Brevet FR2459054A1 — publié le 19810109

La présente invention concerne d'une façon générale un appareil de traitement thérapeutique par rayonnement,et elle est plus particulièrement relative à un appareil utili- sant un mécanisme de translation linéaire pour régler la position d'un dispositif d'arrêt du rayonnement. Un appareil de traitement thérapeutique par rayon- nement comprend de façon caractéristique une source de rayonnement qui est montée sur un support tel qu'une conso- le en forme de C afin de régler par rotation la position de la source par rapport à une surface à traiter, ou cible, telle que le lit d'un malade. Un dispositif d'arrêt du faisceau est prévu sur la console en face de la source de rayonnement pour intercepter le rayonnement traversant la zone de la cible. Le dispositif d'arrêt du faisceau comprend de façon caractéristique un bâti de grande dimension qui peut gêner le travail de l'opérateur pendant qu'il place un patient dans la surface de la cible, avant le traitement. Des ten- tatives ont été faites pour réaliser un dispositif d'arrêt du rayonnement rétractable en prévoyant une plaque coulis- sante qui peut être retirée de la zone de la cible lorsqu'- elle n'est pas utilisée. Cependant le système de support d'un organe d'arrêt de faisceau coulissant n'est pas satis- faisant et l'espace nécessaire pour recevoir l'organe rétrac- té est trop important. L'invention a en conséquence pour but de réaliser un appareil de traitement thérapeutique par rayonnement comportant un dispositif d'arrêt du faisceau qui soit rétrac- table. Un autre but de l'invention est de réaliser un or- gane d'arrêt de faisceau qui puisse être rétracté lorsqu'- il n'est pas utilisé. L'invention a encore pour but de réaliser un dis- positif d'arrêt de faisceau rétractable qui puisse être facilement logé dans une position rétractée. Un objet de l'invention consiste en un mécanisme pour déplacer un organe, linéairement en translation, en réponse à la rotation d'un dispositif d'entraînement. L'appareil de traitement thérapeutique par rayonnement de l'invention comprend une source de rayonnement, un sup- port pour faire tourner la source de rayonnement autour d'une cible, et un dispositif d'arrêt de faisceau fixé de façon rétractable sur le support et pouvant être placé de façon à recevoir le rayonnement traversant la zone de la cible. Le dispositif d'arrêt du faisceau comprend deux bras articulés sur le support et un troisième et un quatrième bras qui sont articulés sur les deux premiers bras respec- tivement. Suivant un mode de réalisation de l'invention le troisième et le quatrième bras sont articulés sur un organe d'arrêt du faisceau. Des moyens sont prévus pour coupler mécaniquement le premier et le second bras et le troisième et le quatrième bras de telle sorte que les bras accouplés ensemble peuvent tourner ensemble. Un dispositif d'entraî- nement entraîne l'un des bras accouplés ensemble, et oblige ainsi les bras à tourner et l'organe d'arrêt du faisceau à se déplacer linéairement en translation. Suivant un autre mode de réalisation de l'invention le troisième et le quatrième bras comportentdes organes du dispositif d'arrêt du faisceau. Chacun de ces organes comprend une partie ayant dans son ensemble la forme d'un disque et, sur sa périphérie, une oreille de fixation à un bras. Les-parties en forme de disque sont superposées et alignées axialement de façon à pouvoir tourner, un dispositif d'entralnement est fixé à l'un des organes et comporte un arbre d'entraînement aligné axialement avec les parties en forme de disque et couplé mécaniquement à l'autre des organes de telle sorte que le dispositif d'entraînement provoque une rotation relative des disques. Des moyens sont prévus pour coupler mécaniquement le pre- mier et le second bras de sorte que le mouvement des bras assure une translation linéaire des deux organes en répon- se à leur mouvement de rotation relative. En variante le dispositif d'entraînement peut être couplé de façon à en- traîner le premier ou le second des bras et à faire ainsi tourner et déplacer en translation les organes d'arrêt du faisceau superposés et couplés axialement. De préférence des roulements sont montés entre les deux parties en forme de disque afin de faciliter leur rotation relative. Le mécanisme de déplacement en translation linéaire suivant l'invention assure ainsi un déplacement linéaire de deux organes superposés axialement de façon à pouvoir tourner, en réponse à une rotation relative de ces deux organes superposés. Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront d'ailleurs plus clairement au cours de la - description qui va suivre de modes de réalisation repré- sentés aux dessins annexés et donnés uniquement à titre d'exemples. Sur ces dessins: la Fig. 1 est une vue en perspective d'un appareil classique de traitement thérapeutique par rayonnement; la Fig.2 est une vue en perspective d'un appareil de traitement thérapeutique par rayonnement suivant un mode de réalisation de l'invention la Fig.3 est une vue en plan d'un dispositif d'arrêt du faisceau de rayonnement utilisé dans l'appareil de traitement représenté à la Fig.2; la Fig. 4 est une vue latérale en coupe partielle du dispositif d'arrêt du faisceau représenté à la Fig.3 la Fig. 5 est une vue latérale en coupe de l'appa- reil suivant la ligne 5-5 de la Fig. 3; la Fig. 6 est une vue en plan d'une variante de réalisation du dispositif d'arrêt du faisceau, suivant l'invention. En se référant au dessin, la Fig. 1 est une vue en perspective d'un appareil classique de traitement théra- peutique par rayonnement tel que décrit par exemple dans le brevet des Etats Unis d'Amérique N0 3.783.251. L'appa- reil comprend un lit 2 comportant une table 3 qui reçoit un patient à traiter. Le lit peut tourner autour d'un axe vertical grâce à un plateau rotatif 5 auquel il est fixé. Un support ou console 8 ayant dans son ensemble une forme en C est porté par un bâti ou montant 11 et peut tour- ner autour d'un axe horizontal. Une source de rayonnement telle qu'un accélérateur linéaire produisant un faisceau d'électrons à haute énergie qui est dirigé contre une cible de rayons X, produit un faisceau de rayons X qui sort d'une tête de collimation 12. La tête 12 comprend deux ensembles de mâchoires mobiles de délimitation du faisceau, par exem- ple en plomb, qui peuvent être déplacées pour délimiter le champ d'application du faisceau de rayons X. La console 8 comprend également une partie 16 d'arrêt du faisceau qui est disposée suivant l'axe du faisceau de rayons X et qui porte un matériau absorbant les rayons X, tel que du plomb, pour arrêter et absorber le faisceau de rayons X. Le dispositif d'arrêt du faisceau comprend de façon caractéris- tique un élément de grandes dimensions afin de recevoir sû- rement la totalité du rayonnement provenant de la source, et du fait que le dispositif d'arrêt du faisceau est norma- lement fixé à demeure sur la console, cet élément gêne sou- vent l'opérateur effectuant un traitement thérapeutique par rayonnement pendant qu'il place un patient dans la zone de la cible,-avant le traitement. L'appareil de-traitement thérapeutique par rayonne- ment suivant l'invention comporte un organe d'arrêt du faisceau, rétractable,qui est facilement reçu ou logé, en position rétractée, et qui est déplacé linéairement en translation jusqu'à une position d'arrêt du faisceau pour être utilisé pendant un traitement par rayonnement. Cette construction et un mécanisme d'entraînement particuliers permettent de recevoir ou de loger l'élément rétractable d'arrêt du faisceau ainsi que l'appareil de traitement dans un espace qui n'est pas supérieur à celui nécessaire pour un appareil classique de traitement théra- peutique par rayonnement utilisant un organe fixe d'arrêt de faisceau. Le mécanisme d'entraînement linéaire comprend un pre- mier et un second bras qui sont articulés sur un support et un troisième et un quatrième bras qui sont articulés sur les extrémités du premier et du second bras respectivement. Suivant un mode de réalisation, le troisième et le quatriè- me bras sont articulés sur un organe d'arrêt de faisceau, un dispositif d'entraînement étant prévu pour faire tourner les quatre bras et déplacer ainsi l'organe d'arrêt du fais- ceau. Un dispositif mécanique d'accouplement relie les bras de telle sorte que ces bras accouplés se déplacent simultanément et assurent ainsi un déplacement linéaire en translation de l'organe d'arrêt du faisceau. En variante le troisième et le quatrième bras peuvent comporter des organes du dispositif d'arrêt du faisceau, ces organes étant articulés entre eux. Grâce à l'accouplement mécanique des premier et second bras, l'organe d'arrêt du faisceau est déplacé linéairement en translation en réponse au fonctionnement du dispositif d'entraînement. Suivant un mode de réalisation, les organes d'arrêt du faisceau com- prennent chacun une partie ayant dans son ensemble la forme d'un disque, ces parties en 'orme de disque étant superpo- sées et alignées axialement. Le dispositif d'entraînement est fixé à l'un des organes et comporte un arbre d'entrai- nement aligné axialement avec les parties en forme de disque et accouplé mécaniquement au second organe, de telle sorte que le dispositif d'entraînement provoque une rota- tion relative des disques et déplace ainsi linéairement en translation l'organe d'arrêt du faisceau lorsque les pre- mier et second bras, pivotent. Sur la Fig.2 est représenté un appareil de traitement thérapeutique par rayonnement, suivant un modè de réalisa- tion de l'invention dans lequel le troisième et le quatrième bras sont constitués par des organes du dispositif d'arrêt du faisceau. Les organes de l'appareil représenté sur la Fig.2 sont désignés par les mêmes références que les orga- nes analogues de l'appareil représenté à la Fig.l. Dans ce mode de réalisation un dispositif rétractable d'arrêt du faisceau, désigné dans son ensemble par la référence 20, est monté par la partie inférieure de la console 8 de façon à être porté en position rétractée. Le dispositif d'arrêt du faisceau comprend deux bras de support en U 22 et 24, et deux organes d'arrêt du faisceau 26 et 28 qui sont articu- lés sur les extrémités 30 et 32 des bras 22 et 24 respec- tivement. Les autres extrémités des bras 22 et 24 sont ar- ticulées sur la console 8. Dans la position rétractée re- présentée les organes 26 et 28 sont reçus entre les bras 22 et 24 en forme de U et à l'intérieur de ceux-ci. La Fig.3 est une vue en plan du dispositif rétracta- ble d'arrêt du faisceau 20, dont l'organe d'arrêt du fais- ceau est en position déployée, sa position rétractée étant indiquée en traits interrompus. Les bras 22 et 24 sont ar- ticulés sur une partie du support au moyen d'axes d'articu- lation 40 et 42 respectivement: Les organes 26 et 28 sont montés rotatifs sur les extrémités 30 et 32 des bras-22 et 24 au moyen de pivotement d'axes 44 et 46 respectivement. L'organe 28 comprend une partie 35 ayant dans son ensemble la forme d'un disque et une oreille de fixation 36 qui est fixée par l'intermédiaire de l'axe 46 sur l'ex- trémité 32 du bras 24. D'une façon analogue l'organe 26 comprend une partie 33 ayant dans son ensemble la forme d'un disque-qui est concentrique à la partie 35 comme le montre les arrachements du disque 35, et une oreille de fixation 34 qui est reliée par l'axe 44 à l'extrémité 30 du bras 22. Comme on le décrira ci-dessus, un dispositif d'entraînement est fixé sur l'organe 26, et comporte un axe d'entraînement aligné axialement avec les disques des organes 26 et 28 et accouplé mécaniquement à l'organe 28 comme illustré d'une façon générale par le cercle 47 dispo- sé axialement. Ainsi le dispositif d'entraînement peut pro- voquer un mouvement relatif de rotation des disques des deux organes 26, 28 qui assure la translation linéaire des organes. Lors du déplacement du dispositif d'arrêt du faisceau de sa position déployée à une position rétractée entre les bras 22 et 24, comme représenté en traits interrompus, les disques des organes 26 et 28 tournent l'une par rapport à l'autre, ce qui force les bras 22 et 24 à tourner au- tour des axes 40 et 42 tandis que les extrémités 30 et 32 de ces bras se déplacent vers l'extérieur, vers les posi- tions 30' et 32' respectivement. Les bras 22 et 24 sont accouplés mécaniquement au moyen de secteurs dentés, dé- signés dans leur ensemble par la référence 48, de sorte que la rotation d'un bras provoque également une rotation de l'autre bras. Ainsi lorsque les disques 33 et 35 des organes 26 et 28 sont entraînés en rotation, les extré- mités des bras 22 et 24 se déplacent vers l'extérieur et les organes 26 et 28 sont déplacés linéairement en trans- lation vers l'intérieur jusqu'à la position rétractée entre les bras 22 et 24, comme représenté en trait inter- rompu en 49. La Fig.4 est une vue latérale de l'appareil repré- senté à la Fig.3, partiellement en coupe suivant la ligne 4-4, montrant l'assemblage base et axe de fixation du bras 22 au châssis 38 de la console. L'assemblage base axe comprend l'axe d'articulation 40 qui traverse le bras 22,des roulements 50 étant prévus de part et d'autre de ce bras 22 pour faciliter sa rotation autour de l'axe 40. L'axe 40 est verrouillé en position dans le bras 22 au mo- yen d'un organe de fixation 52 et l'ensemble de support et d'axe est fixé sur le châssis 38 au moyen de vis 54. Les organes 26 et 28 sont représentés en position déployée, un moteur d'entraînement 55 étant monté à la partie inférieure de l'organe 26. La position rétractée des organes 26 et 28 est indiquée en traits interrompus en 56 et 58 respectivement, à l'intérieur du bras 22. En se référant maintenant à la Fig.5, la vue en coupe suivant la ligne 55 de l'appareil représenté à la Fig.3, montre le dispositif d'entraînement des disques 33,35 des organes 26 et 28 et la fixation de ces organes sur les ex- trémités 30 et 32 respectivement des bras de support. Cer- taines parties des organes 26 et 28 ont été arrachées comme indiqué en traits interrompus dans un but de clarté. Des cavités 80 et 82 prévues dans les organes 26 et 28 sont rem- plies d'une matière absorbant le rayonnement, telle que du plomb. 2-459054 L'oreille 34 de l'organe 26 est articulée sur l'extrémité du bras 22 au moyen de l'axe 44 et de collets de butée 66. Des roulements 60 et 62 facilitent la rotation de l'organe 26. D'une façon analogue l'organe 28 est monté rotatif au moyen de roulements 61 et 63 sur l'axe 46 qui est monté à l'intérieur de collets de butée 68 dans l'extrémité 32 du bras 24. Le moteur 55 est fixé par des vis 70 et un collier en plomb 72 sur l'organe 26 et un arbre 74 est fixé à l'or- gane entraîné 28. Le dispositif d'entraînement est de pré- férence un moteur électrique à basse vitesse et une trans- mission d'entraînement tel qu'un moteur DEPM Bodine 42D3. Ainsi, lorsque le moteur 55 est alimenté, l'organe 28 est entraîné en rotation par rapport à l'organe 26, et ces or- ganes en rotation pivotent autour des axes 44 et 46 en faisant tourner les extrémités 30 et 32 des bras 22 et 24 comme le montre la Fig.3. Le sens du déplacement latéral en translation des organes 26 et 28 est fonction du sens de rotation du moteur 55. Des roulements 84 et 86 sont prévus entre les organes 26 et 28 afin de faciliter leur rotation relative. La Fig.6 est une vue en plan d'un autre mode de réa- lisation de l'invention dans lequel le mécanisme de trans- lation linéaire comprend deux bras 90 et 92 qui sont arti- culés sur une console 94 par des parties 96 et 98 respecti- vement. Dans ce mode de réalisation, également les bras 90 et 92 sont accouplés mécaniquement par des secteurs dentés, désignés dans leur ensemble par la référence 100, et des bras 102 et 104 sont accouplés mécaniquement par des sec- teurs dentés désignés dans leur ensemble par la référence 101. Un dispositif d'entraînement tel qu'un moteur est couplé au bras 90 à son point de pivotement 96 afin d'en- trainer le mécanisme. Les bras 102 et 104 sont articulés sur les bras 90 et 92 par leurs extrémités 106 et 108 respectivement. Les autres extrémités des bras 102 et 104 sont fixées à un organe 110 d'arrêt du faisceau par des axes d'articulation 112 et 114 respectivement. Les bras peuvent être fixés à l'organe 110 par d'autres moyens appropriés tels que des contrecames fixées à la périphérie de l'organe d'arrêt du faisceau. Dans ce mode de réalisation le moteur d'entraî- nement fait tourner les bras 90 et 92 qui sont couplés par le secteur denté 100 et leurs extrémités 106 et 108 se dé- placent vers l'extérieur comme indiqué par les flèches. En conséquence l'organe d'arrêt du faisceau 110 se déplace vers l'intérieur en direction de la console 94 comme indiqué par la flèche. Une rotation en sens inverse du moteur d'entraînement déplace l'organe 110 dans le sens opposé, vers une position déployée. On remarquera que ce mode de réalisation peut être facilement modifié, le moteur d'entraînement entraînant l'un ou l'autre des bras 102 ou 104. Le moteur d'entraîne- ment pourrait être monté sur l'organe d'arrêt du faisceau 110. En variante un dispositif d'entraînement par vérin peut être monté sur un bras et fixé de façon à déplacer le bras opposé en translation, ou encore un vérin peut être monté sur la console et fixé de façon à déplacer l'organe d'arrêt du faisceau en translation. Le mécanisme de translation linéaire suivant l'invention s'est révélé particulièrement avantageux sur un appareil de traitement thérapeutique par rayonnement pour déployer et rétracter de façon efficaceune grande structure d'arrêt du faisceau et faciliter ainsi la liberté déplacement d'un médecin autour de l'appareil, avant ou après le traitement thérapeutique. Le mécanisme peut être utilisé sans nécessiter un espace supplémentaire pour l'appareil. REVENDICATIONS 1 - Appareil de traitement thérapeutique par rayon- nement, comprenant une source de rayonnement (12), un dis- positif de support (8) pour faire tourner la source de rayonnement autour d'une cible, et un dispositif (20) d'arrêt du faisceau pouvant être placé de façon à recevoir le rayonnement traversant la zone de la cible, caractérisé en ce que le dispositif d'arrêt du faisceau est fixé de façon rétractable sur le dispositif de support et comprend un premier et un second bras articulés (22,24) sur ce dis- positif de support, un troisième et un quatrième bras (26, 28) articulés sur les premier et second bras respectivement, un élément (20) d'arrêt du faisceau, des moyens pour fixer les troisième et quatrième bras sur l'élément d'arrêt du faisceau et des moyens d'entraînement (55) couplés à l'un des bras de telle sorte que les bras sont entraînés en rota- tion et que l'élément d'arrêt du faisceau est déplacé linéairement en translation. 2 - Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (48, 100) pour coupler mécaniquement au moins deux bras (22,24 - 90,92) de telle sorte que la rotation d'un bras entraîne la rotation de l'autre bras. 3 - Appareil suivant la revendication 2, caracté- risé en ce que" les moyens d'accouplement mécaniques sont constitués par des secteurs engrenant ensemble (48,100). 4 - Appareil suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les troisième et quatrième bras (26, - 28) comporte des parties de l'élément d'arrêt du faisceau. - Appareil suivant la revendication 4, caractéri- sé en ce que les troisième et quatrième bras comprennent (26,28) des parties (33,35) ayant dans leur ensemble les forme de disques, qui sont superposées et alignées axiale- ment et peuvent tourner autour d'un axe. 6 - Appareil suivant la revendication 5, caracté- risé en ce que le dispositif d'entraînement (55) accouplé il à l'un des bras comprend un moteur d'entraînement fixé à l'une des parties en forme de disque et comportant un arbre d'entraînement (74) aligné axialement avec l'autre partie en forme de disque et accouplé à celle-ci. 7 - Appareil de traitement thérapeutique par rayonnement comprenant une source de rayonnement (12), un dispositif (8) de support pour entraîner la source de rayonnement en rotation autour d'une cible, un dispositif (20) d'arrêt du faisceau fixé de façon rétractable au dis- positif de support et pouvant être placé de façon à recevoir le rayonnement traversant la zone de la cible, caractérisé en ce que le dispositif (20) d'arrêt du rayonnement comprend un premier et un second bras 722,24) articulés sur le dis- positif de support; un premier et un second éléments (26,28) comprenant chacun une partie (33,35) ayant dans son ensem- ble la forme d'un disque et sur sa périphérie une oreille (34,36)de fixation, des moyens pour monter rotatives les oreilles (34,36) de fixation des deux éléments sur les deux bras (22,24) respectivement, les parties (33,35), en forme de disque étant superposées, rotatives et en alignement axial; un dispositif d'entraînement (55) pour faire pivoter les bras (22,24) et tourner les éléments (26,28) de telle sorte que ceux-ci sont déplacés linéairement en translation. 8 - Appareil suivant la revendication 7, carac- térisé en ce que le dispositif d'entraînement (55) est cou- plé à l'un des bras (22,24) et entraîne celui-ci. 9 - Appareil suivant la revendication 7, carac- térisé en ce que le dispositif d'entraînement est fixé à l'un des éléments (26,28) et comporte un arbre d'entraîne- ment (74) aligné axialement avec les parties (33,35) en forme de disque et accouplé à l'autre de ces éléments de telle sorte que le dispositif d'entraînement provoque une rotation relative des parties en forme de disque et que les bras assurent un déplacement linéaire en translation des éléments en réponse à cette rotation relative. - Appareil suivant l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour accoupler mécaniquement les premier et second bras (22,24) de telle sorte que la rotation d'un bras par rapport au dispositif de support (8) entraîne l'autre bras en rotation par rapport à ce dispositif de support. 11 - Appareil de traitement thérapeutique par rayonnement suivant la revendication 10, caractérisé en ce que les moyens d'accouplement mécaniques comprennent des organes engrenant ensemble (48,100,101). 12 - Appareil suivant la revendication 11, carac- térisé en ce que les organes engrenant ensemble, compren- nent un premier secteur denté monté sur le premier bras (22,90) et un second secteur denté monté sur le second bras (24,92) de telle sorte que les deux secteurs dentés engrènent entre eux lorsque les bras tournent. 13 - Appareil suivant l'une des revendications 7 à 12, caractérisé en ce qu'il comprend des roulements disposés entre les parties en forme de disque afin de fa- ciliter la rotation relative de ceux-ci. 14 - Dispositif d'arrêt du faisceau, rétractable, pour appareil de traitement thérapeutique par rayonnement, caractérisé en ce qu'il comporte deux éléments (26,28), comprenant chacun une partie (33,35) ayant dans son ensem- ble la forme d'un disque et une partie (34,36) de fixation, les parties en forme de disque étant superposées de façon à pouvoir tourner et en alignement axial, un premier et un second bras (22,24) des moyens pour monter pivotantes les extrémités (30,32) de chacun des premier et second bras sur la partie (34,36) de fixation de l'un des deux éléments (26,28) respectivement, des moyens (40,42)pour articuler une autre extrémité de chaque bras sur le dispositif de support; des moyens (48,100) pour accoupler mécaniquement les premier et second bras (22,90,24,92), de telle sorte que le mouvement angulaire d'un bras par rapport au dispo- sitif de support déplace angulairement l'autre bras par rapport à ce même dispositif de support; et des moyens d'entraînement (55) pour faire tourner les bras et les parties en forme de disque et déplacer ainsi le disposi- tif d'arrêt du faisceau linéairement en translation. -Dispositif suivant la revendication 14, carac- térisé en ce que le dispositif d'entraînement (55) est couplé à l'un des bras. 16 - Dispositif suivant l'une des revendications 14,15, caractérisé en ce que le dispositif d'entraînement est fixé à l'un des éléments et comporte un arbre d'entraî- nement (74) aligné axialement avec les parties (33,35) en forme de disque et accouplé mécaniquement à l'autre élément. 17 - Dispositif suivant la revendication 16, ca- ractérisé en ce que le dispositif d'entraînement provoque une rotation relative des parties en forme de disque et que les bras assurent un déplacement linéaire en translation des éléments en réponse à cette rotation relative. 18 - Dispositif suivant l'une des revendications 14 à 17, caractérisé en ce qu'il comprend des roulements disposés entre les parties en forme de disque afin de faci- liter leur rotation relative. 19 - Dispositif rétractable d'arrêt du faisceau suivant l'une des revendications 14 à 18, caractérisé en ce que les moyens d'accouplement mécaniques sont constitués par des organes engrenant ensemble (48,100, 101). - Dispositif rétractable d'arrêt du faisceau suivant la revendication 19, caractérisé en ce que les organes engrenant ensemble comprennent un premier secteur denté fixé sur le premier bras, et un second secteur denté fixé sur le second bras, ces deux secteurs dentés engrenant ensemble lorsque les bras sont entraînés en rotation.