RU2680208C2 - Method of proton beam therapy of intraocular malignant neoplasms - Google Patents
Method of proton beam therapy of intraocular malignant neoplasms Download PDFInfo
- Publication number
- RU2680208C2 RU2680208C2 RU2015141582A RU2015141582A RU2680208C2 RU 2680208 C2 RU2680208 C2 RU 2680208C2 RU 2015141582 A RU2015141582 A RU 2015141582A RU 2015141582 A RU2015141582 A RU 2015141582A RU 2680208 C2 RU2680208 C2 RU 2680208C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- eye
- patient
- head
- positioning
- irradiation
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
Abstract
Description
Изобретение используется в медицинской технике и относится к области применения лучевой терапии пучками заряженных частиц в офтальмологии, конкретно к лечению злокачественных новообразований пучками ускоренных протонов.The invention is used in medical technology and relates to the field of application of radiation therapy with charged particle beams in ophthalmology, specifically to the treatment of malignant neoplasms with accelerated proton beams.
Аналогами изобретения являются технология облучения внутриглазных новообразований по статье P. Chauvel "Treatment of Eye Tumors", помещенной в сборнике под ред. U. Linz, Ion Beams in Tumor Therapy (изд. Chaptman & Hall, Weinheim, 1995, pp. 116-126), где, в частности, рекомендуется применение координатной системы лазеров для позиционирования мишени на многих этапах выполнения методики, и данные специального лечебного кресла, подробно приведенные другим аналогом изобретения, швейцарской фирмой-изготовителем 
Следует отметить, что предложенная этими авторами методика позиционирования мишени (опухоли) на установке мало изменялась за более 30 лет с момента ее создания и нуждается в существенных доработках. Схема проведения протонной лучевой терапии включает в себя следующие канонические этапы: сбор данных о пациенте (топометрия), составление дозно-анатомического плана, позиционирование мишени (опухоли) на позиционере лучевой установки и собственно облучение мишени пучком протонов. Эти последовательные этапы находятся в постоянной причинно-следственной связи друг с другом. Однако такая связь плохо соблюдается аналогами изобретения. Неточности в положении мишени и окружающих ее внемишенных радиочувствительных структур глаза, допускаемые на разных этапах позиционирования глаза и в процессе дозно-анатомического планирования, достигают 2-3 мм, но это не отвечает высокой точности механических операций, выполняемых в настоящее время с точностью 0,1-0,3 мм.It should be noted that the method proposed by these authors for positioning the target (tumor) in the installation has not changed much over 30 years since its inception and needs significant improvements. The scheme for conducting proton radiation therapy includes the following canonical steps: collecting patient data (topometry), compiling a dose-anatomical plan, positioning the target (tumor) on the positioner of the radiation unit, and actually irradiating the target with a proton beam. These successive stages are in constant causal relationship with each other. However, such a relationship is poorly observed by analogues of the invention. Inaccuracies in the position of the target and the surrounding external radiosensitive eye structures, allowed at different stages of eye positioning and in the dose-anatomical planning process, reach 2-3 mm, but this does not meet the high accuracy of mechanical operations currently performed with an accuracy of 0.1 -0.3 mm.
Недостатком аналогов является также излишнее количество несовпадений положения наблюдаемых рентгеновских маркеров с заданиями дозно-анатомического плана облучения, что приводит к избыточному числу итераций при составлении плана лечения, и как следствие, к чрезмерному количеству симуляций (репетиций) при подготовке сеансов облучения пациентов.A disadvantage of analogues is also the excessive number of mismatches of the observed x-ray markers with the tasks of the dose-anatomical plan of radiation, which leads to an excessive number of iterations in the preparation of the treatment plan, and as a result, to an excessive number of simulations (rehearsals) when preparing patient irradiation sessions.
Целью изобретения является сокращение числа итерационных операций дозно-анатомического планирования облучения и позиционирования мишени (опухоли) на пучке протонов путем устранения систематических ошибок, допускаемых при этих действиях, и соответственно, уменьшение вероятности поражения протонным излучением здоровых тканей и близлежащих органов.The aim of the invention is to reduce the number of iterative operations of dose-anatomical planning of irradiation and positioning of the target (tumor) on the proton beam by eliminating the systematic errors made during these actions, and, accordingly, reducing the likelihood of damage to healthy tissues and nearby organs by proton radiation.
Поставленная цель достигается тем, что топометрия дополняется измерением индивидуального угла между зрительной и оптической осями глаза и при позиционировании уточняется положение зрачков глаз на горизонтали с помощью системы цифровых видеокамер и вносятся соответствующие поправки в позиционирование облучаемой мишени.This goal is achieved by the fact that topometry is supplemented by measuring the individual angle between the visual and optical axes of the eye, and when positioning, the position of the pupils of the eyes on the horizontal is refined using a system of digital video cameras and appropriate corrections are made in the positioning of the irradiated target.
В случае офтальмологии существенно изменяется характер подготовительных этапов, которые для протонной терапии давно стали каноническими, но имеют свои особенности из-за малых размеров и особой подвижности органа.In the case of ophthalmology, the nature of the preparatory stages significantly changes, which for proton therapy have long become canonical, but have their own characteristics due to the small size and special mobility of the organ.
После анализа необходимых диагностических данных о характере и стадии заболевания, нужно получить описание и геометрию патологического очага (топометрию органа и мишени). Т.к. сама опухоль прозрачна для рентгеновских лучей, по периметру основания опухоли хирург подшивает на склеру (внешнюю оболочку глаза) рентгеноконтрастные маркеры, которые будут нужны для точного позиционирования мишени при использовании рентгеновского метода центрации. Замеряются расстояния маркеров как от опухоли и лимба глаза, так и друг от друга. Необходимая иммобилизация головы пациента производится с помощью термопластической маски и стоматологической капы. При усадке пациента маску прикрепляют к головодержателю - подголовному модулю кресла позиционера.After analyzing the necessary diagnostic data on the nature and stage of the disease, you need to get a description and geometry of the pathological focus (topometry of the organ and target). Because the tumor itself is transparent to x-rays, along the perimeter of the base of the tumor, the surgeon sews on the sclera (the outer shell of the eye) radiopaque markers that will be needed to accurately position the target using the x-ray centering method. The distances of the markers are measured both from the tumor and limb of the eye, and from each other. The necessary immobilization of the patient’s head is carried out using a thermoplastic mask and dental burl. When the patient shrinks, the mask is attached to the head holder - the head restraint module of the positioner chair.
При позиционировании глаза его положение связывается с координатной системой лазеров и контролируется по паре ортогональных рентгеновских снимков положение глаза.When positioning the eye, its position is associated with the coordinate system of the lasers and is controlled by a pair of orthogonal x-ray images of the position of the eye.
Существенное отличием от прототипа при этих действиях - это отсутствующий в прототипе и его аналогах учет важной особенности анатомии глаза. Считается очевидным, что взгляд пациента направляется на объект по оси симметрии глаза. Поэтому за зрительную ось ошибочно принимается оптическая (геометрическая) ось глаза. Это предположение не только затягивает время подготовки облучения, заставляя устранять несоответствия, если они замечены, но и может существенно отразиться на результатах облучения.A significant difference from the prototype during these actions is the absence of an important feature of the anatomy of the eye in the prototype and its analogues. It is considered obvious that the patient’s gaze is directed to the object along the axis of symmetry of the eye. Therefore, the optical (geometric) axis of the eye is mistakenly taken for the visual axis. This assumption not only delays the preparation time of the exposure, forcing to eliminate inconsistencies, if they are noticed, but can also significantly affect the results of exposure.
Известно из анатомии и физиологии процесса зрения, что истинное направление взгляда на наблюдаемый объект проходит через центральную ямку желтого пятна глаза (фовеа), которая расположена около оси симметрии глаза, примерно в 2 мм от нее. Вследствие этого зрительная линия, обычно называемая зрительной осью глаза (поз. 1 фиг. 1), не проходит точно ни через центр глаза, ни даже через центр зрачка. Угол между зрительной и оптической осями (поз. 2 фиг. 1) глаза (так называемый угол гамма) не мал и может достигать 15, его среднее значение 5-6°, как показано на фиг. 1 - анатомическая схема поперечного сечения глаза, выполненная с учетом различия между оптической (поз. 1) и зрительной (поз. 2) осями.It is known from the anatomy and physiology of the vision process that the true direction of the gaze at the observed object passes through the central fossa of the yellow spot of the eye (fovea), which is located about the axis of symmetry of the eye, about 2 mm from it. As a result, the visual line, usually called the visual axis of the eye (pos. 1 of Fig. 1), does not pass exactly through the center of the eye, or even through the center of the pupil. The angle between the visual and optical axes (pos. 2 of Fig. 1) of the eye (the so-called gamma angle) is not small and can reach 15, its average value is 5-6 °, as shown in FIG. 1 is an anatomical diagram of the cross section of the eye, made taking into account the difference between the optical (pos. 1) and visual (pos. 2) axes.
В прототипе это не учитывается, то есть методика позиционирования глаза с самого начала заключает в себе неверное предположение о том, что зрительное направление глаза совпадает с его оптической осью. Это вносит погрешность как в определение базового положения центра головы относительно изоцентра установки, так и в положение точки, на которую фиксируется взгляд пациента.In the prototype, this is not taken into account, that is, the method of positioning the eye from the very beginning contains the incorrect assumption that the visual direction of the eye coincides with its optical axis. This introduces an error both in determining the basic position of the center of the head relative to the isocenter of the installation, and in the position of the point at which the patient's gaze is fixed.
Этот недостаток отражается на точности выполнения всех канонических этапов позиционирования мишени для облучения. В последовательности действий по прототипу заключительный момент для позиционирования глаза возникает, когда пациенту предлагают перевести взгляд на светящуюся фиксационную точку, а при расчетах ее положения в прототипе не вносится поправка на величину угла гамма. Учет этого момента является существенным признаком изобретения.This disadvantage affects the accuracy of all canonical stages of positioning the target for irradiation. In the sequence of actions on the prototype, the final moment for positioning the eye occurs when the patient is offered to look at the luminous fixation point, and when calculating its position in the prototype, no correction is made for the gamma angle value. Taking this point into account is an essential feature of the invention.
Известно, что для определения горизонтальной линии, соединяющей центры вершин роговиц (передних полюсов) глаза используются направленные навстречу друг другу лучи лазеров. Во время усадки пациента заранее отъюстированные лучи разделены переносицей, но не это отражается на точности позиционирования, так как юстировка глаза при боковом освещении по касанию роговицы глаза лучом лазера сама по себе не точна.It is known that to determine the horizontal line connecting the centers of the cornea vertices (anterior poles) the eyes use laser beams directed towards each other. During shrinkage of the patient, the pre-aligned beams are separated by the nose bridge, but this does not affect the accuracy of positioning, since the alignment of the eye under lateral illumination by touching the cornea with the laser beam is not accurate in itself.
Для осуществления предлагаемого способа за положением зрачков нужно наблюдать только с переднего направления. Использование этой возможности является существенным признаком изобретения. Анализ показывает, что установка глаза по центру зрачка не только намного точнее, чем по касанию лучами поверхности роговицы, но и только так соблюдается причинно-следственная связь с определением угла гамма.To implement the proposed method, the position of the pupils should be observed only from the front direction. Using this feature is an essential feature of the invention. The analysis shows that the installation of the eye in the center of the pupil is not only much more accurate than when the rays touch the surface of the cornea, but only in this way a causal relationship with determining the gamma angle is observed.
Известно, что в начале юстировки глаз ставится в т.н. нулевое направление, когда взгляд пациента направляется на ось пучка протонов. В такой юстировке глаза также заложена ошибка на ненулевое значение угла гамма. На фиг. 1 видно, что зрачок смещен от оси глаза на 0,5 мм.It is known that at the beginning of eye alignment it is placed in the so-called zero direction, when the patient’s gaze is directed to the axis of the proton beam. In such an alignment of the eye, an error is also included in the non-zero value of the gamma angle. In FIG. 1 shows that the pupil is offset from the axis of the eye by 0.5 mm.
Известно, что для контроля за соблюдением неподвижности глаза во время облучения, перед пациентом устанавливается одна или даже несколько видеокамер. Единственная цель этого - наблюдение за глазом пациента, чтобы немедленно выключить пучок протонов, если пациент не удержит глаз в неподвижном положении. Эти же камеры могут быть приспособлены к решению задачи изобретения. Но для возникающих поправок нужно поворачивать подголовник на кресле вокруг направления оси пучка. Однако эта возможность не предусмотрена даже на последней широко рекламируемой модели указанного выше аналога, специального медицинского кресла ETC, используемого в настоящее время на установке протонной терапии OPTIS2 Института Поля Шеррера (Виллиген, Швейцария), показанной на фиг. 2. Кресло ETC имеет степени свободы перемещения по трем осям ортогональной системы координат плюс наклоны - «кивки» головы вокруг горизонтальной оси, но этого не достаточно для приведения линии, соединяющей зрачки глаз, в горизонтальное положение.It is known that to monitor compliance with the immobility of the eye during irradiation, one or even several video cameras are installed in front of the patient. The sole purpose of this is to observe the patient’s eye in order to immediately turn off the proton beam if the patient does not keep the eye stationary. The same cameras can be adapted to solve the problem of the invention. But for the amendments that arise, you need to turn the head restraint on the chair around the direction of the beam axis. However, this possibility is not even provided for on the latest widely advertised model of the aforementioned analogue, the special ETC medical chair currently used in the OPTIS2 proton therapy unit of the Paul Scherrer Institute (Willigen, Switzerland) shown in FIG. 2. The ETC chair has degrees of freedom of movement along the three axes of the orthogonal coordinate system plus tilts - “nodding” the head around the horizontal axis, but this is not enough to bring the line connecting the pupils of the eyes to a horizontal position.
В результате предложенных методических и отчасти конструктивных изменений возникает новое физическое свойство, а именно, учитывается оптика распространения лучей света через преломляющие среды глаза, которая в прототипе и была заменена простым геометрическим проведением луча света прямолинейно через преломляющие среды глаза. Другое упрощение, допущенное в прототипе, не учитывает разницы между точностью касательного и нормального определения координат точек поверхности прозрачной сферы. Эти различия оказались существенными, так как мизерные погрешности, порядка миллиметра или даже его долей, многочисленны и оказались не такими уж мизерными по сравнению с радиусом глаза около 10 мм. А на удалении от глаза, где располагается точка фиксации взгляда, это уже сантиметры. В итоге все действия планирования и позиционирования переходят на более высокий уровень, позволяющий объединить их в единый программно-аппаратный комплекс, новые подходы которого отражают предлагаемые методические изменения.As a result of the proposed methodological and partially constructive changes, a new physical property arises, namely, the optics of the propagation of light rays through the refractive media of the eye is taken into account, which in the prototype was replaced by a simple geometric conduction of the light beam rectilinearly through the refractive media of the eye. Another simplification made in the prototype does not take into account the difference between the accuracy of the tangent and normal determination of the coordinates of the points on the surface of a transparent sphere. These differences turned out to be significant, since miserable errors, of the order of a millimeter or even its parts, are numerous and turned out to be not so miserable compared to an eye radius of about 10 mm. And at a distance from the eye, where the point of fixation of the gaze is located, this is already centimeters. As a result, all planning and positioning actions move to a higher level, allowing you to combine them into a single hardware-software complex, the new approaches of which reflect the proposed methodological changes.
Сущность заявляемого изобретения поясняется иллюстрациями и чертежами. Известная анатомическая схема поперечного сечения глаза, на котором проявляется разница между оптической и зрительной осями глаза, образующие между собой т.н. угол гамма, и относительным расположением структур глаза, показана на фиг. 1 (цитируется по монографии В.В. Вит. Строение зрительной системы человека. Одесса, «Астропринт», 2003 г.), В соответствии с анатомическим строением глаза, зрительная линия всегда проходит через центральную ямку желтого пятна глаза и узловые точки, т.е. на эту линию не попадают ни центр зрачка, ни центр глаза. Однако во всех аналогах изобретения эта разница не учитывается. На фиг. 1 отмечен также ряд анатомических структур глаза, которые являются органами риска (поз. 3 - зрительный нерв, поз. 4 - хрусталик, поз. 5 - роговица), т.к. страдают отдаленными последствиями облучения, особенно при неточном соблюдении заданного направления оси пучка протонов.The essence of the invention is illustrated by illustrations and drawings. The well-known anatomical diagram of the cross section of the eye, which shows the difference between the optical and visual axes of the eye, forming the so-called the gamma angle, and the relative arrangement of eye structures, is shown in FIG. 1 (cited from the monograph by VV Vit. The structure of the human visual system. Odessa, Astroprint, 2003), In accordance with the anatomical structure of the eye, the visual line always passes through the central fossa of the macula lutea and nodal points, etc. e. neither the center of the pupil nor the center of the eye falls on this line. However, in all analogues of the invention, this difference is not taken into account. In FIG. 1, a number of anatomical structures of the eye are also noted, which are risk organs (pos. 3 - optic nerve, pos. 4 - lens, pos. 5 - cornea), because suffer from the long-term effects of irradiation, especially when inaccurate observance of a given direction of the axis of the proton beam.
На фиг. 2. показано кресло позиционера, выполненное фирмой 
Схема расположения видеокамер, включенных в программно-аппаратный комплекс системы позиционирования, приведена на фиг. 3. Система состоит из четырех видеокамер, которые обеспечивают процедуру позиционирования, фактически создавая визуализацию изоцентра и систему координат позиционера. Так как оба глаза разделены переносицей, две камеры направлены навстречу друг другу. Другая пара камер, одновременно с их использованием для точного позиционирования правого или левого глаза по положению зрачка, контролирует направление взора и изменение положения глаза во время облучения.The arrangement of cameras included in the software and hardware complex of the positioning system is shown in FIG. 3. The system consists of four cameras that provide the positioning procedure, actually creating an isocenter visualization and a positioner coordinate system. Since both eyes are separated by a bridge of the nose, the two chambers are directed towards each other. Another pair of cameras, simultaneously with their use for precise positioning of the right or left eye by the position of the pupil, controls the direction of gaze and the change in position of the eye during irradiation.
На фиг. 4 показано одно из возможных решений механических частей комплекса позиционирования. Это подголовный модуль (головодержатель), он предназначен для иммобилизации зоны интереса (головы) и обеспечивает дополнительные степени свободы наклоном влево-вправо и кивком вперед-назад головы пациента на углы ±6°. Подголовный модуль представляет собой несущую раму (фиг. 4, позиция 19) и имеет крепления для индивидуальных средств иммобилизации, таких как подголовник, стоматологическая капа и термопластичная маска (позиции 15 и 16). Повороты выполняются ручным приводом на основе зубчатых передач (позиции 17 и 18).In FIG. 4 shows one of the possible solutions to the mechanical parts of the positioning complex. This is a headrest module (head holder), it is designed to immobilize the zone of interest (head) and provides additional degrees of freedom by tilting left-right and nodding the patient’s head back and forth at angles of ± 6 °. The head-mounted module is a supporting frame (Fig. 4, position 19) and has mounts for individual immobilization means, such as a headrest, dental burl and a thermoplastic mask (
Возможность осуществления изобретения подтверждается простой методикой определения индивидуального значения угла гамма, хотя специальная аппаратура для таких измерений в обычных клиниках не предусмотрена. Однако угол гамма может быть рассчитан, если внести незначительные дополнения в действия, штатно выполняемые на этапе топометрии. Место пересечения зрительной и оптической осей глаза в оптических узловых точках определяется по обычно имеющимся данным о рефракции глаза пациента, дополняя их обычными ультразвуковыми измерениями передне-задней длины глаза. При этом обычно замеряются также расстояния от вершины роговицы до переднего и заднего полюса хрусталика, и необходимо, чтобы все эти данные заносились в протокол топометрии. После этого направление зрительной оси может быть рассчитано, если измерять не только межзрачковое расстояние для дали, что делается всегда, но и межзрачковое расстояние для близи (по стандартной терминологии).The possibility of carrying out the invention is confirmed by a simple technique for determining the individual value of the gamma angle, although special equipment for such measurements is not provided in conventional clinics. However, the gamma angle can be calculated if minor additions are made to the actions routinely performed at the topometry stage. The intersection of the visual and optical axes of the eye at the optical nodal points is determined by the commonly available data on the refraction of the patient’s eye, supplementing them with conventional ultrasound measurements of the anteroposterior length of the eye. In this case, the distances from the apex of the cornea to the anterior and posterior pole of the lens are also usually measured, and it is necessary that all these data are recorded in the topometry protocol. After that, the direction of the visual axis can be calculated by measuring not only the interpupillary distance for the distance, which is always done, but also the interpupillary distance for near (according to standard terminology).
Действия, выполняемые всегда на компьютерной системе дозно-анатомического планирования, должны производиться уже с поправкой на рассчитанную величину угла гамма. По этому плану корректируется положение фиксационной точки, на которую направляется взгляд пациента под контролем видеокамер, и наконец, делается рентгеновский снимок, подтверждающий правильную установку мишени.Actions always performed on a computer system of dose-anatomical planning should be carried out already adjusted for the calculated value of the gamma angle. According to this plan, the position of the fixation point is corrected, to which the patient’s gaze is directed under the control of the cameras, and finally, an x-ray is taken to confirm the correct installation of the target.
Если положение маркеров на рентгеновском снимке не совпадает с запланированным, то дозно-анатомическое планирование продолжается введением поправок на предполагаемые неточности планирования и позиционирования. Этот процесс повторяют, пока путем ряда итерационных действий планирования не добиваются совмещения заданного и видимого положения маркеров.If the position of the markers on the x-ray image does not coincide with the planned one, then dose-anatomical planning continues with the introduction of amendments to the alleged inaccuracies in planning and positioning. This process is repeated until, through a series of iterative planning actions, they achieve a combination of the given and visible position of the markers.
Осуществление изобретения требует также доработки конструкции специального медицинского кресла небольшим поворотом подголовника вокруг оси пучка. Такая доработка не требует сложных конструктивных решений, т.к. диапазон нужных поворотов невелик и не превосходит ±5°, как следует из опыта работы с лазерным эквивалентом этих действийThe implementation of the invention also requires refinement of the design of a special medical chair with a slight turn of the headrest around the axis of the beam. This refinement does not require complex design solutions, because the range of necessary turns is small and does not exceed ± 5 °, as follows from experience working with the laser equivalent of these actions
Необходимость доработок способа стала понятна в процессе лечения больных увеальной меланомой, выполнявшейся авторами изобретения в период 2006-2009 г., когда на протонный пучок синхротрона Института теоретической и эксперисентальной физики (ИТЭФ, Москва) врачи НИИ глазных болезней имени Гельмгольца выполняли лечение увеальной меланомы. Тогда был накоплен опыт, легший в основу изобретения. При использовании методики лечения, разработанной по прототипу, рентгеновские изображения маркеров опухоли часто не совпадали с их запланированным положением и совпадение достигалось лишь после повторений процедур позиционирования, длящихся до 60 минут. Если же пациент не выдерживал длительной подготовки облучения, симуляция или сеанс облучения переносился на следующий день. На это жалуются и врачи, продолжающие работать по прототипу за рубежом.The need for refinement of the method became clear in the treatment of patients with uveal melanoma performed by the inventors in the period 2006-2009, when the Helmholtz Research Institute of Eye Diseases performed treatment of uveal melanoma on a proton beam of the synchrotron of the Institute of Theoretical and Experimental Physics (ITEP, Moscow). Then experience was accumulated, which formed the basis of the invention. When using the treatment methodology developed according to the prototype, the X-ray images of the tumor markers often did not coincide with their planned position and coincidence was achieved only after repetition of positioning procedures lasting up to 60 minutes. If the patient could not stand the long preparation of radiation, the simulation or radiation session was postponed the next day. Doctors who continue to work on the prototype abroad also complain about this.
Однако уже тогда удавалось повысить точность дозно-анатомического планирования. Для этого данные топометрии дополнялись уточненными анатомическими данными, а именно, приблизительным учетом ожидаемого угла гамма, вводя его известное среднее значение 6°, а также более подробными измерениями маркеров (оценивались их азимутальные координаты). Это позволило выполнять предварительное планирование заранее и начинать позиционирование больного уже при наличии предварительного плана облучения.However, even then it was possible to increase the accuracy of dose-anatomical planning. To do this, the topometry data was supplemented with updated anatomical data, namely, by approximate taking into account the expected gamma angle, introducing its known average value of 6 °, as well as more detailed measurements of the markers (their azimuthal coordinates were estimated). This made it possible to carry out preliminary planning in advance and to begin positioning the patient already with a preliminary radiation plan.
Непосредственный технический результат проделанной работы состоял в следующем. Ускорив начало лечения составлением предварительного дозно-анатомического плана, удалось избежать повторных симуляций для всех 15 пролеченных больных, более чем вдвое (до 10-20 минут) было сокращено время подготовки и самого облучения. Повысилось качество лечения и его комфортность для пациента и одновременно была снижена длительность, а следовательно и стоимость курса лечения.The immediate technical result of the work done was as follows. Having accelerated the start of treatment by drawing up a preliminary dose-anatomical plan, repeated simulations for all 15 treated patients were avoided, and the preparation time and exposure itself were reduced by more than half (up to 10-20 minutes). The quality of treatment and its comfort for the patient increased and at the same time, the duration, and therefore the cost of the course of treatment, was reduced.
Осуществление изобретения требует также доработки конструкции специального медицинского кресла небольшим поворотом подголовника вокруг оси пучка. Такая доработка не требует сложных конструктивных решений, т.к. диапазон нужных поворотов невелик и не превосходит ±5°, как следует из опыта работы, выполнявшихся с лазерным эквивалентом этих действий. Тогда толщина лазерного луча составляла 2 мм и с ними возникали указанные поправки положения горизонтальной оси.The implementation of the invention also requires refinement of the design of a special medical chair with a slight turn of the headrest around the axis of the beam. This refinement does not require complex design solutions, because the range of necessary turns is small and does not exceed ± 5 °, as follows from the experience of work performed with the laser equivalent of these actions. Then the thickness of the laser beam was 2 mm, and with them the indicated corrections of the horizontal axis position occurred.
Таким образом, технический результат изобретения достигается за счет изменений способа использования существующего устройства, а именно:Thus, the technical result of the invention is achieved by changing the method of using the existing device, namely:
- Индивидуальный расчет угла гамма обеспечивается расширением объема топометрической информации, включая в нее дополненные ультразвуковые измерения, определение межзрачкового расстояния вблизи и данные рефракции глаза.- An individual calculation of the gamma angle is provided by expanding the volume of topometric information, including supplemented ultrasound measurements, determining the interpupillary distance near and eye refraction data.
- Установка горизонтальной линии зрачков выполняется группой цифровых видеокамер, в дополнение к обычной их функции контроля за стабильностью положения глаза во время облучения.- Installation of a horizontal line of pupils is performed by a group of digital video cameras, in addition to their usual function of monitoring the stability of the position of the eye during irradiation.
- Поворот иммобилизованной в подголовном модуле головы пациента вокруг оси пучка приводит положения глаза пациента в соответствие с показаниями цифровых видеокамер.- The rotation of the patient’s head, immobilized in the head module, around the axis of the beam brings the position of the patient’s eye in accordance with the readings of digital video cameras.
- Поворот иммобилизованной в подголовном модуле головы пациента вокруг оси пучка приводит положения глаза пациента в соответствие с показаниями цифровых видеокамер.- The rotation of the patient’s head, immobilized in the head module, around the axis of the beam brings the position of the patient’s eye in accordance with the readings of digital video cameras.
В результате увеличивается точность попадания пучка протонов на злокачественную опухоль и не происходит травматизация близлежащих здоровых тканей и органов, сокращается время реабилитации пациентов.As a result, the accuracy of getting a proton beam onto a malignant tumor increases and trauma to nearby healthy tissues and organs does not occur, and the patient's rehabilitation time is reduced.
Перечень фигурList of figures
Фиг 1. Анатомическая схема поперечного сечения глаза, выполненная с учетом различия между оптической и зрительной осями.Fig 1. The anatomical diagram of the cross section of the eye, made taking into account the differences between the optical and visual axes.
Фиг 2. Схема специального медицинского кресла ETC, используемое на установке протонной терапии OPTIS2Fig 2. Scheme of a special ETC medical chair used in the OPTIS2 proton therapy unit
Фиг 3. Схема расположения видеокамер программно-аппаратного комплекса визуализации положения изоцентра лучевой установки при позиционировании опухоли на пучке.Fig 3. The layout of the cameras of the hardware-software complex visualizing the position of the isocenter of the radiation unit when positioning the tumor on the beam.
Фиг 4. Подголовный модуль.Fig 4. The head module.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015141582A RU2680208C2 (en) | 2015-10-01 | 2015-10-01 | Method of proton beam therapy of intraocular malignant neoplasms |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015141582A RU2680208C2 (en) | 2015-10-01 | 2015-10-01 | Method of proton beam therapy of intraocular malignant neoplasms |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2015141582A RU2015141582A (en) | 2017-04-06 |
| RU2015141582A3 RU2015141582A3 (en) | 2018-06-29 |
| RU2680208C2 true RU2680208C2 (en) | 2019-02-18 |
Family
ID=58505303
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015141582A RU2680208C2 (en) | 2015-10-01 | 2015-10-01 | Method of proton beam therapy of intraocular malignant neoplasms |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2680208C2 (en) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8178859B2 (en) * | 2008-05-22 | 2012-05-15 | Vladimir Balakin | Proton beam positioning verification method and apparatus used in conjunction with a charged particle cancer therapy system |
-
2015
- 2015-10-01 RU RU2015141582A patent/RU2680208C2/en active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8178859B2 (en) * | 2008-05-22 | 2012-05-15 | Vladimir Balakin | Proton beam positioning verification method and apparatus used in conjunction with a charged particle cancer therapy system |
Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
| doi: 10.1118/1.4915921, см. реф. Канчели И.Н. и др. Компьютерное планирование облучения внутриглазных мишеней с приоритетом офтальмологических параметров // Альманах клинической медицины, 2008, 17, 1, с. 183-186. * |
| Via R. et al. Optical eye tracking system for real-time noninvasive tumor localization in external beam radiotherapy // Med Phys. 2015 May; 42(5):2194-202. * |
| Via R. et al. Optical eye tracking system for real-time noninvasive tumor localization in external beam radiotherapy // Med Phys. 2015 May; 42(5):2194-202. doi: 10.1118/1.4915921, см. реф. Канчели И.Н. и др. Компьютерное планирование облучения внутриглазных мишеней с приоритетом офтальмологических параметров // Альманах клинической медицины, 2008, 17, 1, с. 183-186. Рудской И.В. и др. Визуализация в системе планирования протонной лучевой терапии внутриглазных злокачественных новообразований // Мед. физика, 2014, 1, с. 33-37. * |
| Ломанов М.Ф. и др. Влияние анатомии глаза на погрешности дозно-анатомического планирования протонного облучения внутриглазной мишени // Мед.физика, 2014, 3, с.12-18. * |
| Рудской И.В. и др. Визуализация в системе планирования протонной лучевой терапии внутриглазных злокачественных новообразований // Мед. физика, 2014, 1, с. 33-37. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2015141582A3 (en) | 2018-06-29 |
| RU2015141582A (en) | 2017-04-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Schramm et al. | Computer‐assisted therapy in orbital and mid‐facial reconstructions | |
| JP6886565B2 (en) | Methods and devices for tracking surface movements | |
| CN101945685B (en) | Methods and devices for orthovoltage ocular radiotherapy and treatment planning | |
| Bogner et al. | A noninvasive eye fixation and computer-aided eye monitoring system for linear accelerator–based stereotactic radiotherapy of uveal melanoma | |
| CN101951990A (en) | Methods and devices for detecting, controlling, and predicting radiation delivery | |
| US20140275698A1 (en) | Intra-fraction motion management system and method | |
| KR20160090757A (en) | X-ray recording system | |
| Via et al. | Optical eye tracking system for real‐time noninvasive tumor localization in external beam radiotherapy | |
| Wyder et al. | With gaze tracking toward noninvasive eye cancer treatment | |
| Jones et al. | A frameless method for stereotactic radiotherapy | |
| Harnett et al. | Improved external beam radiotherapy for the treatment of retinoblastoma | |
| JP7356211B2 (en) | radiation therapy system | |
| US20140275707A1 (en) | Intra-fraction motion management system and method | |
| WO2012119649A1 (en) | System and method for image-guided radio therapy | |
| Amstutz et al. | Intraoperative localization of tantalum markers for proton beam radiation of choroidal melanoma by an opto-electronic navigation system: a novel technique | |
| RU2680208C2 (en) | Method of proton beam therapy of intraocular malignant neoplasms | |
| RU2470587C1 (en) | Method of determining location of prosthetic upper plane in patients with damaged integrity of dentitions | |
| Ragan et al. | Clinical results of computerized tomography-based simulation with laser patient marking | |
| Via et al. | A platform for patient positioning and motion monitoring in ocular proton therapy with a non-dedicated beamline | |
| JP2000084096A (en) | Positioning method and device | |
| Rüegsegger et al. | Noninvasive referencing of intraocular tumors for external beam radiation therapy using optical coherence tomography: a proof of concept | |
| Chernykh et al. | Radiation oncology ophthalmic center based on the c-80 accelerator at the NRC" Kurchatov institute"–PNPI | |
| RU2517569C1 (en) | Method for finding topographic-anatomical lachrymal landmarks in radiological imaging studies | |
| RU122863U1 (en) | DEVICE FOR DETERMINING THE POSITION OF THE EYEBALL IN THE ORBIT | |
| Daftari et al. | A noninvasive eye fixation monitoring system for CyberKnife radiotherapy of choroidal and orbital tumors |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| HZ9A | Changing address for correspondence with an applicant |