Спосіб моделювання топометричних параметрів клінічного опромінення головного мозку

Власники патенту UA 2294145:

Винахід відноситься до галузі медицини, зокрема променевої терапії, і призначене для підвищення точності розмітки полів опромінення новоутворень головного мозку, а саме при визначенні проекцій зони опромінення на шкіру голови пацієнта. Спосіб моделювання топометричних параметрів клінічного опромінення головного мозку шляхом комп'ютерної томографії та топометрії на рентгенівському симуляторі полягає в тому, що попередньо за світловим центратором комп'ютерного томографа на шкірі голови пацієнта на одній світловій горизонтальній лінії встановлюють три рентгеноконтрастні мітки, визначають їх реперними і проводять їх реперними головного мозку таким чином, що один із сканів проходить через усі три рентгеноконтрастні мітки, після чого послідовно виконують два етапи топометрії, на першому з яких по серії томограм здійснюють розрахунок геометричних параметрів опромінення в тривимірній системі координат, в якій вісь абсцис Х проходить у площині скана , що проходить через рентгеноконтрастні мітки, вісь ординат Y лежить у площині серединної саггітальної площини голови, вісь Z лежить у площині, перпендикулярній обом попереднім площинам, і проходить через ізоцентр передньо-заднього розміру зони опромінення, а на другому - пацієнта укладають Таким чином, що три реперні мітки лежать в одній площині, контролюючи правильність укладання лазерними центраторами, за навігаційною системою рентгенівського симулятора встановлюють положення його робочого столу і визначають просторове положення із центру зони опромінення за даними першого етапу, при цьому за допомогою світлового центратора симулятора знаходять шкіру. опромінення та шкірну проекціюмеж зони опромінення. Використання винаходу дозволяє забезпечити точне зовнішнє проектування полів опромінення головного мозку.

Спосіб передпроменевої топометрії новоутворень голови шляхом виконання геометричних розрахунків параметрів опромінення за комп'ютерними томограмами відомий [1]. Укладання голови пацієнта виробляють у зручному для нього положенні з урахуванням певних ліній і площин, які використовують і при винесенні нашкірних проекцій із центру та меж опромінюваної зони. Відомий спосіб забезпечує комфортне положення для пацієнта, відтворюваність укладання, точність апаратних розрахунків геометричних параметрів опромінення, але передбачає ручне винесення шкірних проекцій із центру зони опромінення. Ці фактори з урахуванням неправильно-кулястої форми голови та складного рельєфу її поверхні призводять до неточного проектування полів опромінення на шкіру голови пацієнта.

Найбільш близьким до заявляється спосіб розмітки полів опромінення на рентгенівському апараті (симуляторі) з урахуванням даних діагностичного комп'ютерно-томографічного дослідження [2]. Система світлового центратора, що є у пристрої апарата, дозволяє визначати світлові проекції зони опромінення на шкіру хворого. Але основним і суттєвим недоліком способу є неможливість прямої рентгенівської візуалізації новоутворень головного мозку через відсутність їхньої природної рентгеноконтрастності. Тому пошук із центру та меж зони опромінення на симуляторі при рентгеноскопії відбувається, по суті, "наосліп". При цьомуОрієнтиром для пошуку, причому дуже приблизним, можуть бути дані представлених діагностичних комп'ютерних томограм.

Метою запропонованого способу є забезпечення точного зовнішнього проектування полів опромінення головного мозку.

Сутність запропонованого способу полягає у послідовному виконанні двох етапів топометричної підготовки. На першому етапі виконують розрахунок встановлених геометричних параметрів опромінення в строго визначеній тривимірній системі координат серії комп'ютерних томограм головного мозку. Другий етап здійснюють на рентгенівському симуляторі з урахуванням топометричних даних комп'ютерної томографії, отриманих першому етапі. При цьому визначення проекцій зони опромінення на шкіру голови пацієнта здійснюють за допомогою навігаційної системи робочого столу симулятора, а також його систем лазерних та світлових центраторів.

Позитивними ефектами заявляється способу є виключення помилок "ручного" пошуку шкірних проекцій полів опромінення новоутворень головного мозку за рахунок наявності в способі, що заявляється практично повністю автоматизованих етапів апаратної топометрії, виконуваних в строго певній послідовності. Крім того, відсутня додаткова дія рентгенівського випромінювання на другому етапі, оскільки застосовується лише навігаційна система робочого столу симулятора. Цей технологічний процес комбінованого використання апаратів відкриває нові технічні можливості в плані передпроменевої клінічної топометрії, дозволяючи здійснювати її на високому рівні якості.

Пропонований спосіб моделювання топометричних параметрів клінічного опромінення головного мозку відповідає критерію "новизна", так як на відміну від прототипу та аналога має такі відмінніознаки:

- пошук шкірних проекцій зони опромінення, який зазвичай здійснюється вручну, проводиться автоматично, виключаючи помилки "ручного";

- етап топометрії на симуляторі, незважаючи на рентгенонегативність новоутворень головного мозку, обмежується використанням системи навігації апарату, без застосування рентгенологічного методу.

Зазначені відмінні дії окремо відомі при використанні інших способів в медицині, проте, завдяки їх наявності в даному способі і послідовності їх виконання, можна зробити висновок про відповідність способу, що заявляється винахідницькому рівню.

Пропонований спосіб здійснюють наступним чином.

Попередньо за світловим центратором комп'ютерного томографа на шкірі голови пацієнта встановлюють три рентгеоконтрастні мітки таким чином, щоб вони розташовувалися на одній світловій горизонтальній лінії. Шкірні проекції міток маркують. Ці марковані мітки вважають реперними. Далі здійснюють комп'ютерно-томографічне сканування головного мозку таким чином, щоб один із сканів проходив через усі три рентгеноконтрастні мітки. По серії томограм розраховують геометричні параметри опромінення: розміри зони опромінення у трьох взаємоперпендикулярних площинах та її просторове положення у наступній системі координат:

- вісь абсцис Х проходить у площині скана, що проходить через рентгеноконтрастні мітки;

- вісь ординат Y лежить у площині серединної сагітальної площини голови;

- вісь Z лежить у площині, перпендикулярній до обох попередніх площин, і проходить через ізоцентр передньозаднього розміру зони опромінення.

Таким чином, координати по осі Х вказують просторове положення кордонів та ізоцентру зони опромінення в поперечномунапрямі голови (по ширині), координати по осі Y - положення кордонів та ізоцентру в краніо-каудальному напрямку (по висоті), координати по осі Z - положення кордонів та ізоцентру зони опромінення в переднезадньому напрямку (по довжині).

Для виконання другого етапу пацієнта укладають на робочий стіл симулятора точно в таке ж положення, як на першому етапі, контролюючи правильність укладання бічними лазерними центраторами: всі три марковані мітки повинні бути на одній лінії, отже, лежати в одній площині. Це та сама площина абсцис, яка була використана для укладання пацієнта, сканування та розрахунків на першому етапі.

Далі по монітору встановлюють положення робочого столу симулятора і визначають просторове положення із центру зони опромінення і, використовуючи дані, отримані на першому етапі:

- поздовжньо зміщують стіл на відстань, виражену координатою із центру зони опромінення по осі Y;

- латерально зміщують стіл на відстань, виражену координатою із центру зони опромінення по осі X;

- по висоті зміщують стіл на відстань, виражену координатою із центру зони опромінення по осі Z.

Потім за допомогою світлового центратора симулятора знаходять шкірну проекцію ізоцентру зони опромінення: світлова проекція його перехрестя на шкіру пацієнта збігатиметься зі шкірною проекцією ізоцентру зони опромінення. Знайдену в такий спосіб шкірну проекцію маркують.

Одночасно при необхідності аналогічним чином знаходять шкірну проекцію кордонів зони, що опромінюється.

Променева топометрія новоутворення голови пропонованим способом була виконана на порожнистому фантомі кулястої форми, що імітує голову людини. Всередину фантома встановлювали кулястої форми фантом меншого діаметра, що імітує пухлину.При цьому його положення при кожному 8 експериментальних досліджень змінювали, імітуючи різні локалізації пухлини. Виконували послідовно два етапи передпроменевої топометрії запропонованим способом. Знайдені таким чином проекції ізоцентру та меж зони опромінення на поверхні фантома частково викладали тонкими рентгеноконтрастними маркерами і знову виконували контрольну комп'ютерну томографію. У всіх випадках отримували збіг знайдених на симуляторі кордонів та із центру зони опромінення з розрахованими за комп'ютерними томограмами.

Таким чином, застосування пропонованого способу моделювання топометричних параметрів клінічного опромінення головного мозку забезпечує точне зовнішнє проектування полів опромінення головного мозку.

1. Патент на винахід 2228139, МКИ А 61 6/00. Спосіб передпроменевої топометрії утворень голови / О.В.Важенін, Н.В.Ваганов, О.М.Чернова, Ю.В.Круглова, В.М.Караманова (Україна) // Бюлл.: Винаходи. Корисні моделі. – 2004. – №13.

2. Променева терапія злоякісних пухлин: Посібник для лікарів/За ред. Є.С.Кисельової. - М: Медицина, 1996. - С.52-54.

Спосіб моделювання топометричних параметрів клінічного опромінення головного мозку шляхом комп'ютерної томографії та топометрії на рентгенівському симуляторі, який відрізняється тим, що попередньо за світловим центратором комп'ютерного томографа на шкірі голови пацієнта на одній світловій горизонтальній лінії встановлюють три рентгеноконтрастні мітки, визначають їх реперними головного мозку таким чином, що один із сканів проходить через усі три рентгеноконтрастні мітки, після чого послідовно виконують два етапи топометрії, на першому з яких по серії томограм здійснюють розрахунокгеометричних параметрів опромінення в тривимірній системі координат, в якій вісь абсцис Х проходить у площині скана, що проходить через рентгеноконтрастні мітки, вісь ординат Y лежить у площині серединної саггітальної площини голови, вісь Z лежить у площині, перпендикулярній обом попереднім площинам зони опромінення, а на другому - пацієнта укладають на робочий стіл симулятора таким чином, що три реперні мітки лежать в одній площині, контролюючи правильність укладання лазерними центраторами, за навігаційною системою рентгенівського симулятора встановлюють положення його робочого столу і визначають просторове положення з оцінки першого етапу, при цьому за допомогою світлового центратора симулятора знаходять шкірну проекцію із центру зони опромінення та шкірну проекцію меж зони опромінення.