Способ моделирования топометрических параметров клинического облучения головного мозга

Способ моделирования топометрических параметров клинического облучения головного мозга

Реферат

Изобретение относится к области медицины, в частности к лучевой терапии, и предназначено для повышения точности разметки полей облучения новообразований головного мозга, а именно при определении проекций зоны облучения на кожу головы пациента.

Способ предлучевой топометрии новообразований головы путем выполнения геометрических расчетов параметров облучения по компьютерным томограммам известен [1]. Укладку головы пациента производят в удобном для него положении с учетом определенных линий и плоскостей, которые используют и при вынесении накожных проекций изоцентра и границ облучаемой зоны. Известный способ обеспечивает комфортное положение для пациента, воспроизводимость укладки, точность аппаратных расчетов геометрических параметров облучения, но предполагает ручное вынесение кожных проекций изоцентра зоны облучения. Эти факторы с учетом неправильно-шаровидной формы головы и сложного рельефа ее поверхности приводят с неточному проецированию полей облучения на кожу головы пациента.

Наиболее близким к заявляемому является способ разметки полей облучения на рентгеновском аппарате (симуляторе) с учетом данных диагностического компьютерно-томографического исследования [2]. Имеющаяся в устройстве аппарата система светового центратора позволяет определять световые проекции зоны облучения на кожу больного. Но основным и существенным недостатком способа является невозможность прямой рентгеновской визуализации новообразований головного мозга ввиду отсутствия их естественной рентгеноконтрастности. Поэтому поиск изоцентра и границ зоны облучения на симуляторе при рентгеноскопии происходит, по сути, "вслепую". При этом ориентиром для поиска, причем весьма приблизительным, могут служить данные представленных диагностических компьютерных томограмм.

Целью предлагаемого способа является обеспечение точного наружного проецирования полей облучения головного мозга.

Сущность предлагаемого способа заключается в последовательном выполнении двух этапов топометрической подготовки. На первом этапе выполняют расчет установленных геометрических параметров облучения в строго определенной трехмерной системе координат по серии компьютерных томограмм головного мозга. Второй этап осуществляют на рентгеновском симуляторе с учетом топометрических данных компьютерной томографии, полученных на первом этапе. При этом определение проекций зоны облучения на кожу головы пациента производят с помощью навигационной системы рабочего стола симулятора, а также его систем лазерных и световых центраторов.

Положительными эффектами заявляемого способа является исключение ошибок "ручного" поиска кожных проекций полей облучения новообразований головного мозга за счет наличия в заявляемом способе практически полностью автоматизированных этапов аппаратной топометрии, выполняемых в строго определенной последовательности. Кроме того, отсутствует дополнительное воздействие рентгеновского излучения на втором этапе, так как применяется лишь навигационная система рабочего стола симулятора. Данный технологический процесс комбинированного использования аппаратов открывает новые технические возможности в плане предлучевой клинической топометрии, позволяя осуществлять ее на высоком уровне качества.

Предлагаемый способ моделирования топометрических параметров клинического облучения головного мозга соответствует критерию "новизна", так как в отличие от прототипа и аналога имеет следующие отличительные признаки:

- поиск кожных проекций зоны облучения, обычно осуществляемый вручную, производится автоматически, исключая ошибки "ручного";

- этап топометрии на симуляторе, несмотря на рентгенонегативность новообразований головного мозга, ограничивается использованием навигационной системы аппарата, без применения рентгенологического метода.

Указанные отличительные действия в отдельности известны при использовании других способов в медицине, однако, благодаря их наличию в данном способе и последовательности их выполнения, можно сделать вывод о соответствии заявляемого способа изобретательскому уровню.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

Предварительно по световому центратору компьютерного томографа на коже головы пациента устанавливают три рентгеоконтрастные метки таким образом, чтобы они располагались на одной световой горизонтальной линии. Кожные проекции меток маркируют. Эти маркированные метки считают реперными. Далее осуществляют компьютерно-томографическое сканирование головного мозга таким образом, чтобы один из сканов проходил через все три рентгеноконтрастные метки. По серии томограмм рассчитывают геометрические параметры облучения: размеры зоны облучения в трех взаимоперпендикулярных плоскостях и ее пространственное положение в следующей системе координат:

- ось абсцисс Х проходит в плоскости скана, проходящего через рентгеноконтрастные метки;

- ось ординат Y лежит в плоскости срединной сагиттальной плоскости головы;

- ось Z лежит в плоскости, перпендикулярной обеим предыдущим плоскостям, и проходит через изоцентр переднезаднего размера зоны облучения.

Таким образом, координаты по оси Х указывают пространственное положение границ и изоцентра зоны облучения в поперечном направлении головы (по ширине), координаты по оси Y - положение границ и изоцентра в кранио-каудальном направлении (по высоте), координаты по оси Z - положение границ и изоцентра зоны облучения в переднезаднем направлении (по длине).

Для выполнения второго этапа пациента укладывают на рабочий стол симулятора точно в такое же положение, как на первом этапе, контролируя правильность укладки боковыми лазерными центраторами: все три маркированные кожные метки должны быть на одной линии, следовательно, лежать в одной плоскости. Это та же самая плоскость абсцисс, которая была использована для укладки пациента, сканирования и расчетов на первом этапе.

Далее по монитору устанавливают положение рабочего стола симулятора и определяют пространственное положение изоцентра зоны облучения и, используя данные, полученные на первом этапе:

- продольно смещают стол на расстояние, выраженное координатой изоцентра зоны облучения по оси Y;

- латерально смещают стол на расстояние, выраженное координатой изоцентра зоны облучения по оси X;

- по высоте смещают стол на расстояние, выраженное координатой изоцентра зоны облучения по оси Z.

Затем с помощью светового центратора симулятора находят кожную проекцию изоцентра зоны облучения: световая проекция его перекрестия на кожу пациента будет совпадать с кожной проекцией изоцентра зоны облучения. Найденную таким образом кожную проекцию маркируют.

Одновременно при необходимости аналогичным образом находят кожную проекцию границ облучаемой зоны.

Предлучевая топометрия новообразования головы предлагаемым способом была выполнена на полом фантоме шарообразной формы, имитирующем голову человека. Внутрь фантома устанавливали шарообразной формы фантом меньшего диаметра, имитирующий опухоль. При этом его положение при каждом из 8 экспериментальных исследований изменяли, имитируя различные локализации опухоли. Выполняли последовательно два этапа предлучевой топометрии предлагаемым способом. Найденные таким образом проекции изоцентра и границ зоны облучения на поверхности фантома частично выкладывали тонкими рентгеноконтрастными маркерами и вновь выполняли контрольную компьютерную томографию. Во всех случаях получали совпадение найденных на симуляторе границ и изоцентра зоны облучения с рассчитанными по компьютерным томограммам.

Таким образом, применение предлагаемого способа моделирования топометрических параметров клинического облучения головного мозга обеспечивает точное наружное проецирование полей облучения головного мозга.

Литература

1. Патент на изобретение 2228139, МКИ А 61 В 6/00. Способ предлучевой топометрии образований головы / А.В.Важенин, Н.В.Ваганов, О.Н.Чернова, Ю.В.Круглова, В.Н.Караманова (Россия) // Бюлл.: Изобретения. Полезные модели. - 2004. - №13.

2. Лучевая терапия злокачественных опухолей: Руководство для врачей / Под ред. Е.С.Киселевой. - М.: Медицина, 1996. - С.52-54.

Способ моделирования топометрических параметров клинического облучения головного мозга путем компьютерной томографии и топометрии на рентгеновском симуляторе, отличающийся тем, что предварительно по световому центратору компьютерного томографа на коже головы пациента на одной световой горизонтальной линии устанавливают три рентгеноконтрастные метки, определяют их реперными и проводят компьютерно-томографическое сканирование головного мозга таким образом, что один из сканов проходит через все три рентгеноконтрастные метки, после чего последовательно выполняют два этапа топометрии, на первом из которых по серии томограмм осуществляют расчет геометрических параметров облучения в трехмерной системе координат, в которой ось абсцисс Х проходит в плоскости скана, проходящего через рентгеноконтрастные метки, ось ординат Y лежит в плоскости срединной саггитальной плоскости головы, ось Z лежит в плоскости, перпендикулярной обеим предыдущим плоскостям и проходит через изоцентр переднезаднего размера зоны облучения, а на втором - пациента укладывают на рабочий стол симулятора таким образом, что три реперные метки лежат в одной плоскости, контролируя правильность укладки лазерными центраторами, по навигационной системе рентгеновского симулятора устанавливают положение его рабочего стола и опредяляют пространственное положение изоцентра зоны облучения по данным первого этапа, при этом посредством светового центратора симулятора находят кожную проекцию изоцентра зоны облучения и кожную проекцию границ зоны облучения.