Brevet FR2096988A1 — publié le 19720303

L'invention concerne la radiologie médicale et plus opréci- sément les têtes d'irradiation à radio-isotopes formant une source de rayonnement ionisant et utilisées en thérapeutique par radiations. De plus, la présente invention peut être utilisée en chimie, en biologie, pour la détection des défauts et dans d'autres domaines liés à l'utilisation des rayonnements ionisants. On connaît des têtes d'irradiation comportant une source de rayonnement ionisant placée dans un container doté d'un obturateur à éléments mobiles liés à un dispositif de commande assurant le branchement et le débranchement du faisceau de rayonnement ainsi qu'un diaphragme avec un orifice réglable, réalisé en matériau protecteur et monté sur le parcours du faisceau de rayonnement et limitant le faisceau aux dimensions transversales requises. Les têtes d'irradiation connues ont de grandes dimensions et poids, ce qui limite leur mobilité. Elles sont de construction compliquée par suite de la division des moyens de commande du faisceau de rayonnement en moyens de branchement et le débranchement (obturateur) et en moyens de formation d'un champ d'irradiation de dimensions et de forme requises (diaphragme). Le matériau assurant la protection contre le rayonnement est alors utilisé de façon non rationneile. En même temps, le rayonnement en dehors du champ de radiation traversant le diaphragme et qui n'est pas pris en considération lors du traitement (par exemple lors de l'utilisation des appareils thérapeutiques aux rayons gamma, dans lesquels on utilise généralement des diaphragmes qui affaiblissent le rayonnement de cent fois) pour des faibles champs d'irradiation atteint 100 % de la dose à faisceau ouvert. La présente invention a pour but la création d'une tête d'irradiation n'ayant pas les défauts mentionnés. Elle vise la création d'une tête d'irradiation dans laquelle l'obturateur serait perfectionné du point de vue de construction de façon à assurer dans sa position ouverte l'obtention d'un faisceau de rayonnement ionisant de dimension transversale et de forme imposées. Le problème est résolu par le fait que, dans la tête d'irradiation, le système de liaison des éléments mobiles de l'obtura- teur avec le dispositif de commande comporte des moyens assurant dans l'obturateur ouvert une position réciproque, des éléments mobiles de l'obturateur, qui détermine la forme et les dimensions imposées du faisceau de rayonnement ionisant. I1 est rationel de réaliser les moyens mentionnés sous forme d'un imitateur de champ d'irradiation réuni avec des limiteurs de la course des éléments mobiles, et ces derniers peuvent former au moins deux paires de blocs en matériau protecteur limitant l'orifice pour la sortie du rayonnement et situés l'un au-dessous de l'autre sur le trajet du faisceau de rayonnement. Il est raisonnable de placer l'imitateur de champ d'irradiation au-dessous de l'obturateur sur le trajet du faisceau de rayonnement et de le réaliser sous forme d'une source de lumière et de deux paires de plaques opaques situées l'une au-dessous de l'autre et montées de façon à pouvoir se déplacer et imitant le déplacement des blocs. La quête d'irradiation réalisée selon la présente invention est compacte, possède en comparaison avec les têtes connues un poids beaucoup plus petit, car elle ne comporte pas de diaphragme réalisé en matériau protecteur; elle est commode en service et assure une bonne protection contre le rayonnement hors du champ d'irradiation. En ce qui suit, l'invention est expliquée par la description d'un exemple de sa réalisation et par les dessins annexes sur lesquels la fig. 1 représente la tête d'irradiation (ltobturateur étant fermé) en coupe longitudinale (vue par avant), selon l'invention la fig. 2 une section suivant AA selon la fig. 1 la fig. 3 une coupe suivant BB selon la fig. 2 la fig. 4 une coupe suivant BB selon la fi9. 2, l'obturateur étant ouvert ; la fig. 5 une coupe suivant CC selon la fig. 1 (vue en plan de l'imitateur du champ d'irradiation) La tête d'irradiation, selon la fig. 1, représente un corps 1 à l'intérieur duquel se trouve le container sphérique 2 en matériau protecteur avec la source de rayonnement 3. Les éléments mobiles de l'obturateur, en l'occurence les blocs 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 et 15, sont montés par paires l'un au-dessous de l'autre dans les guides 16 du corps 1 avec possibilité de se déplacer le long des guides 16 et per pendiculairement à l'axe géométrique 1-1 du faisceau de rayonnement. Le dispositif de commande 17 qui assure le déplacement des blocs 4-15 est réuni cinématiquement aux arbres creux 18 et 19 montés dans le corps 1 de façon à pouvoir tourner autour de leur axe longitudinal. Sur les arbres 18 et 19 sont fixés rigidement les tocs radiaux 20, 21, 22 et 23, 24, 25 respectivement. Les tocs 20, 21, 22 sont dotés de doigts 26 qui entrent dans les échancrures rectilignes de taquets ou lardons 27, 28, 29 fixés rigidement sur les blocs 6, 10 et 14 respectivement et les tocs 23, 24, 25 sont dotés de doigts 30 entrant dans les échancrures rectilignes des lardons 31, 32, 33 fixés rigidement sur les blocs 5, 9, 13 respectivement. Dans la partie inférieure du corps 1 de la tête d'irradiation sous l'obturateur se trouve l'imitateur du champ d'irradiation comportant deux lampes électriques 34, un miroir 35 et deux paires de plaques opaques 36, 37 et 38,39 disposées l'une au-dessous de l'autre. Les plaques 36-39 sont réunies aux limiteurs de la course des éléments mobiles 4-15, disposés dans le dispositif de commande 17 et non représentés sur la fig. 1, par l'intermédiaire des arbres 40 et 41 traversant les arbres creux 18 et 19 et munis de balanciers 42 et 43 rigidement fixés sur eux et dotés respectivement de doigts 44 et 45 entrant dans les échancrures rectilignes (non visibles sur la fig. 1) des plaques opaques 36, 37 et 38,39 respectivement. Comme limiteurs de course des éléments mobiles, on peut utiliser, par exemple, des butées mécaniques, des interrupteurs de fin de course, etc. Les arbres 40 et 41 sont dotés respectivement de poignes 46 et 47 pour le montage par paires de plaques 36, 37 et 38,39, lors de la formation du champ d'irradiation requis. Au ieu des poignées 46 et 47 on peut utiliser des dispositifs de commande automatique contrôlés à distance. La fig. 2 représente la vue latérale de la tête d'irradiation avec coupe suivant AA de la fig. 1. Sur cette figure on voit que sur l'arbre creux 18, en plus des tocs 20,21 et 22,sont rigidement fixés les tocs 48 et 49 sur lesquels se trouvent les tourillons 50 et 51 réunis par articulation avec la manille 52 dotée de ~doigtes 53, 54, 55 qui entrent dans les échancrures rectilignes des lardons 56,57, 58, lesquels à leur tour sont rigide ment fixés sur les blocs 7, 11, 15 respectivement. Les tourillons 50 et 51 sont alignés l'un avec l'autre et avec le doigt 54. Sur la manille 52 sont montés deux galets tournants 59 et 60 appliqués contre la butée de guidage 61, fixée rigidement sur le corps 1 de la tête d'irradiation. Les tocs 20, 21 et 22 sont de longueurs différentes et leur longueur augmente proportionnellement à l'éloignement de la source de rayonnement 4 . Les doigts 26 des tocs 20, 21 et 22 et les doigts 53, 54 , 55 de la manille 52 se trouvent également à différentes distances de l'axe géométrique de l'arbre creux 18 et sont disposés sur deux droites divergentes II-II et II'-II'. Les angles entre l'axe Jéométrique de l'arbre 18 et les droites II-II et II'-II', dépendent des dimensions maximales de l'orifice pour la sortie du rayonnement. De façon.analogue est réalisée la liaison de l'arbre creux 19 avec les blocs mobiles 4,- 8 et 12. La fig. 3 montre la vue par en bas de la tête d'irradiation, l'obturateur étant fermé, et une coupe suivant BB de la fig. 2. On y voit que les paires des blocs 6-7, 10-11, 14-15 ont le même sens que le biseau des plans verticaux de face dirigés vers le faisceau de rayonnement et forment avec les guides 16 un angle inférieur à 900. Dans l'exemple décrit cet angle est égal à 45". Les paires de blocs 4-5, 8-9, 12-13, ont également le même sens que le biseau des plans de face dirigés vers le faisceau de rayonnement et qui sont disposés sous un angle de 900 par rapport aux plans de face des blocs 6-7, 10-11, 14-15. La fig. 3 montre bien la liaison des tocs 20-22 avec les lardons 27-29 des blocs 6, 10, 14, celle des tocs 48, 49 avec la manille 52, la disposition des galets 59,60 sur la manille 52 et la forme de la butée de guidage 61 ayant une partie rectiligne et une partie curviligne. A la différence de la fig. 3, la fig-. 4 montre la vue par en bas de la tête d'irradiation, l'obturateur étant ouvert. On y voit l'orifice rectangulaire pour la sortie du rayonnement de la source 3 limité par les plans de face 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72 et 73 des blocs 4-15 respectivement. L'accroissement des distances des tocs 20-22, des doigts 26 et,depuis les doigts 53-55,de la manille 52 jusqu'à l'axe géométrique de l'arbre creux 1 & , est proportionnel à leur distance de puis la source de rayonnement 3, ce qui permet d'obtenir un orifice pour la sortie du rayonnement en forme d'une pyramide rectangulaire dont le sommet se trouve au point imposé de l'axe géométrique 1-1 du faisceau de rayonnement. La fig. 5 représente la vue en plan de l'imitateur du champ d'irradiation. Les paires de plaques opaques 36-37 et 38-39, avec le sens du biseau des bords 74,75 et 76,77, sont dotées respectivement d'échancrures longitudinales rectilignes 78 dans lesquelles entrent les ergots 79 fixés rigidement dans le corps 1. La fig. 5 montre la liaison des balanciers 42 et43-liés rigidement aux arbres 40 et -41 -avec les plaques 36, 37 et 38, -39 dans les échancrures -transversales. rectilignes 80 desquelles entrent les doigts 44 eut 45 des balanciers 42 et 43. La tête d'irradiation fonctionne d façon suivante Pour régler le champ d'irradiation de- -dimensions requises, l'obturateur étant fermé, on allume les;lampes 34 (fig. 1,5) dont lei flux lumineux est dirigé à l'aide du miroir 35 le long de l'axe géométrique 1-1 du faisceau de rayonnement. Sur la surface à irradier est alors éclairé un champ rectangulaire- ité par les bords 74, 75, 76, 77 des plaques 36-39. Le réglage du champ d'irradiation se fait par les poignées 46 et 47 qui font tourner les arbres 40 et 41 sur lesquels sont fixés les balan- ciers 42 et 43. Les doigts 44 et 45 des balanciers 42 e-t 43 qui entrent dans les échancrures transversales rectilignes 80 des plaques opaques 36-39 font déplacer les paires de plaques 36-37 et 38-39 l'une à la rencontre de l'autour de façon que les distances entre les deux plaques d'une- paire et l'axe géométrique 1-i du faisceau de rayonnement dans le sens horizontal reste-le même. Les ergots 79 se déplacent alors dans les échancrures longitudinales des plaques 36-39. On fait tourner les poignées 46-47 jusqu'au moment où les bords 74-77 des plaques 36-39 se trouvent dans les positions qui correspondent aux dimensions transversales requises du champ d'irradiation. Les arbres 40 et 41 sont réunis cinématiquement aux limiteurs de course des blocs 4-15 disposés dans le dispositif de commande 17 et mettent les limiteurs dans des positions qui correspondent aux dimensions et à la forme du champ d'irradiation imposées par l'imitateur du champ d'irradiation. Ensuite, on applique la tension au moteur du dispositif de commande 17 qui, en faisant tourner les arbres creux 18 et 19, assure la séparation des blocs 4-15 jusqu'aux positions imposées par les limiteurs du dispositif de commande 17. Les galets 59, 60 (fig. 2,4) de la manille 52 se trouvent en interaction avec la partie curviligne de la surface de la butée de guidage 61 et maintiennent les doigts 53-55 sur la droite II'-II'. Grâce au fait que tous les doigts 26 se trouvent sur la droite II-II et les doigts 53-55 se trouvent sur la droite II'- II' lors de ltouverture de l'obturateur, on assure l'écartement des blocs dans les paires 4-5, 6-7, 8-9, 10-11, 12-13-, 14-15 à distance égale de l'axe géométrique 1-1 du faisceau de rayonnement, ces distances augmentant proportionnellement à la distance depuis la source de rayonnement 3 Il se forme alors un orifice pour la sortie du rayonnement qui a la forme pyramidale la plus avantageuse. La fermeture de l'obturateur est réalisée par le meme dispositif de commande 17 (fig. 1,3) qui fait tourner les arbres 18 et 19 dans le sens opposé. Pour assurer une bonne protection contre le rayonnement, l'obturateur étant fermé, les plans de contact des blocs 4-5, 12-13 et 14-15 dans ce dernier sont décalés par rapport à l'axe géométrique 1-1 du faisceau de rayonnement. On y arrive par le fait qu'à la fin de la course des blocs 14-15 pour la fermeture, le galet 60 de la manille 52 se trouve en interaction avec la partie rectiligne de la butée de guidage 61 et fait tourner la manille 52 autour de l'axe des tourillons 51. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à celui de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant été plus spécialement indiqués ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Tête d'irradiation dans laquelle la source de rayonnement ionisant est placée dans un container protecteur ayant un obturateur en éléments mobiles réunis à un dispositif de commande, caractérisé par le fait qie le système de liaison des éléments mobiles avec le dispositif de commande comporte des moyens qui assurent dans l'obturateur ouvert une position réciproque des éléments mobiles, qui détermine la forme et les dimensions imposées du faisceau de rayonnement ionisant. 2. Tête d'irradiation selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les moyens mentionnés comportent un imitateur du champ d'irradiation et des limiteurs de la course des éléments mobiles liés à cet imitateur, et qui forment au moins deux paires de blocs en matériau protecteur,situées l'une au-dessous de l'autre sur le trajet du faisceau de rayonnement et limitant l'orifice pour la sortie du rayonnement. 3. Tête d'irradiation suivant la revendication 2, caractérisée par le fait que l'imitateur du champ-d'irradiation se trouve audessous de l'obturateur sur le trajet du faisceau de rayonnement et comporte une source de lumière et deux paires de plaques opaques disposées l'une au-dessous de l'autre avec possibilité d'être déplacées, leur déplacement imitant le déplacement des blocs.