Brevet FR2137159A1 — publié le 19721229

La prdsente invention se rapporte au domaine du positionnement de cibles par rapport à une source de rayonnements, et concerne plus particulièrement, dans le domaine de la radiothérapie, le positionnement d'un patient par rapport à la source d'irradiation. Dans. les cas où l'irradiation d'une cible doit entre effectuée en plusieurs étapes, séparées par un certain intervalle de tempe, il est necessaire, notamment dans le cas de l'irra- diation. thérapeutique d'un patient, de replacer chaque fois la cible dans une position, par rapport à la source, exactement identique à la précédente. À cet effet, les dispositifs de positionnement ont pour but d'assurer ce dernier en un temps minimum, pour des raisons de prix de revient du temps d'immobilisation de la machine fournissant les rayonnements, et, dans le cas de l'irradiation théra peutique, -avec le maximum de confort pour le patient. Les dispositifs connus comportent en géneral un support rigide, de façon à limiter les erreurs de positionnement du patient, par exemple une table ou une enveloppe par rapport à laquelle le patient est placé de façon fixe, support dont la position est repérée et reproduite à chaque irradiation. De tels dispositifs présentent de nombreux inconvénients parmi lesquels, notamment, l'inconfort du support rigide pour un patient, la marge d'imprécision résiduelle notable de la position de ce dernier sur ce support, et la trop grande durée de l'opération de positionnement, durée qui est du meme ordre que celle de l'irradiation elle-mme. La présente invention a pour objet un dispositif de posi tionnement d'une cible par rapport à une source de rayonnements, permettant d'éviter ces inconvénients, et consistant à amener trois points, repérés sur la cible, par déplacement de celle-ci, respectivement sur trois droites fixes par rapport à la source lors de chaque étape de l'irradiation, étant connu que les sommets d'un triangle ne peuvent entre placés sur trois droites Bon parallèles que d'une seule façon. Plus précisément, un mode de réalisation du dispositif de positionnement selon l'invention comporte trois lunettes optiques, matérialisant les trois droites précédentes, dont la position par rapport à la source est fixée préalablement, par exemple lors de la détermination médicale sur le patient de la zone à irradier, lunettes comportant chacune une cellule photoélectrique détectant la position des points repérés sur le patient, par rapport à l'axe de la lunette, en fournissant deux signaux de positionnement par rapport à deux axes ôrthogonaux; #la position du patient est modifiée de façon à annuler les six signaux résultants. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-après et des dessins sty rapportant où - la figure 1 représente un mode dé réalisation de l'organe de repérage de position du dispositif selon l'invention; - la figure 2 représente un mode de réalisation de l'obtention et du traitement des informations de position du dispositif selon l'invention. La figure 1 représente un mode de réalisation de l'organe de repérage de position compris dans le dispositif selon l'invention. Sur cette figure est représentée extrémité 4 de l'appareil d'irradiation, par laquelle est émis le faisceau 5 de rayonnement utile ; par simplification, cette extrémité sera appelée source dans toute la suite. Dans les applications médicales, la source 4 est habituellement désignée sous le nom de tête thérapeutique, et le faisceau 5 est constitué de rayonnements appartenant généralement à la famille des rayons bêta ou à celle des rayons gamma. Le faisceau 5 bombarde une cible 6 , cible constituée par la partie du corps du patient à traiter dans le cas dtune irradiation thérapeutique. Sur la source 4 sont fixées trois lunettes : I, 2 et 3, susceptibles de pivoter par rapport à la source 4 autour de deux axes orthogonaux, respectivement, pour les lunettes 9 et 2, U et U1 , V et V1 , la position des lunettes 1, 2 et 3 étant repérable et réglable à l'aide des éléments 12, 13 et 14 respectivement. Dans le cas de la figure, lorsque le réglage est correct, les axes 11, 12 et 13 des lunettes 1, 2 et 3 rencontrent la cible 6 sur les pastilles 21, 22 et 23, qui comportent par exemple chacune une tache claire sur fonc sombre, et qui peuvent outre déposées sur la cible 6 , avant chaque irradiation, en des points repérés de façon simple. Les lunettes t, g et 3 comportent chacune de plus, à proximité de leur plan focal, une cellule photoélectrique et ses connexions, ensemble appelé organe de contrôle,décrit plus loin et schématisé ici par les blocs 15, 16 et 17 dont sortent des connexions 18, 19 et 20, destinées à l'alimentation de l'orga- ne de réglage, également décrit plus loin. Le fonctionnement d'un dispositif tel que décrit figure 1 est le suitant La position relative de la cible et de la source est définie selon des procédés connus, et préalablement à toute irradiation, en fonction de la zone à irradier. Dans le cas de 11 irradiation thérapeutique d'un patient, la position de celui-ci par rapport à la source est en général préalablement déterminée à l'aide d'un appareil, connu sous le nom de simulateur, dont la structure géométrique est semblable à celle de l'appareil de traitement, et qui peut autre avantageusement équipé d'un système optique identique à celui décrit figure 1 pour l'appareil de traitement. Dans ce cas, Uhe fois définie médicalement sur le simulateur la position du patient par rapport à la source, sont choisis et repéris sur le patient trois points, où sont déposées les pastilles 21, 22 et 23, points sur lesquels sont alignés les axes des trois lunettes du simulateur par réglage de celles-ci; les positions de ces lunettes sont repérées exactement à l'aide dté- léments de réglage identiques aux éléments 12, 13 et 14 de la figure i. Lors d'une des étapes de l'irradiation d'un patient, les positions qu'occupaient les lunettes du simulateur sont reproduites sur l'appareil de traitement représenté figure 1 à l'aide des éléments 12, 13 et 14 des lunettes 1, 2 et 3. Cette #- production peut entre effectuée manuellement, ou par un moyen automatique tel qu'un lecteur exploitant les données de position transcrites sur une carte perforée ou magnétique assurant un positionnement automatique des lunettes. Le patient devant entre placé de telle sorte que les pastilles 21, 22 et 23 déposées sur la partie du corps à traiter soient respectivement sur les axes des lunettes 1, 2 et 3, le positionnement du patient est effectué, dans une première phase, de fa çon approximative, puis, dans une seconde phase, de façon "fine" ou exacte, selon un processus décrit plus loin, grâce aux signaux de positionnement fournis par les cellules photoélectriques, contenues dans les blocs 15, 16 et 17, sur les connexions 18,19 et 20. il est toutefois nécessaire de vérifier au préalable,sur le simulateur, si les positions relatives choisies pour les axes des lunettes et les pastilles ne correspondent pas, géométriquement,à un cas particulier ne permettant pas une reproduction convenable du positionnement du patient défini sur le simulateur. La figure 2 représente un mode d'obtention par l'organe de contrôle, et de traitement, par l'organe de réglage, des informations caractéristiques de la position de la cible par rapport à la source. Cette figure est séparée en deux parties par une ligne aa , la partie gauche représentant l'organe de contre et la partie droite l'organe de réglage. Sur cette figure sont représentées les trois cellules photoélectriques 31, 32 et 33, contenues respectivement dans les éléments 15, 16 et 17 de la figure 1, ctest-à-dire placées à proximité du plan focal image des lunettes 1, 2 et 3. La cellule 31 est divisée en quatre quadrants, 34, 35, 36 et 37, isolés; les quadrants opposés, c'est-à-dire d'une part 34 et 36 et d'autre part 35 et 37, sont reliés deux à deux à des amplificateurs différentiels, respectivement 24 et 25, par l'intermédiaire des connexions 38, 40, 39 et 41. tes cellules 32 et 33 sont de même divisées en quadrants reliés deux à deux à des amplificateurs différentiels, 26 et 27 pour la cellule 32 et 28 et 29 pour la cellule 33. Les sorties des amplificateurs différentiels 24, 25, 26,27, 28 et 29 sont connectées à un organe dit de réglage 40, constitué par exemple d'un additionneur 50 à six entrées et une sortie reliée à un dispositif de visualisation 30. Le fonctionnement de ce dispositif est le suivant Dans le cas où les pastilles 21, 22 et 23 sont situées sur les axes 1t, 12 et 13 de la figure 1, l'image des pastilles se formant dans le plan focal des lunettes I, 2 et 3, sur les cellules 31, 32 et 33, et au centre de celle-ci, produisent sur les connexions des quadrants des cellules, par exemple les conne xions 38, 29, 40 et 41 des quadrants 34, 35, 36 et 37 de la cllule 31, des signaux égaux; les grandeurs de sortie des amplificateurs différentiels 24, 25, 26, 27, 28 et 29 sont donc nulles. Dans le cas où les pastilles 21, 22 et 23 ne sont pas alignées sur les axes 11, 12 et 13, les images se formant respectivement sur les cellules 31, 32 et 33 ne sont pas centrées et, les signaux arrivant sur les deux entrées de chaque amplificateur différentiel étant différents, ceux-ci fournissent chacun un signal dit "information de position11, indiquant la position des images par rapport à deux axes orthogonaux X et Y ; par exemple pour la cellule 31, l'amplificateur différentiel 24 fournit le déplacement de l'image suivant l'axe XI et, 1' am- plificateur différentiel 25 suivant l'axe Y1 ; ces signaux sont dirigés vers l'additionneur 50 et le dispositif de visualisation 30. Pour la bonne réalisation de ce mécanisme, il est nécessaire que la grandeur de l'image de la tache claire d'une pastille, se formant sur une cellule, soit supérieure à celle d'un qua drant de cette dernière. Le réglage fin, mentionné précédemment, s1 effectue en procédant à la minimisation de la somme S ,visualisée dans le dispositif 30,successivement pour chaque paramètre de positionnement du patient, cette recherche du minimum de la somme S pour chaque paramètre pouvant être effectuée manuellement ou automa tiquement. L'organe de réglage 40 peut être, selon une variante de l'invention, constitué par un appareil de calcul électronique connecté å des moyens de comi#ande automatique du positionnement de la cible. L'appareil de calcul assure le traitement des informations de position; provenant des amplificateurs différentiels 24, 25, 26, 27, 28 et 29, de façon à fournir aux moyens de commande les modifications à réaliser dans le positionnement de la cible. Le dispositif selon l'invention est utilisable dans tous les cas où il est nécessaire de reproduire exactement une même position d'une cible par rapport à une source de rayonnements, et plus particulièrement dans le cas du positionnement d'un patient par rapport àla tête thérapeutique# d'un appareil de radiothérapie. Le mode de réalisation de l'invention décrit ci-dessus ne 11 est qutà titre d'exemple non limitatif; c'est ainsi que les lunettes 1, 2 et 3 de la figure 1 peuvent autre remplacées par des dispositifs émetteurs de faisceaux lumineux, les pastilles 21, 22 et 23 étant alors remplacées par les cellules photo électriques 31, 32 et 33, le traitement des signaux terreur restant inchangé. Une autre variante de réalisation consiste à assurer automatiquement ltorientation des lunettes sur les pastilles et d'utiliser comme signal d'erreur le résultat de la comparaison de cette orientation avec celle fournie par le simulateur. REVENDICATIONS 1. Dispositif de nositionnement d'une cible par rapport à une source de rayonnements, caractérisé par le fait qu'il comporte: un premier organe définissant trois directions prédéterminées correspondant respectivement, de façon biunivoque, à trois points de repère, choisis sur ladite cible ; un second organe dit de con trôlu, fournissant des informations caractéristiques des écarts géométriques respectifs desdits points de repère par rapport auxdites directions, et un troisième organe, dit de réglage, auquel sont appliquées lesdites informations caractéristiques, permettant l'obtention, par annulation desdits écarts, du positionnement exact, par rapport à la source, de la cible par déplacements de cette dernière. 2. DispositiS-de positionnement selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit premier organe est constitué de trois lunettes optiques dont les axes optiques définissent respectivement lesdites directions#, et que ledit organe de contr3- le est constitué par trois cellules photoélectriques placées à proximité du plan focal image desdites lunettes, assurant ainsi la réception de l'image desdits points de repère de la cible. 3. Dispositif de positionnement selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit premier organe définit les trois dites directions par émission de trois rayons lumineux, et que ledit organe de contrôle comporte trois cellules photoélectriques placées respectivement sur lesdits trois points de repère de la cible. 4. Dispositif de positionnement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que chacune desdites cellules photoélectriques est partagée en quatre quadrants isolés reliés chacun à une entrée d'amplificateur différentiel à 2 entrées, chaque amplificateur différentiel recevant ainsi les signaux de deux quadrants opposés et fournissant sur sa sortie une information de position dudit point de repère le long d'un axe approximativement perpendiculaire à la bissectrice de ces quadrants. 5. Dispositif de positionnement selon la revendication 4, caractérisé par le fait que ledit organe de réglage comporte un additionneur desdites informations -de position connecté à un dispositif de visualisation de la somme ainsi obtenue. 6. Dispositif de positionnement selon la revendication 4, caractérisé par le fait que ledit organe de réglage est constitué par un appareil de calcul électronique desdites informations de position, assurant la détermination des modifications à apporter audit positionnement, et connecté à des moyens de commande automatique du positionnement.