Система и способ гибридной поверхностной радиотерапии с ультразвуковым контролем - RU2633322C2
Код документа: RU2633322C2
Чертежи
Описание
ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
[0001] Настоящая заявка испрашивает приоритет по предварительной заявке на патент США №61/586,030 от 12.01.2012 г., которая полностью включена в настоящий документ посредством ссылки.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
[0002] Настоящее изобретение относится к системам, устройствам и способам обнаружения и лечения кожных патологий, таких как рак кожи; в частности, относится к ультразвуковому обнаружению рака кожи и его лечению с помощью поверхностной радиотерапии.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0003] Рак кожи представляет собой патологический рост клеток кожи и является наиболее часто диагностируемым типом рака. Тремя наиболее распространенными злокачественными видами рака кожи являются базальноклеточный рак кожи, плоскоклеточный рак кожи и меланома, каждый из которых назван по типу кожных клеток, в которых он возникает. Шансы успешно пережить рак кожи увеличиваются в том случае, если он обнаружен на ранних стадиях, и проводилось надлежащее лечение. Настоящее изобретение относится к передовым средствам обнаружения и лечения.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0004] Заявленные система и способ обеспечивают интегрированную платформу поверхностной радиотерапии с визуальным контролем, которая может быть реализована в виде одной интегрированной системы со специализированными и целевыми последовательностями действий и средствами управления. Визуализирующий компонент обеспечен за счет формирования изображений посредством высокочастотного ультразвука. Радиотерапевтическое устройство с интегрированными компонентами обеспечивает пользователю возможность получения характеристик, измерений и точного определения в динамике по времени профильного пучка излучения в реальном времени для гарантии точности выполнения пучка излучения и его воспроизводимости. Указанные система и способ оптимизируют процедуру лечения, обеспечивают лучшие результаты для пациентов, врачей и системы здравоохранения за счет более точного применения терапии, своевременных интервалов применения терапии, снижения или даже устранения необходимости инвазивной биопсии и восстановительных процедур.
[0005] В одном варианте осуществления изобретения предложена система для радиотерапевтического лечения. Система может содержать высокочастотное ультразвуковое устройство формирования изображений пораженной области. Система также может содержать процессор, который выполняет инструкции, сохраненные в запоминающем устройстве, для осуществления операций, причем указанные операции могут содержать прием множества изображений пораженной области от высокочастотного ультразвукового устройства формирования изображений, построение («рендеринг») трехмерной модели пораженной области с использованием указанного множества изображений от высокочастотного ультразвукового устройства формирования изображений, и определение лечебной дозиметрии на основании этой трехмерной модели пораженной области. Система может также содержать радиотерапевтическое устройство для обеспечения радиотерапевтического лечения пораженной области, где радиотерапевтическое лечение основано на указанной терапевтической дозиметрии. Система также может содержать подвижный основной модуль, в котором по меньшей мере частично заключены высокочастотное ультразвуковое устройство формирования изображений, процессор, который выполняет инструкции, сохраненные в запоминающем устройстве, для осуществления операций, и радиотерапевтическое устройство.
[0006] В одной конфигурации система может содержать шарнирную терапевтическую штангу, установленную на подвижном основном модуле для позиционирования радиотерапевтического устройства для целевого выпуска излучения. Система также может содержать камеру, снабженную указанной шарнирной штангой, лазерный указатель, снабженную радиотерапевтическим устройством, при этом указанные камера и лазерный указатель формируют систему видеолазерного позиционирования.
[0007] В другом варианте осуществления изобретения система также может содержать матрицу твердотельных рентгеновских детекторов внутри радиотерапевтического устройства для считывания характеристик излучения, испущенного указанной рентгеновской трубкой. Дополнительно, дальнейшие операции системы могут включать тестирование радиотерапевтического устройства с помощью матрицы твердотельных рентгеновских детекторов, определение характеристик излучения, испущенного указанной рентгеновской трубкой, на основании указанного тестирования радиотерапевтического устройства и регулировку радиотерапевтического устройства на основании характеристик излучения, испущенного рентгеновской трубкой.
[0008] В другом варианте осуществления изобретения система для радиотерапевтического лечения может содержать запоминающее устройство, которое хранит инструкции, и процессор, который выполняет указанные инструкции для осуществления операций. Указанные операции могут содержать прием множества изображений пораженной области от высокочастотного ультразвукового устройства формирования изображений, построение трехмерной модели пораженной области с использованием указанного множества изображений от высокочастотного ультразвукового устройства формирования изображений, определение терапевтической дозиметрии на основании этой трехмерной модели пораженной области и обеспечение лечебной дозиметрии для использования с радиотерапевтическим устройством. Операции системы также могут включать прием данных тестирования радиотерапевтического устройства с помощью матрицы твердотельных рентгеновских детекторов и определение характеристик излучения, испущенного рентгеновской трубкой, на основании указанного тестирования радиотерапевтического устройства. Операции также могут включать регулировку радиотерапевтического устройства на основании характеристик излучения, испущенного рентгеновской трубкой.
[0009] В одной конфигурации операции системы также могут включать построение множества двумерных изображений сечений пораженной области. Дополнительно, операции системы могут включать определение края пораженной области и определение объема этой пораженной области. Дополнительно, операции системы могут включать определение терапевтического воксела, соответствующего объему пораженной области, подлежащей лечению.
[0010] В другом варианте осуществления изобретения читаемое с помощью компьютера устройство содержит инструкции, которые при выполнении их процессором могут привести к осуществлению процессором операций. Указанные операции могут содержать прием множества изображений пораженной области от высокочастотного ультразвукового устройства формирования изображений, построение трехмерной модели пораженной области с использованием указанного множества изображений от высокочастотного ультразвукового устройства формирования изображений, определение терапевтической дозиметрии на основании этой трехмерной модели пораженной области и обеспечение лечебной дозиметрии для использования с радиотерапевтическим устройством. Операции также могут включать прием данных тестирования радиотерапевтического устройства с помощью матрицы твердотельных рентгеновских детекторов и определение характеристик излучения, испущенного рентгеновской трубкой, на основании указанного тестирования радиотерапевтического устройства. Дополнительно, указанные опции могут включать регулировку радиотерапевтического устройства на основании характеристик излучения, испущенного рентгеновской трубкой, и построение множества двумерных изображений сечений пораженной области. Кроме того, операции могут включать определение края пораженной области, определение объема этой пораженной области и определение терапевтического воксела, соответствующего объему пораженной области, подлежащей лечению.
[0011] В еще одном варианте осуществления изобретения предусмотрен способ лечения пораженных областей, который может включать получение множества изображений пораженной области с помощью высокочастотного ультразвукового устройства, обработку посредством применения инструкций, сохраненных в запоминающем устройстве и выполняемых процессором, указанного множества изображений пораженных областей, полученных с помощью высокочастотного ультразвукового устройства, анализ обработанного множества изображений пораженной области и обеспечение целевого радиотерапевтического воздействия на очаг патологии на основании анализа обработанного множества изображений пораженной области. Способ также может включать получение множества изображений пораженной области после радиотерапевтического лечения с помощью высокочастотного ультразвукового устройства после обеспечения целевого радиотерапевтического воздействия на эту пораженную область и во время периода лечения и обеспечения дальнейшего целевого радиотерапевтического воздействия на эту пораженную область на основании указанного множества изображений пораженной области после радиотерапевтического лечения.
[0012] В другой конфигурации обеспечение целевого радиотерапевтического воздействия на пораженную область на основании анализа обработанного множества изображений этой пораженной области может включать множество сеансов обеспечения целевого радиотерапевтического воздействия на эту пораженную область в течение периода лечения. Способ также может включать анализ топографии пораженной области периодически во время периода лечения. Способ дополнительно может включать анализ объема пораженной области периодически во время периода лечения и определение терапевтического воксела, соответствующего объему пораженной области, подлежащей лечению.
[0013] В одном варианте осуществления радиотерапевтическое устройство может содержать корпус рентгеновской трубки, которая испускает излучение, выдвижную опорную конструкцию, предусмотренную в корпусе рентгеновской трубки, при этом выдвижная опорная конструкция выполнена с обеспечением возможности перемещения между положением рентгеновского тестирования и положением отсутствия тестирования, и матричный детектор формирования рентгеновских изображений, соединенный с выдвижной опорной конструкцией, при этом матричный детектор формирования рентгеновских изображений в положении рентгеновского тестирования считывает характеристики излучения, испущенного рентгеновской трубкой. В одной конфигурации указанный матричный детектор может быть матрицей твердотельных рентгеновских детекторов. Характеристики излучения, испущенного рентгеновской трубкой, могут указывать на нарушение юстировки рентгеновской трубки или ее окна. Дополнительно, радиотерапевтическое устройство может содержать запоминающее устройство, которое хранит инструкции, и процессор, который выполняет указанные инструкции для осуществления операций, а эти операции могут включать анализ целостности формы пучка излучения, испущенного рентгеновской трубкой, и определение формы пучка излучения, испущенного рентгеновской трубкой.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0014] На фиг. 1 представлено изображение, с высокой степенью схематичности, компонентов указанной системы, использованных в способах, описанных в настоящем документе.
[0015] На фиг. 2 представлен примерный вариант осуществления радиотерапевтической системы с визуальным контролем.
[0016] На фиг. 3 представлен схематический чертеж другого варианта
осуществления радиотерапевтической системы с визуальным контролем.
[0017] На фиг. 4А представлена блок-схема процесса формирования изображений и количественного анализа опухоли.
[0018] На фиг. 4В представлена таблица дозировки радиотерапии.
[0019] На фиг. 5 представлена блок-схема способа диагностики и лечения.
[0020] На фиг. 6 представлен примерный вариант осуществления считывающего пучок компонента.
[0021] На фиг. 7 представлена блок-схема процесса лечения пациента.
[0022] На фиг. 8А и 8В представлены примерные результаты формирования изображений.
[0023] На фиг. 9 изображено схематическое представление машины в виде компьютерной системы, в которой набор инструкций при их выполнении может привести к осуществлению машиной любой по меньшей мере одной из методик, рассматриваемых в настоящем документе.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0024] Как показано на чертежах, система может обеспечивать как диагностическое, так и терапевтическое функционирование с помощью одной платформы и интегрированной последовательности действий для лучшего обслуживания и пользы практикующего врача и пациента с раком кожи и/или пораженными областями кожи. Система предусматривает устройство формирования изображений и радиотерапевтическое устройство, совместно используемые для диагностики, лечения и проверки лечения. Таким образом, указанная система может представлять собой гибридную систему для поверхностного радиотерапевтического лечения с визуальным контролем. Система содержит программное обеспечение для анализа данных и изображений, произведенных устройством формирования изображений, для обеспечения точечного и сфокусированного лечения с помощью радиотерапевтического устройства. Дополнительно, по необходимости диагностические протоколы могут быть повторены в течение процесса лечения для регулировки, фокусировки, увеличения или уменьшения радиотерапии.
[0025] На фиг. 1 изображен высокоуровневый вид системы 150 и ее четырех основных подмодулей. Система может содержать радиотерапевтический компонент 101 с рентгеновской трубкой 100, твердотельный считывающий рентгеновский пучок компонент 102, ультразвуковой компонент 103 с преобразователем 104, управляющий системой компонент 105 для управления радиотерапией радиотерапевтического компонента 101 на основании изображений и данных, полученных от ультразвукового компонента 103 и преобразователя 104. Управляющий системой компонент 105 также может работать с твердотельным считывающим пучок компонентом 102 для обеспечения того, что радиотерапия осуществляется с надлежащей интенсивностью, глубиной и размером.
[0026] Ультразвуковой компонент 103 может содержать электронную схему управления, системные драйверы, программное обеспечение управления работой и преобразователь 104, который может быть высокочастотным ультразвуковым преобразователем, для формирования анатомических изображений поверхностного эпидермиса, кожной и/или подкожной ткани. Ультразвуковой компонент 103 взаимодействует с программным обеспечением управляющего системой компонента 105 через шину и системные драйверы.
[0027] Радиотерапевтический компонент 101, который может быть компонентом для поверхностной радиотерапии, и рентгеновская трубка 100 вместе могут содержать электронную схему управления, по меньшей мере один охлаждающий элемент для рентгеновской трубки, источники питания, по меньшей мере один генератор высокого напряжения, по меньшей мере один сменный магазин алюминиевых (Al) фильтров, по меньшей мере один коллимирующий аппликатор и по меньшей мере один аппаратный счетчик времени, который работает согласованно с программным счетчиком времени для дублирования функций и других целей.
[0028] Твердотельный считывающий рентгеновский пучок компонент 102 может отслеживать выходной пучок лучей радиотерапевтического компонента 101 и рентгеновской трубки 101, а также общую стабильность и производительность системы. Твердотельный считывающий рентгеновский пучок компонент 102 смонтирован под рентгеновской трубкой 100 и смещается перед указанной трубкой, когда систему 150 необходимо протестировать для контроля качества или с целью диагностики всей системы 150. В противном случае он возвращается обратно в исходное положение на удалении от рентгеновской трубки 100 и рентгеновского пучка, так чтобы он не создавал помех при нормальном рабочем режиме.
[0029] При эксплуатации система 150 использует высокочастотный ультразвуковой компонент 103 с преобразователем 104 для сканирования и изображения пораженных областей, содержащих базальные клетки (ВСС) и плоские клетки (SCC). После того, как пораженные области будут просканированы и их изображение сформировано системой 150, данные обрабатывают при помощи программного обеспечения системы. Программное обеспечение системы может анализировать и количественно определять опухоль и впоследствии подготавливать план лечения, вытекающий из действительных параметров опухоли, таких как объем, длина контура, глубина проникновения и плотность ткани. Как только анализ и количественная оценка опухоли завершены, программное обеспечение системы 150 обеспечивает аналитическое управление для осуществления наиболее точной и надлежащей поверхностной радиотерапии в отношении сканированной и анализированной опухоли. Затем осуществляют указанную терапию посредством интегрированного поверхностного радиотерапевтического компонента 101. Программное обеспечение системы документирует полный диагностический и лечебный цикл, а также архивирует данные о пациенте в хранилище 107 данных о пациентах и журнале учета выполняемых функций всей системы 150 в хранилище 108 системных данных.
[0030] Компонент 101 поверхностной радиотерапии может быть использован для лечения любых опухолей, пораженных областей или областей, где по данным анализа или диагностики определяют, что требуется лечение. Компонент 101 поверхностной радиотерапии доставляет коллимированные и сфокусированные рентгеновские фотоны к областям лечения. Лечение может осуществляться без какой-либо биопсии и долечебных анализов, анализы во время лечения и после лечения могут быть выполнены локально без потребности в удаленных источниках или анализах. Уровень лечения может быть определен, как изложено ниже.
[0031] Системой 150 управляют и приводят ее в действие при помощи управляющего системой компонента 105, который может содержать центральный компьютер с системной платой, которая запускает операционное и управляющее программное обеспечение с помощью различных параллельных и соединенных плат, которые позволяют ей управлять, взаимодействовать и отслеживать различные подкомпоненты и модули системы 150. Этим достигается гармоничная функциональная взаимосвязь между двумя основными клиническими компонентами системы 150, компонентом 101 поверхностной радиотерапии, который обеспечивает радиотерапевтическое лечение, и ультразвуковым компонентом 103, который применяют для сканирования и сбора данных об анатомии и топологии интересующей области кожи пациента для дальнейшего анализа, диагностики, количественной оценки и планирования терапии. Управляющий системой компонент 105 может быть соединен с хранилищами данных, включая хранилище 107 данных о пациентах и хранилище 108 системных данных. Система 150 также может быть соединена с сетью 106, такой как локальная вычислительная сеть, глобальная вычислительная сеть и/или сеть Интернет, которая обеспечивает возможность обмена клиническими и системными данными с удаленными системами или сетями.
[0032] Хранилище 107 данных о пациентах и хранилище 108 системных данных могут являться твердотельными накопителями, накопителями на жестких дисках или другими запоминающими устройствами. Хранилище 107 данных о пациентах может хранить данные и параметры лечения, относящиеся к пациентам, такие как истории болезни, хронологии сеансов лечения, а также фотографии и документацию заболевания. Хранилище 108 системных данных хранит все данные и параметры, относящиеся к системе, такие как системный журнал, данные калибровки рентгеновского излучения и результаты системной диагностики. Хранилище 107 данных о пациентах и хранилище 108 системных данных могут являться отдельными устройствами, или могут быть физически объединены. В случае, когда хранилища 107 и 108 объединены в виде одного хранилища, может использоваться по меньшей мере один раздел.
[0033] Один вариант осуществления радиотерапевтической лечебной и диагностической системы 250 под ультразвуковым контролем показан на фиг. 2. Система 250 может содержать основной модуль 201 с различными компонентами, смонтированными на нем или соединенными с ним. Эти компоненты могут содержать устройство 220 для радиотерапевтического лечения и его различные компоненты, а также ультразвуковое устройство формирования изображений.
[0034] Основной модуль 201 обычно является малогабаритным модулем, таким как модуль с основанием 30ʹʹ×30ʹʹ и для простоты маневрирования может быть смонтирован на роликах 210. Основной модуль 201 может содержать провод питания для опционального обеспечения питания для всех компонентов, заключенных в основном модуле 201 или соединенных с ним. При этом основной модуль 201 может содержать по меньшей мере один компьютер для управления компонентами системы 250 и/или анализа и обработки данных, полученных от компонентов системы 250. В качестве пользовательского интерфейса на основном модуле 201 также может быть смонтирован монитор 200. Аналогичным образом, могут быть включены терминал или устройство 214 ввода, такое как клавиатура или манипулятор типа мышь.
[0035] Для монтажа устройства 220 для радиотерапевтического лечения на основном модуле 210 предусмотрена монтажная опора 202. Устройство 202 для радиотерапевтического лечения может содержать терапевтическую штангу 203 и терапевтическую головку 206, которая может содержать съемные или подвижные аппликаторы 207, 208. Терапевтическая штанга 203 поворачивается с помощью раздвижных шарнирных сочленений 209. Для обеспечения удаленной работы или документирования лечения также может содержаться камера 216. Может быть сформирована система видео-лазерного позиционирования, содержащая камеру 215 и лазер или лазерный указатель 217, который визуально отмечает участок с помощью перекрестия, который будет принимать радиотерапевтическое лечение. Камера 215 может захватывать изображения с низким уровнем прозрачности терапевтической головки 206 для радиотерапии и перекрестия лазерного указателя 217 во время лечения таким образом, что точное позиционирование и ориентация могут быть воспроизведены во время последующих лечений. При этом система видео-лазерного позиционирования может идентифицировать правильное и точное позиционирование и ориентацию терапевтической головки 206. Система видео-лазерного позиционирования также может обеспечивать возможность удаленного управления и работы терапевтической штанги 203 таким образом, что терапевтическая головка 206 может быть позиционирована точным образом, хотя пользователь является удаленным. При работе как описано ниже терапевтическую штангу 203 можно повернуть и позиционировать таким образом, чтобы позволить терапевтической головке применить радиотерапию к пациенту.
[0036] Ультразвуковое устройство 230 может содержать ультразвуковую головку 205, прикрепленную через провод 204 к основному модулю 201 и машинам для сбора и обработки данных, заключенных в нем. При эксплуатации ультразвуковое устройство 230 может быть использовано для сбора изображений и данных диагностики или лечебной области до лечения, во время и после него. В некоторых конфигурациях ультразвуковая головка 205 может быть смонтирована на штанге 203 вместо отдельного ее расположения.
[0037] Провод 211 может соединять систему 250 с другим компьютером или использовать интерфейс, который может быть расположен за экраном 213 для удаленной работы системы 250 или компонентов системы 250, таких как радиотерапевтическое лечебное устройство 220.
[0038] На фиг. 3 показан схематический вид различных компонентов и подкомпонентов системы 350. Система 350 может содержать шину 310, через которую различные компоненты могут взаимодействовать друг с другом и/или процессором 330 (например, центральным процессором (ЦП), графическим процессором (ГП) или ими обоими). Процессор 330 может быть соединен с шиной 310, как показано на фиг. 3 или объединен с ней. Также могут быть предусмотрены источники 301, 302, 303 питания.
[0039] Системой 150 управляют и приводят ее в действие при помощи процессора 330, который запускает программное обеспечение системы 350 или инструкции 332, которые управляют функциями системы 350, проверяют механизмы безопасности и служебные и калибровочные функции. Процессор может осуществлять связь с машиночитаемым носителем 334, который может быть статическим запоминающим устройством 336, на котором хранится по меньшей мере один набор инструкций 332 (например, программное обеспечение), воплощающий по меньшей мере одну методику или функцию, описанные в настоящем документе и содержащие способы, описанные в настоящем документе. Инструкции 332 также могут постоянно находиться, полностью или по меньшей мере частично, в хранилище 304 системных данных, статическом запоминающем устройстве или в процессоре 330 или их комбинации, во время выполнения их системой 350. Хранилище системных данных и хранилище данных о пациентах и процессор 330 также могут представлять собой машиночитаемые носители информации.
[0040] Процессор 330 может осуществлять связь с системной платой, имеющей надлежащий объем статического или динамического ОЗУ, такой как 4 Гб динамического ОЗУ, для того, чтобы оптимальным образом поддерживать и обслуживать операционную систему, основное программное обеспечение и функции отслеживания системы в реальном времени наряду с эффективными обработкой и архивированием системных данных и данных о пациентах. Программное обеспечение системы 350 также взаимодействует с периферическими компонентами, такими как локальная сеть Ethernet, USB и аудио-видео компоненты, или через карту 338 сетевого интерфейса для того, чтобы реализовывать системный пользовательский/машинный интерфейс и осуществлять обмен данными с внешними рабочими станциями и хранилищами данных, такими как электронные медицинские карты (ЭМК), электронные карты медицинского ухода (ЭКУ), больничные информационные системы (БИС), радиологическая информационная система (РИС) и системы передачи и архивации изображений (PACS), с использованием стандарта DICOM для формирования и передачи изображений, а также протоколов стандарта HL7 («седьмой уровень») для передачи и структурирования данных.
[0041] Система 350 также может содержать носители 304 и 305 информации, такие как твердотельные накопители, накопители на жестких дисках и тому подобные. Носитель 304 информации может являться хранилищем системных данных, которое может содержать операционную систему, основное системное программное, обеспечение и архив системных данных и параметров. Носитель 305 информации может являться хранилищем 305 данных о пациентах, которое хранит все данные и записи, относящиеся к пациентам.
[0042] Система 350 может содержать основной модуль, который вмещает или иным образом обеспечивает наличие различных компонентов системы 350, включая пользовательские интерфейсы. Основной модуль может содержать отображающее устройство 320 основного модуля, такое как жидкокристаллический дисплей, и устройство 323 основного модуля для индикации и пользовательского ввода, такое как терминал или манипулятор типа мышь. Система 350 также может содержать удаленную консоль 319, которая может быть использована для удаленного управления системой 350 таким образом, что пользователю нет необходимости присутствовать во время радиотерапевтического лечения. Устройство 323 основного модуля для индикации и пользовательского ввода обеспечивает пользователю возможность взаимодействия с системой 350. Устройство 323 основного модуля для индикации и пользовательского ввода может быть применено для исходной установки данных о пациенте в системе 350 и для построения с помощью ультразвука изображения опухоли пациента на различных стадиях заболевания до периода поверхностной радиотерапии, во время него и после него. Кроме того, устройство 323 основного модуля для индикации и пользовательского ввода также может быть терминалом для программного обеспечения системы 350. Изображения и результаты диагностики, данные о пациенте, топология удаленных рабочих станций, данные отслеживания пациента и помещения, системное сервисное меню, системное физическое и калибровочное меню и все системные запросы и оповещающие сигналы могут быть отображены на отображающем устройстве 320 основного модуля или посредством устройства 323 основного модуля для индикации и пользовательского ввода в зависимости от ситуации.
[0043] Система 350 также может содержать ультразвуковое устройство 322 с преобразователем 300. Указанное ультразвуковое устройство может получать изображения области лечения или исследуемой пораженной области кожи. С помощью ультразвукового устройства 322 с преобразователем 300 может быть проведена диагностика раковой области. Ультразвуковое устройство 322 может быть любым ультразвуковым устройством, выполненным с обеспечением возможности работы на подходящей полосе частот. Например, высокочастотное ультразвуковое устройство 322 может работать на полосе частот от приблизительно 20 МГц до приблизительно 70 МГц, а также может быть реализовано содержащим электромеханический или твердотельный преобразователь. Система 350 может предусматривать ультразвуковое устройство 322 формирования изображений, по меньшей мере частично интегрированное внутрь корпуса системы 350 и соединенное с шиной 310 с помощью головки преобразователя, находящейся вне указанного корпуса, как показано на фиг. 2. Устройство 322 формирования изображений и другие компоненты системы 350 могут находиться в связи с шиной 310 и соответствующими другими компонентами системы 350, используя стандарты интерфейсов, таких как взаимодействие периферийных компонент (PCI/PCIe), универсальная последовательная шина (USB/USBII/USBIII) или шина сверхбыстрой передачи данных Firewire.
[0044] Система 350 может дополнительно содержать радиотерапевтическое устройство 326, которое содержит рентгеновскую 327. Как обсуждено в настоящем документе, радиотерапевтическое устройство 326, содержащее рентгеновскую трубку 327, может обеспечивать точечную радиационную терапию на конкретный участок или область тела пациента. Радиотерапевтическое устройство 326 может быть соединено с генератором 311 высокого напряжения и центральным охлаждающим компонентом 316.
[0045] Система 350 также может содержать управляющий компонент, такой как компонент 308 для управления поверхностной радиотерапией для того, чтобы управлять радиотерапией, обеспеченной радиотерапевтическим устройством 326. Компонент 308 для управления поверхностной радиотерапией может управлять аспектами дозировки радиации, включая временной режим, глубину и интенсивность. При этом в системе 350 также может быть предусмотрен компонент 324 управления штангой, находящийся в связи с компонентом 308 управления поверхностной радиотерапией и/или процессором 330. Компонент 324 управления штангой может перемещаться, поворачиваться или иным образом управлять позиционированием штанги, на которой смонтированы радиотерапевтическое устройство 326 и рентгеновская трубка 327. Для обеспечения локального или удаленного аварийного завершения функций также могут быть предусмотрены главная кнопка 306 аварийного отключения и удаленная кнопка 307 аварийного отключения таким образом, что радиотерапевтическое устройство 326 может быть остановлено локально или удаленно.
[0046] Дополнительно, может быть предусмотрен твердотельный считывающий пучок компонент 314 с твердотельным датчиком 315 пучка. В одном варианте осуществления эти компоненты могут быть заключены внутри корпуса рентгеновской трубки 327. Твердотельный считывающий пучок компонент 314 с твердотельным датчиком 315 пучка обеспечивает возможность получения по требованию и локального анализа радиотерапевтического устройства 326 с рентгеновской трубкой 327. Используя твердотельный считывающий пучок компонент 314 с твердотельным датчиком 315 пучка, радиотерапевтическое устройство 326 с рентгеновской трубкой 327 может быть протестировано для определения того, что радиационный выход соответствует требуемому радиационному выходу. В случае, когда существует расхождение, указанные устройства могут быть повторно калиброваны или обслужены иным образом.
[0047] Также может быть предусмотрен центральный диагностический компонент 312, который может взаимодействовать с шиной 310 и процессором 330. Центральный диагностический элемент 312 также соединен с центральным соединением 313 точки тестирования соединения и дополнительно взаимодействует с платой 309 сигнального интерфейса, которая в свою очередь соединена с процессором 330 через шину 310 и с компонентом 308 для управления поверхностной радиотерапией. Плата 309 сигнального интерфейса также может содержать первый и второй счетчики времени для подсчета избыточного времени во время применения радиационной терапии, которое обусловливает дополнительную безопасность пациента и точный расчет дозировки для обеспечения пациенту терапевтической дозы. В дополнение у двойному аппаратному счетчику времени система 350 может использовать или запускать по меньшей мере один дополнительный счетчик времени на основе программного обеспечения.
[0048] Центральный диагностический модуль 312 является системным диагностическим компонентом, который отслеживает различные системные платы и компоненты на предмет сбоев и/или ошибок. Центральный диагностический модуль 312 может генерировать аварийный сигнал относительно системного статуса, который может сообщаться либо пользователю, либо системному установщику или изготовителю для техобслуживания.
[0049] С процессором 330 могут быть соединены дополнительные устройства ввода через шину 310, содержащие камеру и/или микрофон 317, компонент 325 аудиовыхода, такой как колонки, камеру 318 помещения для получения изображений или видеоизображений пациента, областей лечения и/или процесса лечения. Также в случае, когда окружающие условия могут влиять на лечение или любой из компонентов системы 350, может быть предусмотрен датчик 321 влажности и окружающей среды. Однако, в этом отношении конфигурация не ограничена.
[0050] На фиг. 400 показано формирование изображения с помощью ультразвукового устройства 400 наряду с обработкой, построением трехмерной модели опухоли и способом и процессом 450 анализа. В качестве примера, способ и процесс 450 могут быть использованы с системами 150, 250 и 350 и их программным обеспечением, которое может быть интегрировано с различными системными компонентами или может находиться в оперативной связи с ними, как показано на фиг. 1-3.
[0051] На фиг. 4А ультразвуковая головка или устройство 400 содержит ультразвуковой преобразователь 401, расположенный в головке 400. Формирования изображений используют высокочастотный ультразвук, который обеспечивает намного более чистое изображение по сравнению с низкочастотным ультразвуком, но который при этом не проникает глубоко в кожу. Высокочастотный ультразвук может содержать частотные диапазоны от приблизительно 20 МГц до приблизительно 70 МГц, такие как от приблизительно 35 МГц до приблизительно 55 МГц.
[0052] При эксплуатации способ и процесс 450 может начинаться с получения данных изображения, формируемого посредством ультразвука. Ультразвуковой пучок 402 направляют на исследуемую область, такую как пораженная область 403, через эпидермис 404, дерму 405 и подкожную жировую клетчатку 406. В эксплуатации преобразователь 401 посылает высокочастотные ультразвуковые волны по направлению к эпидермису 404, дерме 405 и подкожной ткани 406, где расположена опухоль 403 на различной глубине, с различными длиной контура и объемом. Отраженные ультразвуковые волны 402, которые содержат данные о физических характеристиках опухоли, принимает преобразователь 401, как показано на этапе 412. В качестве примера, пораженная область 403 немеланомной раковой патологии кожи расположена, как показано, при этом пораженная область 403 может отходить от эпидермиса 404 и внутрь подкожной жировой клетчатки 406.
[0053] Данные и изображения, полученные при помощи ультразвукового устройства 400, собирают посредством компонента 407 для сбора данных изображений и предварительно обрабатывают на этапе 413 для дальнейшей обработки, как показано с помощью блок-схемы на фиг. 4А. Компонент 407 для сбора данных изображений может находиться в оперативной связи с центральным процессором 408, который обрабатывает исходные данные, захваченные посредством компонента 407 для сбора данных изображений. На этапе 409 центральный процессор 408 может выполнять инструкции программного обеспечения для обработки указанных данных для создания и построения двумерных (2D) изображений, которые послойно собраны по области, изображение которой сформировано посредством ультразвукового устройства 400, как показано на этапе 414.
[0054] На этапе 410 слои двумерных изображений обрабатывают для построения по меньшей мере одного трехмерного (3D) изображения объема, который может содержать опухоль. Также на этапе 410 может быть создано объемное 3D представление опухоли, могут быть рассчитаны объем и глубина опухоли и могут быть определены края опухоли. Например, на этапе 410 система может выполнять захват каждого построенного слоя 414 2D изображения, который содержит данные об опухоли в сечении, и обрабатывать указанное изображение. Указанная обработка может содержать определение края опухоли на каждом 2D слое. Затем изображение опухоли для обработанного слоя 414 2D изображения может быть отделено и сохранено в соответствующей последовательной ячейке в запоминающем устройстве. Указанная обработка может продолжаться до тех пор, пока часть слоев 2D изображений или все указанные слои не будут обработаны для получения изображения опухоли для каждого обработанного слоя 2D слоя 414 изображения, отделенного и сохраненного в соответствующей последовательной ячейке в запоминающем устройстве. Затем система может объединять множество указанных изображений опухоли для каждого обработанного слоя 2D слоя 414 изображения, отделенного и сохраненного в соответствующей последовательной ячейке в запоминающем устройстве, в трехмерный стек, показанный на этапе 415.
[0055] На этапе 410 может строиться 3D модель опухоли или объемная модель 416. 3D движок конструирования и построения («рендеринга») 3D моделей может объединять все или часть извлеченных 2D слоев опухоли, как показано на этапе 415, последовательно наряду с их соответствующими толщинами слоя для объединения и слияния их в интегрированную 3D модель, которая представляет и ясно изображает 3D анатомию и объем указанной опухоли. Во время конструирования и построения указанный 3D движок может применять геометрические корректировки, сглаживание и анатомическую триангуляцию в отношении строимой 3D модели опухоли для того, чтобы успешно выполнить корреляцию с действительно сканированной или изображенной опухолью.
[0056] На этапе 4113D модель 416 могут передавать на терапевтический модуль, который может являться аппаратным или программным обеспечением, для анализа опухоли и планирования терапии. Терапевтический модуль 411 может анализировать 3D топографию опухоли и рассчитывать область вокеслей назначенного лечения наряду с подходящей дозиметрией, подлежащей применению посредством радиотерапевтического устройства. Дозиметрия может содержать измерения и расчеты поглощенной в ткани дозы, обусловленной воздействием излучения. В одном примере надлежащий объем лечения может быть сферической формы, как показано на этапе 416. Альтернативно, надлежащий объем лечения может быть любой подходящей формы, которая оставит надлежащий лечебный запас вокруг опухоли. Точность, обеспеченная ультразвуковым формированием изображения, обеспечивает лечебный запас порядка 10%, что является существенным улучшением по сравнению с обычным лечебным запасом в 300%, используемым в хирургии по Мосу.
[0057] На этапе 411 может быть определена соответствующая терапия, используя данные и изображения этапа 410. Терапевтическое программное обеспечение может содержать векторные таблицы, идентифицирующие надлежащую радиотерапевтическую дозировку для опухолей различных размеров. Пример такой таблицы предоставлен на фиг. 4В. Это обеспечивает системе возможность точного расчета параметров терапии, содержащих лечебную дозировку на основании действительного размера опухоли, содержащих ее глубину и объем, а не полагаясь на врача, который должен оценить размер и глубину этой опухоли на основании опыта и видимой поверхностной области опухоли.
[0058] Один вариант осуществления способа 550 диагностики, планирования терапии, радиотерапевтического лечения, послелечебной диагностики и подтверждение надежности и анализ лечения предоставлены в блок-схеме на фиг. 5. Хотя блок-схема изображает этапы в некоторой последовательности, указанные этапы могут быть завершены в различном логическом порядке, а некоторые этапы или группы этапов могут быть повторены, как необходимо.
[0059] Способ 550 может начинаться во время стадии долечебного формирования изображений на этапе 500 с захвата ультразвукового изображения кожи. На этапе 500 сбор ультразвуковых изображений исследуемой области, такой как пораженная область немеланомной раковой патологии кожи (NMSC), используют для получения физиологических параметров указанной пораженной области или опухоли. Затем собранные данные и изображения передают на этапе 501 обработки и построения изображения. Как было отмечено выше в отношении фиг. 4А и соответствующего обсуждения, исходные данные являются объектом обработки и построения изображения на этапе 501. На этапе 501 оценивают, определяют, количественно оценивают и диагностируют пораженную область или опухоль, включая классификацию типа рака кожи. Долечебное формирование изображения обеспечивает пользователь, такой как врач или клиницист, с помощью локальных средств для диагностики типа рака кожи вместо использования времязатратного и инвазивного способа биопсии. Долечебное формирование изображения также обеспечивает пользователю и пациенту возможность выбора пути лечения для диагностированного типа рака кожи.
[0060] На основании исходной данных изображения и анализа, содержащих любую классификацию типа рака кожи, клиницист и пациент могут решать приступить к поверхностной радиотерапии для лечения пораженной области диагностированной кожной раковой патологии. Во время стадии оценки заболевания и планирования терапии могут выполнять этап 502 анализа и количественной оценки опухоли. Опухоль могут анализировать посредством 3D движка, который обрабатывает все собранные 2D изображения сечения, обрисовывает анатомию опухоли на слоях 2D изображений и обнаруживает край опухоли на каждом обработанном 2D слое. Указанная обработка обеспечивает возможность извлечения и отдельного использования опухоли для ее соответственных количества/ последовательности слоев в течение реконструирования 3D модели и процесса количественной оценки объема опухоли, как показано на этапах 415 и 416 на фиг. 4А. Таким образом, указанный этап может включать создание 3D представления опухоли и анализ надлежащего объема лечения, как описано выше в отношении этапов 415 и 416.
[0061] Когда объемная модель опухоли, такая как объемная модель 416 опухоли, реконструирован, построена и количественно оценена, на этапе 503 может выполняться план терапии и расчет дозиметрии. Планирование терапии и дозиметрические вычисления выполняют на этапе 503, когда данные и изображения, полученные на этапе 502, могут быть дополнительно обработаны и проанализированы, включая анализ опухоли и терапевтических факторов. Планирование терапии может содержать не только дозиметрические вычисления (как описано выше в отношении терапевтического модуля 411), но также планирование наилучшего положения на коже для достижения центра опухоли и наилучшего угла положения терапевтической головки. Для планирования лечения 3D опухоль может быть ориентирована в соответствии с анатомией области, подлежащей лечению. Физиологические, топографические параметры и параметры радиотерапевтической дозиметрии могут быть применены для вычисления и проектирования плана лечения, нацеливания и направления пучка, включая воксел области, подлежащей лечению. Также могут быть определены традиционная схема лечения и позиционирование терапевтической головки. План лечения может быть завершен и загружен в медицинскую карту пациента и его расписание.
[0062] На этапе 504 может быть обеспечена часть радиотерапевтического лечения с визуальным контролем. Радиотерапевтический компонент или устройство, такое как компонент 220 на фиг. 2 или устройство 326 на фиг. 3, могут быть использованы для обеспечения лечения в соответствии с планом лечения. Таким образом, план лечения может быть прочитан и интерпретирован, а терапия рентгеновским пучком может быть соответствующим образом проведена в отношении намеченной пораженной области. При этом терапией рентгеновским пучком управляют с использованием полученных 3D изображений и дозиметрических данных на основании плана лечения, который был создан специально для указанного пациента и конкретной пораженной области кожи, подлежащей лечению.
[0063] В одной конфигурации компоненты системы 250 на фиг. 2 могут быть использованы для обеспечения радиотерапевтического лечения с визуальным контролем этапа 504. Терапевтическая головка 206 и лечебные аппликаторы 307, 308 могут быть расположены над областью пациента, подлежащей лечению, используя встроенную систему 215, 217 видео-лазерного позиционирования. Система видео-лазерного позиционирования работает для совмещения видеоизображения области лечения с моментальным снимком с низкой прозрачностью предыдущего положения терапевтической головки 206 с помощью перекрестия, проектированного лазером 217 как в реальном времени, так и в изображениях предыдущих моментальных снимков. Затем система обеспечивает, чтобы видеоизображение области лечения с лазерным перекрестием и моментальный снимок низкой прозрачности с лазерным перекрестием были совмещены в точном одинаковом положении, что обеспечивает точное и воспроизводимое позиционирование терапевтической головки 206 над подвергаемой лечению пораженной областью. Как только терапевтическая головка 206 находится на месте, пользователь использует систему 250 для доставки части лечения к пораженной области. Временным режимом, энергией и геометрией пучка управляют при помощи анализа изображений, 3D моделирования опухоли и производных физических и дозиметрических вычислений и анализа.
[0064] Например, лечение могут обеспечивать в виде множественных сеансов лечения, разделенного на короткие части. Каждая лечебная часть или сеанс может быть меньше, чем длиной в одну минуту, тогда как обеспечивает дозу от приблизительно 300 сГр до приблизительно 500 сГр на часть. В зависимости от предписанной общей дозы пораженная область может быть подвергнута лечению с помощью по меньшей мере одной части, такой как от около 12 до около 30 частей. Могут использовать большее или меньшее количество долей.
[0065] Лечебные серии могут содержать около 5-10 частей на каждый протокол терапевта, предписанный для условий и состояния конкретной пораженной области, таких как первая стадия рака (Т1), вторая стадия (Т2) и т.п. Как только пораженная область определена и идентифицирована, определена периферия области лечения. Такая периферия в свою очередь может обуславливать диаметр аппликатора (такого как аппликаторы 207, 208 на фиг. 2), который может быть использован. Обычно, выбранный аппликатор для лечения конкретной периферии пораженной области может быть по меньшей мере на 20% больше по площади и/или диаметру, чем пораженная область, подлежащая лечению. Клиницист может создавать специализированный главный шаблон, который будет вырезан для совпадения по размеру и форме с пораженной областью с приблизительным 15% запасом, для того, чтобы обеспечивать, чтобы на всю злокачественную область был бы применен рентгеновский пучок. Все здоровые клетки, которые будут облучены рентгеновским пучком, обычно успешно восстанавливаются и возвращаются к норме, в то время как злокачественные клетки проходят через апоптоз, после чего не восстанавливаются.
[0066] Указанный шаблон может быть помещен над пораженной областью с вырезанным отверстием в центре подвергаемой лечению области, а выбранный аппликатор будет зафиксирован на головке рентгеновской трубки. Лечебная система может быть установлена на соответствующий энергетический уровень и временной промежуток лечения (например, приблизительно 20-40 секунд), который задан векторными таблицами для условий каждой конкретной пораженной области и схемы разделения на части. Клиницист может устанавливать головку рентгеновской трубки в положение напротив аппликатора и может активизировать систему с помощью удаленной консоли, находящейся вне лечебного помещения. Система может обеспечивать выбранную энергию в течение установленного времени и может прекращать лечение, как только счетчики времени отсчитают до нуля. Пациента могут отпускать и вызывать для следующего по расписанию сеанса или части лечения.
[0067] Как будет обсуждено ниже, этап 504 радиотерапевтического лечения с визуальным контролем может быть повторен, но также может быть пересмотрен, если это необходимо. Например, в течение курса лечения может уменьшиться глубина, ширина или полный размер опухоли нестандартной формы. Повторное лечение может быть уменьшено в отношении размера области лечения или интенсивности лечения таким образом, чтобы только необходимое количество излучения применялось на такой маленький участок, как это необходимо.
[0068] Затем способ 500 переходит в фазу послелечебного формирования изображений. Фаза послелечебного формирования изображений может быть повторяющейся процедурой формирования изображений пораженной области, которую завершают после предварительного формирования изображений и оценки пораженной области. Послелечебное формирование изображений обеспечивает возможность прослеживания и оценки терапевтического развития и прогресса оздоровления подвергающейся лечению пораженной области во время разделенного на части терапевтического процесса. Интервал формирования изображений пораженной области определяется клиницистом в соответствии с протоколом, иллюстрированном на фиг. 7 и обсужден ниже.
[0069] На этапе 505 может быть снова сформировано изображение подвергающейся лечению области с помощью ультразвукового устройства, такого как ультразвуковое устройство 400 на фиг. 4А. Во время этапа 505 действия и операции этапа 500 могут быть повторены; таким образом, этап 505 может содержать ультразвуковое сканирование подвергающегося лечению участка после первой и последующих частей терапии для накопления своевременных изображений и данных о подвергающейся лечению области.
[0070] Послелечебные изображения и данные о подвергающейся лечению области могут быть обработаны, а дополнительные изображения могут быть визуально построены на этапе 506. Во время этапа 506 могут быть повторены действия и операции этапа 501.
[0071] Способ 550 может переходить к проверке эффективности лечения и анализу этапов 507 и 508, которые обеспечивают повторный анализ топографии и объема пораженной области по времени на протяжении всего временного промежутка лечения и после завершения лечения во время последующих сеансов. На этапе 507 послелечебные изображения и данные этапов 505 и 506 могут быть оценены для того, чтобы определить, как пораженная область реагирует на терапию по сравнению с ожидаемой скоростью излечения в соответствии с предписанной дозиметрией и схемой деления на части плана лечения. Этап 507 может включать по меньшей мере одно действие или операцию этапа 502 для полного анализа опухоли или пораженной области.
[0072] В качестве примера, если недавно собранные изображения и данные указывают на невосприимчивость, то план лечения или другие факторы могут быть пересмотрены. При этом этап 503 может быть повторен, поскольку план лечения может быть изменен на основании послелечебного формирования изображений и оценки. С другой стороны, если недавно полученные изображения и данные указывают на восприимчивость, то план лечения может быть подтвержден, а лечение может продвигаться вперед. Указанные этапы обеспечивают непрерывную оценку подвергающейся лечению пораженной области в течение лечения и при его завершении для того, чтобы оценить изменение этой пораженной области и ее реакцию на терапию. Послелечебный анализ также может быть в течение послелечебных последующих сеансов пациента для того, чтобы документировать и удостоверить или подтвердить полное выздоровление или излечение пораженной области кожной раковой патологии в подвергшейся лечению области.
[0073] На этапе 508 могут быть получены проверка правильности и подтверждение эффективности терапии. Этап 508 может включать триангуляцию изображений в зависимости от времени и объема. Посредством триангуляции 2D или 3D изображений можно отслеживать размер и форму опухоли или пораженной области. Кроме того, также может быть выполнен объемный анализ опухоли в динамике по времени. Изменения размера, формы и объема опухоли могут сравнивать повторно для определения эффективности лечения, в то же время учитывая параметры преобразования опухоли и ее реакцию на терапию. Таким образом, клиницист получает непрерывную точную оценку реакции пациента на терапию и может регулировать эту терапию, если это необходимо, для того, чтобы дополнительно оптимизировать исход заболевания для пациента. Например, может быть снижена или увеличена длина или интенсивность сеансов лечения. Этап 508 может быть завершен локально клиницистом неагрессивным образом без какого-либо дискомфорта для пациента или потребности в дополнительных лабораторных и патологических услугах.
[0074] На этапе 509 медицинская карта пациента может быть сохранена, а способ 550 завершен. Медицинская карта может содержать данные и изображения, относящиеся к истории болезни пациента, результаты и итоговые отчеты, которые иллюстрируют состояние заболевания пациента от начала процедур до окончательного заключения. Медицинские карты могут быть сохранены локально или в сетевых хранилищах карт.
[0075] Если необходимо, любой из указанных этапов может быть повторен. Например, опухоль может потребовать несколько сеансов лечения до того, как лечение будет завершено. Этапы формирования изображений, этапы планирования и оценки, а также этапы лечения могут быть повторены множество раз.
[0076] Поскольку все эти этапы могут быть выполнены с помощью одной машины в кабинете терапевта, это значительно сокращает время, неудобства и затраты, связанные с диагностикой и лечением немеланомного рака кожи. Дополнительно, поскольку это уменьшает или устраняет потребность в хирургии по Мосу, последующее время излечения пациента и рубцевание значительно снижены.
[0077] Обратимся к фиг. 6: могут быть предусмотрены твердотельный датчик пучка и считывающий пучок компонент 650, такой как твердотельный датчик 313 пучка и считывающий пучок компонент 312 с фиг. 3, или твердотельный считывающий рентгеновский пучок компонент 102 с фиг. 1. Эти компоненты могут быть заключены в корпус 611 рентгеновской трубки, такой как рентгеновская трубка в терапевтической головке 206 на фиг. 2.
[0078] Компонент или устройство 650 может содержать выдвижную опорную конструкцию 603, 604, которая также может быть заключена в корпус 611 рентгеновской трубки. Также может быть предусмотрен матричный детектор формирования рентгеновских изображений, такой как матрица 602 твердотельных рентгеновских детекторов, которая расположена между рентгеновской трубкой 600 с юстировкой 601 рентгеновской трубки и увеличивающим жесткость излучения алюминиевым фильтром 607 тормозного излучения. Матрица 602 твердотельных рентгеновских детекторов, которая смонтирована на выдвижной опорной конструкции 603, может быть использована для считывания выхода рентгеновского пучка 612 от рентгеновской трубки 600.
[0079] Выдвижная опорная конструкция 603 может перемещать твердотельную детекторную матрицу 602 между положением рентгеновского тестирования, как показано на фиг. 4А, и положением отсутствия тестирования. В положении отсутствия тестирования твердотельная детекторная матрица 602 и выдвижная опорная конструкция 603 втянуты или перемещены от области испущенного рентгеновского излучения таким образом, что они не поглощают, не блокируют или иным образом не влияют на излучение, испущенное рентгеновской трубкой 600.
[0080] Когда обнаружен рентгеновский пучок 612, твердотельная детекторная матрица 602 может считывать характеристики излучения, испущенного рентгеновской трубкой 600. детекторная матрица 602 может быть использована для генерации матрично-подробного изображения периферии рентгеновского пучка 612 наряду с интенсивностью частиц рентгеновского пучка.
[0081] Матричный детектор формирования рентгеновских изображений может быть однострочной матрицей твердотельных рентгеновских детекторов, которая получает и накапливает характеристики пучка в течение проверочной или тестирующей процедуры. Одной характеристикой является целостность формы пучка, которая подтверждает, что выход рентгеновской трубки фактически является гомогенным и без дефектов. Другой характеристикой является интенсивность пучка, которая может быть измерена в следующих единицах: сантигрей (сГр) и киловольт (кВ). Другие характеристики, считываемые матричным детектором формирования рентгеновских изображений, содержат сечение или форму пучка. Матричный детектор формирования рентгеновских изображений также может точно измерять фотоны, испущенные рентгеновской трубкой 600. Дополнительно, матричный детектор формирования рентгеновских изображений также может быть использован для определения, правильно ли юстировано окно 601 рентгеновской трубки, или требуется повторная юстировка.
[0082] Собранные данные могут быть переданы на считывающий пучок компонент, такой как считывающий пучок компонент 312 на фиг. 3, который предварительно обрабатывает эти данные. Предварительно обработанные данные могут быть переданы процессору, такому как процессор 330, для дальнейшего анализа и визуализации. Твердотельный датчик пучка и считывающий пучок компонент могут быть использованы в качестве инструмента для ежедневного контроля качества и для целей диагностики системы. Например, твердотельный датчик пучка и считывающий пучок компонент могут определять разницу между запрограммированным излучением и выходом рентгеновской трубки 600. Обнаружение может обеспечивать возможность технического обслуживания для гарантии обеспечения требуемой дозировки лечения. Дополнительно, тестирование может быть автоматизировано до использования таким образом, что испущенное рентгеновское излучение и/или юстировка окна 601 рентгеновской трубки перед каждым использованием подтверждено.
[0083] Выдвижная опорная конструкция 603, 604 может содержать по меньшей мере один двигатель или привод 613 и позиционирующие компоненты 605, 606. Двигателем или приводом 613 могут управлять посредством процессора, такого как процессор 330, с помощью считывающего пучок компонента 314. Двигатель или привод 613 может перемещать твердотельную детекторную матрицу 602 между положением рентгеновского тестирования и положением отсутствия тестирования.
[0084] На фиг. 6 также изображена съемная терапевтическая головка 609 с наконечником 610, который может быть заменен для соответствия области лечения и требуемой глубины. Подходящие терапевтические головки, которые могут быть использованы в компоненте 650, могут содержать лечебные аппликаторы, имеющие диаметр головки в диапазоне от приблизительно 1 см до приблизительно 7,3 см при расстоянии от источника до кожи приблизительно 15 см, а также в диапазоне от приблизительно 1 см до приблизительно 12,7 см при расстоянии от источника до кожи приблизительно 25 см. Съемная головка 609 может быть использована с радиотерапевтическим устройством 220 и 326.
[0085] На фиг. 7 предоставлена блок-схема управляющего протокола 750 пациента и лечения. Когда пациент впервые прибывает к врачу или клиницисту, выполняется этап 700 приема и консультирования пациента. На этом этапе пациента регистрируют в практической системе управления потоками работ, которая может быть интегрирована с гибридной системой поверхностной радиотерапии с визуальным контролем, которая может использовать протоколы, такие как протоколы DICOM и HL7, такой как система 350, иллюстрированная на фиг. 3 или любая подходящая система.
[0086] При регистрации пациенту может быть назначено расписание первичного прогноза и консультации у клинициста. Во время первичного прогноза и консультации пациента могут сканировать посредством ультразвукового устройства в качестве части фазы 707 визуального контроля. Сканирование обеспечивает клиницисту и пациенту оценку любой пораженной области и состояния заболевания до принятия решения о рекомендованном и предпочтительном пути лечения. Затем визуальные данные о сканированной пораженной области обрабатывают и реконструируют на этапе 702 для построения 2D слоев изображения сканированной области, которые содержат 2D сечение опухоли. Если требуется, эти изображения могут быть просмотрены. Указанные 2D данные об опухоли также можно преобразовать в 3D объемную модель и визуализировать для получения всех объемных и физиологических данных об опухоли из сканированной пораженной области, для использования на следующих этапах.
[0087] Этап 703 планирования лечения использует количественно оцененные данные для расчета и генерации персонального плана лечения для этого пациента и подлежащей лечению пораженной области.
[0088] Затем на этапе 704 может начинаться терапия, причем формирование изображения все еще применяется на этапе 708 с различными интервалами в соответствии с протоколом клинициста и плана лечения для отслеживания и контроля курса терапии на всем протяжении предписанных частей лечения и всего временного промежутка лечения.
[0089] Для подтверждения и отслеживания полного выздоровления подвергшейся лечению пораженной области может быть проведены повторные сеансы 705 для пациента. В качестве примера, повторные сеансы могут быть выполнены спустя месяцы или годы после последнего сеанса терапии для отслеживания области подвергшейся лечению пораженной области. Эта стадия также проводится с визуальным контролем 709 с помощью изображений, полученных посредством высокочастотного ультразвукового устройства, для того, чтобы добавить дополнительное подтверждение к результату лечения и проверить, что пораженная область безусловно полностью излечена.
[0090] Хотя вся терапевтическая последовательность завершена на этапе 706, данные о пациенте и данные соответствующего визуального контроля архивируют и подают в системы ведения медицинских карт и управляющие системы здравоохранения. Благодаря полному лечебному процессу, включающему неинвазивное формирование изображений в качестве замены инвазивной, времязатратной и дорогой биопсии, что значительно улучшает и совершенствует процедуру обслуживания пациента, обеспечивая полезный эффект для всех заинтересованных сторон, включая пациента, клинициста и систему здравоохранения в целом..
[0091] На фиг. 8Ф и 8В изображены два примера формирования изображений при частоте 40 МГц, при этом на фиг. 8А рак кожи не обнаружен, а на фиг. 8В под поверхностью эпидермиса показаны три возможных области раковой ткани. Эти изображения являются примерами изображений, которые могут быть получены до и после лечения. Они показывают, что раковая ткань может быть неравномерной формы, полного размера, глубины и ширины. С учетом этих размеров и форм может быть обеспечено точное радиотерапевтическое лечение.
[0092] Указанные системы, способы и устройства включают широкие применения за пределами лечения пораженных областей или рака кожи. Например, указанные системы, способы и устройства могут быть использованы в качестве внутренней операционной радиотерапии в хирургической среде для лечения других типов рака или пораженных областей, когда соответствующие опухоли хирургически удаляют. Кроме удаления опухоли, с помощью систем, способов и устройств, изложенных в настоящем документе, можно визуализировать, анализировать и лечить иссеченную область, такую как иссеченная область по меньшей мере с одной частью лечения в 21 сГр до накладывания швов на пациента.
[0093] Указанные системы, способы и устройства обеспечивают многие преимущества и усовершенствования для лечения рака кожи. В частности, реализация, в которой для точной визуализации пораженной области кожи могут использовать высокочастотный ультразвук, а также для планирования лечения, обеспечивает возможность намного более точного лечения. Кроме того, это обеспечивает возможность намного более точного и технически совершенного применения поверхностной радиотерапии, чем это было возможно прежде, а также снижает или устраняет потребность в хирургии по Мосу. Наконец, точная визуализация и построение трехмерной модели опухолей означает, что терапевту больше нет необходимости осуществлять биопсию подозрительных пораженных областей.
[0094] В некоторых конфигурациях системы, способы и протоколы могут быть использованы для относительно неглубоких опухолей, которые не являются раком кожи, таких как некоторый рак груди, в случае которого терапевтическая головка может содержать хирургический катетер для внедрения под кожу вместе с малогабаритной сферической терапевтической головкой.
[0095] Важно отметить, что способы, описанные выше, могут включать любые функциональные возможности, устройства и/или признаки систем, описанных выше, или в иных случаях, не предполагаются быть ограниченными описанием или примерами, представленными в настоящем документе.
[0096] Обратимся теперь к фиг. 9, по меньшей мере часть методик и технологий, описанных в отношении примерных вариантов осуществления изобретения могут содержать машину, такую как среди прочего компьютерную систему 900 или другое компьютерное устройство, в котором содержится набор инструкций, которые при их исполнении могут побудить указанную машину выполнять любую по меньшей мере одну методику или функцию, описанную выше. Указанная машина может быть выполнена с обеспечением возможности упрощения различных операций, проводимых системами, показанными на фиг. 3 и 4. Например, машина может быть выполнена с обеспечением возможности среди прочего помощи этим системам посредством предоставления обрабатывающей мощности для помощи при обработке, проводимой системами, посредством предоставления емкости памяти для хранения инструкций или данных, перемещающихся в системе, или посредством помощи при любых других операциях, проводимых этими системами или в этих системах.
[0097] В некоторых вариантах осуществления изобретения указанная машина работает, как отдельно стоящее устройство. В некоторых вариантах осуществления изобретения машина может быть соединена (например с использованием сети 935) через сетевой интерфейс, такой как сетевой интерфейс 328, для помощи в осуществлении операций, выполняемых другими машинами, такими как среди прочих радиотерапевтическое устройство 326, центральный диагностический компонент 312, хранилища 304 и 305 данных, компонент 308 для управления поверхностной радиотерапией или другие устройства или компоненты системы на фиг. 3, включая их комбинации. Машина может быть соединена с любыми компонентами системы на фиг. 3. В сетевом расположении машина может работать в качестве сервера или клиентской пользовательской машины в сетевой среде "сервер-клиент", или в качестве равноправной машины в одноранговой (или распределенной) сетевой среде. Машина может содержать серверный компьютер, клиентский пользовательский компьютер, персональный компьютер (ПК), планшетный ПК, портативный компьютер, настольный компьютер, сетевой маршрутизатор, коммутатор или мост или любую машину, выполненную с обеспечением возможности выполнения набора инструкций (последовательно или иным образом), которые обуславливают действия, подлежащие выполнению этой машиной. Дополнительно, хотя изображена одна машина, термин "машина" также следует принимать содержащим любую группу машин, которые отдельно или совместно выполняют набор (или множество наборов) инструкций для выполнения любой по меньшей мере одной методики, обсужденной в настоящем документе.
[0098] Компьютерная система 900 может содержать процессор 902 (например, центральный процессор (ЦП), графический процессор (ГП) или оба из них), основное запоминающее устройство 904 и статическое запоминающее устройство 906, которые взаимодействуют друг с другом через шину 908. Компьютерная система 900 может дополнительно содержать модуль 910 видеоотображения (например, жидкокристаллический (ЖК) дисплей, плоскую панель, твердотельный дисплей или электроннолучевую трубку (ЭЛТ)). Компьютерная система 900 может содержать устройство 912 ввода (например, клавиатуру), устройство 914 для управления курсором (например, манипулятор типа мышь), дисковый накопитель 916, устройство 918 для генерации сигналов (например, колонки или удаленное управление) и устройство 920 сетевого интерфейса.
[0099] Дисковый накопитель 916 может содержать машиночитаемый носитель 922 информации, на котором хранится по меньшей мере один набор инструкций 924 (например, программное обеспечение), использующий по меньшей одну методику или функцию, описанную в настоящем документе, включая способы, показанные выше. Инструкции 924 также могут постоянно находиться, полностью или по меньшей мере частично, в основном запоминающем устройстве 904, статическом запоминающем устройстве 906 или в процессоре 902 или их комбинации, во время выполнения их компьютерной системой 900. Основное запоминающее устройство 904 и процессор 902 также могут представлять собой машиночитаемые носители информации.
[00100] Реализации специализированного аппаратного обеспечения, содержащие среди прочего специализированные интегральные микросхемы, программируемые логические матрицы и другие аппаратные устройства, могут аналогичным образом быть сконструированы для реализации способов, описанных в настоящем документе. Применения, которые могут содержать устройства и системы различных вариантом осуществления широко содержат разнообразные электронные и компьютерные системы. Некоторые варианты осуществления реализуют функции по меньшей мере в двух специальных взаимосвязанных аппаратных модулях или устройствах с соответствующим управлением и обменом между этими модулями сигналами данных, или в виде частей специализированных интегральных микросхем. Таким образом, примерная система применима в программных, аппаратных и программно-аппаратных реализациях.
[00101] В соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения способы, описанные в настоящем документе, предполагаются для работы в виде компьютерных программ, выполняющихся на компьютерном процессоре. Кроме того, программные реализации могут содержать среди прочего распределенную обработку или распределенную обработку компонента/объекта, параллельную обработку, или для реализации способов, описанных в настоящем документе, также может быть сконструирована виртуальная обрабатывающая машина.
[00102] Настоящее изобретение предусматривает машиночитаемый носитель 922, содержащий инструкции 924 таким образом, что устройство, соединенное с сетью 935 для связи может оправлять или принимать голосовые данные, видеоизображения и данные, а также взаимодействовать через сеть 935, используя указанные инструкции. Инструкции 924 дополнительно могут быть переданы или приняты по сети 935 через устройство 1320 сетевого интерфейса.
[00103] Хотя машиночитаемый носитель 1322 показан в примерном варианте осуществления в виде одного носителя, термин «машиночитаемый носитель» следует понимать содержащим один носитель или множественные носители (например, централизованная или распределенная база данных и/или связанная буферная память и сервер), которые хранят по меньшей мере один набор инструкций. Термин «машиночитаемый носитель» также следует понимать содержащим любой носитель информации, который выполнен с обеспечением возможности хранения, кодирования или несения набора инструкций для выполнения посредством машины, а также которые побуждают машину выполнять любую по меньшей мере одну методику настоящего изобретения.
[00104] Термин «машиночитаемый носитель» соответственно следует понимать содержащим среди прочего: твердотельные запоминающие устройства, такие как карты памяти или другие оболочки, которые содержат по меньшей мере одно доступное только для чтения (не энергозависимое) запоминающее устройство, оперативное запоминающее устройство, или перезаписываемое (энергозависимое) запоминающее устройство, магнитооптический или оптический носитель, такой как диск или лента, или другой содержащий информацию архив или набор архивов рассматривают в качестве эквивалента распределяемого носителя информации для материального носителя информации. В одном варианте осуществления изобретения машиночитаемый носитель информации может быть машиночитаемым устройством для хранения или читаемым с помощью компьютера устройством. Следовательно, подразумевается, что настоящее изобретение содержит любой по меньшей мере один машиночитаемый носитель информации или распределяемый носитель информации, как перечислено в настоящем документе, и содержит признаваемые эквиваленты уровня техники и последующие носители информации, на которых хранится программные реализации, изложенные в настоящем документе.
[00105] Предполагается, что иллюстрации конфигураций, описанные в настоящем документе, обеспечивают общее понимание структуры различных вариантов осуществления изобретения, и они не предназначены служащими в качестве полного описания элементов и признаков устройств и систем, которые могут использовать структуры, описанные в настоящем документе. При просмотре вышеописанного описания специалистам в области техники будут понятны многие другие конфигурации. Могут быть использованы другие конфигурации, а также получены на их основании, так что без отхода от сущности настоящего изобретения могут быть выполнены структурные и логические замены и изменения. Чертежи также являются лишь репрезентативными и могут быть выполнены не в масштабе. Некоторые их пропорции могут быть преувеличены, в то время как другие могут быть минимизированы. Следовательно, спецификацию и чертежи следует рассматривать, как иллюстративные, а не ограничительные.
[00106] Таким образом, хотя в настоящем документе были описаны и показаны конкретные конфигурации, следует понимать, что конкретные показанные конфигурации могут быть заменены на любые конфигурации, рассчитанные для достижения тех же целей. Предполагается, что настоящее изобретение покрывает любые или все модификации и изменения различных вариантов осуществления и конфигураций настоящего изобретения. При просмотре вышеописанного описания специалистам в области техники будут понятны комбинации вышеописанных конфигураций, а также другие конфигурации. Следовательно, предполагается, что настоящее изобретение не ограничено конкретными конфигурациями, раскрытыми в качестве лучшего варианта, предполагаемого для выполнения настоящего изобретения, но что настоящее изобретение будет содержать все варианты осуществления и конфигурации, находящиеся в объеме прилагаемой формулы изобретения.
[00107] Вышеизложенное предоставлено для целей иллюстрации, объяснения и описания вариантов осуществления настоящего изобретения. Модификации и изменения этих вариантов осуществления будут очевидны специалистам в области техники и могут быть выполнены без выхода за пределы объема настоящего изобретения или его сущности. При просмотре вышеупомянутых вариантов осуществления изобретения специалистам в области техники будет очевидно, что указанные варианты осуществления могут быть модифицированы, уменьшены или улучшены без выхода за пределы объема формулы изобретения, описанной ниже.
Реферат
Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к средствам радиотерапии с ультразвуковым контролем. Система для радиационного лечения пораженных областей кожи содержит малогабаритный подвижный основной модуль, содержащий по меньшей мере один процессор для осуществления операций по сбору и обработке данных, используемых при планировании и проведении радиационного лечения, высокочастотное ультразвуковое устройство формирования изображений, соединенное проводом с основным модулем, которое выполнено с возможностью сканирования и сбора данных изображений, относящихся к анатомии и топологии кожи пациента, и сообщения данных изображений по меньшей мере одному процессору, причем высокочастотное ультразвуковое устройство выполнено с возможностью работы на ультразвуковой частоте в диапазоне от 20 до 70 МГц для получения изображений пораженной области, присутствующей внутри по меньшей одного из множества слоев кожи, выбранных из группы, состоящей из эпидермиса, дермы и подкожных слоев. Процессор выполнен с возможностью исполнять инструкции, сохраненные в запоминающем устройстве, для осуществления операций, включающих в себя прием множества слоев двумерных изображений от высокочастотного ультразвукового устройства формирования изображений, причем каждый слой изображений проходит через указанное множество слоев кожи, отделение пораженной области внутри слоев кожи, в том числе краев пораженной области, в каждом из множества слоев двумерных изображений для получения множества обработанных слоев изображений, объединение по меньшей мере части из множества обработанных слоев двумерных изображений для построения трехмерной модели пораженной области, в том числе частей под поверхностью пораженной области и краев под поверхностью пораженной области внутри множества слоев кожи, анализ трехмерной модели пораженной области внутри множества слоев кожи для определения типа поражения, объема пораженной области, краев пораженной области и глубины пораженной области, определение терапевтической дозиметрии, причем параметры терапевтической дозиметрии включают в себя уровень энергии, локацию дозы и трехмерные границы дозы, заданные внутри множества слоев кожи, радиотерапевтическое устройство, установленное на малогабаритном подвижном основном модуле, содержащее терапевтическую штангу и терапевтическую головку, при этом терапевтическая штанга выполнена шарнирной, по меньшей мере одну систему позиционирования, выполненную с возможностью получения данных позиционирования и юстировки терапевтической головки в соответствии с локацией дозы и трехмерными границами дозы для пораженной области. Система снабжена читаемым с помощью компьютера устройством. Способ лечения пораженной области кожи предусматривает использование системы. Группа изобретений позволяет расширить арсенал технических средств для радиотерапии с ультразвуковым контролем. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 11 ил.
