FR2946243A1 - Dispositif de positionnement d'un patient par rapport a un faisceau de radiotherapie externe - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé pour le positionnement d'un patient dans un équipement mettant en oeuvre une imagerie par rayon X, comportant une étape préalable de positionnement de la zone à traiter par rapport au faisceau de radiation par le traitement d'une première série de mesures acquises par un ensemble de caméras infrarouges et par le traitement d'une série d'images acquises par un imageur rayons X, puis de génération d'un faisceau de particules concentré sur une zone à traiter déterminée à partir des informations issues desdits traitements caractérisé en ce que l'on associe rigidement au patient, à proximité de la zone à traiter une pluralité de marqueurs constitués par une embase 1 en un matériau n'interagissant pas avec les rayons X, muni d'un élément radio-opaque, associé à une sphère 4 en un matériau n'interagissant pas avec les rayons X et présentant une surface réfléchissante à l'infrarouge, ladite sphère 4 étant apte à être fixée sur ladite embase 1 de manière concentrique avec ledit élément radio-opaque 3. L'invention concerne également un marqueur et un support pour la mise en oeuvre de ce procédé.

Description

Dispositif de positionnement d'un patient par rapport à un faisceau de radiothérapie externe.

Domaine de l'invention

La présente invention se rapporte à un dispositif de positionnement d'un patient par rapport à un faisceau de radiothérapie externe. Elle trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine de la protonthérapie où l'on utilise des faisceaux de protons pour des traitements nécessitant une très grande précision par exemple pour le mélanome de la choroïde ou pour certaines tumeurs intracrâniennes. Lorsqu'une tumeur est notamment localisée à la base du crâne d'un patient, la protonthérapie a pour objet d'irradier les zones malignes tout en évitant de toucher des organes critiques, comme les nerfs optiques, le tronc cérébral, l'oreille interne ou la moelle épinière qui se trouvent proches. Il est donc primordial de positionner correctement le patient par rapport au rayonnement destiné à irradier une tumeur. D'une façon générale, en radiothérapie, le patient est installé sur une table ou une chaise puis positionné à l'aide d'un appareillage électromécanique. Toutefois, la présente invention est d'un cadre plus large puisqu'elle peut s'appliquer à d'autres domaines nécessitant de positionner avec précision un patient ou tout autre objet. La présente invention peut par exemple s'appliquer à des applications médicales de tout ordre, nécessitant la mise en place précise et rapide d'un patient par rapport à un référentiel donné.

Etat de la technique

Afin d'assurer un traitement efficace permettant de 35 détruire les cellules tumorales tout en protégeant les tissus sains voisins, il est important de positionner le patient avec une grande précision au regard de l'équipement de radiothérapie, et de maintenir le positionnement relatif du patient et du faisceau durant la délivrance de la dose, qui dure quelques dizaines de secondes. En outre, il est important pour les patients devant subir un traitement fractionné sur plusieurs jours d'être repositionné à chaque séance de façon reproductible. A cet effet, il est connu un système optique mettant en oeuvre une pluralité de caméras infrarouge ainsi que des marqueurs pour la capture optique fixés sur un support lié à la tête du patient ou à la partie du corps à traiter. La géométrie de l'emplacement des marqueurs doit être connue a priori pour que le localisateur infrarouge puisse déterminer la position de la cible obtenue dans son référentiel. La cible peut être constitué par un support planaire générique préalablement usiné et fixé sur le système d'immobilisation du patient (masque, embout buccal, cadre thoracique). Les marqueurs peuvent en outre, être collées ou moulé sur le support de manière. Dans tous les cas, l'objectif est double à savoir, échapper au passage du faisceau de particules et être le plus visible pour l'ensemble des positions de traitement. Le système de stéréo vision est disposé en hauteur de manière à ce que le centre de traitement soit au centre de son volume de travail. Les marqueurs sont des petites sphères réfléchissantes dans le domaine de l'infrarouge. La position des sphères dans l'espace se calcule à partir des images produites par les caméras. Le repère de la cible est déterminé grâce au centre de gravité de chaque sphère. La capture optique est basée sur la prise de vue synchronisée de plusieurs caméras, la synthèse des coordonnées (x,y) d'un même objet vu sous différents angles permettant de déduire les coordonnées (x,y,z) de cet objet. Cette méthode implique la prise en compte de problèmes optiques complexes comme la parallaxe, la distorsion des lentilles utilisées, etc. Le signal capté subit donc de nombreuses interpolations. Une calibration correcte de tous ces paramètres permet une grande précision des données acquises. Les caméras émettent un rayonnement infrarouge, réfléchi par les marqueurs dont la surface est composée d'une matière réfléchissante puis renvoyé à ces mêmes caméras. Celles-ci ne sont sensibles qu'à un type de longueur d'onde et visualisent les marqueurs sous forme des taches dans l'image. Le recoupement des informations de chaque caméra permet de déterminer la position du marqueur dans l'espace virtuel. Le principe général d'un équipement de radiothérapie comportant des moyens d'acquisition de la position du patient est décrit dans le brevet européen EP1749550 et dans le brevet international WO2004000097.

Les marqueurs présentant habituellement une embase métallique pouvant être collée ou vissée sur un support. Une sphère réfléchissante aux infrarouges est fixée sur l'embase métallique pour interagir avec les caméras de détection. Lorsque l'on veut associer une détection par capture infrarouge à une détection par un scanner ou un système d'imagerie en rayon X pour assurer l'étalonnage du système, l'embase métallique produit une zone non définie en imagerie X qui perturbe la mise en corrélation des deux systèmes d'acquisition. Le brevet FR2627075 décrit un exemple de marqueurs. On connaît également le brevet US5394457 qui décrit un marqueur destiné non pas à la radiothérapie mais à l'imagerie nucléaire. Le positionnement lors de traitement de radiothérapie devant être très précis, il est souvent nécessaire d'itérer le processus de positionnement du patient. L'utilisation de films radiologiques argentiques pour ce positionnement itératif augmente sensiblement la durée d'une séance de traitement et soumet le patient à une dose ionisante supplémentaire. Il serait donc souhaitable de disposer de dispositifs permettant de réduire la durée du processus de positionnement et/ou diminuer l'exposition du patient à l'irradiation due au processus de positionnement.

Solution apportée par l'invention

Le but de la présente invention est de proposer un marqueur répondant à au moins l'un des problèmes des solutions de l'art antérieur, pour permettre l'étalonnage d'un système de radiothérapie par une première acquisition d'images par un ensemble de caméra infrarouge et par une deuxième acquisition par un scanner pour une mise en corrélation des deux séries d'images en vue de positionner avec précision la zone à traiter avec le faisceau de protons.

L'invention concerne notamment une embase en matériau radio-transparent supportant une sphère réfléchissant l'infrarouge (IR), surmontée d'une bille radio opaque de manière à ce que la bille soit située au centre de la sphère. Le repérage indirect de la tumeur du patient se fait selon 6 degrés de liberté (DDL) grâce à l'utilisation conjointe de sphères réfléchissantes et de plusieurs caméras IR. Ainsi, on peut utiliser un tel dispositif en combinaison avec un positionneur de patient de radiothérapie standard à 4 DDL ou un positionneur plus évolué de type robotique à 6 DDL.

Le patient peut être repéré couché sur toute la surface de son corps visible par les caméras ou bien assis selon l'objectif du traitement. L'invention n'est cependant pas limitée au domaine de la radiothérapie. Elle peut être mise en oeuvre notamment 30 dans les domaines suivants : Stéréotaxie : notamment pour la radiothérapie et pour la neurochirurgie. Pour le pré-positionnement et l'enchaînement d'incidences de traitement lors d'une séance de radiothérapie principalement pour les traitements tête, cou, 35 thorax et pelvis. Patient couché ou assis. Et pour le repérage des instruments en neuronavigation pour des biopsies, et la pose d'électrodes pour le traitement de la maladie de Parkinson et le traitement de l'épilepsie. Radiothérapie externe conventionnelle : pour le pré-positionnement et l'enchaînement d'incidences de traitement lors d'une séance principalement pour les traitements tête, cou, thorax et pelvis. Patient couché. Hadronthérapie pour le pré-positionnement et l'enchaînement d'incidences de traitement lors d'une séance principalement pour les traitements tête, cou, thorax et pelvis. Patient couché ou assis. Protonthérapie : pour le pré-positionnement et l'enchaînement d'incidences de traitement lors d'une séance principalement pour les traitements tête, cou, thorax et pelvis. Patient couché ou assis. Navigation pour la chirurgie : notamment pour la chirurgie orthopédique pour d'une part la préparation de l'intervention en pré--opératoire (conception de prothèses, simulation de l'intervention) et pour le suivi de l'intervention en per-opératoire de manière à se conformer au protocole déjà simulé. Radiologie : notamment pour le passage d'un scanner pour une reconstruction 4D (intégration du temps) afin de recaler les images avec un référentiel externe (suivi de la respiration). A cet effet, l'invention concerne selon son acception la plus générale un procédé pour le positionnement d'un patient dans un équipement mettant en oeuvre une imagerie par rayon X, notamment un procédé de radiothérapie comportant une étape préalable de positionnement de la zone à traiter par rapport au faisceau de radiation par le traitement d'une première série de mesures acquises par un ensemble de caméras infrarouges et par le traitement d'une série d'images acquises par un imageur rayons X, puis de génération d'un faisceau de particules concentré sur une zone à traiter déterminée à partir des informations issues desdits traitements caractérisé en ce que l'on associe rigidement au patient, à proximité de la zone à traiter une pluralité de marqueurs constitués par une embase en un matériau n'interagissant pas avec les rayons X, muni d'un élément radio-opaque, associé à une sphère en un matériau n'interagissant pas avec les rayons X et présentant une surface réfléchissante à l'infrarouge, ladite sphère étant apte à être fixée sur ladite embase de manière concentrique avec ledit élément radio-opaque. On entend par élément radio- opaque au sens du présent brevet un élément qui ne laisse pas passer les rayons X ou qui produit, lors d'une imagerie par rayon X, un contraste de ces matériaux très élevé dans l'image. Il peut s'agir d'un élément métallique, ou encore d'un élément en matière plastique comportant une charge arrêtant les rayons X, par exemple une charge constituée de poudres métalliques, par exemple des poudres de fer, de plomb, d'or, titane ou tantale. On entend par élément radio-transparent au sens du présent brevet un élément qui n'arrête pas les rayons X ou qui ne produit qu'un contraste très faible dans l'image. Il peut s'agir d'une matière solide peu dense et constituée d'éléments légers comme le carbone, abs, pvc, vinyle. Avantageusement, l'embase est constituée par une tige surmontée d'une bille radio-opaque et présentant une extrémité opposée filetée pour une fixation facilité. Selon une variante, l'embase est constituée par une partie discale prolongée par une tige perpendiculaire surmontée d'une bille radio-opaque. Selon un mode de réalisation avantageux, le procédé comporte une étape préalable de préparation d'une plaque adaptable sur le masque du patient et présentant à sa surface une pluralité de marqueurs comme le montre la figure 2. L'invention concerne également un marqueur pour l'étalonnage d'un système de radiothérapie, comprenant une partie sphérique dont la surface est réfléchissante à l'infrarouge caractérisé en ce qu'il est constitué par une embase radio-transparente munie à son extrémité d'une bille radio-opaque, ladite partie sphérique étant fixée sur ladite embase de manière à ce que son centre soit confondu avec le centre de la bille radio-opaque. Chaque marqueur est disposé sur un support radio-transparent selon la forme d'une croix comme le montre la figure 3. Selon un mode avantageux de réalisation, l'embase est réalisée en vinyle.

Selon une variante, l'embase est constituée par une partie discale et une tige perpendiculaire le tout dans un matériau radio-transparent. Selon une autre variante, la tige comporte une extrémité opposée à la bille radio-opaque munie d'un filetage apte à coopérer avec un filetage complémentaire prévue dans la partie discale.

En troisième lieu, l'invention concerne un support pour l'étalonnage des dispositifs de positionnement d'une salle de radiothérapie caractérisé en ce qu'il est constitué par une plaque de Plexiglas (marque déposée) monté sur le positionneur de patient (table de radiothérapie ou robot médical). Sur cette plaque est positionnée une pluralité de marqueurs. De préférence, les marqueurs sont au nombre de quatre ou plus, alignés selon deux droites sécantes. Ces marqueurs comprenant une partie sphérique dont la surface est réfléchissante à l'infrarouge caractérisé en ce qu'il est constitué par une embase radio-transparente munie à son extrémité d'une bille radio-opaque, ladite partie sphérique étant fixée sur ladite embase de manière à ce que son centre soit confondu avec le centre de la bille radio-opaque. L'intersection de ces deux droites elle-même matérialisée par un marqueur. En dernier point, l'invention est constituée selon 35 la figure 2, d'une feuille en un matériau thermo formable (par exemple le plastique thermo formable ABS, le plastique thermo formable PVC, le plastique thermo formable APET, ou le plastique thermo formable ABS/PMMA)1 pour épouser la surface d'un masque de contention du patient proche de la zone à traiter grâce à un évidement central 2 matérialisant le nez du patient, ladite feuille comportant une pluralité de marqueurs 3 comprenant une partie sphérique dont la surface est réfléchissante à l'infrarouge caractérisé en ce qu'il est constitué par une embase radio-transparente munie à son extrémité d'une bille radio-opaque, ladite partie sphérique étant fixée sur ladite embase de manière à ce que son centre soit confondu avec le centre de la bille radio-opaque. Selon une première variante, lesdits marqueurs sont collés sur ladite feuille.

Selon une deuxième variante, lesdits marqueurs sont visés sur ladite feuille. Selon une troisième variante, lesdits marqueurs sont thermo soudés sur ladite feuille. L'invention concerne aussi : - l'utilisation d'un marqueur pour l'étalonnage d'un système de positionnement d'un patient, notamment pour l'étalonnage d'un système de radiothérapie, le dit marqueur comprenant une partie sphérique dont la surface est réfléchissante à l'infrarouge ; - l'utilisation d'un support pour l'étalonnage d'un système comprenant des moyens d'imagerie en rayons X, notamment pour l'étalonnage d'un système de radiothérapie, ledit support étant constitué par une plaque de Plexiglas (marque déposée) ; - l'application du procédé pour le positionnement d'un patient par rapport à un générateur de protons dans un équipement de traitement par protonthérapie ; - l'application du procédé pour le positionnement d'un patient par rapport à un générateur de radioparticules 35 dans un équipement de radiothérapie.

Description d'une variante détaillée

La présente invention sera mieux comprise à la 5 lecture de la description qui suit, se référant à un exemple non limitatif de réalisation où : - la figure 1 représente une vue d'un marqueur pour la mise en œuvre de l'invention ; - les figures 2 et 3 représente une vue d'une mire 10 d'étalonnage.

Le marqueur est constitué par une embase 1 en vinyle d'une section d'environ 40 millimètres et d'une épaisseur d'environ 2 millimètres, de forme discale. Une tige 15 2 d'une section d'environ 5 millimètres est montée sur cette embase 1 par l'intermédiaire d'une extrémité filetée venant pénétrer dans l'embase. L'extrémité opposée est munie d'une bille de plomb 3 d'une section d'environ un millimètre, maintenue par collage à l'extrémité de la tige 2. Une sphère 4 20 en matière plastique présentant un canal d'une section complémentaire à la section de la tige 2 est montée sur ladite tige 2. Elle est positionnée de manière à ce que son centre soit confondu avec le centre de la bille 3.

25 L'étalonnage des équipements de positionnement du patient dans une salle de radiothérapie est réalisé comme suit. En dehors des traitements, une cible présentée sur la figure 3 est installée sur le positionneur de patient selon 30 un mode de fixation reproductible. Le positionneur est envoyé dans une position de référence théorique de manière à mettre en coïncidence le référentiel de la cible avec le repère virtuel de traitement. Pour vérifier cette corrélation, un système de deux lunettes optiques utilisées par les géomètres 35 est installé dans la salle et visent des amers fixés dans le béton du bunker. Un axe longitudinal et un axe latéral sont matérialisés par l'alignement des lunettes et des amers.

La mire d'étalonnage (fig. 3) est composée de plusieurs marqueurs constitués comme le décrit la figure 1 par une embase 1 en vinyle d'une section d'environ 40 millimètres et d'une épaisseur d'environ 2 millimètres, de forme discale. Une tige 2 d'une section d'environ 5 millimètres est montée sur cette embase 1 par l'intermédiaire d'une extrémité filetée venant pénétrer dans l'embase. L'extrémité opposée est munie d'une bille de plomb 3 d'une section d'environ un millimètre, maintenue par collage à l'extrémité de la tige 2. Une sphère 4 en matière plastique présentant un canal d'une section complémentaire à la section de la tige 2 est montée sur ladite tige 2. Elle est positionnée de manière à ce que son centre soit confondu avec le centre de la bille 3. Les marqueurs de la mire d'étalonnage (fig. 3) sont positionnés sur une plaque 2 en matériau radio-transparent selon deux droites sécantes. Le point d'intersection des droites 3 est matérialisé par un marqueur qui sera le centre de la mire. Selon une organisation avantageuse, la direction selon le marqueur 4 représente l'axe des X du repère et la direction selon le marqueur 5 représente l'axe des Y. Pour la première étape de la procédure, la sphère 4 (cf. Fig. 1) est retirée sur chacun des marqueurs. Lorsque l'on place (de manière empirique) le repère ainsi formé 3,4 et 5 (cf. Fig. 3) en coïncidence avec le repère de traitement à l'aide du positionneur de patient, on observe avec les lunettes optiques de géomètre un alignement des marqueurs sur chacun des axes 4 et 5. Le centre 3 matérialisant le point de convergence théorique du faisceau de particules. Ensuite, on vérifie l'alignement des systèmes à rayons X en imageant la mire et en vérifiant dans l'image, la superposition parfaite des billes 3 (cf. Fig. 1) au centre des images obtenues. Ainsi on peut étalonner les imageurs.

Enfin, en replaçant les sphères 4 (cf. Fig. 1) réfléchissant l'infrarouge sur les marqueurs, on mesure la transformation entre le repère de la mire d'étalonnage 3, 4, 5 (cf. Fig. 3) et le capteur infrarouge.

L'ensemble de cette procédure est automatisée pour les déplacements de la table et les enregistrements dans une base de données des transformations et des décalages.

Exemple de mise en œuvre Pour la mise en œuvre de l'invention, on utilise :un capteur stéréovision infrarouge (IR) capable de suivre selon 6 degrés de liberté à une fréquence de 60Hz et une cible dont la géométrie est connue a priori. Le couplage des caméras IR à un positionneur de patient et aux données médicales du patient est réalisé par un asservissement informatique. Ainsi, il est techniquement possible de déterminer a priori la position de la table pour que le patient soit correctement placé pour son incidence de traitement, de suivre le patient en temps réel durant son irradiation et d'enchaîner les différentes positions de traitement. Avant toute utilisation du système de recalage IR du patient en radiothérapie, il est nécessaire de procéder à une étape d'étalonnage de l'ensemble de la chaîne de positionnement (positionneur, autres systèmes de recalage externe, repère de traitement). Cette étape est essentielle si l'on veut améliorer d'une part la précision du positionneur et d'autre part donner une référence commune à tous les dispositifs de recalage externes utilisés pendant les traitements. Ainsi, grâce à l'utilisation des marqueurs mixtes et d'une interface logicielle de contrôle du localisateur infrarouge et d'un positionneur robotique, on réalise de manière automatique (en moins d'une heure) cette procédure souvent fastidieuse sans un tel dispositif. Durant la procédure, une cible composée de plusieurs marqueurs mixtes disposés suivant l'intersection orthogonale de deux droites, est fixée sur l'organe terminal du robot. Dans un premier temps, le robot effectue plusieurs déplacements avec la cible devant le capteur IR. Un algorithme d'optimisation permet de minimiser l'erreur de mesure de 36 paramètres (24 paramètres intrinsèques au robot 6 axes utilisé, 6 pour la transformation entre la base du robot et le capteur, 6 pour la transformation entre l'effecteur du robot et le repère de la cible). Dans un second temps, on enlève les sphères réfléchissantes pour ne garder fixées sur la mire d'étalonnage que les embases mixtes. On installe alors dans la salle des lunettes de visée très précises (type théodolites) permettant une vue directe de la croix formée par les embases au regard de mires fixées dans le béton de l'enceinte d'isolement. Le point de rencontre du centre de la croix et des focales des deux lunettes correspond au repère de traitement. Lorsque l'alignement est satisfaisant, on réalise un double cliché orthogonal avec les rayons X installés dans la salle. Sur ces clichés, des croisillons radio opaques matérialisant le repère de traitement. Si les billes radio opaques de la mire ne sont pas correctement alignées sur les croisillons, on réalise manuellement l'alignement des sources rayons X. Dès que toutes les projections de billes sont en coïncidence avec les croisillons les rayons X sont calibrés. Il ne reste qu'à faire une lecture directe de la position de la cible dans le repère du capteur IR et dans le repère du robot pour terminer l'étalonnage complet du système. On obtient ainsi une précision complète de la chaîne de positionnement avoisinant les 0.5mm. Grâce à l'utilisation des marqueurs mixtes en radiothérapie, on peut à partir des images issues du scanner, reconstruire en pré-opératoire, la cible IR à suivre durant le traitement. En effet, la contention du patient est équipée avant l'imagerie, des embases mixtes visibles avec le scanner. Une fois les images récupérées, avec le logiciel utilisé pour la dosimétrie (Treatment Planning System TPS) le physicien peut sélectionner les marqueurs sur les différentes coupes scanner. Ainsi, on dispose ensuite dans un fichier de l'ensemble des structures anatomiques et externes du patient. Les coordonnées des marqueurs peuvent ainsi être retrouvées. La partie radio-opaque du marqueur correspondant au centre de la sphère réfléchissant les infrarouges, le système de caméra infrarouges peut connaître indirectement la position de la tumeur. Un autre fichier extrait du TPS contient les informations concernant l'isocentre de traitement (centre de la tumeur) et les différentes positions de traitement (angles de la table de traitement). Avec toutes ces informations, on est capable de connaître a priori la position de la tumeur par rapport aux marqueurs mixtes et de connaître la position des marqueurs dans le référentiel de traitement afin d'amener directement la tumeur à la position de traitement. EAGLE récupère pendant le traitement les informations du RT structure, du RT plan (position de l'isocentre tumeur par rapport au référentiel de traitement) et du planning de traitement. Il peut calculer la position désirée à transmettre au positionneur pour que le patient soit placé conformément à la prescription.

Lorsque le patient est prêt à être traité, l'opérateur peut lancer une procédure de suivi de patient pour le contrôle de la position durant l'irradiation. On peut donc suivre sur une courbe, les déplacements éventuels du patient et arrêt l'irradiation en cas de dérive supérieure à la prescription. Ensuite, pour les autres incidences de traitement de la séance, l'algorithme développé permet un guidage automatisé temps réel du positionneur jusqu'aux différentes positions prévues par le planning de traitement.

Il faut noter que l'intérêt d'un tel système est le guidage dynamique du patient selon un asservissement du positionneur avec le faisceau d'irradiation et le système de tracking optique. Ce procédé de radiothérapie dynamique est valable sur les nouveaux positionneurs robotiques donc le temps de réaction est suffisamment faible pour permettre une bonne réactivité dans les déplacements.

Description de la méthode de mise en œuvre de l'invention Installation avant traitement Installation des marqueurs sur le matériel d'immobilisation du patient. Soit on utilise une plaque en matériaux thermo formable support des marqueurs générique que le vient fixer sur la contention de chaque patient. Soit on utilise des disques comme base des marqueurs que l'on fixe sur la contention. Dans les deux cas, il s'agit de contention thermo formable et la fixation se fait par thermo soudage. On peut aussi fixer directement ces marqueurs sur la peau ou sur une contention non thermo formable. L'opération se fait par collage (sur la peau ou sur contention) à l'aide d'un adhésif fixant le disque (base du marqueur). Pour le repositionnement quotidien des marqueurs sur la peau, des points de tatouage sont à réaliser. L'opération peut aussi se faire par vissage (sur contention) si l'on utilise un moyen de contention ayant suffisamment d'épaisseur (au moins 2 mm) comme un masque, un système d'immobilisation par embout buccal ou un cadre stéréotaxique. Pré-positionnement Grâce à l'utilisation des marqueurs mixtes en radiothérapie, on peut à partir des images issues du scanner, reconstruire en pré-opératoire, la cible IR à suivre durant le traitement. En effet, la contention du patient est équipée avant l'imagerie, des embases mixtes visibles avec le scanner. Une fois les images récupérées, avec le logiciel utilisé pour la dosimétrie (Treatment Planning System TPS) le physicien peut sélectionner les marqueurs sur les différentes coupes scanner. Ainsi, on dispose ensuite dans un fichier de l'ensemble des structures anatomiques et externes du patient. Les coordonnées des marqueurs peuvent ainsi être retrouvées.

La partie radio-opaque du marqueur correspondant au centre de la sphère réfléchissant les infrarouges, le système de caméra infrarouges peut connaître indirectement la position de la tumeur. Un autre fichier extrait du TPS contient les informations concernant l'isocentre de traitement (centre de la tumeur) et les différentes positions de traitement (angles de la table de traitement). Avec toutes ces informations, on est capable de connaître a priori la position de la tumeur par rapport aux marqueurs mixtes et de connaître la position des marqueurs dans le référentiel de traitement afin d'amener directement la tumeur à la position de traitement. Enchaînement des faisceaux Avec les outils précédemment décrits, on connaît en temps réel la position courante de la tumeur dans le référentiel de traitement et on est capable d'envoyer précisément le patient à chaque position de traitement. Ainsi, pendant la séance de traitement les prescriptions médicales nécessitent parfois l'emploi de plusieurs incidences de traitement. On peut donc facilement satisfaire à ce besoin clinique sachant que chaque position de traitement devra être validée par rayons X avant la délivrance de la dose. Calibration Un autre intérêt des embases mixtes est de permettre l'étalonnage combiné de l'ensemble de la chaîne de positionnement (support patient, rayons X, système IR). Une procédure automatisée a été mise au point. Elle consiste en une trajectoire de plusieurs points (au moins 6) pour retrouver la transformation entre la cible IR/RX fixée sur le positionneur et le référentiel de base du positionneur. Ensuite, on positionne manuellement (avec le positionneur) la cible sur le repère de traitement par exemple à l'aide de théodolites pour vérifier l'alignement. Pour cette première étape on utilise les marqueurs sans sphère avec uniquement la partie radio-opaque visible par les systèmes de visée. Une fois en position, une unique acquisition mesure robot, mesure IR et cliché radiologique, permet d'initialiser les transformations de tous les systèmes sur un référentiel commun. Bénéfices thérapeutiques attendus Une étude menée sur quarante patients à l'ICPO a montré que l'utilisation du système IR (uniquement pour l'enchaînement de faisceaux) réduisait notablement la durée d'une séance de traitement et le recours aux rayons X. En effet, avec le dispositif IR, les séances à deux faisceaux duraient en moyenne entre 25 et 30 minutes contre 40 à 45 minutes sans. De plus, le nombre de clichés était en moyenne de 2.5 avec IR et 3.5 sans. L'avantage pour le patient est donc pour son confort, une séance de traitement plus courte et un recours moindre à l'imagerie RX.

De plus, pour le radiothérapeute, un système de repérage plus précis de la tumeur, peut conduire à une réduction des marges de traitement et à une amélioration de la précision de traitement (les caméras utilisées on une précision de mesure de 0.3 mm).

Résultats - Discussions

Une première étude menée dans un cadre confidentiel a porté sur l'intégration et l'utilisation d'un système de recalage IR à l'Institut Curie Centre de Protonthérapie d'Orsay (ICPO) pour le recalage inter fractions des patient intra crâniens en position couchée lors d'une séance multifractions de protonthérapie. Actuellement, 45 patients ont bénéficié de ce 35 système de recalage externe non irradiant pour leur repositionnement quotidien. Le taux moyen de réussite repositionnement est de 70%. La réussite d'un positionnement correspond à une validation directe du recalage IR avec les rayons X.

Le positionnement du patient assisté par ordinateur permet de réduire notablement la durée d'une séance de traitement. Ainsi, on est passé de 25 minutes en moyenne avec la méthode conventionnelle à 12 minutes grâce à la réduction des opérations et de l'utilisation des rayons X. ^ Les systèmes de contention utilisés sont des masques thermo formés (3,2mm). Afin de réaliser le pré-positionnement, ces masques ont été équipés de cibles à embases mixtes avant le passage du scanner. ^ Le système de repérage infrarouge est utilisé pour le recalage temps réel du patient et les rayons X valident chacune des positions de traitement. ^ L'interface du localisateur IR a été conçue pour permettre la reconstruction des cibles et le pré-calcul des positions de traitement, à partir des informations DICOM du planning dosimétrique. De plus, cette même interface permet le monitoring du patient durant l'irradiation et le guidage du positionneur pour l'enchaînement des fractions de traitement. Enfin, ce logiciel permet, lorsqu'il est couplé à un positionneur robotique, un asservissement temps réel de ce dernier autorisant à terme des traitements dynamiques en radiothérapie.

Les résultats obtenus sur deux fantômes tête Rando ayant subi l'intégralité du processus de positionnement, montrent que dans 100% des cas (soit 40 opérations de montage démontages des fantômes et de leurs masques respectifs sur la table de traitement) le pré-positionnement est submillimétrique c'est-à-dire conforme aux prescriptions médicale de la protonthérapie et à fortiori de la radiothérapie. Une étude sur patients va prochainement être lancée afin de vérifier si le système fonctionne aussi bien dans des conditions réelles de traitement. L'avantage pour le patient se traduit par un meilleur confort, une séance de traitement plus courte et un 5 recours moindre à l'imagerie rayons X. De plus, pour le radiothérapeute, un système de repérage plus précis de la tumeur, peut conduire dans certaine condition à une réduction des marges de traitement et à une amélioration de la précision de traitement (les caméras 10 utilisées ont une précision de mesure de 0.3 mm).

Claims (1)

1. REVENDICATIONS1 û Procédé pour le positionnement d'un patient dans un équipement mettant en œuvre une imagerie par rayon X, comportant une étape préalable de positionnement de la zone à traiter par rapport au faisceau de radiation par le traitement d'une première série de mesures acquises par un ensemble de caméras infrarouges et par le traitement d'une série d'images acquises par un imageur rayons X, caractérisé en ce que l'on associe rigidement au patient, à proximité de la zone à traiter une pluralité de marqueurs constitués par une embase 1 en un matériau n'interagissant pas avec les rayons X, muni d'un élément radio-opaque, associé à une sphère 4 en un matériau n'interagissant pas avec les rayons X et présentant une surface réfléchissante à l'infrarouge, ladite sphère 4 étant apte à être fixée sur ladite embase 1 de manière concentrique avec ledit élément radio-opaque 3. 2 û Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'embase 1 est constituée par une tige 2 surmontée d'une bille radio-opaque et présentant une extrémité opposée filetée. 3 û Procédé selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que l'embase 1 est constituée par une partie discale prolongée par une tige 2 perpendiculaire surmontée d'une bille radio-opaque. 4 Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte une étape préalable de préparation d'un masque adaptable au corps du patient et présentant à sa surface une pluralité de marqueurs. 5 Procédé selon l'une quelconque desrevendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte une étape préalable de préparation d'une plaque adaptable et thermo soudée sur un masque de contention du patient et présentant à sa surface une pluralité de marqueurs. 6 û Marqueur pour l'étalonnage d'un système de positionnement d'un patient, comprenant une partie sphérique dont la surface est réfléchissante à l'infrarouge caractérisé en ce qu'il est constitué par une embase 1 radio-transparente munie à son extrémité d'une bille radio-opaque, ladite partie sphérique étant fixée sur ladite embase 1 de manière à ce que son centre soit confondu avec le centre de la bille radio-opaque. 7 - Marqueur pour le positionnement d'un patient selon la revendication 6 et pour l'étalonnage d'un système de radiothérapie selon la revendication 6 caractérisé en ce que l'embase 1 est réalisée en vinyle. 8 - Marqueur pour le positionnement d'un patient selon la revendication 6 et pour l'étalonnage d'un système de radiothérapie selon la revendication 6 caractérisé en ce que l'embase 1 est constituée par une partie discale et une tige 2 perpendiculaire. 9 - Marqueur pour le positionnement d'un patient selon la revendication 6 et pour l'étalonnage d'un système de radiothérapie selon la revendication 6 caractérisé en ce que la tige 2 comporte une extrémité opposée à la bille radio- opaque munie d'un filetage apte à coopérer avec un filetage complémentaire prévue dans la partie discale. 10 û Support pour l'étalonnage d'un système comprenant des moyens d'imagerie en rayons X caractérisé en ce qu'il est constitué par une plaque support radio transparente,ladite plaque comportant une pluralité de marqueurs comprenant une partie sphérique dont la surface est réfléchissante à l'infrarouge caractérisé en ce qu'il est constitué par une embase 1 radio-transparente munie à son extrémité d'une bille radio-opaque, ladite partie sphérique étant fixée sur ladite embase 1 de manière à ce que son centre soit confondu avec le centre de la bille radio-opaque. 11 û Support pour le positionnement d'un patient selon la revendication 10 et pour l'étalonnage d'un système de radiothérapie selon la revendication 10 caractérisé en ce que lesdits marqueurs sont collés sur ladite plaque. 12 û Support pour le positionnement d'un patient 15 selon la revendication 10 et pour l'étalonnage d'un système de radiothérapie selon la revendication 10 caractérisé en ce que lesdits marqueurs sont vissés sur ladite plaque. 13 û Support pour le positionnement d'un patient 20 selon la revendication 10 caractérisé en ce que lesdits marqueurs sont thermo soudés sur une feuille.