Brevet FR2238939A1 — publié le 19750221

L'invention a pour objet un : procédé de dosimétrie photographique en radiothérapie, consistant à transformer l'image en noir et blanc d'un film préalablement impressionné par les radiations ionisantes en une image en couleur plus contrastée et directement lisible à l'oeil, les-moyens de mise en oeuvre de ce procédé et les films de dosimétrie ainsi obtenus. L'objet de l'invention skrattache au secteur technique des procédés photographiques. I1 importe, avant les traitements radiothérapiques de déterminer la répartition des radiations ionisantes absorbées dans la partie du corps du patient intéressée, et les doses de radiations reçues en divers points. Cela est essentiel pour un traitement précis et efficace en minimisant aux mieux les inconvénients pour le patient. On connait des méthodes de dosimétrie directes en plaçant soit des appareils de mesure (chambres, reactifs-chimiques, etc*..) à l'intérieur de fantômes, soit des films spéciaux (c'est la do simétrie photographique). On connait également des méthodes de dosimétrie indirectes en utilisant des données préétablies : courbes isodoses, abaques, coefficients divers qui peuvent permettre d'étudier la répartition des radiations au moyen de divers procédés (graphiques, calculs ou utilisation d'un ordinateur). Les inconvénients de ces méthodes sont les suivants - Pour les méthodes directes, l'utilisation des appareils de mesure est délicate et nécessite des dispositifs spéciaux et un grand nombre de mesures. En ce qui concerne la dosimétrie photograpnique conventionnelle, elle consiste à exposer aux radiations ionisantes un film situé dans un fantôme approprié. On appelle fantôme un milieu physique tel que le comportement des radiations ionisantes qui le traversent soit indentique à celui qui se produit à l'intérieur du corps humain les fantômes sont réalisés en matériaux de densité et de Xnumdros atomiques proches de ceux du corps humain. Les films utilisés sont des films métallographiques dont les caractéristiques sont : finesse du grain, faible sensibilité permettant des temps de pose suffisamment longs, absence de voile, et surtout : noircissement proportionnel à la dose reçue (courbe de noircissement linéaire sur une grande portion). Mais ces films, impressionnés, sont peu lisibles à l'oeil qui n'est pas très sensi ble aux différences de densité, aussi faut-il avoir recours à des appareils spéciaux appelés densitomètres qui permettent de mesurer le noircissement point par point. Ici encore on retrouve la nécessité d'effectuer de nombreuses mesures. - Pour les méthodes indirectes, elles nécessitent de tenir compte d'un grand nombre de paramètres du fait des variabilités des conditions géométriques de l'irradiation, de l'hé*ogénéite' des tissus, des doses différentes distribuées sur chaque champ, de l'utilisation possible d'intermédiaire : filtres, bolus, etc Ces méthodes indirectes sont longues et fastidieuses sauf si on utilise l'ordinateur mais alors intervient le prix et les problèmes de programmation. Suivant le procédé de l'invention, on a voulu rendre directement lisibles d ltoeil les informations contenues sur un film impressionné lors d'un traitement simulé, sans avoir recours à un densitomètre. Pour cela on réalise a' partir du film noir et blanc impressionné, une reproduction de celui-ci sur un deuxième film choisi de telle sorte que soient modifiées dans un sens favorable les caractéristiques de l'image du deuxième film.C'est ainsi que la reproductinn sur film bleu, qu'on utilise dans le procédé, permet d'-obtenir à la fois - l'inversion de l'image - le renforcement du contraste - le-remplacement du noir par-le bleu La mise en oeuvre de l'invention est caractérisée par les étapes suivantes - Dans un premier temps on expose le premier film spécial qui est un film métallographique noir et blanc décrit plus haut, an'effet des radiations, selon les caractéristiques géométriques dutrai- tement radiothérapique réel, cette exposition a lieu en plaçant le film dans un fantôme en plexiglass, l'axe des faisceaux de rayonnement étant dans le plan du film, tandis que le temps de pose pour chaque irradiation est calculé pour donner une dose de rayonnement proportionnelle à la dose totale du champ réel correspondant, que reçoit le patient ; le premier film ainsi impres sionné est alors développé. - Dans un deuxième temps, ce film, développé et séché, est placé en chambre noire sur un deuxième film, qui est un film bleu connu et commercialisé (caractérisé par la faible teneur-en sels d'argent qui sont remplacés par un réactif coloré bleu), et le tout est soumis, pendant quelques secondes (grâce à une minuterie appropriée) à l'éclairage d'une source lumineuse de quelques watts. Ce deuxième film bleu, ainsi impressionné, est ensuite développé dans son révélateur spécial également commercialisé, puis il est fixé, lavé et séché comme les autres films radiologiques. - Dans un troisième temps ce film bleu est placé sur une plage lumineuse (négatoscope) de couleur orangée et on obtient-ainsi une image polychrome, où chaque couleur correspond à une certaine quantité de radiations absorbée. Cette image peut étre alors photographiée sur diapositive couleur -ou sur papier. Suivant une autre caractéristique de l'invention, on adjoint au premier film noir et blanc, dont on a décrit- l'expo- sition aux radiations, et que l'on appelle "film image" un deu xième film que l'on appelle nfilm témoinn, lequel comportera une série de poses-étalons correspondant à des doses connues et régulièrement croissantes de radiations. Ce "film témoin" est développé en même temps que le "film-image" et les deux films fixés, lavés et séchés sont tirés ensemble sur un même film bleu. On peut alors, en comparant sur le film en couleur, les différentes couleurs de l'image à celles des différentes poses du témoin, connaître avec suffisamment de précision, les doses absorbées en divers points et notamment dans les zones critiques. Ces caractéristiques et d'autres ressortiront de la description qui suit, illustrée par les dessins annexés destinés à fixer l'objet de l'invention, sans toutefois le limiter. La figure 1 est une vue schématique d'une installation de radiothérapie avec positionnement d'un fantôme. Les figures 2 et 3 illustrent un fantôme et son film selon l'invention. Les figures 4 et 5 montrent un fantôme pulmonaire et son film. La figure 6 montre schématiquement l'exposition du premier film à une plage lumineuse. La figure 7 est une vue montrant l'établissement d'un fantôme pour polos-étalons. Afin de rendre plus concret l'objet de l'invention, on le décrit maintenant sous des formes non limitatives de réalisation illustrées aux figures des dessins. Le fantôme est constitué par deux plaques 2 d'un matériau connu sous les-marques déposées Altuglas - Plexiglas. Ces deux plaques, de 6 cm d'épaisseur chacune, présentent des courbures diverses, telles qu'elles peuvent se superposer à celles des portes d'entrée des différents champ d'exposition figurés sur une section 4 du corps humain dessinnée sur la pochette du film 1 ou collée sur lui (patron). Ces deux plaques enserrant le film sont solidarisées par deux ou plusieurs serre-joints3 qui comporteront une partie coulissante auto-bloquante, avec un élastique 19 destiné à en faciliter la manipulation. Cesserre-joints maintiendront un contact étroit entre le fantôme et le film dans son enveloppe et éviteront la présence d'air entre les deux. Le fantôme avec son film, est alors placé sur un support 5 (qui peut être une table de traitement) et soumis aux radiations d'une bombe au cobalt 6, ou toute autre installation de radiothérapie, dont les faisceaux agissent dans le plan du film. Afin d'obtenir un centrage précis et raphide du champ d'irradiation, on prévoit de monter à l'opposé de l'appareil de radiothérapie un projecteur 7 envoyant un spot lumineux 8 dont le trajet horizontal matérialise l'axe de rotation de l'appareil, de telle sorte que spot lumineux coïncide soit avec le point de convergence des faisceaux dessinés sur l'enveloppe du film, pour le cas où on utilise une distance source-tumeur constante, soit avec le point de rencontre de l'axe du faisceau avec la peau, si on utilise une distance source-peau constante. Le temps de pose pour chaque champ est tel que la dose qu'il reçoit est proportionnelle k. la dose totale du champ réel que recevra le patient. A titre indicatif, la dose ou centre de recoupement des différents champs doit être de l'ordre de 15 à 40 rads suivant les films noir et blanc utilisés (elle doit se situer dans la partie rectiligne de la courbe de noircissement du film). Le film ainsi exposé est ensuite développé. On utilise pour cela un révélateur courant de films médicaux, mais le développement doit être manuel, tout traitement du film dans une développeuse automatique étant exclu. Pour avoir un film homogène, sans marbrures parasites dans les noirs, il importe d'observer les points suivants 10) L'exposition du film doit être telle que la densité du noircissement ne dépasse par 2,5, un noircissement de densité 2 paraissant le plus favorable (on pourra utiliser une gamme de gris commercialisé par certaines firmes de matériel photographique). On. rappelle que la densité du noircissement d'un film traverse par la lumière est le logarithme du rapport lumière incidente lumière Ainsi un noircissement de 1 signifie que 10%-Oe-I-a~lffmIEtE~IEci- dente traverse le film. 2 ) On aura soin d'agiter le film en cours de développement, puis de passer le film, à sa sortie du révélateur, dans un bain d'arrêt constitué par une solution d'acide acétique à 2%, avant de le mettre au fixateur lequel doit être d'excellente qualité et agir pendant un temps suffisant avant de soumettre le film à la lumière. Le film, développé, lavé et séché est placé dans une chambre noire, sur un film bleu 9 commercialisé par Agfa-Gevaert sous la marque Nédichrome ; l'ensemble reposant sur une surface blanche 10 et recouvert d'une vitre 11 est soumis à l'éclairage d'une source de lumière blanche 12 de faible intensité (quelques watts). Pour avoir un éclairage homogène la source lumineuse pourra être : - soit une lampe unique si elle peut être placée à 2 mètres et plus des films, soit, dans le cas où cette distance ne pourrait être obtenue, une liage lumineuse 12 suspendue, de densité lumineuse identique en ses différents points.Le temps d'exposition sera réglé par une minuterie spéciale, commercialisée 18 donnant des temps allant de la demi-seconde jusqu'à 10 ou 20 secondes) il est de Tordre de quelques secondes et sera fonction : du noircissement du film et de l'intensité de la source lumineuse, de telle sorte que les parties les plus intéressantes du fil bleu se situent dans les bleus clairs, (il est apparu, en effet, que c'est dans cette zone des films bleus que le sensibilité aux différences de densité du film noir est la plus grande). Le film bleu, exposé, est ensuite développé dans son révélateur spécial commercialisé également par hgfa-Gevaert. Le développement sera de durée suffisante pour éviter tonte perte de contraste (5 minutes environ) et le film sera mis directement du révélateur dans le fixateur, sans égouttage et sans rinçage. Une fois fixé , lavé et séché, le film peut être : - soit examiné sur un négatoscope de teinte orangée, - soit photographié sur ce même négatoscope en diapositives cou- leurs ; le format 6x6 paraissant le plus favorable, parce que facilement lisible sans dispositif grossissant et facilement transmissible. Ainsi, ce procédé donne une représentation polychrome de la répartition des radiations ionisantes absorbées. Toutefois il ne permet pas de quantifier celle-ci avec précision, c'est pourquoi il a été adjoint au film noir une série de poses-étalons sur "film témoin" comme décrit précédemment. Ce "film-témoin" sera un film identique au "film image" et sera exposé aux radiations dans un fantôme spécial comme illustré sur la figure 7, fantôme de forme parallélépipédique, comportant deux plaques, une supérieure de 1 cm d'épaisseur, une inférieure de 3 à 4 cm d'épaisseur. Le film étant placé entre les deux plaques, serrées par un serre-joint situé en dehors du champ est soumis à un faisceau de radiations perpendiculaires à sa surface (on a établi que le noircissement du film pour une épaisseur de fantôme donnée est indépendante de la direction du rayonnement par rapport au film). Le faisceau de radiation sera limité à la surface du film situé dans le fantôme soit 6x6 cm. LeS'différentes cases du film témoin seront exposées de la façon suivante : Pour l'une d'elle, sa durée d'exposition sera calculée pour qu'elle reçoive la même dose de rayonnement que le point de convergence des faisceaux du "film image", dose qui sera la dose de référence et affectée de la cote 100. Pour les suivantes, leurs durées d'exposition seront telles, qu'elles reçoivent respectivement les unes des doses de 90 - 80 - 70 - 60 % de la dose de référence, les autres des doses de 110 - 120 - 130 %. On aura ainsi une série de 8 poses-étalons, mais dans de nombreux cas il sera possible de se satisfaire de quatre correspondant à 80 - 90 - 100 et 110 %. Les cases seront exposées sur les quatre angles d'un même film de format plus réduit que le "film image", ou sur les quatre angles de deux films si 8 poses-étalons s'avèrent nécessaires (il faut en effet éviter la disposition linéaire des cases sur un même côté du film, car le rayonnement diffusé parasite viendrait dans ce cas, fausser le noircissement des bases centrales). Le (ou les) film témoin ainsi impressionné doit être développé en même temps que le "film image", c'est-à-dire qu'ils sont mis et retirés ensemble du révélateur. Une fois les films développés et séchés, les cases du (ou des) film témoin sont découples et accollées par doses croissantes, l'ensemble des cases est à son tour accolé au film image noir et le tout est tiré sur film bleu. Si les fantômes en plexiglas sont satisfaisants pour la majorité des tissus humains, il n'en est pas de même pour le tissu pulmonaire. C'est pourquoi on a réalisé pour les champs thoraciques un fantôme spécial 13 comportant une partie en aggloméré de liège 14 d'épaisseur croissante pouvant s'adapter à toutes les épaisseurs de poumons que peuvent trouver les faisceaux de rayons dans les-champs thoraciques. L'aggloméré de liège de densité 0,3 constitue un matériau satisfaisant pour simuler le pxenchyme pulmonaire (figures 4 et 5). Les avantages du procédé par rapport aux procédés existants sont de tois ordres - simplicité - Fidélité - Commodité Simplicité : les calculs et les dessins à effectuer préalablement, sont sommaires et équivalents a ceux de toute dosimétrie courante. Les manipulations sont simples et peuvent être réalisées par un personnel soigneux mais sans qualification spéciale. Le matériel est rudimentaire. Fidélite : La représentation de la dosimétrie est exacte car elle tient compte, par son principe même, de tous les paramètres de l'irradiation. Commodité : Les documents obtenus sont facilement lisibles et très nparlånts". Ils sont faciles à examiner, à stocker dans les dossiers, à transmettre (photos 6x6). L'invention ne-se limite aucunement à celui de ses modes d application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties ayant plus spécialement été indiqués ; elle en embrasse au contraite toutes les variantes. REVENDICATIONS - 1 - Procédé de dosimétrie photographique en couleur pour la radiothérapie, moyens de mise en oeuvre et films dosimétriques ob-" tenus par ce procédé, caractérisé en ce que l'on expose un premier film spécial à l'effet des radiations selon la ou les directions des champs d'exposition prévues pour le traitement radiothérapique, cette exposition a lieu en plaçant le film dans un fantôme approprié, l'effet des rayonnements t'exerçant dans le plan du film, tandis que le temps de pose pour chaque champ donne une dose de rayonnement proportionnel à la dose totale du champ que reçoit le patient ;Le premier film ainsi exposé étant ensuite développé puis reproduit sur un deuxième film qui est un film bleu connu et commercialisé, en les soumettant à l'éclairage d'une source lumineuse de faible intensité pendant un temps court, lequel film bleu est développé dans son révélateur spécial, puis lavé et séché. - 2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu' on adjoint an deuxième film bleu, une série de poses-étalons traitées de la même façon et telles que chacunid'-elles corresponde a une dose connue de rayonnement. - 3 - Moyens de mise en oeuvre du procédé selon les revendications 1 et 2 ensemble caractérisé en ce que le fantôme est constitué de deux plaques de Plexiglas ou Altuglas, enserrant le film grâce à deux serre-joints, et présentant des courbures diverses pouvant être adaptées à celles du corps humain. - 4 - Moyens de mise en oeuvre du procédé selon les revendications 1, 2 et 3 ensemble, caractérisés en ce qu' un autre fantôme de principe identique au précédent, comporte une partie en liège d'épaisseur croissante, destinée à simuler le tissu pulmonaire. - 5 - Procédé, moyens et films selon les revendications 1, 2, 3 et 4 ensemble, caractérisés en ce que le film bleu, développé dans son révélateur spécial, fixé, lavé et séché est : sàit examiné sur un ndgatoscope de teinte orangée, soit photographigsur ce même négatoscope en vue d'obtenir une image polychrome très parlante et très lisible. - 6 - Procédé, moyens et films selon les revendications 1, 2 et 5 ensemble, caractérisés en ce que les doses-étalons sont établies à partir d'un film noir et blanc identique et exposs dans des fantômes spéciaux ne couvrant que la surface de chaque exposition témoin puis développées en même temps que le film à étudier, le film témoin étant ensuite accolé au film à étudier et ltensem- ble tiré sur un film bleu afin de comparer l'image exposée aux échantillons. - 7 - Procédé et moyens selon les revendications 1, 3 et 4 ensemble, caractérisés en ce que l'on dessine directement ou de manière rapportée, sur l'enveloppe du film une section de la partie à traiter du corps humain dont on fait coïncider la courbure de la porte d'entrée du champ à étudier, avec une courbure appropriée d'un des fantômes. - 8 - Procédé et moyens selon les revendications 1, 3, 4 et 7, caractérisés en ce que l'on utilise un spot lumineux qui matérialise le centre de rotation de l'appareil de cobalt et par la même occasion la distance de référence (suivant les appareils de cobalt : 55 - 60 ou 80an), Suivant les méthodes de traitement le spot lumineux pourra être amené en coïncidence, soit avec le point de convergence des champs, soit avec la peau au centre de la porte d'entrée