Способ и устройство для брахитерапии, отличающиеся отслеживанием посредством восприятия формы
Группа изобретений относится к медицине, а именно к способам и устройствам для брахитерапии. В способе имплантируют аппликатор, имеющий принимающий канал для источника излучения в мягкие ткани, смежные с целевой областью, подлежащей облучению, формируют изображение планирования с высоким разрешением целевой области, содержащее аппликатор, и используют изображение планирования с высоким разрешением для определения трехмерного плана лечения, и отслеживают положение аппликатора относительно целевой области и плана лечения, причем отслеживание положения включает в себя измерение, посредством восприятия формы с помощью оптического волокна, местоположения и формы принимающего канала для источника излучения. Устройство включает аппликатор, средство для формирования изображения планирования, устройство отслеживания положения аппликатора и устройство доставки с оптическим волокном. Использование изобретения обеспечивает уменьшение нежелательного изучения на здоровую ткань во время брахитерапии и более высокую точность облучения в желаемых местоположениях воздействия. 4 н. и 27 з.п. ф-лы, 12 ил.
[0001] Варианты осуществления настоящего изобретения, как правило, относятся к медицинским системами и более конкретно к способу и устройству для брахитерапии, отличающейся отслеживанием посредством восприятия формы.
[0002] Настоящая заявка относится к терапевтической области. Она находит конкретное применение в связи с брахитерапией с высоким уровнем дозы (HDR) и описана с конкретной ссылкой на нее. Однако, следует принимать во внимание, что варианты осуществления согласно раскрытию настоящего изобретения также найдут применение в связи с другими терапевтическими воздействиями, например, с брахитерапией низкой дозы и расположением других источников воздействия. Кроме того, различные примеры, представленные в настоящем документе, относятся к брахитерапевтическому лечению злокачественной опухоли предстательной железы. Однако, способы, описанные в настоящем документе, также применимы к лечению органов за пределами предстательной железы, включая, например, молочные железы, легкие, печень, матку, шейку матки и другие органы, где могут быть желательны подобная терапия и усовершенствованные проведение операций и уход за пациентом.
[0003] Злокачественную опухоль часто лечат с использованием комбинации терапий, таких как хирургическая операция, химиотерапия, лучевая терапия и т.п. Например, опухоль часто удаляют хирургически, после чего пациента лечат химиотерапией или облучением, чтобы убить любые злокачественные клетки, которые не удалены. В одном способе лучевой терапии пучок рентгеновских лучей из линейного ускорителя направляют через целевую область. В отличие от этого, при брахитерапии радиоактивное зерно вставляют в целевую область для облучения целевой области изнутри.
[0004] В HDR брахитерапии внутри пациента располагают аппликатор в форме катетера, проходящий через целевую область, подлежащую облучению. Источник с высоким уровнем дозы (например, гранула иридия 192) или радиоактивное зерно перемещают через катетер на конце проволоки и задерживают в одном или нескольких предварительно запланированных положениях в течение запланированного периода времени. Типично это лечение повторяют один или два раза в сутки в течение периода в несколько дней.
[0005] Процедуры HDR брахитерапии зависят от доставки фрагментированных терапевтических доз в обозначенные целевые объемы посредством введения маленького (например, длинной 2-4 мм) радиоактивного зерна-источника излучения (например, Ir-192) в течение определенного времени в полости организма или опухоли. Источник Ir-192 прикрепляют к проволоке и проталкивают/протягивают через катетеры, предварительно установленные хирургическим путем. В настоящее время, при проведении HDR процедур полагаются на управляемые компьютером механические системы доставки для отслеживания местоположения источника в организме. Хотя такой способ отслеживания источника, как правило, является приемлемым, в некоторых случаях имеет место перемещение хирургически установленного катетера между моментом установки и моментом брахитерапевтического лечения, что ведет к смещению местоположения радиоактивного зерна-источника. Такие перемещения могут быть обусловлены движением, отеком органов и сдвигом катетера. Процесс подтверждения заданного местоположения катетера выполняют перед каждым фрагментом текущего дня с использованием рентгеновской и ультразвуковой визуализации. К сожалению, этот процесс является трудоемким, утомительным, длительным и дорогостоящим. В предельных случаях, когда происходит не обнаруженное движение, непредусмотренное воздействие на здоровые ткани пациента такими высокими дозами облучения в течение длительного периода времени может привести к тяжелому повреждению или смерти пациента.
[0006] Таким образом, устройство и способ отслеживания каналов/аппликаторов радиоактивных зерен-источников в реальном времени in situ крайне желательны, чтобы обеспечивать правильное местоположение источника излучения или радиоактивного зерна во время брахитерапевтического лечения.
[0007] Соответственно, желательны усовершенствованный способ и система для преодоления проблем в данной области.
[0008] Варианты осуществления согласно раскрытию настоящего изобретения могут принимать форму различных компонентов и компоновок компонентов и различных этапов и порядка этапов. Соответственно, фигуры служат цели иллюстрировании различных вариантов осуществления и их не следует толковать в качестве ограничения вариантов осуществления. На фигурах схожие номера позиций относятся к схожим элементам.
[0009] Фиг. 1 представляет собой схему последовательности операций способа брахитерапии, известного в данной области;
[0010] Фиг. 2 представляет собой схему последовательности операций способа брахитерапии, отличающейся отслеживанием посредством восприятия формы согласно одному из вариантов осуществления согласно раскрытию настоящего изобретения;
[0011] Фиг. 3 представляет собой боковой вид схематического представления в перспективе целевой области, подлежащей облучению во время брахитерапевтического лечения, соседних анатомических структур, ультразвукового зонда и шаблона для использования в соответствии с вариантом осуществления согласно раскрытию настоящего изобретения;
[0012] Фиг. 4 представляет собой иллюстративный вид среза ультразвукового изображения, на котором показана часть целевой области, подлежащей лечению во время брахитерапевтического лечения, и соседних анатомических структур;
[0013] Фиг. 5 представляет собой трехмерный вид схематического представления целевой области, подлежащей облучению во время брахитерапевтического лечения, соседних анатомических структур, ультразвукового зонда, шаблона и массива принимающих каналов для источника излучения или радиоактивного зерна для использования в соответствии с одним из вариантов осуществления согласно раскрытию настоящего изобретения;
[0014] Фиг. 6 представляет собой иллюстративный вид среза ультразвукового изображения, на котором показана часть целевой области, подлежащей лечению во время брахитерапевтического лечения, множество запланированных местоположений воздействия внутри целевой области и соседние анатомические структуры;
[0015] Фиг. 7 представляет собой трехмерный вид в перспективе объема, в котором показана часть целевой области, подлежащей лечению во время брахитерапевтического лечения, и соседние анатомические структуры, где множество запланированных местоположений воздействия внутри целевой области и, более конкретно, соответствующий массив принимающих каналов для источника излучения или радиоактивного зерна с различными местоположениями задержки проиллюстрированы в соответствующих каналах;
[0016] Фиг. 8 представляет собой иллюстративный вид кабеля устройства подачи источника, который содержит источник излучения или радиоактивное зерно, соединенный с кончиком кабеля, для использования в способе и устройстве брахитерапии в соответствии с одним из вариантов осуществления согласно раскрытию настоящего изобретения;
[0017] Фиг. 9 представляет собой иллюстративный вид оптического кабеля с волоконными решетками Брэгга (FBG) для использования в отслеживании положения аппликатора относительно целевой области и плана лечения, где отслеживание положения включает измерение, посредством восприятия формы, местоположения и формы по меньшей мере одного принимающего канала для источника излучения или радиоактивного зерна в устройстве брахитерапии в соответствии с одним из вариантов осуществления согласно раскрытию настоящего изобретения;
[0018] Фиг. 10 представляет собой блок-схему устройства брахитерапии, отличающейся отслеживанием посредством восприятия формы в соответствием с одним из вариантов осуществления согласно раскрытию настоящего изобретения;
[0019] Фиг. 11 представляет собой блок-схему устройства брахитерапии, отличающейся отслеживанием посредством восприятия формы через по меньшей мере одно из размещения и извлечения устройства симуляции подачи в соответствии с одним из вариантов осуществления согласно раскрытию настоящего изобретения; и
[0020] Фиг. 12 представляет собой блок-схему устройства брахитерапии, отличающейся отслеживанием посредством восприятия формы через по меньшей мере одно из размещения и извлечения устройства подачи источника в соответствии с одним из вариантов осуществления согласно раскрытию настоящего изобретения.
[0021] Как рассмотрено в настоящем документе, варианты осуществления согласно раскрытию настоящего изобретения и их различные признаки и полезные детали объяснены более полно со ссылкой на неограничивающие примеры, которые описаны и/или иллюстрированы на сопроводительных фигурах и подробно изложены в дальнейшем описании. Следует отметить, что признаки, проиллюстрированные на фигурах, не обязательно изображены в масштабе, и признаки одного из вариантов осуществления можно использовать с другими вариантами осуществления, как обнаружит специалист в данной области, даже если в настоящем документе не установлено в явной форме. Описания общеизвестных компонентов и способов обработки могут быть опущены с тем, чтобы чрезмерно не затруднять понимание вариантов осуществления согласно раскрытию настоящего изобретения. Например, в данной области известно оптическое восприятие формы (OSS) с использованием оптических волокон с волоконными решетками Брэгга (FBG) и, таким образом, лишь вкратце рассмотрено в настоящем документе. Примеры, использованные в настоящем документе, предназначены лишь для того, чтобы облегчить понимание способов, которыми варианты осуществления настоящего изобретения можно реализовать на практике, и чтобы дополнительно дать специалистам в данной области возможности реализовать их на практике. Соответственно, примеры в настоящем документе не следует толковать в качестве ограничения объема вариантов осуществления согласно раскрытию настоящего изобретения, который определяет только приложенная формула изобретения и применяемое право. Кроме того, следует отметить, что схожие номера позиций представляют схожие части всюду в нескольких видах на фигурах.
[0022] Понятно, что варианты осуществления согласно раскрытию настоящего изобретения не ограничены конкретными способами, протоколами, устройствами, веществами, приложениями и т.д., описанными в настоящем документе, поскольку они могут меняться. Также следует понимать, что терминологию, используемую в настоящем документе, используют в целях описания только конкретных вариантов осуществления, и не предназначены для ограничения объема вариантов осуществления, как заявлено. Следует отметить, что как используют в настоящем документе и в приложенной формуле изобретения, формы единственного числа включают множественное число до тех пор, если контекст явно не указывает на иное.
[0023] Если не определено иное, все технические и научные термины, используемые в настоящем документе, имеют те же значения, в которых их обыкновенно понимает специалист в той области, к которой принадлежат варианты осуществления согласно раскрытию настоящего изобретения. Предпочтительные способы, устройства и вещества описаны несмотря на то, что любые способы и вещества, схожие или эквивалентные описанным в настоящем документе, можно использовать при практической реализации или тестировании вариантов осуществления.
[0024] Как рассмотрено в настоящем документе, при брахитерапии радиоактивные зерна или источники предпочтительно доставляют точно в местоположение, предписанное планом лечения. Для того чтобы выполнить это, набор металлических игл помещают в пациента. Затем эти иглы соединяют одну за другой с гибкими катетерами, которые связаны с системой последовательного введения. Затем система последовательного введения посылает радиоактивный источник через катетер и иглу в точное местоположение, запрограммированное в плане лечения.
[0025] Доступные в настоящее время системы последовательного введения ограничены в управлении и мониторинге длины (т.е., глубины) источника вдоль одномерного конструктивного элемента катетера/иглы. Современные устройства системы последовательного введения также обеспечивают плохое, если вообще обеспечивают, управление местоположением доставки по отношению к анатомическим структурам и по отношению к другим местоположениям, куда доставляли предыдущие источники. Варианты осуществления согласно раскрытию настоящего изобретения предпочтительно преодолевают проблемы и ограничения доступных в настоящее время устройств системы последовательного введения. Варианты осуществления согласно раскрытию настоящего изобретения предпочтительно делают брахитерапию более простой, улучшают управление и обеспечивают гарантию того, что терапию доставляют в соответствии с планом.
[0026] Одно преимущество вариантов осуществления согласно раскрытию настоящего изобретения заключается в уменьшении воздействия нежелательного излучения на здоровую ткань во время брахитерапии и более высокой точности облучения в желаемых местоположениях воздействия. Другими словами, варианты осуществления согласно раскрытию настоящего изобретения предусматривают более высокую степень обеспечения точности осуществления запланированной брахитерапии. В вариантах осуществления согласно раскрытию настоящего изобретения предпочтительно используют оптическое волокно(а) с волоконными решетками Брэгга (FBG) в качестве дополнения к существующим устройствами системы последовательного введения, оптическое волокно с FBG адаптировано для измерения местоположения и формы каждого катетера и сбора информации о полном наборе катетеров в трех измерениях, чтобы обеспечить отсутствие значительного движения, возникающего от одного катетера к другому. В одном из вариантов осуществления сначала размещают оптическое волокно с FBG, а именно в качестве «ложного» источника посредством системы последовательного введения и извлекают. Затем, после получения измерений (т.е., в течение секунд), радиоактивный источник, прикрепленный к кабелю, размещают в желаемом местоположении для предоставления желаемого лечения. В другом варианте осуществления кабель радиоактивного источника содержит оптическое волокно с FBG, таким образом кабель с FBG используют для отслеживания радиоактивного источника также, как во время брахитерапевтического лечения.
[0027] Согласно вариантам осуществления согласно раскрытию настоящего изобретения технология волоконных решеток Брэгга предпочтительно обеспечивает определение местоположения в реальном времени (<1 мм) и информацию о напряжении гибких катетеров, используемых во время доставки фрагментов HDR брахитерапии. Оптические волокна с FBG предпочтительно обеспечивают быстрый, простой и точный способ подтверждения и мониторинга всей формы имплантированных катетеров до и во время доставки излучения брахитерапевтического лечения. Кроме того, размер, гибкость и коэффициент формы оптического волокна с FBG делают оптические волокна с FBG очень хорошо подходящими для использования в системе последовательного введения и в катетерах. Кроме того, оптические волокна с FBG устойчивы к воздействующим на металлы условиям окружающей среды (по сравнению с электромагнитными устройствами). Кроме того, наружный диаметр кабеля активного источника устройства системы последовательного введения составляет порядка 0,7 мм. Наружный диаметр оптического волокна с FBG составляет порядка 0,4 мм и, таким образом, будет хорошо помещаться в систему последовательного введения.
[0028] В одном из вариантов осуществления в устройстве и способе брахитерапии используют восприятие формы, встроенное в систему последовательного введения. Восприятие формы обнаруживает местоположение и форму кончика аппликатора/иглы или катетера в реальном времени в трех измерениях, а также источника излучения/ радиоактивного зерна внутри иглы и катетера, используемого в доставке лечения излучением. Информацию о местоположении кончика и форме иглы и катетера используют для управления и адаптации планирования или доставки лечения, чтобы обеспечить оптимальное управление местоположением(ями), в которое доставляют излучение. Волоконно-оптический датчик формы хорошо подходит для этого применения, поскольку его можно легко встроить внутрь и управлять им с помощью системы последовательного введения. Источник излучения можно сконструировать для прикрепления к волокну в качестве замены существующего кабеля/проволочного направителя или в качестве «ложного источника» на основе волокна, чтобы симулировать доставку непосредственно перед доставкой настоящего источника.
[0029] Во время работы, поскольку активный источник доставляют внутрь организма в целевое место с предварительно запланированным местоположением и параметрами задержки, оценку измерений положения, формы и дозы облучения в реальном времени можно передавать обратно контроллеру или станции управления. В том случае, если локальное анатомическое или функциональное окружение целевого места меняется и может быть оценено в сравнении с предварительно существующим планом, рабочая станция планирования учитывает новую информацию и повторно вычисляет в реальном времени и/или когда необходимо распределение дозы соответствующим образом в трех измерениях. Когда активный источник размещают в текущем канале и/или следующих каналах, осуществляют мониторинг и, при необходимости, изменение планов распределения дозы для более точной лучевой терапии и снижения побочных эффектов, оказываемых на здоровые ткани, окружающие и/или прилегающие к предстательной железе (например, уретру, нервы, кровеносные сосуды, сфинктер, прямую кишку и мочевой пузырь).
[0030] Согласно еще одному другому варианту осуществления оптическое волокно с FBG используют в качестве средства представления трехмерной формы уретры во время получения изображения, чтобы помочь в планировании и доставке дозы. Следует отметить, что уретра является важным компонентом/органом для этой процедуры и ее несколько сложно идентифицировать с использованием стандартной визуализации.
[0031] В другом варианте осуществления способ брахитерапии включает использование оптического волокна для трехмерного восприятия формы, чтобы предоставить средство для того, чтобы помогать совместно регистрировать несколько модальностей визуализации с регистрацией in situ. Например, оптическое волокно с FBG вставляют внутрь уретры во время КТ, МРТ, ПЭТ или трехмерной ангиографии, а трехмерную форму уретры можно использовать для совмещения с трехмерной уретрой (i) для планирования (таким образом, объединяя несколько модальностей визуализации) и (ii) во время вмешательства, например, с использованием трехмерного ультразвука.
[0032] Далее, со ссылкой на фиг. 1, представлена схема последовательности операций способа 10 брахитерапии, известного в данной области. Способ начинают с осуществления медицинской визуализации целевой области для планирования лечения, как обозначено номером позиции 12. После осуществления медицинской визуализации, способ включает размещение игл в целевой области при подготовке к брахитерапевтическому лечению, обозначенное номером позиции 14. После размещения игл осуществляют трехмерное планирование лечения, как обозначено номером позиции 16. Затем лечение доставляют на этапе 18 и после этого заканчивают способ. Подробности, касающиеся порядка операций способа брахитерапии, зависят от целевой анатомической структуры и связанного распределения излучения. Кроме того, порядок операций может отличаться от одной анатомической структуры к другой.
[0033] На фиг. 2 представлена схема последовательности операций способа 20 брахитерапии, отличающегося отслеживанием посредством восприятия формы в соответствием с одним из вариантов осуществления согласно раскрытию настоящего изобретения. Способ начинают с осуществления медицинской визуализации целевой области для планирования лечения, как обозначено номером позиции 22. После осуществления медицинской визуализации, способ включает размещение каналов в целевой области при подготовке к брахитерапевтическому лечению, обозначенное номером позиции 24. Как рассмотрено далее в настоящем документе, размещаемые каналы могут включать один или несколько катетеров, разъемов и игл аппликатора, сконфигурированного для данной анатомии и брахитерапевтического лечения. После размещения каналов, осуществляют трехмерное планирование лечения, как обозначено номером позиции 26. После осуществления трехмерного планирования лечения, способ включает подтверждение размещения каналов в реальном времени с использованием FBG восприятия формы, как обозначено номером позиции 28. Затем выполняют запрос для того, чтобы определить, соответствует ли размещение трехмерному плану лечения, как обозначено номером позиции 30. Если размещение соответствует трехмерному плану лечения в пределах пороговой величины, тогда способ продолжают доставкой лечения, как обозначено номером позиции 32. После завершения доставленного лечения, выполняют запрос о том, закончен ли заданный фрагмент лечения (или закончены все фрагменты лечения для заданного брахитерапевтического лечения), как обозначено номером позиции 34. Полагая, что заданный фрагмент лечения закончен (или что все фрагменты лечения для заданного брахитерапевтического лечения закончены), способ заканчивают. С другой стороны, если заданный фрагмент лечения еще не закончен, тогда в соответствии с одним из вариантов осуществления способ возвращают к этапу 28 с подтверждением размещения каналов в реальном времени с использованием FBG восприятия формы. Затем способ продолжают запросом на этапе 30. Вновь со ссылкой на этап 30, если результат запроса о том, соответствует ли размещение каналов плану, говорит о том, что размещение каналов не в пределах пороговой величины, тогда способ переходит на этап 36. На этапе 36 лечение (или план лечения) адаптируют как функцию смещения размещения каналов. Затем способ переходит снова к этапу 26, осуществляя трехмерное планирование лечения; однако, в этом случае, при осуществлении трехмерного планирования лечения учитывают адаптацию лечения как функцию смещения размещения каналов. Соответственно, способ предпочтительно обеспечивает подтверждение размещения каналов в реальном времени, не только перед доставкой лечения, но также во время доставки лечения. Кроме того, подтверждение размещения каналов предпочтительно предусмотрено для одного фрагмента лечения и для некоторого числа фрагментов лечения.
[0034] Фиг. 3 представляет собой боковой вид схематического представления в перспективе 38 целевой области, подлежащей облучению во время брахитерапевтического лечения, соседних анатомических структур, ультразвукового зонда и шаблона для использования в соответствии с вариантом осуществления согласно раскрытию настоящего изобретения. На этой иллюстрации целевая анатомическая структура 40 представляет собой предстательную железу. Соседние анатомические структуры содержат части анатомических структур, близких к целевой анатомической структуре. Например, соседние анатомические структуры содержат уретру 42, мочевой пузырь 44 и прямую кишку 46. Ультразвуковой зонд 48 показан вставленным внутрь прямой кишки 46 и в непосредственной близости от предстательной железы 40. Ультразвуковой зонд 48 выполнен с возможностью формирования одного или нескольких ультразвуковых лучей, таких как обозначено номером позиции 50, до и/или во время доставки лечения процедуры брахитерапии. Ультразвуковой зонд 48 используют для получения одного или нескольких ультразвуковых изображений (фиг. 4) целевой области или анатомической структуры 40.
[0035] Также со ссылкой на фиг. 3, ультразвуковой зонд 48 выполнен с возможностью смещения или перемещения по отношению к целевой области 40, например, в направлении, как обозначено стрелкой 52. Перемещение ультразвукового зонда 48 осуществляют, например, посредством использования подходящего шагового двигателя 54. Кроме того, шаблон 56 для использования при размещении аппликатора по отношению к целевой области 40 прикреплен относительно ультразвукового зонда подходящим соединительным средством, при этом совмещение между шаблоном (и, как следствие, аппликатором) можно быстро определить относительно ультразвукового зонда. Другими словами, можно получить подходящее совмещение между системой визуализации ультразвукового зонда 48 и системой отслеживания положения аппликатора относительно целевой области 40 и плана лечения, как рассмотрено далее в настоящем документе. На фиг. 4 представлен иллюстративный вид двухмерного среза ультразвукового изображения 58, показывающий часть целевой области 40, подлежащей лечению во время брахитерапевтического лечения, и соседние анатомические структуры.
[0036] На фиг. 5 представлено трехмерное схематическое представление целевой области 40, подлежащей облучению во время брахитерапевтического лечения, соседних анатомических структур (42, 44, 46), ультразвукового зонда 48, шаблона 56 и массива принимающих каналов 62 для источника излучения или радиоактивного зерна для использования в соответствии с одним из вариантов осуществления согласно раскрытию настоящего изобретения. В одном из вариантов осуществления массив принимающих каналов 62 для источника излучения или радиоактивного зерна содержит аппликатор. Соответственно, аппликатор содержит по меньшей мере один принимающий канал для источника излучения или радиоактивного зерна, подлежащего имплантации в мягкую ткань, смежную с целевой областью 40, подлежащей облучению, как дополнительно рассмотрено в настоящем документе со ссылкой на фиг. 10-12. Как используют в настоящем документе, фразу «имплантирован смежно с целевой областью» 40 также можно интерпретировать как включающую имплантацию внутрь целевой области, поскольку некоторые части или ткани целевой области могут быть облучены, тогда как другие части или ткани целевой области не облучены. Это понимание должно стать более ясным после прочтения обсуждения со ссылкой на фиг. 6 и 7.
[0037] На фиг. 6 представлен иллюстративный вид 64 двухмерного (2D) среза ультразвукового изображения, который показывает часть целевой области 40, подлежащей лечению во время брахитерапевтического лечения, множество запланированных местоположений воздействия внутри целевой области и соседние анатомические структуры. В этом двухмерном виде 64 соседние анатомические структуры, которые различимы, включают уретру 42 и прямую кишку 46. Внутри этого двухмерного вида 64 целевая область 40 содержит множество местоположений воздействия, указанных с помощью кругов с условными обозначениями L1, L2,..., L15. Внутри целевой области число местоположений воздействия представляет собой функцию числа мест внутри трехмерного объема целевой области, которая диагностирована в качестве вредной (например, злокачественная опухоль).
[0038] Фиг. 7 представляет собой трехмерный вид 66 в перспективе объема, показывающего часть целевой области 40, подлежащей лечению во время брахитерапевтического лечения, и соседние анатомические структуры (42, 44, 46), где множество запланированных местоположений воздействия внутри целевой области и, более конкретно, соответствующий массив принимающих каналов 62 для источника излучения или радиоактивного зерна с различными местоположениями задержки проиллюстрированы в соответствующих каналах. Для простоты только одно из местоположений задержки идентифицировано с помощью номера позиции 68. Как можно понять из фиг. 7, каждый канал из массива принимающих каналов 62 для источника излучения или радиоактивного зерна может содержать множество местоположений задержки 68, соответствующих одному или нескольким местоположениям 68 вдоль принимающего канала 62 для источника излучения или радиоактивного зерна, в которых источник излучения задерживают, останавливают или располагают в течение заданной длительности времени, чтобы предоставить желаемое локальное лечение излучением для ткани внутри целевой области 40, кроме того, как определено в соответствии с заданным планом лечения. Следует отметить, что ультразвуковой зонд 48, показанный на фиг. 3 и 5, может проходить вдоль целевой области (стрелка 52), при этом получая серию двухмерных ультразвуковых изображений, где серию двухмерных ультразвуковых изображений можно использовать в создании вида трехмерного объема целевой области.
[0039] На фиг. 8 представлен иллюстративный вид кабеля устройства подачи источника, в целом, обозначенный номером позиции 70, который содержит источник излучения или радиоактивное зерно 72, соединенное с кончиком кабеля, для использования в способе и устройстве брахитерапии в соответствии с одним из вариантов осуществления согласно раскрытию настоящего изобретения. В одном из вариантов осуществления часть кабеля 74 кабеля 70 содержит нержавеющую сталь. В другом варианте осуществления часть кабеля 74 содержит оптическое волокно с FBG, как рассмотрено дополнительно в настоящем документе. На дистальном конце или кончике части кабеля 74, к кабелю надежно прикреплена капсула 76, содержащая источник (или радиоактивное зерно) 72. На противоположном, проксимальном конце, в целом, обозначенном номером позиции 78, кабель 70 содержит подходящую конфигурацию конца для использования с устройством подачи источника системы последовательного введения, как рассмотрено дополнительно в настоящем документе. Конец кабеля 78 может содержать окрашенный конец (например, красный), пригодный для использования при идентификации кабеля 70 в качестве кабеля с источником излучения. Кроме того, в одном примере капсула 76 имеет наружный диаметр порядка 1,1 мм и источник 72 расположен по центру (обозначен номером позиции 77) внутри капсулы 76 в местоположении порядка 1 мм. Общую длину кабеля 70 определяют в соответствии с требованиями заданного применения или реализации брахитерапии.
[0040] На фиг. 9 представлен иллюстративный вид оптического кабеля 80 с волоконными решетками Брэгга (FBG) для использования в отслеживании положения аппликатора относительно целевой области и плана лечения, где отслеживание положения включает измерение, посредством восприятия формы, местоположения и формы по меньшей мере одного принимающего канала для источника излучения или радиоактивного зерна в устройстве брахитерапии в соответствии с одним из вариантов осуществления согласно раскрытию настоящего изобретения. Оптический кабель 80 с FBG с фиг. 9 содержит трехканальный оптический кабель с FBG, каждый канал обозначен номером позиции 82. Оптический кабель 80 с FBG также может представлять собой одно из одноканального, двухканального или четырехканального оптического кабеля с FBG. Кроме того, варианты осуществления согласно раскрытию настоящего изобретения могут содержать один или несколько оптических кабелей с FBG, где один или несколько оптических кабелей с FBG могут дополнительно содержать один или несколько одноканальных, двухканальных, трехканальных, четырехканальных или различных их комбинаций. С кабелем 80 с FBG изображен процессор 84 для измерения, посредством восприятия формы, местоположения и формы соответствующего оптического кабеля с FBG. Общую длину оптического кабеля 80 с FBG определяют в соответствии с требованиями заданного применения или реализации брахитерапии.
[0041] На фиг. 10 представлена блок-схема устройства 86 брахитерапии, отличающегося отслеживанием посредством восприятия формы в соответствием с одним из вариантов осуществления согласно раскрытию настоящего изобретения. Устройство брахитерапии 86 содержит устройство 88 доставки, например, устройство системы последовательного введения. Устройство 88 доставки содержит привод или устройство 90 подачи источника, привод или устройство 92 подачи симуляции и кольцо 94 для подачи. Контроллер 96 соединен с устройством 88 доставки, причем контроллер содержит надлежащим образом запрограммированный процессор, компьютер или контроллер, выполненный с возможностью реализации и/или осуществления различных функций и этапов процессов, как описано в настоящем документе. Контроллер 96 может быть встроен в или отделен от устройства 88 доставки.
[0042] Привод 90 подачи источника соединен с и содержит кабель 70, содержащий источник излучения или радиоактивное зерно 72, соединенное с кончиком кабеля. Приводом 90 подачи источника управляют посредством контроллера 96 для размещения в и/или извлечения из заданного канала массива каналов 62 кабеля 70, который имеет источник или радиоактивное зерно 72. Когда не используют для лечения излучением, источник или радиоактивное зерно 72 хранят внутри ящика 98, расположенного внутри устройства 88 доставки. Привод 92 подачи симуляции соединен с и содержит оптический кабель с волоконными решетками Брэгга 80. Приводом 92 подачи симуляции управляют посредством контроллера 96 для размещения в и/или извлечения из заданного канала массива каналов 62 оптического кабеля с FBG 80. Кроме того, кольцо 94 для подачи содержит, например, поворотное кольцо, в котором находятся отверстия для перенаправления одного или нескольких подающих кабелей или кабелей с источником от соответствующего привода подачи симуляции или источника в желаемый один или несколько каналов массива каналов 62. Вращением кольца 94 для подачи для выбора пути заданного подающего кабеля или кабеля с источником управляют посредством контроллера 96. Контроллер 96 управляет кольцом 94 для подачи, чтобы направлять любой один из кабеля с источником 70 и/или оптического кабеля 80 с FBG в один или несколько каналов массива каналов 62 в соответствии с подробностями о заданном брахитерапевтическом лечении.
[0043] Чтобы обеспечить более ясное понимание расположение массива каналов 62 в трехмерном пространстве, символ 100 координат предоставлен на фиг. 10. Массив каналов 62 может содержать одно или несколько из катетеров 102, разъемов 104 и игл 106 аппликатора, сконфигурированного для заданной анатомической структуры и брахитерапевтического лечения. Разъемы 104 соединяют катетеры 102 с соответствующими иглами 106. Иглы 106 имплантируют внутрь мягкой ткани целевой области 40.
[0044] На фиг. 11 представлена блок-схема устройства 86 брахитерапии, отличающегося отслеживанием посредством восприятия формы через по меньшей мере одно из размещения и извлечения устройства симуляции подачи в соответствии с одним из вариантов осуществления согласно раскрытию настоящего изобретения. Как рассмотрено выше в настоящем документе, контроллер 96 выполнен с возможностью управления приводом 92 подачи симуляции для работы посредством вращения привода подачи симуляции для размещения в и/или извлечения из заданного канала массива каналов 62 оптоволоконного кабеля 80 с FBG. Кроме того, контроллер 96 выполнен с возможностью управления кольцом 94 для подачи с тем, чтобы направлять оптоволоконный кабель 80 с FBG в желаемый один из массива каналов 62 для отслеживания положения. Отслеживание положения включает измерение, посредством восприятия формы, местоположения и формы по меньшей мере одного принимающего канала для источника излучения или радиоактивного зерна в соответствии с подробностями заданного брахитерапевтического лечения. Измерение посредством восприятия формы можно осуществлять с помощью процессора 84 с фиг. 9 и/или в сочетании с контроллером 96. То есть, процессор 84 для измерения местоположения и формы соответствующего оптического кабеля с FBG посредством восприятия формы может быть встроен внутри контроллера 96 или отделен от контроллера 96.
[0045] На фиг. 12 представлена блок-схема устройства брахитерапии, отличающейся отслеживанием посредством восприятия формы через по меньшей мере одно из размещения и извлечения устройства подачи источника в соответствии с одним из вариантов осуществления согласно раскрытию настоящего изобретения. Как рассмотрено выше в настоящем документе, контроллер 96 выполнен с возможностью управления приводом 90 подачи источника для работы посредством вращения привода подачи источника для размещения в и/или извлечения из заданного канала массива каналов 62 кабеля с источником 70. Кроме того, контроллер 96 выполнен с возможностью управления кольцом 94 для подачи с тем, чтобы направлять кабель с источником 70 в желаемый один из массива каналов 62. Как результат, источник 72 размещают по меньшей мере в одном принимающем канале для источника излучения или радиоактивного зерна в соответствии с подробностями заданного брахитерапевтического лечения. В альтернативном варианте осуществления кабель 72 содержит оптический кабель с FBG, как рассмотрено в настоящем документе. В последнем варианте осуществления кабель 72, который содержит оптический кабель с FBG, делает возможным отслеживание положения источника. Отслеживание положения включает измерение, посредством восприятия формы, местоположения и формы по меньшей мере одного источника излучения или радиоактивного зерна, а также местоположения и формы по меньшей мере одного принимающего канала для источника излучения или радиоактивного зерна в соответствии с подробностями заданного брахитерапевтического лечения. Измерение посредством восприятия формы можно осуществлять с помощью процессора, схожего с процессором 84 на фиг. 9, и/или в сочетании с контроллером 96.
[0046] Во время работы устройство 88 доставки (или система последовательного введения) программируют с использованием запланированного сеанса брахитерапии, загружают кабели 70, радиоактивное зерно/источник(и) 72 в предварительно определяемые положения (так называемые положения задержки) и прикрепляют к загрузочному концу аппликатора каналов 62. После этого система последовательного введения перемещает источник через каждый из выбранных катетеров 102 в каждое из вычисленных местоположений (68, фиг. 7) в течение каждой из вычисленных длительностей. Также сеансы или фрагменты брахитерапии типично вводят один, два или несколько раз в сутки в течение нескольких суток, например, 1-2 недель. Между сеансами брахитерапии аппликатор остается имплантированным. Процедуру подтверждения/повторной корректировки совмещения осуществляют перед каждым сеансом брахитерапии. Когда должен быть начат следующий сеанс брахитерапии, используют измерение местоположения и формы соответствующего канала посредством восприятия формы с помощью оптического волокна с FBG, чтобы локализовать или определить положение и ориентацию аппликатора, в частности, аппликатора на пациенте. Относительные местоположения аппликатора и пациента на изображении планирования, хранящемся в памяти изображения планирования, сравнивают посредством контроллера/процессора 96 с текущими относительными местоположениями аппликатора на изображении планирования. Если относительные положения не вышли за пределы пороговой величины, что указывает на то, что аппликатор не изменил ориентацию или местоположение относительно мягкой ткани, то повторно подсоединяют систему 88 последовательного введения и начинают следующий сеанс брахитерапии.
[0047] Однако, если контроллер/процессор 96 определяет, что положения изменились, тогда одна возможность выбора состоит в попытке повторно расположить аппликатор, как определено дополнительными измерениями местоположения и формы соответствующего оптического волокна с FBG и канал, пытаясь привести аппликатор обратно или как можно ближе к его исходному положению и ориентации. Если аппликатор не находится в исходном положении, в котором планировали терапию, то определяют преобразование между текущим положением и исходным положением аппликатора посредством процессора 96, таким образом окружая (или прилегая) ткань и целевую область. Это преобразование используют в процессе преобразования изображения в процессоре 96 для работы с изображением планирования из памяти изображения планирования, чтобы сместить относительное местоположение аппликатора и целевой области в соответствии с преобразованием, чтобы сформировать преобразованное изображение планирования терапии. Информацию об этом смещению подают в процесс автоматического планирования терапии процессора 96 для формирования адаптированного плана брахитерапии. Адаптированный план брахитерапии загружают в систему 88 последовательного введения и затем начинают сеанс брахитерапии.
[0048] В одном варианте осуществления адаптированного планирования брахитерапии имплантируют аппликатор, формируют набор диагностических трехмерных изображений и создают план доз. Во время доставки дозы отслеживают аппликатор и/или радиоактивное зерно и вычисляют доставленную дозу. Например, целевую ткань можно разбить на трехмерную матрицу подобластей. Посредством преобразования местоположения отслеживаемого источника в трехмерную матрицу, накопленную дозу в каждой подобласти можно непрерывно или периодически обновлять или приращивать, основываясь на времени и расстоянии от источника. Компьютер и/или клиницист может осуществлять мониторинг доставленной дозы. Если обнаруживают отклонение от плана доз, формируют обновленный план доз. Кроме того, оптическое волокно можно использовать для измерения дозы облучения. Другими словами, волокно с FBG может служить цели замыкания контура для адаптивного планирования.
[0049] Сейчас следует принимать во внимание, что предоставлен способ брахитерапии в соответствии с одним из вариантов осуществления, который включает: имплантацию аппликатора, имеющего по меньшей мере один принимающий канал для источника излучения или радиоактивного зерна, в мягкие ткани, смежные с целевой областью, подлежащей облучению; формирование изображения планирования с высоким разрешением для целевой области, содержащего аппликатор, изображение планирования с высоким разрешением предназначено для использования в определении трехмерного плана лечения; и отслеживание положения аппликатора относительно целевой области и плана лечения, где отслеживание положения включает измерение, посредством восприятия формы, местоположения и формы по меньшей мере одного принимающего канала для источника излучения или радиоактивного зерна. Кроме того, в одном из вариантов осуществления формирование изображения планирования с высоким разрешением включает использование одной или нескольких, выбранных из группы, состоящей из ультразвуковой, КТ, МРТ, рентгеновской, ПЭТ и другой медицинской визуализации. Кроме того, в другом варианте осуществления определение трехмерного плана лечения включает формирование карты распределения дозы облучения. Кроме того, в еще одном другом варианте осуществления отслеживание дополнительно включает измерение, посредством восприятия формы, с использованием волоконно-оптического воспринимающего устройства на основе (i) волоконных решеток Брэгга или (ii) рассеяния Рэлея или их комбинации.
[0050] В другом варианте осуществления способ дополнительно содержит по меньшей мере одно, выбранное из группы, состоящей из (i) размещения по меньшей мере одного источника излучения или радиоактивного зерна в целевой области через по меньшей мере один канал для источника излучения или радиоактивного зерна и (ii) извлечения по меньшей мере одного источника излучения или радиоактивного зерна из целевой области через по меньшей мере один канал для источника излучения или радиоактивного зерна. По меньшей мере один источник излучения или радиоактивного зерна проходит по каналу внутри целевой области в соответствии с планом лечения. В одном из вариантов осуществления отслеживание положения может включать по меньшей мере одно, выбранное из группы, состоящей из (i) размещения оптического волокна с волоконными решетками Брэгга в целевой области и (ii) извлечения оптического волокна с волоконными решетками Брэгга из целевой области через по меньшей мере один канал для источника излучения или радиоактивного зерна. Отслеживание положения также содержит получение информации об измеряемом местоположении и форме по меньшей мере одного принимающего канала для источника излучения или радиоактивного зерна через оптическое волокно с волоконными решетками Брэгга.
[0051] В другом варианте осуществления размещение и извлечение по меньшей мере одного источника излучения или радиоактивного зерна в и из целевой области через по меньшей мере один канал для источника излучения или радиоактивного зерна включает использование устройства доставки, выполненного с возможностью размещения и извлечения по меньшей мере одного источника излучения или радиоактивного зерна в и из целевой области через по меньшей мере один канал для источника излучения или радиоактивного зерна. Устройство доставки содержит одно или несколько устройств подачи источника, где одно или несколько устройств подачи источника содержат кабель, содержащий источник излучения или радиоактивное зерно, соединенное с кончиком кабеля.
[0052] В еще одном другом варианте осуществления устройство доставки дополнительно содержит одно или несколько устройств симуляции подачи, одно или несколько устройств симуляции подачи содержат по меньшей мере один оптический кабель с волоконными решетками Брэгга, где оптический кабель с волоконными решетками Брэгга выполнен с возможностью выполнять измерение, посредством восприятия формы, местоположения и формы по меньшей мере одного принимающего канала для источника излучения или радиоактивного зерна в ответ на (i) размещение в по меньшей мере одном принимающем канале для источника излучения или радиоактивного зерна по меньшей мере в целевой области и/или (ii) извлечение по меньшей мере одного принимающего канала для источника излучения или радиоактивного зерна по меньшей мере из целевой области. В дополнительном варианте осуществления по меньшей мере один принимающий канал для источника излучения или радиоактивного зерна содержит массив каналов, одно или несколько устройств симуляции подачи содержат множество устройств симуляции подачи, где более того множество устройств симуляции подачи размещают в и извлекают из массива каналов в соответствии с одним, выбранным из группы, состоящей из (i) последовательного размещения и извлечения и (ii) одновременного размещения и извлечения.
[0053] В еще одном другом варианте осуществления кабель одного или нескольких устройств подачи источника содержит оптический кабель с волоконными решетками Брэгга. Оптический кабель с волоконными решетками Брэгга выполнен с возможностью выполнения измерений, во время лечения, посредством восприятия формы местоположения и формы (a)(i) по меньшей мере одного принимающего канала для источника излучения или радиоактивного зерна и (a)(ii) источника излучения или радиоактивного зерна в ответ на по меньшей мере одно, выбранное из группы, включающей (b)(i) размещение в по меньшей мере одном принимающем канале для источника излучения или радиоактивного зерна по меньшей мере в целевой области и (b)(ii) извлечение по меньшей мере одного принимающего канала для источника излучения или радиоактивного зерна по меньшей мере из целевой области.
[0054] Согласно еще одному дополнительному варианту осуществления, по меньшей мере один принимающий канал для источника излучения или радиоактивного зерна содержит массив каналов. Одно или несколько устройств подачи источника содержат множество устройств подачи источника. Кроме того, множество устройств подачи источника размещают в и извлекают из массива каналов в соответствии с планом лечения, где размещение и извлечение множества устройств подачи источника включает одно, выбранное из группы, включающей (c)(i) последовательное размещение и извлечение и (c)(ii) одновременное размещение и извлечение.
[0055] Согласно еще одному другому варианту осуществления, способ дополнительно содержит определение плана лечения и перед реализацией каждого фрагмента плана лечения подтверждение положения аппликатора по отношению к целевой области. План лечения включает несколько фрагментов, где каждый фрагмент включает облучение целевой области посредством размещения и извлечения по меньшей мере одного источника излучения или радиоактивного зерна в и из целевой области через по меньшей мере один канал для источника излучения или радиоактивного зерна. По меньшей мере один источник излучения или зерно проходит по соответствующему каналу внутри целевой области в соответствии с фрагментом плана лечения. Перед реализацией каждого фрагмента плана лечения подтверждают положение аппликатора по отношению к целевой области. В ответ на подтверждение того, что положение аппликатора по отношению к целевой области находится в пределах пороговой величины, способ продолжают фрагментом плана лечения. В ответ на не подтверждение того, что положение аппликатора по отношению к целевой области не находится в пределах пороговой величины, способ включает изменение плана лечения, чтобы реализовать корректирующие меры.
[0056] В одном из вариантов осуществления изменение плана лечения включает адаптивную корректировку соответствующего фрагмента и любых дополнительных фрагментов плана брахитерапевтического лечения в соответствии с изменением в положении аппликатора. В другом варианте осуществления подтверждение включает измерение, посредством восприятия формы, местоположения и формы по меньшей мере одного принимающего канала для источника излучения или радиоактивного зерна в аппликаторе.
[0057] В дополнительном варианте осуществления по меньшей мере один канал для источника излучения или радиоактивного зерна содержит массив каналов и в нем подтверждение положения аппликатора включает (a)(i) подтверждение соответствующего положения по меньшей мере одного канала для источника излучения или радиоактивного зерна относительно друг друга и (a)(ii) подтверждение соответствующего положения по меньшей мере одного канала для источника излучения или радиоактивного зерна относительно целевой области. Подтверждение дополнительно содержит отслеживание положения аппликатора относительно целевой области и сравнение отслеживаемого положения по меньшей мере с одним, выбранным из группы, включающей (i) предыдущим отслеженным положением и (ii) отслеживаемым положением, обозначенным в плане лечения.
[0058] В еще одном дополнительном варианте осуществления аппликатор содержит массив принимающих каналов для источника излучения или радиоактивного зерна. В этом варианте осуществления отслеживание посредством измерения через восприятие формы включает измерение местоположения и формы предварительно определяемого набора принимающих каналов для источника излучения или радиоактивного зерна в массиве. Способ дополнительно содержит сбор информации об отслеженном положении, касающейся массива, в трех измерениях на основе отслеживания положения аппликатора, чтобы гарантировать, что изменение в размещении за пределами пороговой величины относительно обозначенного размещения не произошло от одного принимающего канала для источника излучения или радиоактивного зерна к другому. Кроме того, сбор информации о положении, касающейся массива, в трех измерениях осуществляют согласно по меньшей мере одному, выбранному из группы, включающей (i) сбор информации о положении в реальном времени в течение всего периода лечения, и (ii) сбор информации о положении между фракциями лечения.
[0059] В дополнительном варианте осуществления способ брахитерапии дополнительно содержит измерение, посредством восприятия формы, местоположения и формы части анатомической структуры, расположенной проксимально к целевой области, где часть анатомической структуры чувствительна к нежелательному облучению во время лечения целевой области. Измерение, посредством восприятия формы, местоположения и формы части анатомической структуры включает размещение оптического волокна с волоконными решетками Брэгга внутри части анатомической структуры, чувствительной к нежелательному облучению. Например, в том случае, когда часть анатомической структуры содержит уретру, оптическое волокно с FBG можно размещать внутри уретры для измерения, посредством восприятия формы, местоположения и формы уретры во время по меньшей мере одной части одной или нескольких фракций брахитерапевтического лечения. Соответственно, зная местоположение и форму уретры, в отношении плана лечения можно принять подходящие меры с тем, чтобы обеспечить защиту уретры от нежелательного облучения. В другом варианте осуществления способ брахитерапии дополнительно содержит формирование изображения планирования с высоким разрешением для целевой области в сочетании с измерением, посредством восприятия формы, местоположения и формы части анатомической структуры посредством размещения оптического волокна с волоконными решетками Брэгга внутри части анатомической структуры, чувствительной к нежелательному облучению.
[0060] Согласно еще одному другому варианту осуществления, способ брахитерапии включает имплантацию аппликатора, имеющего по меньшей мере один принимающий канал для источника излучения или радиоактивного зерна, в мягкие ткани, смежные с целевой областью, подлежащей облучению; формирование изображения планирования с высоким разрешением для целевой области, содержащего аппликатор, изображение планирования с высоким разрешением используют в определении плана лечения; отслеживание положения аппликатора относительно целевой области и плана лечения, где отслеживание включает измерение, посредством восприятия формы, местоположения и формы по меньшей мере одного принимающего канала для источника излучения или радиоактивного зерна, где отслеживание включает размещение и извлечение оптического волокна с волоконными решетками Брэгга в и из целевой области через по меньшей мере один канал для источника излучения или радиоактивного зерна, и получение информации об измеренном местоположении и форме по меньшей мере одного принимающего канала для источника излучения или радиоактивного зерна через оптическое волокно с волоконными решетками Брэгга; определение плана лечения, где план лечения включает несколько фрагментов, где каждый фрагмент включает облучение целевой области посредством размещения и извлечения по меньшей мере одного источника излучения или радиоактивного зерна в и из целевой области через по меньшей мере один канал для источника излучения или радиоактивного зерна, где по меньшей мере один источник излучения или зерно проходит по соответствующему каналу внутри целевой области в соответствии с фрагментом плана лечения; и подтверждение по меньшей мере одного положения аппликатора по отношению к целевой области, выбранного из группы, включающей (a)(i) перед реализацией фрагмента плана лечения и (a)(ii) в реальном времени во время фрагмента плана лечения, где подтверждение включает отслеживание посредством измерения, посредством восприятия формы, местоположения и формы по меньшей мере одного принимающего канала для источника излучения или радиоактивного зерна в аппликаторе и сравнение результата подтверждающего отслеживания по меньшей мере с одним, выбранным из группы, включающей (b)(i) предыдущее отслеженное положение и (b)(ii) отслеживаемое положение, обозначенное в плане лечения.
[0061] В одном из вариантов осуществления устройство брахитерапии содержит аппликатор, содержащий по меньшей мере один принимающий канал для источника излучения или радиоактивного зерна, выполненный с возможностью имплантации в мягкие ткани, смежные с целевой областью, подлежащей облучению; средство для формирования изображения планирования с высоким разрешением для целевой области, содержащего аппликатор, изображение планирования с высоким разрешением используют в определении трехмерного плана лечения; и устройство отслеживания для отслеживания положения аппликатора относительно целевой области и плана лечения, где устройство отслеживания выполнено с возможностью отслеживания положения аппликатора посредством измерения, через восприятие формы, местоположения и формы по меньшей мере одного принимающего канала для источника излучения или радиоактивного зерна.
[0062] В другом варианте осуществления устройство брахитерапии дополнительно содержит устройство доставки, выполненное с возможностью осуществления по меньшей мере одного, выбранного из группы, включающей (i) размещение по меньшей мере одного источника излучения или радиоактивного зерна в мишени через по меньшей мере один канал для источника излучения или радиоактивного зерна в аппликаторе и (ii) извлечение по меньшей мере одного источника излучения или радиоактивного зерна из целевой области через по меньшей мере один канал для источника излучения или радиоактивного зерна в аппликаторе. Устройство доставки содержит одно или несколько устройств подачи источника, где одно или несколько устройств подачи источника содержат кабель, содержащий источник излучения или зерно, соединенное с концевой частью кабеля. Устройство доставки дополнительно содержит одно или несколько устройств симуляции подачи, каждое из одного или нескольких устройств симуляции подачи содержит оптический кабель с волоконными решетками Брэгга. Оптический кабель с волоконными решетками Брэгга выполнен с возможностью выполнения измерений, посредством восприятия формы, местоположения и формы по меньшей мере одного принимающего канала для источника излучения или радиоактивного зерна в ответ на по меньшей мере одно, выбранное из группы, включающей (i) размещение по меньшей мере в одном принимающем канале для источника излучения или радиоактивного зерна по меньшей мере в целевой области и (ii) извлечение по меньшей мере одного принимающего канала для источника излучения или радиоактивного зерна по меньшей мере из целевой области. В одном из вариантов осуществления устройство доставки содержит устройство системы последовательного введения.
[0063] В дополнительном варианте осуществления кабель одного или нескольких устройств подачи источника содержит оптический кабель с волоконными решетками Брэгга. Оптический кабель с волоконными решетками Брэгга выполнен с возможностью выполнения, во время лечения, измерения, посредством восприятия формы, местоположения и формы по меньшей мере одного принимающего канала для источника излучения или радиоактивного зерна и источника излучения или радиоактивного зерна. Измерение, посредством восприятия формы, с помощью оптического кабеля с волоконными решетками Брэгга происходит в ответ на по меньшей мере одно, выбранное из группы, включающей (i) размещение по меньшей мере в одном принимающем канале для источника излучения или радиоактивного зерна по меньшей мере в целевой области и (ii) извлечение по меньшей мере одного принимающего канала для источника излучения или радиоактивного зерна по меньшей мере из целевой области.
[0064] Несмотря на то, что выше подробно описаны только несколько образцовых вариантов осуществления, специалисты в данной области с легкостью примут во внимание то, что в образцовых вариантах осуществления возможны многие модификации по существу без отступления от новых положений и преимуществ вариантов осуществления согласно раскрытию настоящего изобретения. Например, варианты осуществления согласно раскрытию настоящего изобретения можно применять к брахитерапии с низкой дозой излучения (LDR) и постоянному размещению радиоактивного зерна-источника излучения внутри целевой области. Кроме того, во время брахитерапевтического лечения можно использовать модальности визуализации, отличные от ультразвука (например, КТ, МРТ, ПЭТ или трехмерную ангиографию и т.д.) или дополняющие ультразвук. Соответственно, предполагают, что все такие модификации включены в объем вариантов осуществления согласно раскрытию настоящего изобретения, как определено в следующей формуле изобретения. В формуле изобретения предполагают, что части формулы изобретения средство-плюс-функция покрывают структуры, описанные в настоящем документе, как осуществляющие изложенную функцию, и не только структурные эквиваленты, но также эквивалентные структуры.
[0065] Кроме того, любые ссылочные позиции, помещенные в скобки в одном или нескольких пунктах формулы изобретения не следует толковать в качестве ограничения формулы изобретения. Слова «содержать», «содержит» и т.п. не исключают присутствие элементов или этапов, отличных от тех, что перечислены в любом пункте формулы изобретения или описании в целом. Упоминание элемента в единственном числе не исключает упоминание таких элементов во множественном числе и наоборот. Один или несколько вариантов осуществления можно реализовать посредством аппаратного обеспечения, содержащего несколько различных элементов и/или с помощью надлежащим образом запрограммированного компьютера. В пункте формулы изобретения, посвященном устройству, перечисляющем несколько средств, несколько этих средств могут быть реализованы с помощью одного и того же элемента аппаратного обеспечения. Сам факт того, что определенные меры перечислены во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения не указывает на то, что комбинацию этих мер нельзя использовать с пользой.
1. Способ для брахитерапии, включающий в себя этапы, на которых:
имплантируют аппликатор, имеющий по меньшей мере один принимающий канал (62) для источника излучения, в мягкие ткани, смежные с целевой областью (40), подлежащей облучению;
формируют изображение (64) планирования с высоким разрешением целевой области, содержащее аппликатор, и используют изображение планирования с высоким разрешением для определения трехмерного плана (66) лечения; и
отслеживают положение аппликатора относительно целевой области (40) и плана (66) лечения, причем отслеживание положения включает в себя измерение, посредством восприятия формы с помощью оптического волокна, местоположения и формы по меньшей мере одного принимающего канала (62) для источника излучения.
2. Способ по п. 1, дополнительно включающий в себя:
по меньшей мере один этап, выбранный из группы, состоящей из (i) размещения по меньшей мере одного источника излучения (72) в целевой области (40) через по меньшей мере один канал (62) для источника излучения и (ii) извлечения по меньшей мере одного источника излучения из целевой области через по меньшей мере один канал для источника излучения, причем по меньшей мере один источник излучения проходит по каналу внутри целевой области в соответствии с планом (66) лечения.
3. Способ по п. 2, в котором отслеживание положения включает по меньшей мере одно, выбранное из группы, состоящей из (i) размещения оптического волокна (80) с волоконными решетками Брэгга в целевой области (40) и (ii) извлечения оптического волокна с волоконными решетками Брэгга из целевой области через по меньшей мере один канал (62) для источника излучения, и получения информации об измеренном местоположении и форме по меньшей мере одного принимающего канала для источника излучения посредством оптического волокна с волоконными решетками Брэгга.
4. Способ по п. 2, в котором размещение и извлечение по меньшей мере одного источника излучения (72) в и из целевой области (40) через по меньшей мере один канал (62) для источника излучения включает использование устройства (88) доставки, выполненного для размещения и извлечения по меньшей мере одного источника излучения в и из целевой области через по меньшей мере один канал для источника излучения.
5. Способ по п. 4, в котором дополнительно устройство (88) доставки содержит одно или несколько устройств (90) подачи источника и причем одно или несколько устройств подачи источника содержат кабель (70), содержащий источник излучения (72), присоединенный к кончику кабеля.
6. Способ по п. 5, в котором устройство (88) доставки дополнительно содержит одно или несколько устройств (92) симуляции подачи, причем одно или несколько устройств симуляции подачи содержат по меньшей мере один оптический кабель (80) с волоконными решетками Брэгга, оптический кабель с волоконными решетками Брэгга выполнен с возможностью выполнять измерение, посредством восприятия формы с помощью оптического волокна, местоположения и формы по меньшей мере одного принимающего канала (62) для источника излучения в ответ на (i) размещение по меньшей мере в одном принимающем канале для источника излучения по меньшей мере в целевой области (40) и/или (ii) извлечение по меньшей мере через один принимающий канал для источника излучения по меньшей мере из целевой области.
7. Способ по п. 6, в котором дополнительно по меньшей мере один принимающий канал (62) для источника излучения содержит массив каналов, одно или несколько устройств (92) симуляции подачи содержат множество устройств симуляции подачи, причем множество устройств симуляции подачи размещают в и извлекают через массив каналов в соответствии с одним, выбранным из группы, состоящей из (i) последовательного размещения и извлечения и (ii) одновременного размещения и извлечения.
8. Способ по п. 5, в котором кабель (74) одного или нескольких устройств (90) подачи источника содержит оптический кабель с волоконными решетками Брэгга, причем оптический кабель с волоконными решетками Брэгга выполнен с возможностью выполнения, во время лечения, измерения, посредством восприятия формы с помощью оптического волокна, местоположения и формы
(a) (i) по меньшей мере одного принимающего канала (62) для источника излучения и (a) (ii) источника излучения (72) в ответ на по меньшей мере одно, выбранное из группы, состоящей из
(b) (i) размещения по меньшей мере в одном принимающем канале для источника излучения по меньшей мере в целевой области (40) и
(b) (ii) извлечения по меньшей мере из одного принимающего канала для источника излучения по меньшей мере из целевой области.
9. Способ по п. 8, в котором дополнительно по меньшей мере один принимающий канал (62) для источника излучения содержит массив каналов, одно или несколько устройств (90) подачи источника содержат множество устройств подачи источника, причем множество устройств подачи источника размещают в и извлекают через массив каналов в соответствии с планом (66) лечения и причем размещение и извлечение множества устройств подачи источника включают одно, выбранное из группы, состоящей из (с) (i) последовательного размещения и извлечения и (с) (ii) одновременного размещения и извлечения.
10. Способ по п. 1, дополнительно включающий в себя этапы, на которых:
определяют план (66) лечения, причем план лечения включает несколько фрагментов, каждый фрагмент плана лечения включает в себя облучение целевой области (40) посредством размещения и извлечения по меньшей мере одного источника излучения (72) в и из целевой области (40) через по меньшей мере один канал (62) для источника излучения, причем по меньшей мере один источник излучения проходит по соответствующему каналу внутри целевой области в соответствии с каждым фрагментом плана лечения; и
подтверждают, перед реализацией каждого фрагмента плана лечения, положение аппликатора по отношению к целевой области, причем (i) в ответ на подтверждение того, что положение аппликатора по отношению к целевой области находится в пределах пороговой величины, приступают к каждому фрагменту плана лечения, и (ii) в ответ на неподтверждение того, что положение аппликатора по отношению к целевой области находится в пределах пороговой величины, модифицируют план лечения, чтобы реализовать корректирующие меры.
11. Способ по п. 10, в котором модификация плана (66) лечения включает адаптивную корректировку соответствующего фрагмента и любых дополнительных фрагментов плана брахитерапевтического лечения в соответствии с изменением положения аппликатора.
12. Способ по п. 10, в котором подтверждение включает измерение, посредством восприятия формы с помощью оптического волокна, местоположения и формы по меньшей мере одного принимающего канала (62) для источника излучения аппликатора.
13. Способ по п. 10, в котором по меньшей мере один канал (62) для источника излучения содержит массив каналов и подтверждение положения аппликатора включает (a) (i) подтверждение соответствующего положения по меньшей мере одного канала для источника излучения относительно друг друга и (a) (ii) подтверждение соответствующего положения по меньшей мере одного канала для источника излучения относительно целевой области (40).
14. Способ по п. 13, в котором подтверждение дополнительно включает отслеживание положения аппликатора относительно целевой области (40) и сравнение отслеженного положения по меньшей мере с одним, выбранным из группы, состоящей из (i) предыдущего отслеженного положения и (ii) отслеживаемого положения, обозначенного в плане лечения.
15. Способ по п. 1, в котором формирование изображения (64) планирования с высоким разрешением включает использование одного или нескольких, выбранных из группы, состоящей из ультразвуковой, КТ, MPT, рентгеновской, ПЭТ и другой медицинской визуализации.
16. Способ по п. 1, в котором определение трехмерного плана (66) лечения включает формирование карты распределения доз облучения.
17. Способ по п. 1, в котором отслеживание дополнительно включает измерение, посредством восприятия формы с помощью оптического волокна, с использованием волоконно-оптического воспринимающего устройства на основе (i) волоконных решеток Брэгга или (ii) рассеяния Рэлея.
18. Способ по п. 1, в котором аппликатор содержит массив принимающих каналов (62) для источника излучения.
19. Способ по п. 18, в котором отслеживание посредством измерения, посредством восприятия формы с помощью оптического волокна, включает измерение местоположения и формы предварительно определенного набора принимающих каналов (62) для источника излучения массива.
20. Способ по п. 18, дополнительно включающий этап, на котором:
собирают информацию об отслеженном положении, касающейся массива, в трех измерениях, основываясь на отслеживании положения аппликатора, чтобы гарантировать, что изменение в размещении за пределами пороговой величины относительно обозначенного размещения не произошло от одного принимающего канала для источника излучения к другому.
21. Способ по п. 20, в котором сбор информации о положении, касающейся массива, в трех измерениях осуществляют в соответствии с по меньшей мере одним, выбранным из группы, состоящей из (i) сбора информации о положении в реальном времени в течение всего периода лечения, и (ii) сбора информации о положении между фрагментами лечения.
22. Способ по п. 1, дополнительно включающий этап, на котором:
измеряют, посредством восприятия формы с помощью оптического волокна, местоположение и форму части анатомической структуры (42), проксимальной к целевой области (40), причем часть анатомической структуры чувствительна к нежелательному облучению во время лечения целевой области.
23. Способ по п. 22, в котором измерение, посредством восприятия формы с помощью оптического волокна, местоположения и формы части анатомической структуры (42) включает в себя размещение оптического волокна (80) с волоконными решетками Брэгга внутри части анатомической структуры, которая чувствительна к нежелательному облучению.
24. Способ по п. 23, дополнительно включающий этап, на котором:
формируют изображение (64) планирования с высоким разрешением целевой области (40) в сочетании с измерением, посредством восприятия формы с помощью оптического волокна, местоположения и формы части анатомической структуры (42) посредством размещения оптического волокна (80) с волоконными решетками Брэгга внутри части анатомической структуры, которая чувствительна к нежелательному облучению.
25. Способ для брахитерапии, включающий этапы, на которых:
имплантируют аппликатор, имеющий по меньшей мере один принимающий канал (62) для источника излучения, в мягкие ткани, смежные с целевой областью (40), подлежащей облучению;
формируют изображение (64) планирования с высоким разрешением целевой области, содержащее аппликатор, причем изображение планирования с высоким разрешением используют для определения плана (66) лечения;
отслеживают положение аппликатора относительно целевой области и плана лечения, причем отслеживание включает в себя измерение, посредством восприятия формы с помощью оптического волокна, местоположения и формы по меньшей мере одного принимающего канала (62) для источника излучения, отслеживание включает в себя размещение и извлечение оптического волокна (80) с волоконными решетками Брэгга в и из целевой области через по меньшей мере один канал для источника излучения, и получают информацию об измеренном местоположении и форме по меньшей мере одного принимающего канала для источника излучения через оптическое волокно с волоконными решетками Брэгга;
определяют план лечения, причем план лечения включает несколько фрагментов, каждый фрагмент включает облучение целевой области посредством размещения и извлечения по меньшей мере одного источника излучения (72) в и из целевой области через по меньшей мере один принимающий канал для источника излучения, по меньшей мере один источник излучения проходит по соответствующему каналу внутри целевой области в соответствии с каждым фрагментом плана лечения; и
подтверждают по меньшей мере одно положение аппликатора по отношению к целевой области, выбранное из группы, состоящей из (a) (i) перед реализацией фрагмента плана лечения и (a) (ii) в реальном времени во время фрагмента плана лечения, причем подтверждение включает отслеживание посредством измерения, посредством восприятия формы с помощью оптического волокна, местоположения и формы по меньшей мере одного принимающего канала для источника излучения аппликатора и сравнение результата подтверждающего отслеживания по меньшей мере с одним, выбранным из группы, состоящей из (b) (i) предыдущего отслеженного положения и (b) (ii) отслеживаемого положения, обозначенного в плане лечения.
26. Устройство для брахитерапии, содержащее:
аппликатор, имеющий по меньшей мере один принимающий канал (62) для источника излучения, выполненный с возможностью имплантации в мягкие ткани, смежные с целевой областью (40), подлежащей облучению;
средство для формирования изображения (64) планирования с высоким разрешением целевой области, содержащего аппликатор, изображение планирования с высоким разрешением используют для определения трехмерного плана (66) лечения; и
устройство (80) отслеживания для отслеживания положения аппликатора относительно целевой области и плана лечения, причем устройство отслеживания выполнено с возможностью отслеживания положения аппликатора посредством измерения, посредством восприятия формы с помощью оптического волокна, местоположения и формы по меньшей мере одного принимающего канала для источника излучения.
27. Устройство по п. 26, дополнительно включающее: устройство (88) доставки, выполненное с возможностью осуществления по меньшей мере одного, выбранного из группы, состоящей из (i) размещения по меньшей мере одного источника излучения (72) в целевой области (40) через по меньшей мере один канал (62) для источника излучения аппликатора и (ii) извлечения по меньшей мере одного источника излучения из целевой области через по меньшей мере один канал для источника излучения аппликатора, причем устройство доставки содержит одно или несколько устройств (90) подачи источника, и одно или несколько устройств подачи источника содержат кабель (70), содержащий источник излучения (72), присоединенный к концевой части кабеля.
28. Устройство по п. 27, в котором устройство доставки дополнительно содержит одно или несколько устройств (92) симуляции подачи, каждое из одного или нескольких устройств симуляции подачи содержит оптический кабель (80) с волоконными решетками Брэгга и причем оптический кабель с волоконными решетками Брэгга выполнен с возможностью осуществления измерения, посредством восприятия формы с помощью оптического волокна, местоположения и формы по меньшей мере одного принимающего канала (62) для источника излучения в ответ на по меньшей мере одно, выбранное из группы, состоящей из (i) размещения по меньшей мере в одном принимающем канале для источника излучения по меньшей мере в целевой области (40) и (ii) извлечения по меньшей мере из одного принимающего канала для источника излучения по меньшей мере из целевой области.
29. Устройство по п. 27, в котором устройство (88) доставки содержит устройство системы последовательного введения.
30. Устройство по п. 27, в котором кабель (70) одного или нескольких устройств (90) подачи источника содержит оптический кабель с волоконными решетками Брэгга, причем оптический кабель с волоконными решетками Брэгга выполнен с возможностью осуществления, во время лечения, измерения, посредством восприятия формы с помощью оптического волокна, местоположения и формы по меньшей мере одного принимающего канала (62) для источника излучения и источника излучения (72) в ответ на по меньшей мере одно, выбранное из группы, состоящей из (i) размещения по меньшей мере в одном принимающем канале для источника излучения по меньшей мере в целевой области (40) и (ii) извлечения по меньшей мере из одного принимающего канала для источника излучения по меньшей мере из целевой области.
31. Устройство (88) доставки, содержащее средство для восприятия формы с помощью оптического волокна по меньшей мере одного принимающего канала (62) для источника излучения, причем устройство (88) выполнено с возможностью размещения или извлечения по меньшей мере одного источника излучения в и из целевой области посредством по меньшей мере одного принимающего канала (62) для источника излучения.
