УСТРОЙСТВО ПОДДЕРЖКИ ПАЦИЕНТА ПРИ ИММОБИЛИЗАЦИИ В ПОЛОЖЕНИИ ЛЕЖА НА ЖИВОТЕ
DEVICE FOR PATIENT SUPPORT DURING IMMOBILIZATION IN PRONE POSITION

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к регулируемому устройству иммобилизации пациента для многократного размещения пациента в заданном положении при проведении лучевой терапии ткани молочной железы. В частности, изобретение относится к устройству поддержки и иммобилизации пациента в положении лежа на животе при облучении молочной железы.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Лучевая терапия играет важную роль в лечении рака молочной железы. Устройства для точного размещения пациентов в заданном положении с обеспечением иммобилизации, т.е. неподвижным образом, часто используются при лечении с применением ионизирующего излучения. С целью контроля дозы излучения, воздействующей на определенные локализованные участки пациента, требуется добиться точного размещения пациента в заданном положении и предотвратить движение пациента при осуществлении процедуры.
Процедура лучевой терапии может осуществляться либо в положении лежа на спине, т.е. когда пациент лежит на спине лицом вверх, либо наоборот, в положении лицом вниз, лежа на животе. Обычным стандартным положением пациента при лучевой терапии рака молочной железы является положение лежа на спине, особенно когда предполагается облучение надключичных лимфоузлов.
Однако проведение лечения в положении лежа на спине потенциально приводит к ряду тяжелых и хронических побочных эффектов. С течением времени у пациента могут развиться острые и хронические боли в области облучения. На самой молочной железе может развиться отечность, дерматит, телеангиэктазия, образование язв и фиброз кожи, что нежелательно с точки зрения внешнего вида. Кроме того, избыточное облучение области грудной клетки может в некоторых случаях привести к сердечным и легочным осложнениям, включая ишемическую болезнь сердца, пневмонию и легочный фиброз.
В последнее время были предложены устройства иммобилизации пациентов в положении лежа на животе, в общем случае содержащие панель с вырезанным участком, обеспечивающим свободное свисание подлежащей лечению молочной железы, иногда с подлокотниками, упором для лба и/или боковыми нишами, поддерживающими нижнюю часть грудной клетки. Однако известным устройствам поддержки и иммобилизации пациента присущ ряд недостатков.
Так, известные устройства имеют ограниченную адаптируемость к индивидуальным анатомическим особенностям, не обеспечивая возможность регулировки для разной длины рук и/или амплитуды движений, а также регулировки положения подлокотников и подголовников.
Кроме того, известные системы обычно устанавливают как единое целое, образуя громоздкую и тяжелую конструкцию и, следовательно, в общем случае подходят лишь для одного облучающего устройства.
Таким образом, представляется весьма целесообразным создать устройство и способ, обеспечивающие быстрое и точное размещение пациента в заданном положении, обладающие совместимостью с множеством различных современных визуализирующих и облучающих устройств, удобные в использовании проводящим лечение персоналом и позволяющие оптимизировать планирование и однородность дозировок на объекте воздействия с целью минимизации побочных эффектов лечения.
Кроме того, весьма целесообразно увеличить область воздействия, которая соответствует подлежащему воздействию участку (грудной отдел/молочная железа), так чтобы обеспечить больше свободы в отношении угла наклона луча, в том числе обеспечить возможность ориентации луча в разных плоскостях.
В данном изобретении указанные выше недостатки уровня техники преодолены благодаря созданию надежного устройства поддержки пациента для иммобилизации пациента, в котором обеспечена возможность эффективной и имеющей высокую точность повторяемости регулировки положения лежащего на животе пациента.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Итак, настоящее изобретение относится к устройству иммобилизации пациента для размещения пациента в положении лежа на животе при облучении молочной железы, содержащему цефалический модуль для поддержки головы и верхних конечностей пациента, торакальный модуль для поддержки грудной клетки пациента, форма которого позволяет по меньшей мере одной молочной железе простираться ниже торакального модуля, и каудальный модуль, предназначенный для поддержки тазобедренного сустава и нижних конечностей пациента,
причем цефалический модуль выполнен с возможностью по выбору отсоединения и крепления к торакальному модулю; а торакальный модуль выполнен с возможностью по выбору отсоединения и крепления к каудальному модулю;
причем устройство в соединении выполнено с возможностью поворота на заданные углы вокруг краниокаудальной оси F пациента и воспроизводимого крепления к процедурному столу.
Устройство согласно настоящему изобретению обладает исключительно регулируемостью и обеспечивает повторяемое размещение пациента в заданном положении путем иммобилизации головы, плеч и торса пациента в удобном положении лежа на животе, предоставляя при этом доступ к предназначенному для облучения участку, причем одновременно с этим устройство минимизирует воздействие излучения на ткань.
Устройство согласно изобретению предпочтительно состоит из множества различных модулей, объединенных друг с другом и выполненных с возможностью заданного углового расположения вокруг краниокаудальной оси F человека.
Механическая система на уровне каудальной части и на уровне краниальной части обеспечивает поворот краниокаудальной оси устройства.
Размещение устройства сверху кушетки предпочтительно может изменяться при использовании двухштырьковой полосы, совместимой с большинством процедурных столов, используемых в настоящее время.
Предпочтительно адаптация устройства к различным размерам человека может обеспечиваться посредством поддерживающих элементов в краниальном модуле под верхней частью тела, которые можно регулировать согласно индивидуальным потребностям человека, и посредством поддерживающего элемента в каудальном модуле под нижней частью тела.
Форму и плотность торакальной части устройства предпочтительно оптимизировать для проведения терапии путем максимального освобождения соответствующей зоны, при этом поддержка грудного отдела пациента выполняется без деформирования этой части настолько, что ее форма становится неподходящей для проведения терапии.
Для получения вращения без деформации авторы изобретения создали решение, позволяющее передавать усилия посредством синхронизирующего вала, который обеспечивает совместное вращение между механическими системами вращения краниальной и каудальной части устройства, благодаря чему удается избежать проблемы, присущей традиционным устройствам, в которых торакальный модуль обычно не способен передавать механическое вращательное усилие между краниальным и каудальным модулем.
Синхронизирующий вал предпочтительно передает вращательные усилия от каудальной вращающейся части к краниальной вращающейся части.
В особо предпочтительном варианте осуществления изобретения система быстро соединения может снимать фиксацию каудальной и краниальной вращающихся частей после того, как те активированы и размещены в нужном положении; когда синхронизирующий вал отведен назад, каудальная и краниальная вращающиеся части зафиксированы. Затем устройство предпочтительно остается зафиксированным в своем положении.
В качестве меры предосторожности, оператор предпочтительно не имеет возможности активировать вращательное движение до тех пор, пока не активирован синхронизирующий вал, который обеспечивает совместное вращение.
В предпочтительном варианте осуществления заявленного устройства вращательное движение запускается вручную на уровне каудальной части.
Вращательное движение предпочтительно обеспечивает поворот пациента вокруг краниокаудальной оси F на углы от -10° до +10°, более предпочтительно от -8° до +8°, еще более предпочтительно от -6° до +6°, и наиболее предпочтительно от -5° до +5°. Когда точность поворота на заданный угол не критична, вращательное движение предпочтительно осуществлять дискретно с интервалом 1°. Опционально модули прикреплены с возможностью адаптации и угловой регулировки относительно друг друга так, чтобы соответствовать анатомии пациента и обеспечить удобное положение пациента во время проведения терапии. Под удобным положением здесь понимается, что пациент может находиться, в частности в положении лежа на животе, на устройстве, не испытывая существенной боли или дискомфорта от давления в контактных точках устройства в течение периода времени, достаточного для проведения лучевой терапии. Помимо этого, устройство позволяет иммобилизировать пациентов любых размеров удобным и воспроизводимым образом.
Устройство согласно настоящему изобретению предпочтительно адаптируется к большинству имеющихся в продаже процедурных столов.
Цефалический модуль предпочтительно содержит i) конструкцию несущей рамы, ii) подголовник, прикрепленный с возможностью регулировки к несущей раме и iii) пару рукояток, прикрепленных с возможностью регулировки к несущей раме, причем все они полностью регулируются для установки на несущей пластине. Цефалический модуль обеспечивает иммобилизацию головы и рук, при которой голова располагается на подголовнике, который предпочтительно выполнен в виде держателя для лба и подбородка. Подголовник предпочтительно полностью регулируем, так чтобы обеспечить подгонку под различные размеры головы. Не вдаваясь в частности, следует лишь отметить, что для снижения дискомфорта в точке давления на грудину необходима регулировка подголовника, в частности, поддерживающего элемента для лобной части пациента.
Цефалический модуль дополнительно предпочтительно содержит средства поддержки рук в локтевой части. Пациенту целесообразно обеспечить возможность захвата ручек, которые в предпочтительном варианте поворачиваются на заданные углы и полностью регулируются согласно анатомии пациента.
Торакальный модуль участок поддерживает грудную клетку пациента, и отделяет подлежащую воздействию молочную железу от остального тела пациента. Он включает в себя конструкцию панели, содержащую вырезанный участок на высоте молочной железы. Конструкция панели может быть слегка изогнутой, однако предпочтительно по существу плоская. Вырезанный участок представляет собой открытую область большого размера, которая дает возможность лучше выполнить терапию молочной железы. Открытый вырезанный участок имеет такую форму, что через этот вырезанный участок могут свободно свисать ткани подлежащей воздействию молочной железы.
Противоположная боковая сторона грудной клетки пациента поддерживается плоской или слегка изогнутой панелью, предпочтительно подбитой подходящим набивочным материалом, например эластичным пенополиуретаном, для обеспечения удобства поддержки грудной клетки пациента. Набивка предпочтительно выбирается таким образом, чтобы минимизировать давление на грудину пациента. Панель имеет предпочтительно такую кривизну, чтобы полностью поддерживать грудную клетки пациента без необходимости в ремнях, при этом наиболее предпочтительна все же плоская панель. Это позволяет пациенту расслабиться, повышает воспроизводимость при моделировании и проведении терапии. Форма и плотность торакального модуля, в частности, его открытого участка, оптимизирована для проведения терапии, при этом обеспечена поддержка грудной клетки пациента без деформации модуля во время проведения терапии.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения синхронизированная ось используется для передачи усилий и предотвращает такую деформацию модуля во время проведения терапии. Синхронизированная ось повышает механическую устойчивость торакального модуля и обеспечивает совместное вращение торакального и цефалического модуля. Синхронизированная ось предпочтительно размещена под модулем. Такая синхронизированная ось обеспечивает полное скрепление объединенного устройства, в частности во время краниокаудального вращения пациента.
Наконец, каудальный модуль пассивным образом поддерживает таз и нижние конечности пациента. Он предпочтительно имеет постепенный наклон для придания устойчивости пациенту и предотвращения его перекатывания сбоку на бок. В области коленей и лодыжек пациента предпочтительно предусмотреть дополнительную поддержку для улучшения комфорта в области суставов.
Когда различные модули собраны вместе, крайне важно, чтобы полученное объединенное устройство имело достаточную механическую устойчивость и синхронно вращалось вокруг краниокаудальной оси пациента. Такая механическая устойчивость и синхронность движения достигаются в первом варианте осуществления изобретения, когда синхронизированная ось находится в своем фиксированном положении.
При использовании для облучения опухоли луча высокой энергии, крайне важно, чтобы луч разрушал опухоль, но не окружающие здоровые ткани. Для выполнения этой задачи с приемлемой точностью крайне важно, чтобы ткани молочной железы сохраняли точное и фиксированное размещение без какой-либо возможности движения. Иммобилизации пациента может опционально быть повышена путем установки экрана из листов термопластичного материала, используемого, например, на уровне поясницы пациента.
Воспроизводимая иммобилизация пациента имеет существенное значение для получения более плотного и однообразного поля воздействия. Благодаря точному размещению в заданном положении и изменению положения пациента на опухоль можно многократно воздействовать лучом высокой энергии. Это позволяет применять более высокие дозы излучения в отношении общего объема опухоли без повреждения здоровой ткани.
Для заявителей неожиданно обнаружили, что такой результат может быть достигнут за счет наклона или поворота пациента вокруг центральной оси тела для дополнительного усовершенствования в отношении размещения в заданном положении при проведении терапии, предпочтительно воспроизводимого и точного размещения.
Таким образом, устройство предпочтительно устанавливается с возможностью поворота на заданные углы вокруг краниокаудальной оси пациента. Краниокаудальная ось пациента представляет собой центральную ось, идущую от головы до ног. Устройство иммобилизации пациента согласно настоящему изобретению обеспечивает поддержку головы, плеч и туловища, и средство иммобилизации, адаптируемое к большинству имеющихся в продаже процедурных столов, имеет простую регулировку и обеспечивает эффективную повторяемость, позволяя при этом в определенной мере наклонять пациента вокруг краниокаудальной оси, что, в свою очередь, позволяет избирательно направлять излучение.
Предпочтительно выполнить заявленное устройство, по меньшей мере в зоне облучения, т.е. на участках вблизи источника излучения, из прозрачного для излучения материала. Прозрачность к излучению весьма желательна, поскольку при лучевой терапии металлические части могут вызывать упругое и неупругое рассеяние излучения, а также флуоресценцию, в результате чего на пациента может воздействовать нежелательное излучение.
Использование металлов может не только приводить к воздействию нежелательного излучения, но также и уменьшать дозу излучения, достигающую облучаемой зоны из-за относительно высокого поглощения излучения, по сравнению с композитным материалом из полимеров и углеродных волокон, который и предпочтительно использовать в устройстве согласно настоящему изобретению.
Таким образом, устройство предпочтительно выполнить, по меньшей мере частичноб из полимерного композитного материала, например, из композитного материала из углеродных волокон с термоотверждающимися смолами, например эпоксидными смолами и/или полиэфирными смолами. Более предпочтительно для обеспечения прозрачности к излучению изготовить модули данного устройства иммобилизации по существу полностью из неметаллических компонентов.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Следует понимать, что действительные размеры могут отличаться от изображенных на чертежах, и чертежи представлены только с иллюстративной целью. Конкретные формы и размеры изобретения могут меняться без выхода за рамки сущности изобретения. Взаимное расположение и конструкция конкретных элементов также могут быть изменены в пределах объема правовой охраны изобретения.
Таблица 1 иллюстрирует термины и соответствующие номера позиций, используемые на фигурах чертежей 1-3 и 6-9; таблица 2 иллюстрирует возможные оси наклона; таблица 3 иллюстрирует термины и соответствующие номера позиций, используемые на фигурах чертежей. 4а-4b, 5 и 10-12.
Фиг. 1-12 представляют собой иллюстрации одного или более предпочтительных вариантов осуществления изобретения. Фиг. 1а иллюстрирует трехмерное изображение устройства. Фиг. 1b иллюстрирует то же устройство с подвижными осями для эргономичного размещения пациента. Фиг. 2-3 представляют собой трехмерные изображения предпочтительных вариантов осуществления модулей и/или устройств. Фиг. 4а и b иллюстрируют самофиксирующийся механизм для вращательного движения. Фиг. 5 раскрывает трехмерный вид предпочтительного варианта торакального модуля, иллюстрируя предпочтительный вариант осуществления системы вращения. Фиг. 6-9 представляют собой изображения в сечении предпочтительного варианта синхронизированной поворотной системы. Фиг. 10 раскрывает трехмерный вид предпочтительного варианта каудального модуля, иллюстрируя предпочтительный вариант осуществления системы вращения. Фиг. 11а и b представляют собой изображения в сечении предпочтительного соединения оси синхронизации с механизмом совместного вращения и быстрого разъединения, причем фиг. 11а иллюстрирует положение самофиксации, а фиг. 11b - положение фиксации и совместного вращения. Фиг. 12 представляет собой трехмерное изображение предпочтительного устройства, содержащего цефалический и объединенный торакальный и каудальный модуль, причем модули соединены осью синхронизации совместного вращения.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В предпочтительном варианте устройство согласно изобретению выполнено с возможностью воспроизводимого крепления к процедурному столу.
На фиг. 1 изображено устройство иммобилизации пациента, которое предпочтительно содержит различные взаимосвязанные модули, выполненные с возможностью вращения вокруг продольной оси или краниокаудальной оси F пациента. Устройство выполнено так, чтобы обеспечивать удобное и эргономичное положение пациента во время проведения терапии. Предпочтительно модули закреплены с регулируемым образом, с возможностью поворота на заданные углы друг относительно друга для адаптации к анатомии пациента.
Устройство предпочтительно выполнено с возможностью так называемого индексного поворота, т.е. поворота на заданные углы вокруг краниокаудальной оси F пациента. Дополнительно устройство предпочтительно содержит систему совместного вращения для управления поворотом по меньшей мере цефалического и торакального модуля. Пациента, размещенного на устройстве, предпочтительно можно наклонять на некоторый угол посредством подсистемы, которая действует на все устройство иммобилизации пациента. Заявители установили, что это приводит к увеличению расстояния от подвергаемой лечению молочной железы до остального тела пациента, что оказалось особенно полезным для пациентов с отвислыми молочными железами.
С целью максимального освобождения зоны терапевтического воздействия, элемент, перекрывающий эту зону, предпочтительно содержит сокращенный, вырезанный участок. Вследствие этого данный элемент и его поверхность механического контакта с соседней конструкцией могут быть деформированы под действием нагрузки во время движения наклона.
В этой связи, для обеспечения должного выравнивания, устройство предпочтительно содержит синхронизирующую систему, которая управляет наклоном устройства иммобилизации пациента при его движении, а также обеспечивает стабильность системы в целом и надлежащее ее выравнивание в положении покоя. Кроме того, ось синхронизации позволяет получить надлежащее выровненное соединение цефалического и каудального модуля. В контексте данной заявки такое решение называется ʹʹсистемой совместного вращенияʹʹ и предпочтительно содержит набор элементов. В частности, система совместного вращения предпочтительно содержит: по меньшей мере первичный фиксатор и по меньшей мере вторичный фиксатор и, b) по меньшей мере синхронизирующий элемент, который контролирует и координирует движение первичного и вторичного фиксатора. Первичный фиксатор предпочтительно имеет средства взаимодействия с человеком, позволяющие оператору вручную изменять наклон пациента. Вторичный фиксатор предпочтительно движется за счет движения первичного фиксатора посредством синхронизирующего элемента, предпочтительно в виде оси синхронизации.
Каниокаудальная ось F пациента в предпочтительном варианте может проходить непосредственно через пациента, или же может быть смещена в параллельное положение под пациентом. Второй предпочтительный вариант позволяет поместить поворотный механизм ниже пациента, и отсоединять и убирать его в состоянии покоя в положение, которое удобным образом не мешает излучающему или сканирующему оборудованию. В любом случае, устройство позволяет поместить пациента в положение под углом относительно положения лежа на животе вокруг фактической краниокаудальной оси F пациента.
Предпочтительно устройство дополнительно содержит механическую поддерживающую конструкцию, управляющую вращательным движением по меньшей мере цефалического и торакального модуля.
Фиксирующие системы называются в данном документе ʹʹпервичным и вторичным фиксаторамиʹʹ, так же как ʹʹосью синхронизацииʹʹ называются один или более элементов, которые обеспечивают взаимное соединение различных фиксирующих систем и механических поддерживающих конструкций, управляющих движением наклона устройства иммобилизации. В то время как первичный фиксатор в предпочтительном варианте имеет средства взаимодействия с пользователем, позволяющие оператору изменять наклон пациента вручную, вторичные фиксаторы предпочтительно не могут непосредственно управляться оператором. Фиксирующая система предпочтительно удерживает нейтральное (0°) и наклонное положения надежно с помощью средств механического крепления. В зоне терапевтического воздействия ось синхронизации может быть удалена для повышения эффективности визуализации/терапии. Когда ось синхронизации удалена, фиксаторы находятся в зацеплении и не могут быть разблокированы, поскольку для перемещения системы оси синхронизации должна быть на месте.
Устройство предпочтительно выполнено с возможностью поворота всей панели на угол от -10° до +10°, более предпочтительно от 0 до -6°. Поворотное действие предпочтительно осуществляется дискретно с интервалом 1°. Система углового вращения или поворота предпочтительно выполнена полностью интегрированной в систему, так чтобы обойтись без необязательных вспомогательных механических инструментов, а также для снижения веса.
С целью оптимизации размещения пациента в нужном положении эргономичным и повторяемым образом устройство дополнительно содержит следующие поддерживающие элементы: подголовник (5), опора (6) кистей рук, подлокотник (11), которые могут перемещаться независимо друг от друга вдоль соответствующих осей (А-Е). Как проиллюстрировано на фиг. 1b, опора (6) кистей рук выполнена с возможностью перемещения вдоль оси А; подлокотник (11) - вдоль оси (В). Обе опоры соединены на несущей пластине, называемой также подставкой (25) для рук, которая перемещается вдоль оси Е.
Поддерживающий подголовник содержит эргономичную лобную подставку (27) и эргономичную подставку (26) для подбородка. Подставка для подбородка и лобная подставка выполнены с возможностью перемещения каждой из них независимо вдоль осей А и С и вращения вокруг оси D.
В предпочтительном варианте осуществления, опора (6) кистей рук и подлокотник (11) являются скользящими поддерживающими элементами, прикрепленными на скользящей подставке для рук, при этом подставка (25) для рук может двигаться вдоль оси Е.
Фиг. 2а и фиг. 2b представляют пример варианта осуществления согласно изобретению, в котором устройство иммобилизации содержит три взаимосвязанных модуля.
Как цефалический, так и каудальный модули взаимосвязаны посредством оси синхронизации и торакального модуля, как изображено на фиг. 2а. В такой фиксированной конфигурации можно заблокировать вращение пациента для дополнительного улучшения точности положения при проведении терапии. Ось синхронизации при этом может быть отсоединена, как изображено на фиг. 2b, чтобы позволить провести терапию молочной железы.
Фиг. 2с иллюстрирует сборку устройства иммобилизации, в частности как торакальный модуль взаимосвязан с цефалическим модулем и каудальным модулем.
Фиг. 2d иллюстрирует соединение каудального модуля с цефалическим модулем с помощью оси синхронизации. Ось синхронизации передает вращательные усилия с каудального вращающегося модуля на цефалический вращающийся блок. Ось синхронизации можно легко отсоединить благодаря наличию системы быстрого соединения.
Ось синхронизации можно затем отвести назад, однако цефалический, торакальный и каудальный модули остаются фиксированными. Объединенное устройство иммобилизации остается фиксированным в этом положении. На этом этапе поворот невозможен. В качестве меры предосторожности, оператор не может активировать вращательное движение устройства до тех пор, пока не зафиксирована ось синхронизации, вызывающая вращение.
Фиг. 3 иллюстрирует пример цефалического модуля, содержащего подголовник, опору кистей рук, подлокотник, размещенный на скользящей подставке для рук.
Фиг. 4а, b иллюстрируют особо предпочтительный вариант осуществления самофиксирующегося фиксатора вращения. Фиг. 4а иллюстрирует положение снятия фиксации после введения оси синхронизации, а фиг. 4b иллюстрирует фиксированное положение после удаления оси синхронизации.
Фиг. 5 раскрывает трехмерный вид предпочтительного варианта торакального модуля, иллюстрируя предпочтительный вариант осуществления системы вращения.
Предусмотрены две выравнивающие полосы (13) (на уровне цефалического и торакального участка) для обеспечения идентичного каждодневного размещения.
Фиг. 6 иллюстрирует предпочтительный вариант осуществления устройства согласно изобретению для пациента в положении лежа на животе, в частности, первичный фиксатор/привод синхронизированного поворотного элемента. Здесь ось (9) синхронизации передает вращение между различными поддерживающими модулями устройства иммобилизации пациента. Ось (9) синхронизации может скользить вдоль своей центральной оси и имеет совпадающие положения зацепления как с первичным (8), так и с вторичным фиксатором (10). Для снятия фиксации первичного фиксатора оператор перемещает рукоятку (19). Удерживая рукоятку, оператор может менять угол наклона устройства иммобилизации пациента в две стороны (по часовой стрелке и против часовой стрелки) за счет движения к себе/от себя. Изогнутая рейка (17) прикреплена к процедурному столу (16).
Фиг. 7 иллюстрирует предпочтительный вариант осуществления устройства согласно изобретению для пациента в положении лежа на животе, а именно вид сбоку вторичного фиксатора/привода, связанного с первым приводом посредством оси (9) синхронизации. Здесь зубчатый рычаг (15) и изогнутая рейка (17) связаны с осью (9) синхронизации. Изогнутая рейка (17) прикреплена к процедурному столу (16).
Фиг. 8 иллюстрирует вид в сечении варианта осуществления взаимного соединения с первичным фиксатором. Здесь, если ось (9) синхронизации не имеет зацепления, трубчатый участок оси синхронизации блокирует зубчатый рычаг (15), что обеспечивает фиксацию механизма совместного вращения.
Когда ось (9) синхронизации имеет зацепление как описано в связи с фиг. 8, имеется углубление в трубчатой части вала, расположенной на зубчатом шестеренном рычаге (15), позволяющее активировать рычаг (15) в верхнем направлении посредством подпружиненной рукоятки (19) оператора.
Когда вал (9) совместного вращения не имеет надлежащего зацепления, оператор не может снять фиксацию системы совместного вращения. Движение совместного вращения осуществляется посредством шпонок (выступов) (20), которые зафиксированы на оси (9) синхронизации и входят в прорези шестеренной трубки (21).
В одном из вариантов осуществления оператор активирует подпружиненную рукоятку (19), которая перемещает откидной рычаг (18), поднимающий затем зубчатый рычаг (15), который в результате выходит из зацепления с изогнутой рейкой (17). Изогнутая рейка является частью опоры конструкции устройства иммобилизации пациента и расположена сверху стола (16) для размещения пациента или аналогичного оборудования. Передаточный механизм (14) передает поворот, вызываемый перемещением оси (9) синхронизации. Как указано ниже, пока оператор удерживает рукоятку, положение наклона может быть изменено. Когда снята фиксация откидного рычага (18), откидной рычаг (18) толкает зубчатый рычаг (15) обратно в положение его фиксации на изогнутой рейке (17). Геометрия зубцов рейки соответствует определенному шагу наклона, например, 1 градус на одно положение зубца. Когда фиксатор разблокирован, т.е. оператор удерживает рукоятку (19), ось (9) синхронизации нельзя удалить, поскольку фиксирующий элемент (22), введенный в прорезь (23) оси синхронизации, предотвращает скользящее движение оси. Соответственно, когда фиксатор имеет зацепление, т.е. рукоятка (19) отпущена, геометрическая форма фиксирующего элемента (22) обеспечивает открытие прорези оси синхронизации, что позволяет оператору выполнить скольжение оси, и, в то же время, предотвращает выход фиксатора из зацепления. Ось синхронизации, когда находится в отведенном положении, остается в первичном фиксаторе, при этом геометрическая (диаметр) предотвращает выход фиксатора из зацепления за счет блокировки фиксирующего элемента (22).
Фиг. 9 иллюстрирует, как вторичный фиксатор, не имеющий средств взаимодействия с человеком, управляется посредством размещения оси (9) синхронизации внутри фиксатора.
До тех пор, пока вал не имеет зацепления, зубчатый рычаг (15) толкается вниз пружиной, а механизм совместного вращения зафиксирован.
Когда же вал (9) вошел в зацепление, концевая часть вала за счет своей формы толкает зубчатый рычаг вверх, что снимает фиксацию механизма совместного вращения согласованно с первичным фиксатором.
Движение совместного вращения осуществляется посредством шпонок (выступов) (20), зафиксированных на вале (9) и входящих в прорези шестеренной трубки (21).
Фиг. 9 иллюстрирует вариант осуществления изобретения, когда вторичный фиксатор, не имеющий средств взаимодействия с человеком, управляется посредством размещения оси (9) синхронизации внутри фиксатора. Когда ось введена, передаточный механизм (14) и изогнутая рейка (17) могут свободно двигаться, так что положение наклона можно менять путем осуществления оператором манипуляций с первичным фиксатором, с передачей вращательного движения посредством оси (9) синхронизации.
Ось синхронизации контактирует с элементом (23), непосредственно установленном на зубчатом рычаге (15). Сам этот элемент имеет часть (24), жестко на нем установленную, причем ось (9) синхронизации за счет своей геометрической формы размещает зубчатый рычаг в нужном положении, освобождая его тем самым от изогнутой рейки (17). Когда оператор выдвигает ось синхронизации из фиксатора, ось за счет своей геометрической формы перемещает элемент (14) до введения зубчатого рычага (15) в зацепление внутри изогнутой рейки (17), тем самым блокируя его положение. Движение управляется в обе стороны за счет двусторонней геометрической формы элементов (14), приводя к зацеплению и передаточного приспособления и рейки. И наоборот, когда оператор смещает ось синхронизации назад внутрь фиксатора, происходит расцепление передаточного механизма. Часть (24) перемещает зубчатый рычаг (15) посредством элемента (14), и фиксатор остается свободным до тех пор, пока находится на месте ось (9) синхронизации.
Ось синхронизации предпочтительно имеет множество выступов (20), расположенных по ее окружности. Каждый набор выступов размещен на оси, соответствующей местоположениям различных первичных и вторичных фиксаторов. Наборы выступов выровнены так, чтобы обеспечить одновременное зацепление всех фиксаторов под одним и тем же углом. Когда оператор смещает ось синхронизации в ее положение хранения, происходит параллельный выход из зацепления как первичного, так и вторичного фиксатора, в результате чего все модули устройства иммобилизации пациента блокируются в одном и то же наклонном положении. Когда оператор снова вводит ось синхронизации и выступы имеют контакт внутри прорезей (21) на различных передаточных механизмах, эти прорези также сохраняют выровненное геометрически размещение, что, как описано выше, обеспечивает геометрического отсутствие рассогласования.
Фиг. 10 иллюстрирует еще один предпочтительный вариант осуществления системы вращения на каудальном модуле.
Когда вал (10) совместного вращения не имеет зацепления в положении совместного вращения, трубчатая часть вала блокирует зубчатый шестеренный рычаг (21) в нижнем направлении, что фиксирует систему совместного вращения. Когда вал (10) совместного вращения находится в зацеплении, в трубчатой части вала имеется углубление, расположенное на зубчатом шестеренном рычаге (21) и позволяющее активировать рычаг (21) в верхнем направлении посредством кнопок (20) спуска. Будучи активированным, зубчатый шестеренный рычаг (21) освобождает зубчатый шестеренный фиксатор (22), и оператор может наклонять систему, путем захвата рукояток (9).
Движение совместного вращения осуществляется за счет того, что шпонки (выступы) (36), зафиксированные на валу (10), входят в прорези шестеренной трубки (35). Как только оператор освобождает кнопку (20) пуска, зубчатый шестеренный рычаг автоматически фиксируется в нижнем направлении, блокируя положение наклона и механизм совместного вращения.
При выходе вала (10) совместного вращения из зацепления с механизмом, участок трубки вала автоматически блокирует зубчатый шестеренный рычаг в нижнем направлении, что автоматически деактивирует кнопки (20) пуска. Оператор теперь уже не имеет возможности наклонять стол. Положение наклона и механизм совместного вращения зафиксированы.
В предпочтительном варианте осуществления с фиг. 11 вал (10) совместного вращения функционально зафиксирован посредством удаляемого шарикового механизма быстрого разъединения, который позволяет выполнять следующие операции. В режиме совместного вращения вал зафиксирован вдоль своей оси, так что его невозможно удалить, при этом он надежно удерживается на месте с помощью набора шариков (37), двигающихся в скользящей муфте (29). Скользящая муфта находится в переднем положении, и в этом положении шестеренный фиксатор открыт. Вал совместного вращения перемещает шестеренку (30) через шпонки, установленные на валу.
Для освобождения вала (9) совместного вращения, движение назад вала совместного вращения перемещает назад скользящую муфту (29), которая фиксирует шестеренки (30) за счет того, что шестеренный фиксирующий выступ (30) перемещает шестеренный фиксатор (28).
Если шестеренный фиксатор (28) не может быть зафиксирован, например, между двумя заданными угловыми положениями на рейке (17), скользящая муфта (29) не может перемещаться назад, и вал совместного вращения не освобождается до тех пор, пока не достигнуто заданное угловое положение.
Когда заданное угловое положение достигнуто, скользящая муфта (29) может перемещаться назад. Фиксирующие шарики (37) доходят до большего диаметра ступенчатого отверстие (33), освобождая тем самым вал совместного вращения (9).
При освобождении вала (9) совместного вращения, шариковая втулка (32) фиксирует шарики (37) в их положении, препятствуя тем самым любому движению скользящей муфты (29) и, следовательно, закрепляя шестеренный фиксатор (28).
До тех пор, пока не зафиксирован вал совместного вращения, совместное вращение не возможно.
Освобождение фиксатора системы совместного вращения: в скользящем фиксирующем поршне (30), содержащем фиксирующие шарики (34), имеются выделенные местоположения. Когда вал совместного вращения удален, скользящий фиксирующий поршень (30) находится в заднем положении. Он не может двигаться дальше назад из-за стопорного пружинного кольца (37); и он не может двигаться вперед, поскольку фиксирующий шарики поршень (33) удерживает фиксирующие шарики (34) в выделенном местоположении в шестеренной трубке (35).
В этом положении наконечник (31) скользящего фиксирующего поршня сохраняет передний зубчатый шестеренный фиксирующий рычаг (29) в положении вниз. Этот рычаг (29) контролирует передний зубчатый шестеренный фиксатор (26), и, таким образом, система зафиксирована.
Когда вал (10) совместного вращения входит в зацепление со скользящим фиксирующим поршнем (30), головка вала сжимает пружину (32) и толкает фиксирующий шарики поршень (33), что освобождает шарики от фиксации.
Шарики входят в канавку головки вала, и, таким образом, скользящий фиксирующий поршень (30) может скользить вперед, толкаемый головкой вала совместного вращения посредством шариков.
В переднем положении за счет формы концевой части (31) скользящего поршня позволяет освободить передний зубчатый шестеренный фиксирующий рычаг. Этот рычаг поднимается вверх посредством пружины и активирует передний зубчатый шестеренный фиксатор (26) в верхнем направлении, что снимает фиксацию механизма.
Движение совместного вращения осуществляется за счет того, что шпонки (36) совместного вращения входят в прорези шестеренной трубки (38)
Фиксация системы совместного вращения: при удалении вал тянет назад скользящий фиксирующий поршень (30) посредством шариков (34) до тех пор, пока шарики не вытолкнуты в выделенное местоположение шестеренной трубки (35), в котором шарики удерживаются посредством фиксирующего шарики поршня (33).
В этом положении концевая часть (31) скользящего фиксирующего поршня удерживает внизу передний зубчатый шестеренный фиксирующий рычаг (29). Этот рычаг (29) управляет передним зубчатым шестеренным фиксатором (26), так что система зафиксирована.
Предпочтительный вариант устройства в собранном состоянии, содержащего цефалический, торакальный и каудальный модули, а также предпочтительный фиксирующий и синхронизирующий механизм, изображен на фиг. 12.
В устройстве согласно изобретению участки модулей, прилегающих к источнику излучения во время проведения терапии, предпочтительно выполнены по существу прозрачными для излучения. По существу прозрачный для излучения материал может содержать композитный материал, предпочтительно углеродный композитный материал. Более предпочтительно он не содержит металлических частей на участках модулей, находящихся вблизи источника излучения во время проведения терапии. Стенки по меньшей мере торакального участка предпочтительно перфорированы для получения открытой зоны.
Модули предпочтительно выполнены складными, так чтобы устройство можно было убирать и/или транспортировать в сложенном состоянии. Цефалический модуль, торакальный и каудальный модули соединены регулируемым образом с использованием средств, подходящих для крепления трех модулей друг с другом. Соединение осуществляется таким образом, что каждый модуль имеет средство для крепления следующего модуля, выполненное с возможностью приема средства закрепления для присоединения модуля к следующему модулю.
Торакальный модуль предпочтительно содержит отверстия, предпочтительно симметричные отверстия, которые выровнены на стороне, поддерживающей молочную железу, в отношении которой терапия не осуществляется. Треугольный участок на поверхности стернального контакта предпочтительно адаптирован к стернальной анатомии пациента. Он предпочтительно имеет подкладку из пены, что позволяет снизить искривление луча при проведении КТ.
Устройство иммобилизации пациента в предпочтительном варианте согласно настоящему изобретению может крепиться к большинству стандартных столов или кушеток для пациента с использование различных соединительных средств. Средства крепления могут представлять собой как съемное устройство, так и, в предпочтительном варианте, устройство, которое интегрировано в конструкцию основания с использованием соответствующих средств, например, отверстий и штырей, так чтобы оно универсальным образом подходило для большинства обычных столов для пациента.
Устройство иммобилизации пациента согласно настоящему изобретению имеет несколько аспектов возможности регулировки. Во-первых, устройство можно регулировать на соответствие большинству имеющихся в продаже процедурных столов. Такая адаптируемость обеспечивает полную гибкость в том отношении, что устройство согласно изобретению является автономным и подходит для большинства существующих процедурных столов. При этом отсутствует необходимость в переоснащении или дополнительных средствах соединения или крепления. Устройство иммобилизации пациента согласно настоящему изобретению регулируется с двух сторон и его легко центрировать на процедурном столе за счет этой двусторонней регулировки. В предпочтительном варианте устройство быстро и легко собирается с образованием жесткой рамы. Собранное устройство затем предпочтительно закрепить на сканирующем или процедурном столе с помощью стандартной перфорации, которая имеется во всех продаваемых системах. Предпочтительным вариантом осуществления изобретения предусмотрены две выравнивающие полосы, предпочтительно на цефалическом и торакальном модуле для обеспечения идентичного размещения в заданном положении для последующего проведения терапии. Предпочтительно, если система выполнена по существу из композитного материала из углеродных волокон и термоотверждаемых пластмасс, в частности, в зоне терапевтического воздействия.
Заявители установили, что предпочтительно, если ось синхронизации имеет возможность удаления после того, как определен наклон для торакального и цефалического модуля. При этом, если ось синхронизации удерживать статически между двумя модулями, это может привести к появлению артефактов как при проведении диагностической визуализации пациента, так и при проведении терапии, причем в последнем случае имеется повышенный риск возникновения побочных эффектов по причине нежелательного воздействия излучения.
Кроме того, заявители установили, что если ось удалена, а модули отсоединены, имеется потенциальная возможность возникновения осевого поворота между двумя модулями. Хотя в результате может произойти лишь небольшое отклонение от угла между двумя модулями, это может привести к неточностям во время проведения терапии, что уменьшит эффективность лечения и одновременно повысит риск нанесения вреда пациенту нежелательным облучением. Поэтому предпочтительно выполнить синхронизирующий элемент или ось так, чтобы их можно было удалить обратимым образом, для уменьшения тем самым формирования артефактов при диагностической визуализации и/или проведении терапии пациента. Более предпочтительно, если система совместного вращения дополнительно содержит самофиксирующийся механизм, предотвращающий движение совместного вращения синхронизированных модулей после удаления синхронизирующего элемента. При этом еще более предпочтительно, если модули, в отношении которых предотвращено движение вращения, могут быть отсоединены после удаления синхронизирующего элемента, так чтобы обеспечить воспроизводимость положения пациента.
Таким образом, изобретение относится также, в частности, особо предпочтительному варианту осуществления, в котором ось синхронизации выполнена с возможностью удаления после того, как угол наклона был установлен на определенную величину, и в котором при удалении оси автоматически фиксируются механизмы вращения. Еще более предпочтительно, если фактическое удаление оси приводит к самостоятельной фиксации механизма вращения одного или обоих модулей, предотвращая любые отклонения синхронизированного и установленного угла из-за движений оператора или пациента.
Особо предпочтительный вариант осуществления предмета изобретения содержит самофиксирующуюся систему быстрого разъединения в механизме совместного вращения, которая позволяет оператору легко задавать желаемый и идентичный угол для синхронизированных модулей, а затем удалять оси синхронизации и разделять модули, поскольку удаление оси приводит к самофиксации системы совместного вращения и, следовательно, фиксирует угол наклона.
Таким образом, настоящее устройство предпочтительно содержит комбинированную систему самофиксации и быстрого разъединения, которая, будучи функционально зафиксирована, обеспечивает совместное вращение механизма вращения двух модулей, а после освобождения самостоятельно фиксирует эти механизмы так, что движение невозможно, и позволяет оператору удалить ось.
Фиг. 4а и 4b, а также фиг. 11а и 11b иллюстрируют работу особо предпочтительного варианта осуществления этой системы, которая отличается следующим: когда введена ось синхронизации, система не имеет фиксации в отношении совместного вращения.
В скользящем фиксирующем поршне (30) предусмотрены углубления, содержащие фиксирующие шарики (34). Когда ось синхронизации совместного вращения удалена, скользящий фиксирующий поршень (30) находится в заднем положении. Он не может двигаться дальше назад из-за стопорного пружинного кольца (37), и в то же время он не может двигаться вперед, поскольку фиксирующий шарики поршень (33) удерживает фиксирующие шарики (34) в углублениях в шестеренной трубке (35). В этом положении концевая часть (31) скользящего фиксирующего поршня удерживает передний зубчатый шестеренный фиксирующий рычаг (29) внизу в зацеплении с передним зубчатым шестеренным фиксатором (26), тем самым эффективно фиксируя вращательную систему и предотвращая любое поворотно-вращательное движение.
Когда вал (10) совместного вращения входит в зацепление со скользящим фиксирующим поршнем (30), головка вала сжимает пружину (32) и толкает фиксирующий шарики поршень (33), что снимает фиксацию шариков.
Шарики входят в канавку головки вала, и, таким образом, скользящий фиксирующий поршень (30) может скользить вперед, толкаемый головкой вала оси синхронизации посредством шариков.
В переднем положении за счет формы концевой части (31) скользящего поршня обеспечивается возможность освободить передний зубчатый шестеренный фиксирующий рычаг. Этот рычаг может быть сдвинут вверх пружиной и, следовательно, активировать передний зубчатый шестеренный фиксатор (26) в верхнее положение, что приведет к снятию фиксации механизма вращения.
Движение совместного вращения передается от вращения оси синхронизации посредством шпонок (36) совместного вращения, введенных одновременно в соответствующие прорези в шестеренной трубке (38).
И наоборот, фиксация системы совместного вращения осуществляется в обратном порядке: при удалении оси синхронизации вал смещает скользящий фиксирующий поршень (30) назад посредством шариков (34) до тех пор, пока шарики не будут вытолкнуты в выделенное местоположение шестеренной трубки (35), в котором шарики удерживаются посредством фиксирующего шарики поршня (33).
В этом положении концевая часть (31) скользящего фиксирующего поршня удерживает передний зубчатый шестеренный фиксирующий рычаг (29) в нижнем положении, тем самым фиксируя вращательное движение.
Поскольку этот рычаг (29) управляет передним зубчатым шестеренным фиксатором (26), система зафиксирована.
На функционирование устройства непосредственно влияет материал, используемый для его конструкции. Предпочтительно использовать более легкие элементы. Например, легкие элементы из композитных и полимерных материалов приводят к уменьшению упругого и неупругого рассеяния излучения по сравнению с более тяжелыми материалами, содержащими металлы или сплавы. Кроме того, это уменьшает флуоресценцию. Так, когда на атом металла воздействует излучение, он поглощает энергию излучения посредством эмиссии электрона из своей оболочки в электронном облаке атома. Когда электрон падает назад в оболочку, выделяется излучение. Этот эффект называется флуоресценцией. Поскольку излучение может выделяться в любом направлении, пациента может получить дозу энергии ненаправленного излучения.
Металлы также нежелательны по причине высокого поглощения излучения по сравнению с пластмассами и углеродным композитным материалом. По этой же причине высокого поглощения излучения, использование металлов в устройстве может привести к уменьшению терапевтической дозы, которую получит пациент.
Все компоненты настоящего изобретения можно выполнить неметаллическими, однако можно использовать и металлические части, если таковые не нарушают работу устройства. Отдельные компоненты можно подбирать в зависимости от назначения устройства, однако предпочтительно изготавливать их из материалов, которые по существу прозрачны для излучения, например, из композитного материала из углеродных волокон и эпоксидных смол. Данный конкретный признак особенно важен, если при воздействии на пациента должен использоваться угол, значительно отличающийся от прямого, так что устройство может оказаться на линии луча высокой энергии.
Прозрачное для излучения устройство позволяет осуществлять диагностическую визуализацию и терапию пациента посредством устройства иммобилизации пациента. Это повышает гибкость проведения терапии, поскольку позволяет точно воздействовать на раковую или злокачественную опухоль со всех сторон и под любыми углами.
Настоящее изобретение применимо в сочетании с большинством коммерчески доступных столов и аксессуаров, которые могут быть использованы с устройством иммобилизации пациента.
Данное описание и чертежи иллюстрируют примеры осуществления изобретения и никоим образом не предназначены для ограничения объема патентных притязаний. Различные конкретные конструктивные варианты, предусмотренные авторами изобретения в рамках данного раскрытия, могут быть легко выведены специалистами из настоящего описания. Хотя изобретение проиллюстрировано и описано на примерах предпочтительных вариантов его осуществления, следует понимать, что в объем правовой охраны, определяемой в приведенной ниже формуле изобретения, входит также и множество модификаций, замен и дополнений.