Brevet FR2466084A1 — publié le 19810327

MES.PAT 1 La présente invention a pour objet un appareil de neutrothé- rapie utilisant un accélérateur de particules chargées et puins particulièrement une tête d'irradiation pour cet appareil, Certains appareils de neutrothéraDie utilisent des accéléra- teurs de particules chargées du type accélérateur linéaire pouvant fournir un faisceau d'électrons accélérés à quelques dizaines de MeV, ou des accélérateurs du type cyclotron destinés à accélérer des deutons entre 15 et 35 MeV par exempie ou des protons entre et 50 MeV par exemple. Ces accélérateurs de particules sont généralement associés à un dispositif d'irradiation isocentrique-comprenant unbras mobile, pouvant tourner de 360 (ou - 1800) autour d'un axe horizontal, ce bras mobile étant muni à son extrémité libre d'une tête d'irradiation comportant notamment une cible destinée à être bombardée par le faisceau de particules accélérées et émettre, sous l'impact de ce faisceau, un faisceau de neutrons. Un colli- mateur associé à la cible permet de délimiter un faisceau utile de neutrons à partir des neutrons émis par la cible. Une opération importante dans toute utilisation d'appareils d'irradiation, en particulier lorsqu'il s'agit d'appareils médicaux d'irradiation, est le positionnement de la zone à irradier par rapport au faisceau d'irradiation. Parmi les moyens connus de contrôle du positionnement de la zone à traiter on peut citer les systèmes à palpeurs associés à un organe d'impression qui se déplace simultanément avec le palpeur et trace le contour de la zone à irradier. Il est aussi connu d'utiliser comme moyens de contrôle de positionnement dans les appareils à rayons X, le faisceau d'irra- diation lui-même, réglé momentanément à faible énergie pour le contrôle du positionnement de la zone à traiter. La tête d'irradiation de l'appareil à neutronthérapie suivant l'invention comporte un système de positionnement et de vérifica- tion du positionnement de la zone à traiter> ce contrôle étant effectué et enregistré avant chaque séance de traitement. Suivant l'invention> une tête d'irradiation pour un appareil de neutronthérapie comportant un accélérateur de particules chargées, une cible pouvant émettre des neutrons sous l'impact du faisceau de particules chargées accélérées, un collimateur d'axe ZZ délimitant un faisceau utile de neutrons, est caractérisé en ce que la tête d'irradiation comporte une source pouvant émettre un faisceau f1 lumineux, une source pouvant-émettre un faisceau f2 de rayons X, et des moyens permettant de placer temporairement et successivement les faisceaux f1 et f2 suivant l'axe ZZ du collima- teur, le faisceau f, permettant le positionnement de la zone à traiter et le faisceau f2 permettant la vérification de ce posi- tionnement. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparaîtront à l'aide de la description ci-après et des dessins qui l'accompagnent et sur lesquels: La figure 1 représente un dispositif de neutronthérapie muni d'une tête d'irradiation suivant l'invention La figure 2 montre une coupe transversale suivant BB de la tête d'irradiation suivant l'invention. Les figures 3 et 4 représentent respectivement un collimateur utilisé dans la tête d'irradiation suivant l'invention et un détail de ce collimateur. Le dispositif de neutronthérapie suivant l'invention, montré en figure 1, comporte un accélérateur 1 de particules chargées, un bras mobile 3 isocentrique, pouvant tourner au moyen d'un roulement 2 à galets autour d'un axe XX coïncidant avec la tra- jectoire moyenne des particules accélérées-émergeant de l'accélé- rateur 1, ce bras 3 mobile portant à son extrémité libre une tête 4 d'irradiation. Des déviateurs magnétiques D1, D2 sont placés dans le bras 3 mobile, permettant de dévier le faisceau F de particules accélérées d'un angle 9 déterminé. La tête 4 d'irradia- tion est munie d'une cible 5 pouvant émettre des neutrons sous l'impact du faisceau F de particules accélérées, un blindage 6 délimitant un faisceau N utile de neutrons? un système collimateur 9 d'axe ZZ et des moyens de vérification, de type connu, des caractéristiques du faisceau N utile de neutrons, Dans la tête d'irradiation suivant l'invention est placée une tourelle 7 mobile autour d'un axe zz, cette tourelle 7 étant portée, par l'intermédiaire d'un roulement à billes par exemple, par un plateau-support 8 muni d'une ouverture A d'axe ZZ. Cette tourelle 7 comporte, comme le montre la figure 2, trois ouvertures a1, a2, a3. A l'ouverture a1 de la tourelle 7 est associée une source lumineuse S1 pouvant émettre un faisceau lumi- neux de trajectoire moyenne f1, et, à l'ouverture a2 est associé un appareil S2 à rayons X pouvant émettre un faisceau de rayons X de trajectoire moyenne f2. Les sources S1 et S2 sont disposées de telle sorte que les trajectoires moyennes fi et f2' sensiblement parallèles à l'axe ZZ et traversant respectivement les ouvertures a1 et a2, sont équidistante de l'axe zz. Dans ce qui suit, les faisceaux lumineux et de rayons X seront respectivement repérés par leurs trajectoires moyennes f1 et f2. L'utilisation de l'appareil de radiothérapie suivant l'inven- tion comporte les étapes suivantes - positionnement, par rapport à l'axe ZZ du système de colli- mation 9, de la zone à traiter, ce positionnement étant réalisé au moyen du faisceau lumineux f1 qui délimite, dans le plan de la zone à traiter, cette zone à traiter. La dimension du spot lumineux fourni par le faisceau f1 est déterminé au moyen du système colli- mateur 9, ce faisceau f1 émis par la source S1 ayant traversé successivement l'ouverture a1 et l'ouverture A, - vérification de ce positionnement de la zone à traiter. Cette vérification est obtenue au moyen du faisceau f2 de rayons X émis par la source S21 la trajectoire moyenne de ce faisceau f2 étant amenée en coïncidence avec l'axe ZZ par une seconde rotation de la tourelle 7 autour de l'axe zz. La source S2, mise en fonctionnement, permet de prendre un cliché radiographique (ou d'effectuer une radioscopie) de la zone à traiter et de vérifier ainsi son posi- tionnement convenable par rapport à l'axe ZZ du systèmie collima- teur 9, - enfin, par une dernière rotation de la tourelle 7, l'axe de l'orifice a3 qui permet le passage du faisceau N d'irradiation, 3o est placé suivant l'axe ZZ. Cette troisième rotation étant effectuée, un système de sécurité associé à la tourelle 7- est alors déverrouillé automati- quement (ou manuellement) autorisant la mise en fonctionnement de l'accélérateur 1 et l'irradiation par le faisceau N utile de neutrons de la zone à traiter, le faisceau N utile de neutrons issu de la cible 5 traversant successivement les ouvertures a3 de la tourelle 7 et A du plateau-support 8, ainsi que le système collimateur 9. Dans cet orifice a3 peuvent être disposées des chambres 10 d'ionisation (figure 1) permettant le contrôle des caractéristiques du faisceau N d'irradiation (débit de dose en particulier). Il est possible de placer suivant l'axe de l'orifice ai, en amont des chambres 10 d'ionisation, un filtre il de type connu, en polyéthy- lène par exemple, permettant de filtrer le faisceau N de neutrons et éliminer les neutrons de trop faible énergie. Cependant, il est à remarquer que la cible à rayons X (non représentée) de la source S2 de rayons X est, à cause de la réalisation de la tête d'irradiation, placée en aval de la cible émettant le faisceau de neutrons, puisque cette cible 5 est portée par l'enceinte à vide de la tête d'irradiation et ne peut se déplacer. De ce fait, la surface de la zone irradiée par le faisceau f2 de rayon X est un peu plus grande que la surface de la zone qui sera irradiée par le faisceau N de neutrons. Afin d'obtenir une délimitation rigoureuse de cette zone à traiter,le système collimateur 9 équipant la tête d'irradiation suivant l'invention peut comportercomme montré en figures 3 et 4, un ensemble amovible d'éléments 20, 21, 22 de forme cylindrique dont l'ouverture axiale, de forme tronc-conique, peut présenter à son extrémité libre un écran ayant une ouverture carrée ou rectangulaire muni sur son pourtour intérieur, un peu en retrait de ce pourtour, des fils de plomb 23, 24, 25, 26 positionnés de telle sorte que la projection de ces fils 23, 24,... sur le film sensible aux rayons X disposé dans le plan de la zone à traiter visualise rigoureusement le champ qui sera soumis au faisceau N utile de neutrons. REVENDICATIONS 1. Tête d'irradiation pour un appareil de neutronthérapie comportant un accélérateur de particules chargées, une cible pouvant émettre des neutrons sous l'impact du faisceau de parti- cules chargées accélérées, un système collimateur d'axe ZZ délimitant un faisceau N utile de neutrons, caractériséeen ce que la tête d'irradiation comporte une source (SI) pouvant émettre un faisceau lumineux de trajectoire moyenne f1, une source (S2) pouvant émettre un faisceau de rayons X de trajectoire moyenne f2 et des moyens permettant de placer temporairement et succes- sivement les faisceaux f1 et f2' émis respectivement par les sources (S1) et (S2), suivant l'axe ZZ du système de collimation, le faisceau f1 permettant le positionnement d'une zone à traiter et le faisceau f2 permettant la vérification de ce positionnement. 2. Tête d'irradiation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les sources (S1 et S2) sont fixées sur une tourelle (7) mobile autour d'un axe zz parallèle à l'axe ZZ et munie de trois ouvertures (a1, a2, a3) destinées respectivement au passage des faisceaux fIl f2 et au passage du faisceau utile N de neutrons, les trajectoires moyennes des faisceaux fil f2 et N étant sensi- blement parallèles et équidistantes de l'axe zz, et en ce que des moyens assurent la rotation de la tourelle (7) autour de l'axe zz. 3. Tête d'irradiation suivant la revendication 1> caractérisée en ce que des chambres de mesure permettant de vérifier les carac- téristiques du faisceau N de neutrons sont disposées dans l'ouver- ture (a3). 4. Tête d'irradiation suivant la revendication 1> caractérisée en ce que le système collimateur (9) délimitant le faisceau N utile de neutrons comporte à son extrémité libre des moyens de délimitation de la zone à traiter coopérant avec le faisceau de rayons X émis par la source S2 et permettant de visualiser avec précision la zone à traiter qui sera effectivement soumise au faisceau de neutrons. 5. Tête d'irradiation suivant la revendication 4, caractérisée en ce que les moyens de délimitation comportent des fils de plomb disposés en retrait du pourtour intérieur système collimateur (9) du faisceau N de façon telle que l'image de ces fils obtenue au moyen du faisceau f2 de rayons X sur un film sensible placé dans le plan de la zone à traiter coTncide exactement avec le contour de la zone à traiter.