y gestiona la entrada del usuario y la salida del sistema. No hay ninguna limitación sobre el funcionamiento de ninguna disposición de hardware en concreto y, por lo tanto, el hardware básico representado puede ser sustituido fácilmente por disposiciones de hardware o software inalterable mejoradas, a medida que estas se desarrollen.
Para mayor claridad de explicación, la realización ilustrativa del sistema se presenta incluyendo bloques funcionales individuales, que incluyen bloques funcionales etiquetados como un “procesador” o procesador 820. Las funciones que estos bloques representan pueden ser proporcionadas mediante la utilización de hardware compartido o dedicado, que incluye, pero que no está limitado a, hardware capaz de ejecutar software y hardware, tal como un procesador 820, que está construido específicamente para funcionar como un equivalente al software que se ejecuta en un procesador de propósito general. Por ejemplo, las funciones de uno o varios procesadores presentados en la figura 8 pueden ser proporcionadas por un solo procesador compartido o por múltiples procesadores. (No se debe interpretad que la utilización del término “procesador” se refiere exclusivamente a un hardware capaz de ejecutar software). Las realizaciones ilustrativas pueden incluir hardware de microprocesador y/o de procesador de señal digital (DSP, Digital Signal Processor), memoria de solo lectura (ROM) 840, para almacenar el software que realiza las operaciones que se describen a continuación, y memoria de acceso aleatorio (RAM) 850, para almacenar resultados. También se pueden proporcionar realizaciones de hardware de integración a muy gran escala (VLSI, Very Large Scale Integration), así como circuitos de VLSI personalizados en combinación con un circuito dSp de propósito general.
Las operaciones lógicas de las diversas realizaciones se implementan como: (1) una secuencia de etapas, operaciones o procedimientos implementados por ordenador, que se ejecutan en un circuito programable dentro de un ordenador de uso general, (2) una secuencia de etapas, operaciones o procedimientos implementados por ordenador, que se ejecutan en un circuito programable de uso específico; y/o (3) módulos de máquina interconectados o motores de programa dentro de los circuitos programables. El sistema 800 mostrado en la figura 8 puede poner en práctica la totalidad o una parte de los procedimientos citados, puede formar parte de los sistemas citados y/o puede funcionar según instrucciones en los dispositivos tangibles de almacenamiento legible por ordenador citados. Dichas operaciones lógicas pueden ser implementadas como módulos configurados para controlar el procesador 820 para realizar funciones concretas según la programación del módulo. Por ejemplo, la figura 8 muestra tres módulos Mod1 862, Mod2 864 y Mod3 866, que son módulos configurados para controlar el procesador 820. Estos módulos pueden estar almacenados en el dispositivo de almacenamiento 860 y ser cargados en una RAM 850 o memoria 830 en el momento de la ejecución, o pueden estar almacenados en otros emplazamientos de memoria legible por ordenador.
Se pueden virtualizar una o varias partes del dispositivo informático de ejemplo 800 hasta, incluso, el dispositivo informático 800 completo. Por ejemplo, un procesador virtual puede ser un objeto de software que es ejecutado según un conjunto particular de instrucciones, incluso cuando un procesador físico del mismo tipo que el procesador virtual no está disponible. Una capa de virtualización o un “ordenador central” virtual puede habilitar componentes virtualizados de uno o varios dispositivos informáticos o tipos de dispositivos diferentes mediante la traducción de operaciones virtualizadas en operaciones reales. No obstante, en última instancia, el hardware virtualizado de todo tipo es implementado o ejecutado mediante algún hardware físico subyacente. Por lo tanto, la capa informática de virtualización puede funcionar sobre una capa informática física. La capa informática de virtualización puede incluir uno o varios de una máquina virtual, una red de superposición, un hipervisor, conmutación virtual y cualquier otra aplicación de virtualización.
El procesador 820 puede incluir todos los tipos de procesadores descritos en el presente documento, incluido un procesador virtual. No obstante, cuando se hace referencia a un procesador virtual, el procesador 820 incluye los componentes de software asociados con la ejecución del procesador virtual en una capa de virtualización, y el hardware subyacente necesario para ejecutar la capa de virtualización. El sistema 800 puede incluir un procesador 820, físico o virtual, que reciba instrucciones almacenadas en un dispositivo de almacenamiento legible por ordenador, que hacen que el procesador 820 realice ciertas operaciones. Cuando se hace referencia a un procesador virtual 820, el sistema también incluye el hardware físico subyacente que ejecuta el procesador virtual 820.
Las realizaciones dentro del alcance de la presente invención pueden incluir, asimismo, dispositivos tangibles y/o no transitorios de almacenamiento legible por ordenador, para transportar o contener instrucciones o estructuras de datos ejecutables por ordenador almacenadas en los mismos. Dichos dispositivos tangibles de almacenamiento legible por ordenador pueden ser cualquier dispositivo disponible al que se pueda acceder mediante un ordenador de propósito general o de propósito especial, incluido el diseño funcional de cualquier procesador de propósito especial como se ha descrito anteriormente. A modo de ejemplo, y sin limitarse a ello, dichos dispositivos tangibles legibles por ordenador pueden incluir RAM, ROM, EEp Ro M, CD-ROM u otro almacenamiento en disco óptico, almacenamiento en disco magnético u otros dispositivos de almacenamiento magnético, o cualquier otro dispositivo que pueda ser utilizado para transportar o almacenar código de programa deseado, en forma de instrucciones ejecutables por ordenador, estructuras de datos o un diseño de chip de procesador. Cuando se proporciona información o instrucciones a través de una red o de otra conexión de comunicaciones (ya sea cableada, inalámbrica o una combinación de las mismas) a un ordenador, el ordenador ve correctamente la conexión como un medio legible por ordenador. Por lo tanto, cualquier conexión de este tipo se denomina correctamente un medio legible por ordenador. Las combinaciones de lo anterior también deben ser incluidas dentro del alcance de los dispositivos de almacenamiento legibles por ordenador.
Las instrucciones ejecutables por ordenador incluyen, por ejemplo, instrucciones y datos que hacen que un ordenador de propósito general, un ordenador de propósito especial o un dispositivo de procesamiento de propósito especial realice una determinada función o grupo de funciones. Las instrucciones ejecutables por ordenador también incluyen módulos de programa que son ejecutados por ordenadores en entornos autónomos o de red. En general, los módulos de programa incluyen rutinas, programas, componentes, estructuras de datos, objetos y las funciones inherentes al diseño de procesadores de propósito especial, etc. que realizan tareas concretas o implementan tipos de datos abstractos concretos. Las instrucciones ejecutables por ordenador, las estructuras de datos asociadas y los módulos de programa representan ejemplos de los medios de código de programa para ejecutar etapas de los procedimientos dados a conocer en el presente documento. La secuencia concreta de dichas instrucciones ejecutables o estructuras de datos asociadas representa ejemplos de actos correspondientes para implementar las funciones descritas en dichas etapas.
Se pueden poner en práctica otras realizaciones de la invención en entornos informáticos de red con muchos tipos de configuraciones de sistemas informáticos, incluidos ordenadores personales, dispositivos portátiles, sistemas se múltiples procesadores, electrónica de consumo basada en microprocesadores o programable, PC de red, miniordenadores, ordenadores de unidad central y similares. Las realizaciones también se pueden poner en práctica en entornos informáticos distribuidos, donde las tareas se realizan mediante dispositivos de procesamiento locales y remotos que están vinculados (ya sea mediante enlaces cableados, enlaces inalámbricos, o mediante una combinación de los mismos) a través de una red de comunicaciones. En un entorno informático distribuido, los módulos de programa pueden estar situados en dispositivos de almacenamiento de memoria tanto locales como remotos.
Las diversas realizaciones descritas anteriormente se proporcionan solo a modo de ilustración y no deben ser interpretadas como limitativas del alcance de la invención. Por ejemplo, los principios del presente documento pueden ser aplicados a cualquier caso clínico que implique terapia con haz de electrones. El proceso de impresión 3D también se puede aplicar a la terapia con haces de fotones de rayos X sobre múltiples sitios, donde el volumen del tumor es superficial, aunque el proceso de diseño del bolo puede modificarse ligeramente para los fotones. El algoritmo de diseño del bolo puede modificarse, por ejemplo, para soportar transporte de fotones o protones, en lugar de transporte de electrones. El algoritmo de eMC en 202, 206 y 214 puede ser reemplazado por un algoritmo de cálculo de dosis de fotones de megavoltios. Se pueden realizar diversas modificaciones y cambios a los principios descritos en el presente documento, sin apartarse del alcance de la invención definida por las reivindicaciones. La expresión en las reivindicaciones “como mínimo, uno de” un conjunto indica que un elemento del conjunto o varios elementos del conjunto satisfacen la reivindicación.

Claims (14)

REIVINDICACIONES
1. Procedimiento de fabricación de un bolo objetivo para su utilización en radioterapia, comprendiendo el procedimiento:
recibir datos de exploración tridimensionales de un área objetivo de tratamiento con radiación de un paciente; realizar (704) un primer cálculo de dosis asociado con un objetivo de tratamiento, que incluye administrar una dosis adecuada al volumen objetivo de planificación del paciente mientras se minimiza la dosis a los tejidos sanos circundantes, donde el primer cálculo de dosis se realiza en ausencia de un bolo;
crear (706), por medio de un procesador y basándose en los datos de exploración tridimensional, en el volumen objetivo de planificación y en el primer cálculo de dosis, un modelo para el bolo objetivo, en el que un lado del bolo objetivo orientado hacia el paciente se conforma para adaptarse a la superficie de la piel del paciente;
realizar (708) un segundo cálculo de dosis para la meta de tratamiento para el volumen objetivo de planificación, en el que el segundo cálculo de dosis se realiza basándose en la presencia del bolo objetivo según el modelo; determinar si el segundo cálculo de dosis satisface las condiciones asociadas con la meta de tratamiento:
en caso de que el segundo cálculo de dosis no satisfaga las condiciones asociadas con la meta de tratamiento: a) modificar el modelo para el bolo objetivo, donde la modificación del modelo comprende uno o varios de: reducir uno o varios puntos calientes y/o uno o varios puntos fríos;
mejorar la cobertura de la dosis con respecto al volumen objetivo de planificación;
reducir la irregularidad superficial;
modificar el modelo basándose en un análisis de un margen del volumen objetivo de planificación; y mejorar la conformidad de la distribución de dosis en los bordes del volumen objetivo de planificación;
b) realizar un cálculo de dosis adicional para la meta de tratamiento para el volumen objetivo de planificación, donde el cálculo de dosis adicional se realiza basándose en la presencia del bolo objetivo, según el modelo después de la modificación del mismo; y
c) en caso de que el cálculo de dosis adicional no satisfaga las condiciones asociadas con la meta de tratamiento, repetir las etapas (a) y (b) una o varias veces, hasta que se satisfagan las condiciones asociadas con la meta de tratamiento; y
fabricar el bolo objetivo según el modelo.
2. Procedimiento, según la reivindicación 1, en el que los cálculos de dosis se realizan según un algoritmo de Monte Carlo.
3. Procedimiento, según la reivindicación 1 o 2, en el que el modelo se calcula inicialmente como un bolo objetivo aproximado para conseguir una cobertura conforme del volumen objetivo de planificación, y en el que el modelo es refinado a través de una o varias iteraciones que implican las etapas (a) y (b).
4. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que crear el modelo comprende, además, procesar los datos de exploración tridimensionales para incluir un componente de inmovilización, en el que el componente de inmovilización está configurado para inmovilizar una zona del paciente próxima al volumen objetivo de planificación.
5. Procedimiento, según la reivindicación 4, en el que el bolo objetivo y el componente de inmovilización se fabrican de tal manera que el componente de inmovilización está integrado con el bolo objetivo.
6. Procedimiento, según la reivindicación 4 o 5, que comprende, además, conectar una correa al componente de inmovilización después de fabricar el componente de inmovilización, de tal manera que el componente de inmovilización se puede fijar con respecto al paciente mediante la correa durante el tratamiento con radiación.
7. Procedimiento, según la reivindicación 6, en el que el componente de inmovilización comprende, además, uno o varios mecanismos de fijación que están configurados para facilitar la fijación del mecanismo de sujeción al componente de inmovilización.
8. Procedimiento, según la reivindicación 7, en el que los uno o varios mecanismos de fijación se seleccionan del grupo que consta de soportes y ojales.
9. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 8, en el que el componente de inmovilización comprende una malla.
10. Procedimiento, según la reivindicación 9, en el que el componente de inmovilización se forma controlando uno o varios de la densidad de la malla, el grosor de las líneas que forman la malla y la densidad electrónica efectiva del material que forma la malla.
11. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que el modelo para el bolo objetivo comprende una cavidad configurada para recibir un dosímetro de radiación.
12. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el que el bolo objetivo comprende uno o varios materiales que producen centelleo.
13. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en el que el bolo se fabrica utilizando una impresora tridimensional.
14. Sistema (800) para generar un modelo de un bolo objetivo para su utilización en radioterapia, comprendiendo el sistema (800):
un procesador (820); y
un dispositivo de almacenamiento legible por ordenador que almacena instrucciones que, cuando son ejecutadas por el procesador (820), hacen que el procesador (820) realice operaciones que comprenden:
recibir datos de exploración tridimensionales de un área objetivo de tratamiento con radiación de un paciente; realizar un primer cálculo de dosis asociado con un objetivo de tratamiento, que incluye administrar una dosis adecuada al volumen objetivo de planificación del paciente mientras se minimiza la dosis a los tejidos sanos circundantes, donde el primer cálculo de dosis se realiza en ausencia de un bolo;
crear, por medio de un procesador (820) y basándose en los datos de exploración tridimensionales, en el volumen objetivo de planificación y en el primer cálculo de dosis, un modelo para el bolo objetivo, donde un lado del bolo objetivo orientado hacia el paciente se conforma para adaptarse a la superficie de la piel del paciente; caracterizado por
realizar un segundo cálculo de dosis para la meta de tratamiento para el volumen objetivo de planificación, donde el segundo cálculo de dosis se realiza basándose en la presencia del bolo objetivo según el modelo;
determinar si el segundo cálculo de dosis satisface las condiciones asociadas con la meta de tratamiento:
en caso de que el segundo cálculo de dosis no satisfaga las condiciones asociadas con la meta de tratamiento: a) modificar el modelo, donde modificar el modelo comprende uno o varios de:
reducir uno o varios puntos calientes y/o uno o varios puntos fríos;
mejorar la cobertura de dosis con respecto al volumen objetivo de planificación;
reducir la irregularidad de la superficie;
modificar el modelo basándose en un análisis de un margen del volumen objetivo de planificación; y mejorar la conformidad de la distribución de dosis en los bordes del volumen objetivo de planificación. para el bolo objetivo;
b) realizar un cálculo de dosis adicional para la meta de tratamiento para el volumen objetivo de planificación, donde el cálculo de dosis adicional se realiza basándose en la presencia del bolo objetivo según el modelo después de la modificación del mismo; y
c) en caso de que el cálculo de dosis adicional no satisfaga las condiciones asociadas con la meta de tratamiento, repetir las etapas (a) y (b) una o varias veces hasta que se satisfagan las condiciones asociadas con la meta de tratamiento, exportando el modelo para el bolo objetivo a un dispositivo de fabricación.
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