Оптический датчик для отслеживания движений головы при лучевой терапии

Исследователи разработали новую технологию для повышения точности лучевой терапии при лечении рака головы и шеи. Во время облучения пациенты часто испытывают дискомфорт из-за фиксирующих устройств, таких как термопластиковые маски или стереотаксические рамы, которые вживляются в череп. Это может вызывать движения, снижающие точность лечения. Существующие системы с потолочными камерами не всегда эффективны: они не могут располагаться слишком близко к пациенту из-за электромагнитной обстановки, а их обзор часто перекрывается, когда пациент перемещается в туннель аппарата. Инфракрасная камера с носовым маркером отслеживает только поступательные движения, но не вращательные.

Новая разработка представляет собой подушку Motion Capture Pillow, оснащенную оптическим тактильным датчиком. Она размещается под головой пациента и крепится к столу, оценивая степень поворота шеи и обеспечивая обратную связь в реальном времени для рентгенолога. Благодаря прямому контакту с головой датчик не имеет проблем с заслонением обзора, а также не содержит ферромагнитных материалов, что делает его совместимым с радиотерапевтическим оборудованием. В работе над датчиком исследователь усовершенствовала систему, заменив веб-камеру на фиброскоп и алгоритм оптического потока, что повысило точность отслеживания. Также была оптимизирована плотность маркеров на деформируемой поверхности подушки.

Для повышения надежности датчик был объединен с гироскопом, а данные обрабатываются с помощью калмановской фильтрации. Это особенно важно для систем Gamma Knife, используемых при раке мозга, где требования к точности выше. Кроме того, было проведено исследование с участием клиницистов, чтобы оценить возможность интеграции новой технологии в больничные процессы. Врачи положительно восприняли идею, но выразили опасения по поводу точности и необходимости освоения нового оборудования. Дальнейшая работа потребует стабилизации системы контроля давления в подушке, чтобы устранить ошибки, возникающие при компенсации движений. В перспективе технология позволит повысить комфорт пациентов и точность облучения, сократив число прерываний лечения.