Brevet FR2473776A1 — publié le 19810717

La présente invention se rapporte à un appareil d'irradiation utilisant des sources radioactives telles que le cobalt 60 par exemple. Un objet de la présente invention est un appareil d'irradiation destiné à délivrer un faisceau d'irradiation de dimensions précises, facilement réglables, et permettant d'éliminer les zones de pénombre. Un autre objet de cette invention est de fournir un appareil permettant le changement des sources radioactives sans avoir recours à des manipula- tions délicates sur le lieu même de l'utilisation de l'appareil. En ?ffet, les appareils d'irradiation de type connu, utilisant des sources radioactives, présentent un inconvénient important qui est le changement de ces sources radioactives lorsqu'elles ont perdu, au cours du temps, une quantité déterminée de leur activité. En particulier, lorsque ces appareils sont utilisés en radiothérapie, il est nécessaire de suspendre leur utilisation et de demander à une équipe spécialisée de procéder sur place au changement de 5 ces sources avec un matériel adapté tel que celui décrit par exemple dans le brevet américain NI 2 876 363. L'appareil d'irradiation objet de la présente invention évite ces inconvénients. La présente invention, due à MM. Claude PERRAUDIN et Edmond AMARGE de la Société C.G.R.-MeV, Buc (France), à M. le Professeur Jean- Claude HORIOT du Centre G. François Leclerc, Dijon (France) et à MM. Jean-Paul GUIHO, Gérard TANIEL, Georges VIEL et Jean-Pierre BRETHON du Commissariat à l'Energie Atomique, Saclay (France), a pour objet un appareil d'irradiation utilisant au moins une source radioactive et comprenant un support fixe auquel est associé un bras mobile autour d'un axe XX, une tête d'irradiation formée d'une enceinte en matériau imperméable au rayonnement de la source et, dans cette enceinte, un premier blindage de protection biologique entourant au moins partiellement un second blindage de protection biologique, ce second blindage étant muni d'un logement destiné à recevoir la source radioactive, un collimateur primaire destiné à collimater le rayonnement émis par la source radioactive et un système de collimation secondaire du faisceau comportant un pot conique en matériau imperméable au faisceau d'irradiation et, articulé sur ce pot conique, deux paires d'armatures, chacune des armatures étant mobile autour d'un axe de rotation fixé sur le pot conique, les armatures étant munies de lames collimatrices, caractérisé en ce que chaque armature est reliée au pot conique au moyen d'un système de compas formé de deux étriers s'articulant entre eux autour d'un axe dd, l'un des étrier pouvant tourner autour dun axe bb fixé sur le pot conique et l'autre étrier pouvant tourner autour d'un axe cc fixé sur l'armature, les axes dd, bb, cc étant parallèles à l'axe de rotation de l'armature. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques appa- rartront à l'aide de la description ci-après et des dessins qui l'accompagnent et sur lesquels: - la figure 1 représente schématiquement un appareil d'irtradiation suivant l'invention; - la figure 2 montre en coupe longitudinale une tête d'irradiation utilisée dans l'appareil d'irradiation suivant l'invention; - la figure 3 représente, en coupe longitudinale, un système de colli- mation secondaire utilisé dans l'appareil d'irradiation suivant l'invention; - la figure 4 montre une vue partielle, en perspective, du système de collimation de la figure 3; - la figure 5 représente un système de déplacement des armatures du collimateur secondaire; - la figure 6 représente un système d'élimination de pénombre associé à une armature du collimateur secondaire. L'appareil d'irradiation montré en figure 1 et qui peut être utilisé avantageusement en radiothérapie, comporte: - un support 1 fixe; - un bras 2 mobile autour d'un axe XX; - une tête d'irradiation 3; - un collimateur primaire 13; - un disposiitf de collimations secondaire 4 d'axe YY. La figure 2 représente, en coupe longitudinale, un exemple de réali- sation d'une tête d'irradiation 3 utilisée dans le dispositif d'irradiation suivant l'invention. Cette tête d'irradiation 3 comporte une enceinte 5 ayant la forme d'une cuvette munie d'un rebord 6. Cette enceinte 5 peut être fixée de façon amovible sur le bras 2 mobile au moyen de vis traversant ce rebord 6. Dans cette enceinte 5 sont placés un premier blindage fixe 7 de protection biologique entourant au moins partiellement un second blindage mobile 8 de protection biologique, ce second blindage 8 étant muni d'un loge- ment 9 destiné à recevoir une source radioactive 10. Ce logement 9 s'ouvre vers l'extérieur du blindage 8 de façon à laisser passer le faisceau F d'irradiation délivré par la source 10 radioactive. Dans l'exemple de réalisation montré en figure 2, le blindage mobile 8 de protection biologique est constitué par un disque épais pouvant tourner autour d'un axe passant par son centre C, comme il a été décrit dans la demande de brevet français NI 78.32 123. Dans ce blindage 8 peut être disposée une fibre optique 11 destinée à transmettre, à travers ce blindage 8, un flux lumineux émis par une source lumineuse 12 et à amener ce flux lumineux, pour une position déterminée du blindage 8, en coincidence avec l'axe YY, ce flux lumineux permettant une simulation optique du faisceau F d'irradiation. L'appareil d'irradiation suivant l'invention est muni d'un collimateur 13 primaire d'axe YY, de type connu, et d'un dispositif de collimation secondaire 4 suivant l'invention. Ce dispositif de collimation secondaire 4, fixé sur le bras mobile 2 de façon amovible, au moyen d'un plateausupport 15 par exemple et de vis 16, est décrit dans ce qui suit. Ce dispositif de collimation secondaire (figure 3) comprend un pot conique 14 en matériau imperméable aux rayonnements de la source 10 radioactive, deux paires d'armatures 20, 21; 22, 23 (seules les armatures 20, 21 sont visibles sur la figure 3) solidaires du pot conique 14. Les armatures 20, 21 sont munies respectivement d'une série de lames 120,1 1202, 1203 et 1211î 12122 1213;... disposées à la suite les unes des autres et perpendi- culaires à l'armature à laquelle elles sont associées. Les armatures 20, 21, mobiles respectivemnet autour d'axes a20 et a21 fixés sur le pot conique 14, sont associées à un système mécanique de déplacement leur permettant de se déplacer simultanément et de façon identique. Il en est de même des armatures 22, 23 (non représentées) disposées dans un plan perpendiculaire au plan formé par les armatures 20, 21. Les armatures 22, 23 sont mobiles autour d'axes a22, a23 (non visibles sur la figure 3), un autre système mécanique de déplacement, identique à celui précédemement cité étant associé aux armatures 22, 23. 4. La figure 5 montre schématiquement, à titre d'exemple de réalisation non limitatif, un système mécanique de déplacement des armatures 20, 21 placées en vis-à-vis. Ce système comprend deux pignons 17, 18 de renvoi, pouvant tourner autour d'axes passant par leur centre 01, 0 respectifs; et une charne 19 entourant ces pignons 17, 18. Les armatures 20, 21 sont fixées respectivement sur la charne 19 en deux points A et B symétriques par rapport à un point M situé à mi-distance des centres 01, 0 2 ces points A et B et donc les armatures 20, 21 se déplaçant en sens inverse lorsque le système est mis en fonctionnement. Afin d'éviter tout jeu préjudiciable au bon fonctionnement du dispositif de collimation chacune de ces armatures 20, 21; 22, 23 du dispositif de collimation secondaire suivant l'invention, est associée à un système de compas montré de façon détaillée en figure 4. Le système de compas associé à l'armature 20 comprend un. premier étrier t201 mobile autour d'un axe bb fixé sur le pot conique 14, un second étrier t202 mobile autour d'un axe cc perpendiculaire à l'armature 20 et fixé sur cette armature 20. Les étriers t201 et t202 s'articulent entre eux autour d'un axe dd libre. Les seuls mouve- ments des étriers t201, t202 sont donc des mouvements de rotation autour des axes bb, cc, dd de telle sorte que les armatures 20, 21 restent copla- naires au cours de leur déplacement. Des vis pointeaux peuvent assurer le positionnement définitif des bras t201, t202; t211, t212 Egalement suivant l'invention, le dispositif de collimation secondaire est muni d'un système d'élimination de pénombre. En effet, lorsque la source radioactive 10 est de diamètre assez important (1 à 2 cm par exemple) les bords du champ de traitement sont affectés d'une pénombre, conséquence de la forme géométrique du dispositif de collimation secondaire, les deux armatures 20 et 21 en vis- à-vis étant mobiles autour de deux axes a20 et a21 séparés l'un de l'autre par une distance supérieure au diamètre de la source 10 radioactive. La figure 6 montre un détail de ce système d'éliminaeion de pénombre o seule l'armature 21 a été représentée. A cette armature 21 sont associées deux lames P211, P212 d'élimination de pénombre. La lame P212 est fixée à l'extrémité d'une tige u21 pouvant coulisser dans l'armature 21 àorres- pondante. La lame P211 est fixée sur l'armature 21. L'angle d'ouverture 2 9' des armatures 20, 21 en vis-à-vis et la position de la lame P212 mobile sont vérifiées au moyen d'un système de contrôle de positions associé à chaque paire d'armatures 20, 21 (et 22, 23). A chaque angle d'ouverture 2 c des armatures associées, correspond une position des lames P202 et P212 en vis- à-vis (seule la lame P212 est visible sur lafigure 6) assurant l'élimination de la pénombre sur les bords du champ de traitement. Comme montré en figure 6 le système de contrôle de l'angle d'ouverture 2 C et de la position de la lame P212 comporte un boftier 30 fixé sur l'armature 21. A l'intérieur de ce bortier 30 est placé un palpeur 31 venant s'appliquer, au moyen d'un resort 33, au fond d'une rainure 32 ménagée dans la tige u21 pouvant coulisser dans l'armature 21. Cette rainure 32 est oblique par rapport à l'axe de coulissement. A l'extrémité libre du palpeur 31 est fixée l'une des extrémités d'un fil 34, l'autre extrémité du fil 34 étant fixée à la périphérie d'un tambour 35 de section circulaire pouvant tourner autour d'un axe 36 passant par son centre et fixé sur le pot conique 14. Une aiguille 37 solidaire du tambour 35 peut se déplacer sur un cadran 38 gradué placé à l'extérieur du pot conique 14. Dans l'exemple de réalisation montré en figure 6 la lame P211 fixe de pénombre est solidaire du boftier 30. Un ressort de rappel (non visible sur la figure) est placé dans le tambour 35 afin de maintenir tendu le fil 34. Ce ressort est fixé, d'une part, sur l'axe 36 et, d'autre part, sur le tambour 35. En fonctionnement, à une valeur donnée de l'angle d'ouverture 2 8-des armatures 20 et 21 et une position donnée des lames P202 et P212 d'élimination de pénombre (distance h des lames P202, P212 égale à h1) correspond une largeur 1 = 11 du champ de traitement (la valeur de 1 est indiquée sur le cadran 38 gradué). Pour le même angle d'ouverture 2 O et une autre position des lames P202, P212, la largeur 1 du champ de traitement est égale à 12. Le cadran 38 associé à une paire d'armatures 20, 21 par exemple, fournit donc l'une des dimensions (la largeur 1) du champ de traitement, de forme rectangulaire par exemple. L'autre dimension sera fournit par un système de contrôle identique, associé à l'autre paire d'armatures (non représentées). Dans l'exemple de réalisation décrit, les lames P202, P212 d'élimination de pénombre placées en vis-à-vis peuvent être positionnées simultanément, de façon identique, soit manuellement, soit par exemple au moyen d'un moteur couplé aux tiges u20, u21 portant respectivement les lames P202 P201- Dans un autre exemple de réalisation, un système de contrôle des dimensions du champ de traitement peut être associé à chacune des armatures 20, 21 (et 22, 23 non représentées), les cadrans gradués 38 associés à ces armatures 20, 21 (et 22, 23) donnant alors respectivement les valeurs des distances dl, d2 séparant deux des bords du champ de traitement à l'axe YY. (Dans ce cas on doit avoir d = d2 =-). Enfin, dans l'exemple de réalisation montré en figure 3 du système de collimation secondaire suivant l'invention, le pot conique 14 peut tourner autour de l'axe YY. En effet, un système de fixation 30 de ce pot conique 14 sur le bras 2 mobile, comporte un roulement 31 inséré entre deux paliers 32, 33, le palier 32 étant solidaire du pot conique 14 et le palier 33 fixé de façon amovible sur le bras 2 mobile. REVENDICATIONS 1. Appareil d'irradiation utilisant au moins une source radioactive et comportant un support (1) fixe auquel est associé un bras (2) mobile autour d'un axe XX, une tête d'irradiation (3) comprenant une enceinte (5) en matériaux imperméables au rayonnement de la source et, dans cette enceinte (5), un premier blindage (7) de protection biologique entourant au moins partiellement un second blindage (8) de protection biologique, ce second blindage (8) étant muni d'un logement (9) destiné à recevoir la source (10) radioactive, un collimateur primaire (13) et un dispositif de collimation secondaire (4) comportant un pot conique (14) en matériau imperméable au faisceau F d'irradiation et, solidaire de ce pot conique (14) d'axe YY, deux paires d'armatures (20, 21; 22, 23), chacune des armatures, mobile autour d'un axe fixé sur le pot conique (14), étant associée à un système mécanique de déplacement, chaque armature (20...) étant munie de lames (l201, f202' 1203...) disposées sensiblement perpendiculairement à l'armature (20...) sur laquelle elles sont fixées, caractérisé en ce que chaque armature (20,...) est reliée au pot conique (14) au moyen d'un système de compas formé de deux étriers (t201, t202) s'articulant entre eux autour d'un axe dd, l'un des étriers (t201) pouvant tourner autour d'un axe bb fixé sur le pot (14) conique et l'autre étrier (t202) pouvant tourner autour d'un axe cc fixé sur l'armature (20...) considérée, les axes (dd, bb, cc) étant parallèles à l'axe (a20) de rotation de cette armature (20) sur laquelle il est fixé. 2. Appareil d'irradiation suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ce système mécanique de déplacement de deux armatures (20, 21) placées en vis-à-vis comporte deux pignons (17, 18) de renvoi pouvant tourner autour d'axes passant par leur centre (O 1 02) et une charne (19) entourant les pignons (17, 18), et en ce que les armatures (20, 21) sont fixées rcspcctivement sur la chalhe (19) en deux points (A, B) symétriques par rapport à un point (M) situé à mi-distance des centres ( 1, 02). 3. Appareil d'irradiation suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de collimation secondaire est muni d'un système d'élimination de pénombre comportant, associée à chaque armature (21...), une lame P212 fixée sur une tige (u21) qui peut coulisser respectivement dans l'armature (21) correspondante et en ce que des systèmes de contrôle permettant de déterminer l'angle d'ouverture 2& des armatures (20, 21;...) en vis-à-vis ainsi que la position des lames d'élimination de pénombre sont associées aux paires d'armatures (20, 21;...). 4. Appareil d'irradiation suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le système de contrôle de la position des armatures (20, 21...) et des lames d'élimination de pénombre P201, P212 correspondantes comporte, associés au moins à une des armatures (20, 21;...) en vis-à-vis: un boiler (30) fixé sur l'armature (21), dans ce bottier (30) étant placé un palpeur (31) venant s'introduire dans une rainure (32), oblique par rapport à l'axe de coulissement, d'une tige (u21) coulissant dans l'armature (21), un ressort (33) destiné à appliquer ce palpeur (31) au fond de la rainure (32) oblique, en ce que, à l'extrémité libre du palpeur (31) est fixée l'une des extrémités d'un fil (34), l'autre extrémité de ce fil (34) étant fixée à la périphérie d'un tambour (35) circulaire pouvant tourner autour d'un axe (36) passant par son centre, et en ce qu'une aiguille (37) est fixée sur le tambour, perpendiculairement à l'axe (36), cette aiguille (37) pouvant se déplacer sur un cadran 38 gradué. 5. Appareil d'irradiation suivant l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que le pot conique (14) est solidaire d'un plateau- support (15) destiné à être fixé au moyen de vis (16) sur le bras mobile (2). 6. Appareil d'irradiation suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le pot conique (14) est associé à.un système de fixation (30) permettant sa fixation amovible sur le bras mobile (2), ce système de fixation (30) comprenant un plateau disposé perpendiculairement à l'axe YY et formant un palier (32) solidaire du pot conique (14), un palier (33) fixé de façon amovible sur le bras mobile (2) et, entre les paliers (32, 33), un roulement (31). 7. Appareil d'irradiation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'enceinte (5) de la tête d'irradiation (3) est munie de rebords permettant sa fixation temporaire, au moyen de vis, sur le bras (2) mobile.