Способ направления оборудования для лучевой терапии

Изобретение относится к способу и устройству для направления оборудования для лучевой терапии, находящегося снаружи тела человека или тела животного. Способ включает стадию, на которой на изображении идентифицируют трехмерный элемент, причем трехмерный элемент или уже расположен в полости тела человека или тела животного, или его вводят в полость; стадию, на которой на изображении устанавливают предварительное положение трехмерного элемента, видимого на изображении, относительно ориентира; стадию, на которой устанавливают предварительное положение оборудования для лучевой терапии относительно ориентира и стадию, на которой регулируют оборудование для лучевой терапии в ответ на положение трехмерного элемента. Устройство для осуществления способа содержит средства для идентификации трехмерного элемента, средства для установления его предварительного положения и оборудования для лучевой терапии, средства для контроля возможного перемещения трехмерного элемента и средства для регулировки оборудования для лучевой терапии или койки, на которой лежит тело, в ответ на это перемещение. Способ идентификации интересуемой ткани на двух или более полученных изображениях включает стадию, на которой на изображении идентифицируют, по меньшей мере, один одиночный цельный трехмерный элемент, при этом он расположен в теле человека или теле животного. После чего первое изображение получают и обрабатывают с помощью первого типа медицинского оборудования визуализации, а на втором изображении идентифицируют трехмерный элемент с помощью второго типа медицинского оборудования визуализации. Затем первое и второе изображения объединяют исходя из определения положения трехмерного элемента. Система для осуществления способа содержит оборудование для получения и обработки изображений для идентификации трехмерного элемента на первом и втором изображениях и оборудование для обработки изображений для объединения первого изображения и второго изображения. Использование изобретения позволяет устраненить разницу между фактичесим положением интересуемой ткани в теле больного на изображениях, полученных при использовании разного медицинского оборудования визуализации, с учетом перемещения подлежащей облучению ткани. 4 н. и 24 з.п. ф-лы, 14 ил.

 

Область техники

Данное изобретение относится к способу направления оборудования для лучевой терапии, включающему стадию, на которой идентифицируют, по меньшей мере, один одиночный цельный трехмерный элемент на изображении, причем указанный, по меньшей мере, один одиночный цельный трехмерный элемент на стадии идентификации расположен в полости тела человека или тела животного. Данное изобретение относится также к способу идентификации трехмерного элемента, который расположен в теле человека или теле животного относительно интересуемой ткани в теле человека или теле животного.

Уровень техники

При известном лечении раковых поражений в теле человека, для того чтобы разрушить больную ткань, такую как опухоль, используют облучение этой больной ткани. Больная ткань может находиться во всех частях тела. В некоторых частях может оказаться трудным облучать больную ткань без причинения серьезного повреждения другим важным частям тела, а в некоторых случаях облучение вызывает необратимое повреждение.

Для того чтобы предотвратить такое повреждение, облучение больной ткани осуществляют путем облучения больной ткани под разными углами с таким расчетом, чтобы окружающая здоровая ткань подвергалась лишь облучению, последствия которого излечимы в течение короткого периода времени. При этом облучение не причиняет критического повреждения окружающей здоровой ткани. И вместе с тем больная ткань облучается под разными выбранными углами для ее разрушения.

Таким образом, облучение больной ткани ограничивается количеством облучения, которое здоровая ткань может переносить без критического или необратимого повреждения. Это ограничение облучения еще более усиливается ввиду того факта, что точно определить местонахождение больной ткани и определить распространение больной ткани в теле может оказаться трудным.

В патенте США US5 853 366 описано решение этой проблемы. Определение местонахождения опухоли осуществляется путем введения, по меньшей мере, трех маркеров в соответствующие положения по периферии опухоли. Эти маркеры изготовлены из нержавеющей стали, которую можно обнаружить на обычном рентгеновском изображении тела, чтобы расположить источник облучения относительно опухоли перед облучением опухоли. На рентгеновском изображении каждый маркер отображается как одна точка. Эти маркеры вводят непосредственно в ткань, окружающую опухоль, и маркеры с зазубринами или имеют V-образную форму, чтобы обеспечить надежное прикрепление маркеров в ткани и, тем самым, предотвратить перемещение маркеров. После расположения маркеров и облучения опухоли маркеры с зазубринами необходимо извлечь путем инвазивной хирургии.

В документе WO 99/27839 раскрыта система для укладки и перекладки части тела больного относительно лечащей или визуализирующей машины, включающей несколько камер для просмотра тела больного и машины. Индексные маркеры, помещенные наружно на тело больного, или светоизлучающие пассивные геометрические формы, или естественные ориентиры идентифицируются и определяются камерами в трехмерном пространстве. Расположение анатомических мишеней, определенных путем сканирования изображения, можно определить относительно положений ориентира, увязанных с лечащей или диагностической машиной. Для разных клинических применений предусмотрены несколько форм камеры, индексных маркеров, способов и систем. Рентгеновское изображение больного позволяет уточнить расположение анатомической мишени относительно точки ориентира визуализации при лечении или диагностике. Перемещения больного, основанные на сравнительном анализе определенных визуализацией анатомических мишеней, относительно точек ориентира на лечащем или диагностическом устройстве управляются системой и процессом.

В документе WO 02/19908 раскрыты способ и устройство для компенсации дыхания и иных движений больного во время лечения, способ содержит этапы, на которых перед лечением получают изображения области-мишени; периодически получают данные о положении внутренней области-мишени на основании маркеров, имплантированных в тело больного; непрерывно получают позиционные данные о наружном движении тела больного, используя один или несколько наружных датчиков; и формируют соответствие между положением внутренней области-мишени и наружных датчиков так, что лечение направляют на положение области-мишени больного исходя из позиционных данных наружных датчиков. Положение области-мишени затем сопоставляют с положением области-мишени на предоперационных изображениях.

В документе WO 02/100485 раскрыты система и способ для точного определения местонахождения и отслеживания положения мишени, такой как опухоль или подобное, в теле больного. В одном варианте осуществления система содержит один или несколько возбуждаемых маяков, расположенных в мишени или возле нее, внешний источник возбуждения, дистанционно возбуждающий маяки для выдачи идентифицируемого сигнала, и несколько датчиков, отстоящих друг от друга с известной геометрией. К датчикам подключен компьютер, предназначенный для использования сигналов маяков, чтобы идентифицировать изоцентр мишени в мишени. Компьютер сравнивает положение изоцентра мишени с положением изоцентра лечения. Кроме того, компьютер управляет движением тела больного и устройства поддержки больного, чтобы изоцентр мишени совпадал с изоцентром лечения перед лучевой терапией и во время нее.

Несмотря на то, что для определения распространения области больной ткани используются описанные выше маркеры, увидеть на изображении всю область может оказаться трудным. По этой и другим причинам при планировании облучения больной ткани практикующий или лечащий врач планирует облучение, применяя определенный запас облучения для уверенности в том, что облучается вся область больной ткани. Этот запас приводит к тому, что намеренно облучаются некоторые здоровые ткани, в результате чего могут произойти вышеупомянутые критические повреждения. В этом отношении облучение по плану разбивается на несколько циклов облучения. Кроме того, описаны только фидуциальные маркеры. Фидуциальный маркер сам по себе не позволяет идентифицировать любое вращение маркера. Фидуциальные маркеры не позволяют определить местоположение больной ткани без необходимости использования, по меньшей мере, двух и, как описано, предпочтительно трех фидуциальных маркеров.

Кроме того, к причинам применения запаса облучения относятся неточность укладки больного под оборудованием для лучевой терапии, неточность разрешения полученного изображения больной ткани и тот факт, что внутренние органы могут со временем перемещаться. Это перемещение внутренних органов может вызываться дыханием и (или) суточными перемещениями. Использование имплантированных маркеров для направления лечения, как описано выше, может в некоторой степени повысить точность укладки больного.

По одному из способов укладки больного перед лечением снимают изображение области, в которой находится подлежащая облучению больная ткань, и больного двигают относительно оборудования для лучевой терапии, определяя костную структуру больного, относительно которой на снятом предварительно изображении определяют местоположение больной ткани. Показано, что определение костной структуры вносит определенную степень вышеупомянутой неточности.

Кроме того, перемещение подлежащей облучению больной ткани, между первым предшествующим лечению изображением и последующим изображением для настройки оборудования для лучевой терапии перед облучением больной ткани, это не поддающееся четкому определению перемещение. Степень перемещения, вызванного дыханием, может меняться до 10 см. Перемещение, вызванное дыханием, у разных людей существенно отличается.

Предприняты определенные попытки зарегистрировать перемещение, вызванное дыханием. При облучении опухоли картина перемещения вводится в устройство управления оборудования для лучевой терапии. Этот дополнительный процесс определения картины перемещения дорог и отнимает много времени, и ввиду того факта, что дыхание нервнобольного лица, страдающего болезнью Паркинсона, или лица, страдающего церебральным параличом, является асимптотическим, зарегистрированная картина, как показано, часто асинхронна с текущим дыханием. Поэтому регистрация картины перемещения не может обеспечить полную точность облучения опухоли.

Дополнительное решение известно из http://www.elekta.com/healthcareinternational.nsf/pga_Frameset?openpage&url=umc_demonstrates_automatic_marker_detection_with_a-si ("Elekta"), где описывается лучшее обнаружение маркеров при помощи шаблона маркеров.

В свете вышеизложенного, необходим усовершенствованный способ направления оборудования для лучевой терапии, чтобы хотя бы частично устранить вышеупомянутые недостатки известных технических решений в части настройки оборудования для лучевой терапии. Усовершенствованный способ лечения больной ткани, такой как опухоль, может потребоваться и для устранения, хотя бы частично, вышеупомянутых недостатков известных технических решений в части терапии.

В патенте US 6307914 описано следующее за подвижным телом облучающее устройство, которое содержит линейный ускоритель, предназначенный для излучения медицинского лечащего луча на опухоль, и маркер опухоли, введенный вблизи опухоли, первый флюороскоп для снятия изображения указанного маркера опухоли с первого направления и второй флюороскоп для снятия изображения указанного маркера опухоли со второго направления одновременно с указанным первым флюороскопом, первую и вторую части обработки распознавания, которые формируют шаблон, сопоставляющий в реальном масштабе времени при заданной частоте смены кадров методом взаимной корреляции нормализации черного пятна для применения изображения шаблона маркера опухоли, зарегистрированного заранее, для отображения информации, оцифрованной указанными первой и второй частями ввода изображения, и расчета первой и второй двухмерных координат указанного маркера опухоли, центральную часть арифметической обработки для расчета трехмерных координат указанного маркера опухоли по первой и второй двухмерным координатам, рассчитанным указанными первой и второй частями обработки распознавания; и часть управления облучением для управления излучением медицинского лечащего луча указанного линейного ускорителя по указанным рассчитанным трехмерным координатам маркера опухоли.

Известные имплантируемые маркеры, которые располагаются в теле больного, вводятся в ткань и поэтому для введения в тело требуют инвазивной хирургии, а также дальнейшей последующей инвазивной хирургии для их извлечения из тела.

Диагностические изображения, полученные разными технологиями визуализации и при использовании разного медицинского оборудования визуализации, получают с некоторыми промежутками времени между изображениями, причем для каждого изображения больной перекладывается на другою койку. Это приводит к разным условиям настройки для каждого изображения. Разные условия настройки приводят к разнице между фактическим положением интересуемой ткани в теле больного на разных изображениях по сравнению с визуально четкими предметами на изображениях, находящимися на расстоянии от интересуемой ткани, такими как костные структуры, наружная поверхность тела человека и т.п. Разница между положениями интересуемой ткани на разных изображениях может возникать из-за движения внутреннего органа в теле больного и (или) из-за неточной укладки больного под медицинским оборудованием визуализации.

В свете вышеизложенного, необходим усовершенствованный способ объединения разных изображений, полученных разным медицинским оборудованием визуализации, чтобы хотя бы частично устранить вышеупомянутые недостатки известных технических решений в части определения местонахождения интересуемой ткани.

Краткое описание изобретения

Целью настоящего изобретения является создание способа для устранения недостатков известных способов и систем, представленных выше.

Эти цели и преимущества, которые станут очевидными из приведенного ниже описания, достигаются благодаря следующим вариантам осуществления и аспектам предлагаемого способа для направления оборудования для лучевой терапии, находящегося снаружи тела человека или снаружи тела животного. Предлагаемый способ включает следующие стадии:

- стадию, на которой идентифицируют на изображении по меньшей мере один одиночный цельный трехмерный элемент, видимый на этом изображении, причем указанный по меньшей мере один одиночный цельный трехмерный элемент расположен в полости тела человека или тела животного,

- где, по меньшей мере, часть одиночного цельного трехмерного элемента (7) имеет форму, позволяющую жидкости, газу или твердому веществу проходить внутри полости, в которой расположен трехмерный элемент,

- стадию, на которой устанавливают на изображении предварительное положение по меньшей мере одного одиночного цельного трехмерного элемента, видимого на этом изображении, относительно некоторого ориентира,

- причем указанный ориентир расположен в одном из следующих положений: положение внутри тела человека (1) или тела животного, или положение снаружи тела человека (1) или тела животного, и

- указанный ориентир имеет одну из следующих структур: структуру, являющуюся частью тела человека (1) или тела животного, такую как костная структура, или структуру, являющуюся предметом, обнаруживаемым изображением, не являющуюся частью тела человека (1) или тела животного,

- стадию, на которой устанавливают предварительное положение оборудования для лучевой терапии относительно этого ориентира для того, чтобы установить предварительную настройку оборудования для лучевой терапии относительно ориентира,

- стадию, на которой регулируют оборудование для лучевой терапии относительно ориентира в ответ на предварительное положение по меньшей мере одного одиночного цельного трехмерного элемента относительно ориентира.

На стадии, на которой идентифицируют на изображении по меньшей мере один одиночный цельный трехмерный элемент, видимый на этом изображении, по меньшей мере, один одиночный цельный трехмерный элемент расположен в полости тела человека или тела животного. До стадии, на которой идентифицируют на изображении, по меньшей мере, один одиночный цельный трехмерный элемент, видимый на этом изображении, возможна дополнительная стадия, на которой по меньшей мере один одиночный цельный трехмерный элемент вводят в полость тела человека или тела животного.

Путем идентификации положения по меньшей мере одного одиночного цельного трехмерного элемента относительно положения больной ткани положение больной ткани можно затем установить исходя из определения положения трехмерного элемента. Это является преимущественным ввиду того факта, что больная ткань не идентифицируема на всех видах изображений, на которых трехмерный элемент является идентифицируемым. Благодаря возможности установить положение трехмерного элемента на двухмерном изображении точное положение больной ткани можно установить ввиду того факта, что элемент и больная ткань движутся одновременно относительно тела человека или животного.

Размеры трехмерного элемента известны заранее и основаны на двухмерном изображении трехмерного элемента; эти размеры дают точное представление о том, как трехмерный элемент расположен в теле, и о возможном его вращении в теле. Зная заранее размеры трехмерного элемента, и будучи в состоянии обнаружить размеры на изображении, можно рассчитать точное положение трехмерного элемента в теле. Знание положения трехмерного элемента, установленного на изображении, дает точное знание, где расположена больная ткань, поскольку установлено, что больная ткань и трехмерный элемент имеют практически постоянное относительное положение, и любые возможные перемещения больной ткани приводят к соответствующим перемещениям трехмерного элемента и наоборот.

Таким образом, достигается цель точного нахождения больной ткани исходя из положения элемента, даже если больного переводят из кабинета для обследования в кабинет для облучения или перемещают непосредственно перед укладкой больного для облучения. Точно так же возможно во время облучения больного регулировать оборудование, чтобы элемент и, соответственно, больная ткань, такая как опухоль, больного оставался в фокусе оборудования для лучевой терапии.

Благодаря возможности регулировать оборудование для лучевой терапии, исходя из положения элемента, облучение можно осуществлять точнее, а регулировку оборудования для лучевой терапии можно выполнять автоматически с помощью компьютера. Форма, обеспечивающая прохождение жидкости, газа или твердого вещества, позволяет поддерживать естественный поток жидкости, газа, твердого вещества внутри полости, например мочи в уретру и крови в вену, или, например, кишечного газа в кишечник и вдоха в трахею или в легкие, или, например, твердых экскрементов в кишечник, даже если облучение может вызвать некоторое набухание ткани, окружающей полость.

Кроме того, благодаря возможности облучать точнее можно подвергать больного повышенной общей дозе облучения без повреждения ткани, окружающей больную ткань, и, как результат, можно подвергать больного облучению большее число раз, чтобы эффективнее удалить больную ткань.

Кроме того, способ может, в соответствии с настоящим изобретением, далее включать следующие стадии:

- стадию, на которой контролируют возможное перемещение трехмерного элемента относительно оборудования для лучевой терапии,

- стадию, на которой регулируют оборудование для лучевой терапии в ответ на возможное перемещение трехмерного элемента.

Таким образом, достигается цель большего снижения вышеупомянутых неточностей за счет того, что возможные перемещения тела и (или) элемента компенсируются путем регулировки оборудования для лучевой терапии в ответ на возможное перемещение по меньшей мере одного одиночного цельного трехмерного элемента. Точно так же возможно во время облучения больного регулировать оборудование, чтобы элемент и, соответственно, больная ткань, такая как опухоль, больного оставался в фокусе оборудования для лучевой терапии. Кроме того, регулировка оборудования для лучевой терапии может представлять собой регулировку положения оборудования для лучевой терапии, изменение положения койки, на которой находится больной, регулировку мощности источника облучения, фокусной точки луча, интенсивности луча облучения, перемещения пластин или экрана, изменяющих форму луча облучения, и т.д.

Кроме того, регулировка оборудования для лучевой терапии может представлять собой также отклонение и фокусировку луча облучения в зависимости от любых смещений во время облучения. Этим смещением может быть принудительное смещение, такое как наклон или частичное разворачивание больного во время облучения. Кроме того, смещение может быть осознанным или неосознанным смещением, которое вызвано больным. Осознанное смещение может быть в случае, когда больной двигается на койке или прохаживается по кабинету для облучения, а неосознанным смещением могут быть перемещения из-за двигательных болезней, таких как болезнь Паркинсона или церебральный паралич.

Преимущества возможности регулировать оборудование для лучевой терапии во время облучения заключаются в возможности облучения тела под разными углами. Тем самым минимизируется недостаток облучения возможно здоровой ткани, окружающей больную ткань. Кроме того, регулировку можно выполнять таким образом, чтобы избежать облучения некоторой критической здоровой ткани. Регулировкой оборудования для лучевой терапии может быть и ограничение общей дозы облучения под определенным углом, чтобы избежать превышения предела облучения здоровой ткани под этим определенным углом.

Стадии идентификации, установления, контроля и регулировки можно осуществлять автоматически, причем стадию контроля можно осуществлять с соответствующей частотой, например каждые 3 секунды или чаще, в зависимости от имеющегося оборудования.

В другом аспекте настоящего изобретения ориентиром является предыдущее изображение трехмерного элемента, введенного в полость тела. Этим предыдущим изображением может легко быть изображение, на котором была обнаружена больная ткань, такая как опухоль 6, а размеры больной ткани были установлены во время предварительного обследования больного.

В еще одном аспекте настоящего изобретения предыдущим изображением, по меньшей мере, одного одиночного цельного трехмерного элемента может быть и последнее полученное изображение трехмерного элемента или изображение, полученное для укладки больного перед облучением.

Кроме того, по меньшей мере, часть, по меньшей мере, одного одиночного цельного трехмерного элемента может, в соответствии с изобретением, быть расширяемой к полости изнутри полости при высвобождении в полости. И при этом аналогично поддерживается естественный поток жидкости, газа, твердого вещества вовнутрь полости, например, мочи в уретру и крови в вену, или, например, кишечного газа в кишечник и вдоха в трахею или в легкие, или, например, твердых экскрементов в кишечник, даже если облучение может вызвать некоторое набухание ткани, окружающей полость.

Кроме того, благодаря расширению полости, в которой расположен, по меньшей мере, один одиночный цельный трехмерный элемент, трехмерный элемент прочно располагается внутри полости без движения внутри полости. При этом можно обойтись без любого иного крепящего средства, например, такого как форма с зазубринами трехмерного элемента, и элемент легко удаляется без повреждения внутри полости.

В одном аспекте настоящего изобретения, по меньшей мере один одиночный цельный трехмерный элемент может иметь трубчатую форму, позволяющую жидкости, газу или твердому веществу свободно протекать внутри полости тела. Эта трубчатая форма будет поддерживать полость открытой и во время облучения, и при возможном результирующем последующем набухании.

Кроме того, когда введение трехмерного элемента является одним из аспектов настоящего изобретения, введение трехмерного элемента можно выполнять через естественные отверстие тела вообще без пенетрации или, по меньшей мере, без значительной пенетрации любой ткани тела. Этот путь введения трехмерного элемента в качестве маркера не требует инвазивной хирургии, и тем самым риски, связанные с этой хирургией, исключаются или, по меньшей мере, минимизируются.

Кроме того, способ может, в соответствии с дополнительным аспектом настоящего изобретения, включать стадию, на которой трехмерный элемент извлекают через естественные отверстия тела вообще без пенетрации или, по меньшей мере, без значительной пенетрации любой ткани тела. Благодаря извлечению трехмерного элемента через естественную полость или отверстие удаление трехмерного элемента осуществляется без инвазивной хирургии, и риски, связанные с этой хирургией, исключаются или, по меньшей мере, минимизируются.

Трехмерный элемент вводят в естественную полость и, следовательно, не повреждают окружающую ткань, поскольку полость является естественным отверстием тела. Следовательно, для того чтобы закрепиться в теле, элементу не нужно проникать через любую ткань. Трехмерный элемент закрепляется за счет, по меньшей мере, частичного примыкания к внутренней стороне полости так, что трехмерный элемент не может двигаться внутри полости.

Преимущественно стадию контроля и регулировки, в соответствии с другим аспектом изобретения, осуществляют во время облучения больной ткани, такой как опухоль.

В другом аспекте настоящего изобретения, по меньшей мере, один одиночный цельный трехмерный элемент может представлять собой практически трубчатый внутрипросветный протез. Трехмерный элемент может, таким образом, уже находиться в теле для другой цели, например для расширения сузившейся уретры или мочеточника. Трехмерный элемент будет поддерживать полость открытой и во время облучения, и при возможном результирующем последующем набухании, вызванном облучением. Трехмерный элемент может оставаться в полости в течение, по меньшей мере, 30 дней и, следовательно, может поддерживать полость открытой для проникновения жидкостей, газов или твердых веществ - все это во время облучения, даже если облучение разбито на отдельные периоды по несколько часов, дней или недель.

Что касается, по меньшей мере, одного одиночного цельного трехмерного элемента, который представляет собой практически трубчатый внутрипросветный протез, этот трехмерный элемент снижает необходимость в каких-либо дополнительных катетерах для поддерживания полости, в которую введен трехмерный элемент, открытой для проникновения жидкостей, газов или твердых веществ.

По меньшей мере, один одиночный цельный трехмерный элемент может, в соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения, быть спиральной катушкой по меньшей мере из одной проволоки. При этом извлечение трехмерного элемента возможно через естественную полость или отверстие, в которую или которое он был введен, путем вытягивания проволоки.

Преимущественно, по меньшей мере один одиночный цельный трехмерный элемент может, в соответствии с одним аспектом изобретения, быть биологически совместимым материалом, таким как полимеры, биологическим материалом или металлом, таким как нержавеющая сталь, титан, платина, палладий, никелетитановый и другие сплавы, или сочетания любых из этих материалов. При использовании трехмерного элемента из такого биологически совместимого материала трехмерный элемент при нахождении в полости тела человека или животного не вызывает инфекцию.

Кроме того, по меньшей мере один одиночный цельный трехмерный элемент может, в соответствии с дополнительным аспектом настоящего изобретения, изготавливаться из сплава с памятью формы. При использовании сплава с памятью формы трехмерный элемент может расширяться в полости.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения, по меньшей мере один одиночный цельный трехмерный элемент может изготавливаться из сплава с памятью формы, имеющего температуру перехода выше температуры тела, предпочтительно, в пределах между +37°С и +50°С.

Под температурой тела подразумевается температура тела человека или животного во время применения предлагаемого способа. В большинстве случаев применения температура тела человека будет примерно +37°С.

Температура тела может, однако, отличаться в зависимости от того, чье это тело - человека или животного. У некоторых животных нормальная температура тела ниже, чем у людей, и у некоторых животных нормальная температура тела выше, чем у людей.

Кроме того, температура тела может отличаться в зависимости от физического состояния человека или животного. Температура тела может быть повышенной из-за жара, если человек или животное страдает болезнью, вызывающей жар, и температура тела может быть пониженной из-за, возможно, неустойчивого кровотока, если человек или животное является новорожденным или преклонного возраста или если человек или животное страдает болезнью, вызывающей неустойчивый кровоток.

При использовании сплава с памятью формы трехмерный элемент может расширяться в полости при нагреве до температуры перехода. При условии, что температура перехода равна примерно нормальной температуре тела человека или животного, расширение осуществляется, когда тело нагрело элемент, и это расширение трехмерного элемента осуществляется без дополнительного прикладывания тепла. В случае температуры перехода в диапазоне выше температуры тела расширения добиваются путем нагрева трехмерного элемента, например, путем промывки стерильной водой или подобными текучими средами, имеющими температуру выше температуры перехода.

При использовании сплава с памятью формы, имеющего температуру перехода в пределах между +37°С и +50°С, окружение внутри тела не обжигается, что иначе могло бы привести к инфекции или поврежденной ткани.

По меньшей мере один одиночный цельный трехмерный элемент может, в еще одном варианте осуществления настоящего изобретения, изготавливаться из материала, пластически деформируемого рукой при температуре ниже 37°°С, предпочтительно, ниже +20°С и выше +5°С. При использовании материала, пластически деформируемого рукой, трехмерный элемент может легко извлекаться усилием руки врача, и трехмерный элемент может легко деформироваться до меньшего размера при извлечении трехмерного элемента.

Кроме того, стадию контроля перемещения по меньшей мере одного одиночного цельного трехмерного элемента могут в соответствии с настоящим изобретением осуществлять путем получения до 50 изображений в секунду, по меньшей мере от 2 до 50 изображений в секунду, по меньшей мере 1 изображение в секунду, по меньшей мере 12 изображений в минуту или по меньшей мере 2 изображения в минуту в зависимости от медицинского оборудования визуализации.

При получении изображений с описанной частотой возможное перемещение трехмерного элемента и, таким образом, больной ткани можно компенсировать почти мгновенно, и способ осуществляют почти непрерывно, благодаря чему вышеупомянутое повреждение здоровой ткани существенно снижается.

В соответствии с настоящим изобретением, изображение может быть двухмерным проекционным изображением или трехмерным изображением, причем изображение получают и обрабатывают медицинским оборудованием визуализации.

Указанным медицинским оборудованием визуализации могут в соответствии с настоящим изобретением быть оборудование для сканирования методом магнитного резонанса (MP-сканирования), оборудование для сканирования методом ядерно-магнитного резонанса (ЯМР-сканирования), оборудование для сканирования методом магнитно-резонансного изображения (сканирования методом MP-изображения), оборудование для сканирования методом компьютерной томографии (срез КТ), оборудование для КТ-сканирования конусного луча, оборудование позитронной эмиссионной томографии (ПЭТ), оборудование одиночных позитронов эмиссионной компьютерной томографии (SPECT), оборудование одиночных позитронов эмиссионной томографии (SPET), оборудование для лучевой терапии под визуальным наблюдением (IGRT), оборудование для ультразвукового сканирования или рентгеновское оборудование с фотонами высокой энергии или высоковольтное оборудование.

Кроме того, изображение могут, в соответствии с изобретением, получать и обрабатывать с использованием энергии источника облучения. При этом отпадает необходимость использования другого оборудования, и значительно экономятся расходы и пространство кабинета для облучения.

В соответствии с дополнительным аспектом изобретения, изображение могут получать и обрабатывать с использованием энергии луча облучения. При этом отпадает необходимость использования другого оборудования, и значительно экономятся расходы и пространство кабинета для облучения.

Кроме того, больной не получает ненужную дозу облучения. Когда доза облучения рассчитана, облучение больного для получения изображений, чтобы установить распространение больной ткани, такой как опухоль 6, уже учтено. Дозу рассчитывают так, чтобы окружающая здоровая ткань не получила необратимого повреждения. Таким образом, облучение больного используют для лечения больного в нужной области, а не просто для получения изображений для обследования.

При использовании для облучения больной ткани одного и того же оборудования экономится время на замену и обратную замену оборудования при необходимости получить изображение.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения, изображение могут получать и обрабатывать с использованием электрической энергии от источника энергии, подающего электрическую энергию для источника облучения.

Кроме того, по меньшей мере один одиночный цельный трехмерный элемент может, в соответствии с одним аспектом изобретения, иметь конструкцию, позволяющую вводить и (или) извлекать трехмерный элемент обычным эндоскопическим оборудованием. Благодаря возможности использовать обычное эндоскопическое оборудование при введении и (или) извлечении трехмерного элемента экономятся расходы на дополнительное оборудование, и сокращается время на переход с одного оборудование на другое при введении или извлечении трехмерного элемента.

Полость может иметь по меньшей мере одну окружающую стенку, и по меньшей мере один одиночный цельный трехмерный элемент может, в соответствии с изобретением, иметь сминающуюся конструкцию при введении трехмерного элемента, и при этом указанная конструкция трехмерного элемента может расширяться к стенке полости при своем высвобождении в полости. Сминающаяся конструкция снижает воздействие на внутреннюю стенку естественной полости, через которую осуществляют введение. Будучи в сжатом состоянии, элемент может иметь практически двухмерную форму, а будучи в расширенном состоянии, элемент претерпит изменение с практически двухмерной формы на трехмерную форму.

Данное изобретение относится также к устройству для осуществления способа в соответствии с любым из вышеупомянутых способов. Указанное устройство содержит средства для идентификации трехмерного элемента, средства для установления предварительного положения трехмерного элемента и оборудования для лучевой терапии, средства для контроля возможного перемещения элемента и средства для регулирования оборудования для лучевой терапии или изменения положения тела человека или тела животного в ответ на это перемещение.

Средством для идентификации трехмерного элемента может, в одном аспекте, быть компьютерная программа для обнаружения изображений, а средством для установления предварительного положения трехмерного элемента также может быть компьютерная программа для обнаружения изображений. Оборудование для лучевой терапии может представлять собой обычное оборудование для лучевой терапии, предназначенное для облучения больной ткани, такой как опухоль. Средством для контроля возможного перемещения элемента может быть компьютер, передающий сигналы в средства для регулирования оборудования для лучевой терапии или изменения положения тела человека или тела животного в ответ на это перемещение.

В соответствии с одним аспектом изобретения, изобретение относится к способу идентификации трехмерного элемента, причем указанный трехмерный элемент расположен в теле человека или теле животного относительно интересуемой ткани в теле человека или теле животного, предлагаемый способ включает следующие стадии:

- стадию, на которой на первом изображении идентифицируют трехмерный элемент, видимый на первом изображении, и при этом первое изображение получают и обрабатывают с помощью первого типа медицинского оборудования визуализации,

- стадию, на которой на втором изображении идентифицируют трехмерный элемент, видимый на втором изображении, и при этом второе изображение получают и обрабатывают с помощью второго типа медицинского оборудования визуализации,

- стадию, на которой первое изображение и второе изображение объединяют исходя из определения положения трехмерного элемента на первом изображении и положения трехмерного элемента на втором изображении.

Сочетание разных изображений, полученных разными технологиями визуализации, используют при планировании лучевой терапии. При планировании лучевой терапии на диагностических изображениях идентифицируют интересуемую ткань, такую как раковую опухоль. После этого определяют положение и форму опухоли и разрабатывают характеристики лучевой терапии для больного исходя из формы и положения опухоли.

Любая неточность идентификации опухоли при планировании лучевой терапии приведет к неточному облучению при лечении с риском того, что облучение не попадет на намеченную интересуемую ткань. Возможно, это может привести к травматическому облучению здоровой ткани и (или) может привести к тому, что нездоровая ткань будет частично не облучена.

При получении, по меньшей мере, первого изображения и второго изображения и при объединении этих изображений путем определения положения трехмерного элемента трехмерный элемент и, тем самым, интересуемая ткань будут располагаться на изображениях идентично. При этом будут реализованы преимущества первого типа медицинского оборудования визуализации и одновременно возможные иные или дополнительные преимущества второго типа медицинского оборудования визуализации в части относительного положения трехмерного элемента и интересуемой ткани.

При использовании трехмерного элемента в качестве маркера, расположенного внутри интересуемой ткани или, по крайней мере, в непосредственной близости от нее, изображения можно очень точно объединить возле маркера и, следовательно, возле интересуемой ткани. Тем самым возможно точно объединить изображения исходя из положения трехмерного элемента на изображениях, тем самым обеспечив, что на изображениях точно определяется и положение интересуемой ткани, расположенной в точном положении относительно трехмерного элемента.

Учитывая более точное определение положения интересуемой ткани на разных изображениях, полученных с использованием разного медицинского оборудования визуализации, врач и (или) медицинский персонал смогут очень точно идентифицировать и локализовать интересуемую ткань, такую как раковая опухоль.

И, напротив, при попытке сравнить изображения, полученные с использованием разного медицинского оборудования визуализации известными способами, точно установить относительное положение маркера и интересуемой ткани невозможно из-за того, что либо маркер не присутствует в теле человека или животного, либо маркер не расположен в положении, обеспечивающем постоянное относительное положение маркера и интересуемой ткани.

При использовании маркера, который представляет собой трехмерный элемент, такой, как трубчатый внутрипросветный протез, объединением разных изображений, полученных разным медицинским оборудованием визуализации, можно управлять путем автоматического обнаружения трехмерного элемента на разных изображениях, полученных с использованием разных типов медицинского оборудования визуализации, тем самым позволяя автоматически управлять объединением положения трехмерного элемента и, таким образом, интересуемой ткани на разных изображениях.

Трехмерный элемент, используемый в качестве маркера и предназначенный для направления оборудования для лучевой терапии, может использоваться и для двух или более диагностических изображений, используемых для идентификации, локализации и разработки характеристик облучения при планировании лучевой терапии. Использование одного и того же трехмерного элемента как для направления оборудования для лучевой терапии, так и для сопоставления изображений для планирования лучевой терапии практически осуществимо без необходимости в повторном введении или изменении положения трехмерного элемента.

Трехмерный элемент может обладать разными геометрическими свойствами в зависимости от фактического намеченного положения трехмерного элемента в теле человека или животного. Дополнительно или альтернативно, трехмерный элемент может обладать разными физическими свойствами в зависимости от фактического намеченного использования трехмерного элемента в теле человека или животного помимо использования в качестве маркера на разных изображениях. Возможности геометрических и физических свойств упоминаются ниже.

Так, трехмерный элемент может иметь форму, позволяющую жидкости, газу или твердому веществу проходить внутри полости, в которой трехмерный элемент расположен. Трехмерный элемент может быть расширяемым к полости изнутри полости при высвобождении в полости. Трехмерный элемент может иметь трубчатую форму, позволяющую жидкости, газу или твердому веществу проходить внутри полости, в которой трехмерный элемент расположен. Трехмерный элемент может представлять собой трубчатый внутрипросветный протез, возможно, изготовленный в виде спиральной катушки, по меньшей мере, из одной проволоки.

Трехмерный элемент может иметь конструкцию, позволяющую вводить и (или) извлекать трехмерный элемент обычным эндоскопическим оборудованием. Трехмерный элемент может иметь сминающуюся конструкцию, позволяющую сминать ее при введении трехмерного элемента в полость тела человека или животного и позволяющую ей расширяться после того, как трехмерный элемент расположен в полости тела человека или животного.

Трехмерный элемент может изготавливаться из биологически совместимого материала, такого как полимеры, биологического материала или металла, такого как нержавеющая сталь, титан, платина, палладий, никелетитановый и другие сплавы или сочетания любых их этих материалов.

Трехмерный элемент может изготавливаться из сплава с памятью формы, имеющего температуру перехода с односторонним эффектом запоминания формы при температуре выше температуры тела, предпочтительно, в пределах между +37°С и +50°С. Альтернативно или дополнительно, трехмерный элемент может изготавливаться из материала, пластически деформируемого рукой при температуре ниже температуры тела, предпочтительно, при температуре ниже +37°С, предпочтительнее, при температуре ниже +20°С и выше +5°С. Даже в этой альтернативе трехмерный элемент может изготавливаться из сплава с памятью формы, сверхэластичного при температуре тела, предпочтительно, сверхэластичного при температуре +37°С.

Медицинским оборудованием визуализации в соответствии с аспектом изобретения может быть один из следующих видов оборудования визуализации: оборудование для сканирования методом магнитного резонанса (МР-сканирования), оборудование для сканирования методом ядерно-магнитного резонанса (ЯМР-сканирования), оборудование для сканирования методом магнитно-резонансного изображения (сканирования методом МР-изображения), оборудование для сканирования методом компьютерной томографии (среза КТ), оборудование для КТ-сканирования конусного луча, оборудование позитронной эмиссионной томографии (ПЭТ), оборудование одиночных позитронов эмиссионной компьютерной томографии (SPECT), оборудование одиночных позитронов эмиссионной томографии (SPET), оборудование для лучевой терапии под визуальным наблюдением (IGRT), оборудование для ультразвукового сканирования или рентгеновское оборудование с фотонами высокой энергии или высоковольтное оборудование. Изображение могут получать и обрабатывать с использованием энергии оборудования для лучевой терапии или изображение могут получать и обрабатывать с использованием энергии луча облучения при лечении.

Краткое описание графического материала

Далее данное изобретение описывается со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых

на фиг.1 представлен известный маркер, вводимый хирургическим путем через ткань тела человека,

на фиг.2 представлены три известных маркера, введенные в ткань, окружающую опухоль,

на фиг.3 представлено тело человека, лежащего на койке под оборудованием для лучевой терапии,

на фиг.4 представлен трехмерный элемент, введенный в естественную полость уретры мужчины,

на фиг.5 представлено рентгеновское изображение трехмерного элемента, показанного на фиг.4,

на фиг.6 представлено рентгеновское изображение другого трехмерного элемента,

на фиг.7 представлен трехмерный элемент, введенный в естественную полость уретры мужчины,

на фиг.8 приведен пример трехмерного элемента,

на фиг.9, 10 и 11 приведены другие примеры трехмерного элемента,

на фиг.12 и 13 приведен пример трехмерного элемента на изображении, полученном с помощью мегавольтного оборудования, и

на фиг.14 представлено объединение изображений, имеющих трехмерный элемент в центре и полученных срезом КТ.

Эти чертежи являются схематическими и приведены с целью иллюстрации.

На фиг.1 показано введение известных маркеров m через кожу i путем инвазивной хирургии, причем введение осуществляется, чтобы локализовать больную ткань d, такую как опухоль, на изображении, полученном для позиционирования облучения опухоли d. При введении, как показано на фиг.2, три или более маркеров m располагают относительно оборудования для лучевой терапии, и на определенное время включают источник облучения. После этого времени облучения облучение прерывают. Облучение опухоли d могут продолжать по истечении периода, по меньшей мере, нескольких дней, чтобы окружающая здоровая ткань могла выдержать новое облучение. На протяжении времени облучения оборудование для лучевой терапии мгновенно регулируют для компенсации любого перемещения опухоли во время этого облучения.

Между этими двумя периодами облучения известные маркеры, показанные на фиг.1 и 2, могут значительно переместиться в теле, и в этом случае может потребоваться введение дополнительных маркеров.

Описание данного изобретения

Если больному 1 поставлен прогноз рака, рак часто расположен в теле больного в виде больной ткани 6, такой как опухоль 6, как показано на фиг.3. Этот прогноз часто ставит практикующий или лечащий врач, который получил рентгеновское изображение 4 или подобное изображение 4 больного 1. Изображение 4 исследуется, на изображении 4 определяется опухоль 6, и после проводится фактическое лечение больного 1, например, путем облучения опухоли 6. Ниже как пример больной ткани будет использоваться опухоль 6. Однако при направлении оборудования для лучевой терапии с использованием предлагаемого способа направления оборудования можно лечить и другие виды больной ткани, иные, нежели опухоли.

Для того чтобы установить распространение опухоли 6, получают несколько изображений 4. В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения, положение трехмерного элемента 7 определяют путем получения нескольких изображений с использованием, например, методов MP-сканирования. После установления распространения опухоли и, если элемент еще не расположен в теле больного 1, больному 1 вводят трехмерный элемент 7, подходящий в качестве маркера опухоли 6. В других случаях после установления распространения опухоли элемент, подходящий в качестве маркера опухоли 6, уже расположен в теле больного 1. Трехмерный элемент вводят или он уже находится в положении на некотором расстоянии от опухоли 6, подлежащей лечению, или внутри объема, подлежащего лечению. При облучении опухоли 6 внутри простаты трехмерный элемент 7 часто располагают в уретре внутри простаты и, таким образом, в непосредственной близости от области 6, подлежащей лечению, как показано на фиг.4, 5, 6, 7, 12, 13 и 14.

В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения, трехмерный элемент

7 автоматически идентифицируют и устанавливают в предварительное положение относительно ориентира.

Как уже отмечалось, положение трехмерного элемента 7 определяют путем получения нескольких изображений 4. Изображения 4 вводят в компьютер. С помощью компьютера рассчитывают и запоминают относительное положение трехмерного элемента 7 и опухоли. Относительное положение получают путем определения расстояния между опухолью 6 и трехмерным элементом 7, которое является фиксированным при любых видах перемещений ткани внутри тела относительно, например, костной структуры или перемещений тела 1 в целом. Под «фиксированным расстоянием» имеется в виду, что опухоль 6 и трехмерный элемент 7 практически не перемещаются относительно друг друга.

В соответствии с изобретением, установление предварительного положения трехмерного элемента 7 на изображении 4 относительно ориентира могут осуществлять путем идентификации известной геометрической формы, такой как величина шага между витками элемента 7 в виде катушки, изгиб при структурном переходе трехмерного элемента 7, окружность или контур трехмерного элемента 7 и т.п.

Затем с помощью компьютера автоматически устанавливают предварительное положение оборудования для лучевой терапии 2. Установление предварительного положения оборудования для лучевой терапии 2 могут осуществлять путем измерения расстояния от положения, в котором из оборудования для лучевой терапии излучается радиация, до начальной точки/настроечной точки на изображении 4, включая идентификацию уровня, на котором расположена плоскость изображения 4. Установление предварительного положения оборудования для лучевой терапии относительно ориентира могут осуществлять и путем идентификации, где определенная костная структура в теле расположена относительно головки излучателя, или могут осуществлять путем установления относительного положения койки и положения, в котором из оборудования для лучевой терапии излучается радиация.

На протяжении периода времени, в течение которого оборудование для лучевой терапии 2 включают для облучения опухоли 6, контролируют любое возможное перемещение элемента 7. При обнаружении возможного перемещения оборудование для лучевой терапии 2 регулируют в ответ на это перемещение элемента так, чтобы облучение опухоли 6 осуществлять максимально точно.

В этом отношении оборудование для лучевой терапии 2 содержит среди прочих отличительных признаков койку, на которой больной может лежать или сидеть, источник облучения, луч облучения и пластины или экран, определяющие форму луча.

Таким образом, в соответствии с изобретением, регулировка оборудования для лучевой терапии 2 может представлять собой регулировку положения оборудования для лучевой терапии 2, регулировку положения койки 5 относительно оборудования 2, регулировку мощности источника облучения, регулировку фокусной точки луча 3, регулировку интенсивности луча 3, регулировку перемещения пластин или экрана для изменения формы луча 3 и т.п. Кроме того, регулировка оборудования для лучевой терапии 2 может представлять собой отклонение луча облучения 3 относительно облучаемого тела.

Регулировка оборудования для лучевой терапии 2 может также представлять собой отключение питания источника облучения, если при контроле элемента 7 обнаруживают, что он находится вне определенной области, и включения питания снова, когда элемент 7 снова находится в пределах этой определенной области. Кроме того, можно регулировать мощность источника облучения во время периода облучения, чтобы облучать определенные области опухоли 6 с более высокой дозой облучения, чем другие области, например, подвергая краевую зону облучения меньшей дозе облучения, чем саму опухоль 6, или подвергая некоторые очень критические области в теле человека или животного меньшей дозе облучения, чем саму опухоль 6.

Вместо включения или выключения питания можно отклонять луч облучения или изменять фокусную точку луча облучения. При облучении всей области опухоли 6 может потребоваться перемещать луч облучения по заданной схеме перемещения.

Контроль возможного перемещения трехмерного элемента 7 относительно оборудования для лучевой терапии 2 можно осуществлять через предварительно выбранные промежутки времени, например, 10-20 раз в секунду, например, 1-2 раза в минуту и т.д. в зависимости от медицинского оборудования визуализации и исходя из ожидаемой частоты перемещения трехмерного элемента 7.

При планировании облучения больного используют запас облучения для уверенности в том, что опухоль 6 облучается достаточно, даже если стадия контроля или регулировки предусматривается для уменьшения размеров запаса облучения.

Перед осуществлением фактического облучения трехмерный элемент 7, расположенный относительно опухоли 6, локализуют, когда больной лежит на койке для облучения или когда больной каким-либо иным образом находится в кабинете для облучения. По одному варианту осуществления местонахождение трехмерного элемента 7 могут устанавливать путем получения высоковольтного изображения 4 с использованием самого оборудования для лучевой терапии 2. Больного или оборудование для лучевой терапии 2 располагают так, что трехмерный элемент 7 расположен, как предварительно планировали. Тем самым устанавливают начальную точку, называемую также предварительным положением оборудования для лучевой терапии 2 и элемента 7 относительно ориентира.

В этом аспекте ориентиром может быть любое предыдущее изображение 4, полученное при идентификации опухоли 6 относительно трехмерного элемента 7. Предыдущим изображением 4 может быть и последнее изображение 4, полученное для контроля возможного перемещения трехмерного элемента 7, или ориентиром может быть изображение 4, полученное при предварительном обследовании. Под предварительным изображением 4 имеется в виду изображение 4, полученное перед текущим изображением 4, на котором (предыдущем изображении 4) установили положение трехмерного элемента 7.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, ориентиром может быть койка, на которой во время облучения находится больной, или ориентиром может быть само оборудование для лучевой терапии 2. Кроме того, ориентиром может быть определенная костная структура или другая идентифицируемая структура внутри или снаружи тела человека или животного.

Благодаря автоматическому контролю и обнаружению возможного перемещения трехмерного элемента 7 предлагаемым способом можно регулировать оборудование для лучевой терапии 2 относительно больного или изменять положение больного относительно оборудования для лучевой терапии 2 каждый раз, когда трехмерный элемент 7 перемещается из установленного предварительного положения. Тем самым достигается компенсация частого перемещения опухоли, вызванного, например, дыханием или небольшими перемещениями, совершаемыми больным, причем указанные перемещения являются принудительными, совершаемыми больным осознано или совершаемыми больным неосознанно. При этом достигается значительное повышение точности облучения и снижается облучение здоровой ткани.

На фиг.14 показано, что слияние в одно разных изображений 4, основанных на центре изображений, расположенных в границах трехмерного элемента 7, дает очень точную локализацию интересуемой ткани, например простаты.

Путем получения изображений 4 во время облучения опухоли любое возможное перемещение трехмерного элемента 7 и, следовательно, опухоли 6 можно мгновенно компенсировать почти в момент возникновения перемещения. Частота получения изображений может колебаться от десяти или более изображений в секунду до одного изображения каждые три секунды в зависимости от оборудования, используемого для получения изображений 4.

Высоковольтное оборудование, такое как само оборудование для лучевой терапии 2, имеет частоту (или скорость) получения изображений ниже, чем, например, на оборудовании MP-сканирования. Однако при использовании самого оборудования для лучевой терапии 2 можно обойтись без другого оборудования.

Часто для получения первого изображения 4 для локализации опухоли 6 относительно трехмерного элемента 7 используют рентгеновское оборудование, но можно использовать и другое оборудование, такое, как оборудование КТ среза и оборудование MP-сканирования. При этом положение опухоли 6 относительно трехмерного элемента 7 определяют до входа больного в кабинет для облучения.

В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения, больной сам вводит первое изображение 4 в компьютер оборудования для лучевой терапии, причем указанное первое изображение 4 принимают в качестве предыдущего изображения 4 и, таким образом, в качестве ориентира в компьютере оборудования для лучевой терапии 2. Затем с помощью компьютера управляют оборудованием для лучевой терапии 2 для получения изображения 4, чтобы установить положение элемента 7 относительно оборудования для лучевой терапии 2. После этого с помощью компьютера регулируют оборудование для лучевой терапии 2, при необходимости в этом, относительно положения элемента 7 и начинают облучение тела человека или животного.

Трехмерным элементом 7 могут быть все виды предметов, присутствующие в теле по ряду иных причин. Этими предметами могут быть все виды внутрипросветного протеза, часто являющиеся трубчатыми, такие как элемент 7, помещенный в уретру и другие естественные полости, такие как урологический тракт, уретра, желчные пути, дыхательные пути, кишечник или кровеносные сосуды в человеческом теле.

Если элемент 7 уже находится вблизи опухоли, подлежащей облучению, элемент 7 будет обеспечивать прохождение жидкости, газа или твердого вещества в этой естественной полости, как уже отмечалось выше. Хорошо известно, что облучаемая ткань набухает и при этом может вызвать уменьшение объема естественных полостей. Трехмерный элемент 7, такой как внутрипросветный протез, может помогать противодействовать этому уменьшению объема полости.

Для того чтобы избежать уменьшения объема естественных полостей, можно ввести один или несколько, элементов 7, которые могут использоваться для направления оборудования для лучевой терапии 2, чтобы вносить поправки на вышеупомянутые мгновенные перемещения во время облучения.

Кроме того, в соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения, трехмерный элемент 7 может иметь форму, позволяющую вводить его в естественную полость и извлекать из нее. Кроме того, после введения в полость часть элемента 7 может расширяться и силой прижиматься к окружающей стенке полости, чтобы закрепить элемент 7 в этом положении. В других вариантах осуществления настоящего изобретения закрепление элемента 7 относительно окружающих стенок полостей может осуществляться посредством, по меньшей мере, части элемента 7, прикрепляемой, по меньшей мере, частично к ткани снаружи естественной полости, или путем выполнения элемента 7 с Y-образной, I-образной или подобными формами, образующими механизм блокирования, блокирующий перемещения в продольном направлении полости, такой как мочеточник, вена или подобная полость.

Примером такого трехмерного элемента 7 в соответствии с настоящим изобретением служит трубчатый стент (устройство для реконструкции просвета органа), предназначенный для введения в уретру вблизи простаты, как показано на фиг.4, 5, 7 и 8. После того как стент расположен в части уретры мужчины, проходя через простату, и конец элемента 7, ближайший к наружному сфинктеру уретры, расширился, причем элемент 7 будет оставаться в этом положении и позволять моче проходить без обструкции функции сфинктера.

Проволочная конструкция элемента 7 является особенно предпочтительной, если элемент 7 необходимо удалять или извлекать из полости в теле, поскольку элемент 7 из сплава с памятью формы при охлаждении размягчается. Элемент 7 можно извлекать путем захвата за любую часть спиральной проволоки и затем вытаскивания спирали в виде проволоки. Кроме того, элемент 7 может иметь иную конструкцию, нежели спиральная проволока, и может изготавливаться из других сплавов так, что при охлаждении элемент 7 становится сверхэластичным и может извлекаться путем складывания элемента 7 перед извлечением.

Еще одно преимущество использования трехмерного элемента 7 с некоторым видом механизма блокирования заключается в том, что при дыхании или иных частичных перемещениях тела человека или животного или при общем перемещении этого тела элемент 7 будет перемещаться вместе с опухолью 6, как показано на фиг.7. Ввиду того факта, что элемент 7 перемещается практически без относительного перемещения относительно опухоли 6, оборудование для лучевой терапии 2 можно регулировать относительно возможного перемещения трехмерного элемента 7, чтобы точно облучать опухоль 6. На изображении 4, полученном оборудованием для лучевой терапии 2, компьютер не может обнаружить опухоль 6, поскольку на этом изображении 4 она не видна 4. Однако трехмерный элемент 7, изготовленный из металла, такого как нержавеющая сталь, титан, платина, золото, никелетитановый и другие сплавы из этих материалов, на этом изображении 4 обнаружить легче. Поэтому обнаруживаемым является и любое возможное мгновенное перемещение элемента 7, и оборудование для лучевой терапии 2 можно регулировать для компенсации этого мгновенного перемещения.

Элемент 7 может быть и из других биологически совместимых материалов, таких как полимеры, и биологического материала, обнаруживаемого на некоторых изображениях.

Трехмерный элемент 7 может иметь все виды форм, обнаруживаемые на изображении 4, получаемом и воспроизводимом всеми видами медицинского оборудования визуализации, причем указанная форма дает в результате на указанном изображении 4 предварительно определенную геометрически структуру. Для того чтобы контролировать возможное перемещение, на изображении 4 идентифицируют предварительно определенную геометрически структуру, и регулировкой оборудования для лучевой терапии 2 может быть либо перемещение тела, либо должная регулировка положения других параметров оборудования для лучевой терапии 2 в ответ на это перемещение.

При использовании вышеупомянутого элемента 7, введенного вблизи простаты, предварительно определенной геометрически структурой может быть диаметр спиральной катушки или расстояние шага между витками катушки. Эта предварительно определенная геометрически структура дает ряд обнаруживаемых точек и является автоматически обнаруживаемой на изображении 4 при обработке изображения, выполняемой компьютером.

Еще одной предварительно определенной геометрически структурой элемента 7 может быть угол v между прямой частью элемента 7, показанного на фиг.7, и конической частью; или предварительно определенной геометрически структурой может быть точка перехода, в которой пересекаются прямая часть элемента 7 и коническая часть катушки. Это обнаружение, подобно вышеупомянутым способам обнаружения, также обеспечивает объемную локализацию элемента 7.

Элементы 7 и другие виды внутрипросветного протеза часто изготавливаются разной длины, и вышеупомянутая предварительно определенная геометрически структура не зависит от этого колебания длины стентов и другого внутрипросветного протеза.

Как уже отмечалось, трехмерный элемент 7 может иметь все виды форм, обеспечивающие распознаваемую определенную геометрически структуру на вышеупомянутом изображении 4. Примеры этих иных форм приведены на фиг.8-11. Вместо спиральной катушки, показанной на этих чертежах, трехмерный элемент 7 может представлять собой трубку со сплошной стенкой и (или) расширяющейся частью или разными видами механизмов блокирования. Стенка трубчатого элемента 7 может изготавливаться из проволоки, намотанной разными способами, например, со скрещиванием, с перевязкой и т.п.

Под мегавольтным оборудованием имеются в виду все виды ускорителей электронов, работающие при напряжении выше 150 кВ, предпочтительно, выше 1 MB и, предпочтительно, ниже 50 MB. Этим ускорителем электронов может быть оборудование для лучевой терапии 2, предназначенное для лечения больного путем облучения опухоли 6.

Под медицинским оборудованием визуализации имеются в виду все виды оборудования, которое можно использовать для получения изображения 4 больной ткани и трехмерного элемента 7. Этим оборудованием могут быть оборудование для сканирования методом магнитного резонанса (МР-сканирования), оборудование для сканирования методом ядерно-магнитного резонанса (ЯМР-сканирования), оборудование для сканирования методом магнитно-резонансного изображения (сканирования методом МР-изображения), оборудование для сканирования методом компьютерной томографии (срез КТ), оборудование для КТ-сканирования конусного луча, оборудование позитронной эмиссионной томографии (ПЭТ), оборудование одиночных позитронов эмиссионной компьютерной томографии (SPECT), оборудование одиночных позитронов эмиссионной томографии (SPET), оборудование для лучевой терапии под визуальным наблюдением (IGRT), оборудование для ультразвукового сканирования или рентгеновское оборудование с фотонами высокой энергии или высоковольтное оборудование.

Термин «сплав с памятью формы» определяется как металл, в определенном температурном диапазоне (от температуры начала превращения в аустенит до температуры окончания превращения в аустенит) превращающийся из мартенсита в аустенит. В этом температурном диапазоне (от температуры начала превращения в аустенит до температуры окончания превращения в аустенит) начинается расширение трехмерного элемента 7, которое заканчивается, когда весь мартенсит превращается в аустенит. В этом температурном диапазоне элемент 7 «запоминает» свою первоначальную форму. В другом температурном диапазоне (от температуры начала превращения в мартенсит до температуры окончания превращения в мартенсит) сплав снова превращается в мартенсит. Ниже этой температуры (температуры окончания превращения в мартенсит) элемент 7 легко деформируется рукой, и поэтому элемент 7 может легко деформироваться в полости тела и извлекаться через естественное отверстие, в которое элемент 7 был введен. Альтернативно, этот элемент может извлекаться через другое естественное отверстие, нежели отверстие, через которое он был введен. Сплав с памятью формы может называться и сплавом с температурной активацией.

Термин «сплав с памятью формы» может также означать металл, при определенной температуре, такой как примерно +37°С, которая является температурой тела, обладающий сверхэластичными свойствами, а при другой температуре, например ниже 0°С, - пластичностью. Термин «сверхэластичные свойства» относится к сплаву, который может эластично деформироваться до очень высоких степеней деформации по сравнению с другими металлами и который не обязательно имеет температуру начала превращения в аустенит, при которой материал способен запоминать первоначальную форму.

Сплавом с памятью формы может быть никелетитановый сплав, никелетитанокобальтовый сплав, другие сплавы переходных и благородных металлов или термопластичный материал, отверждающийся при нагревании, проявляющий характеристики памяти формы. Нагрев проволоки можно осуществлять путем индукционного нагрева, нагрева погружением, прикладывания РЧ-энергии или промывки зоны трехмерного элемента 7 текучей средой при заданной температуре.

1. Способ для направления оборудования для лучевой терапии, находящегося снаружи тела человека или снаружи тела животного, включающий следующие стадии:
стадию, на которой на изображении (4) идентифицируют, по меньшей мере, один одиночный цельный трехмерный элемент (7), видимый на этом изображении, причем указанный, по меньшей мере, один одиночный цельный трехмерный элемент расположен в полости тела человека или тела животного, где, по меньшей мере, часть трехмерного элемента (7) имеет форму, позволяющую жидкости, газу или твердому веществу проходить внутри полости, в которой расположили трехмерный элемент, стадию, на которой устанавливают на изображении предварительное положение, по меньшей мере, одного одиночного цельного трехмерного элемента (7), видимого на этом изображении, относительно ориентира, причем указанный ориентир расположен в одном из следующих положений: положение внутри тела человека (1) или тела животного, или положение снаружи тела человека (1) или тела животного, и указанный ориентир имеет одну из следующих структур: структуру, являющуюся частью тела человека (1) или тела животного, такую, как костную структуру, или структуру, являющуюся предметом, обнаруживаемым изображением, не являющуюся частью тела человека (1) или тела животного, стадию, на которой устанавливают предварительное положение оборудования для лучевой терапии (2) относительно ориентира, чтобы установить предварительную настройку оборудования для лучевой терапии (2) относительно ориентира, стадию, на которой регулируют оборудование для лучевой терапии (2) относительно ориентира в ответ на предварительное положение или последующее положение, по меньшей мере, одного одиночного цельного трехмерного элемента (7) относительно ориентира.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что стадию установления предварительного положения оборудования для лучевой терапии относительно ориентира осуществляют, чтобы установить предварительную настройку относительного положения оборудования для лучевой терапии и ориентира.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что стадию установления предварительного положения оборудования для лучевой терапии относительно ориентира осуществляют, чтобы установить предварительную настройку ряда выбранных параметров оборудования для лучевой терапии.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что стадию регулировки осуществляют как стадию регулировки относительного положения оборудования для лучевой терапии и ориентира в ответ на возможное перемещение трехмерного элемента относительно ориентира.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что стадию регулировки осуществляют как стадию регулировки, по меньшей мере, некоторых из ряда выбранных параметров оборудования для лучевой терапии в ответ на предварительное положение оборудования для лучевой терапии.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что стадию регулировки осуществляют как стадию регулировки, по меньшей мере, некоторых из ряда выбранных параметров оборудования для лучевой терапии в ответ на возможное перемещение трехмерного элемента.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что включает дальнейшую стадию, на которой контролируют возможное перемещение трехмерного элемента относительно оборудования для лучевой терапии.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что введение трехмерного элемента (7) осуществляют через естественное отверстие тела (1) практически без проникания через любую ткань тела (1).

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно включает стадию, на которой трехмерный элемент (7) извлекают через естественное отверстие тела (1) практически без проникания через любую ткань тела (1).

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что стадии контроля и регулировки осуществляют во время лечения больной ткани, такой, как опухоль (6).

11. Способ по п.1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, часть трехмерного элемента (7) выполняют расширяющейся к полости изнутри полости при высвобождении в полости, в которой расположили трехмерный элемент.

12. Способ по п.1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, часть трехмерного элемента (7) выполняют трубчатой формы, чтобы обеспечить прохождение жидкости, газа или твердого вещества в полости, в которой расположили трехмерный элемент.

13. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве трехмерного элемента (7) используют трубчатый внутрипросветный протез.

14. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве трехмерного элемента (7) используют спиральную катушку, по меньшей мере, из одной проволоки.

15. Способ по п.1, отличающийся тем, что трехмерный элемент (7) изготавливают из биологически совместимого материала, такого как полимеры, биологического материала или металла, такого как нержавеющая сталь, титан, платина, палладий, никелетитановый и другие сплавы или сочетания любых из этих материалов.

16. Способ по п.1, отличающийся тем, что трехмерный элемент (7) изготавливают из сплава с памятью формы с односторонним эффектом запоминания формы при температуре выше температуры тела, предпочтительно имеющий односторонний эффект запоминания формы в пределах между 37°С и 50°С.

17. Способ по п.1, отличающийся тем, что трехмерный элемент (7) изготавливают из материала, пластически деформируемого рукой при температуре ниже температуры тела, предпочтительно, пластически деформируемого при температуре ниже 37°С, предпочтительнее, пластически деформируемого при температуре ниже 20°С и выше 5°С.

18. Способ по п.1, отличающийся тем, что трехмерный элемент (7) изготавливают из сплава с памятью формы, сверхэластичного при температуре тела, предпочтительно, сверхэластичного при температуре 37°С.

19. Способ по п.1, отличающийся тем, что изображение (4) получают как двухмерное проекционное изображение (4), и изображение (4) получают и обрабатывают с помощью медицинского оборудования визуализации.

20. Способ по п.1, отличающийся тем, что изображение (4) получают как трехмерное проекционное изображение (4), и изображение (4) получают и обрабатывают с помощью медицинского оборудования визуализации.

21. Способ по п.19 или 20, отличающийся тем, что в качестве медицинского оборудования визуализации используют оборудование для сканирования методом магнитного резонанса (МР-сканирования), оборудование для сканирования методом ядерно-магнитного резонанса (ЯМР-сканирования), оборудование для сканирования методом магнитно-резонансного изображения (сканирования методом МР-изображения), оборудование для сканирования методом компьютерной томографии (срез КТ), оборудование для КТ-сканирования конусного луча, оборудование позитронной эмиссионной томографии (ПЭТ), оборудование одиночных позитронов эмиссионной компьютерной томографии (SPECT), оборудование одиночных позитронов эмиссионной томографии (SPET), оборудование для лучевой терапии под визуальным наблюдением (IGRT), оборудование для ультразвукового сканирования или рентгеновское оборудование с фотонами высокой энергии или высоко/мегавольтное оборудование.

22. Способ по одному из пп.1-20, отличающийся тем, что изображение (4) получают и обрабатывают с использованием энергии оборудования для лучевой терапии.

23. Способ по одному из пп.1-20, отличающийся тем, что изображение (4) получают и обрабатывают с использованием энергии луча облучения при лечении.

24. Способ по одному из пп.1-20, отличающийся тем, что трехмерный элемент (7) выполняют с конструкцией, позволяющей вводить и (или) извлекать трехмерный элемент (7) эндоскопическим оборудованием.

25. Способ по одному из пп.1-20, отличающийся тем, что указанную полость выбирают, по меньшей мере, с одной окружающей стенкой, и трехмерный элемент (7) выполняют со сминающейся конструкцией с обеспечением сжатой конструкции перед расположением трехмерного элемента (7) в полости и обеспечением расширенной конструкции после того, как трехмерный элемент (7) располагают в полости.

26. Устройство для осуществления способа по одному из пп.1-20, содержащее средства для идентификации трехмерного элемента (7), средства для установления предварительного положения трехмерного элемента (7) и оборудования для лучевой терапии (2), средства для контроля возможного перемещения трехмерного элемента (7) и средства для регулировки оборудования для лучевой терапии (2) или койки, на которой лежит тело, в ответ на это перемещение.

27. Способ идентификации интересуемой ткани на двух или более изображениях, включающий следующие стадии:
стадия, на которой на изображении (4) идентифицируют, по меньшей мере, один одиночный цельный трехмерный элемент (7), видимый на изображении, причем указанный, по меньшей мере, один одиночный цельный трехмерный элемент расположен в теле человека или теле животного относительно интересуемой ткани в теле человека или теле животного, и, по меньшей мере, часть одиночного цельного трехмерного элемента (7) имеет форму, позволяющую жидкости, газу или твердому веществу проходить внутри полости, в которой расположили трехмерный элемент, причем способ включает следующие стадии:
стадия, на которой на первом изображении идентифицируют трехмерный элемент, видимый на первом изображении и где первое изображение (4) получают и обрабатывают с помощью первого типа медицинского оборудования визуализации,
стадия, на которой на втором изображении идентифицируют трехмерный элемент, видимый на втором изображении, и где второе изображение (4) получают и обрабатывают с помощью второго типа медицинского оборудования визуализации,
стадия, на которой первое изображение и второе изображение объединяют, исходя из определения положения трехмерного элемента на первом изображении и положения трехмерного элемента на втором изображении.

28. Система для осуществления способа по п.27, содержащая оборудование для получения изображений для идентификации трехмерного элемента (7) на первом и втором изображениях, оборудование для обработки изображений для идентификации положения трехмерного элемента (7) на первом изображении и на втором изображении, оборудование для обработки изображений для объединения первого изображения и второго изображения, причем указанное объединение основывается на определении положения трехмерного элемента на первом изображении и положения трехмерного элемента на втором изображении.