Brevet FR2501509A1 — publié le 19820917

DISPOSITIF DE RADIOGRAPHIE UTILISANT L'ACCELERATEUR DE PARTICULES CHARGEES D'UN APPAREIL DE RADIOTHERAPIE ET APPAREIL DE RADIOTHERAPIE EQUIPE D'UN TEL DISPOSITIF La présente invention a pour objet un dispositif de radio- graphie utilisant l'accélérateur de particules chargées, des électrons par exemple, d'un appreil de radiothérapie, ce dispositif étant destiné à permettre la vérification du positionnement de la zone à irradier par rapport à l'axe du faisceau d'irradiation. Un tel dispositif est plus particulièrement destiné au trai- tement de radiothérapie, le positionnement de la zone à traiter devant, dans tous les cas, être réalisé de façon très précise. La vérification du positionnement de la zone à traiter peut s'effectuer, de façon connue, à partir de repères tracés sur cette zone, mais cette méthode reste imprécise, si l'on tient compte de l'évolution possible de la morphologie du patient au cours du traitement de radiothérapie qui peut, en fait, durer plusieurs semai- nes. Il est également connu d'utliser, pour la vérification du bon positionnement du malade à traiter, un générateur de rayons X qui peut être fixé sur la tête d'irradiation, comme cela a été décrit dans l'article de R. WIDEROE concernant un Asklépitron (BROWN, BOVERI & CIE), soit sur un support placé à l'intérieur de la tête d'irradiation, comme décrit dans le brevet français ne 79 23598 de la Demanderesse. Dans d'autres appareils d',firradiation, la vérification du posi- tionnement de la zone à traiter est obtenue au moyen d'un faisceau "flash" de rayons X à haute énergie. Mais le dcliché obtenu de cette façon, à partir du faisceau nominal délivré par l'accélérateur, n'est pas de qualité satisfaisante et l'exploitation de ce cliché présente des difficultés. v,. I-a i Le dispositif suivant l'invention ne présente pas ces inconvé- nients et permet d'obtenir des images radiographiques de vérifi- cation de positionnement de la zone à traiter d'excellente qualité. Suivant l'invention, un dispositif de radiographie utilisant Pac- célérateur de particules chargées d'un appareil de radiothérapie destiné à fournir un faisceau d'irradiation d'axe YY comportant u accélérateur de particules chargées muni d'une source pouvant délivrer un faisceau f1 de particules chargées, une structure accélé- ratrice permettant d'obtenir, à partir du faisceau f, un faisceau f3 de particules chargées accélérées, un dispositif de déviation magné- tique des trajectoires des particules chargées, est caractérisé en oe qu'il comporte en outre au moins une cible destinée à être placée, au moins temporairement, sur le trajet du faisceau fi, et à permettre l'obtention d'un faisceau f2 de rayons X à basse énergie émis suivant laxe YY. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparaîtront à l'aide de la description ci-après et des dessins qui l'accompagnent sur lesquels: Les figures 1 à 3 représentent schématiquement trois exem- ples de réalisation d'un dispositif suivant l'invention. La figure 4 montre un exemple de réalisation d'une cible. Dans le premier exemple de réalisation montré en figure 1, le dispositif suivant l'invention comprend un accélérateur A de parti- cules (un accélérateur linéaire par exemple) muni d'une source S de particules (canon à électrons par exemple, comprenant une cathode 1, des électrodes 2... de types connus), une structure 3 accéléra- trice constituée d'une succession de cavités résonnantes 4 à micro- ondes, des moyens de couplage 5 permettant l'injection d'une énergie microonde dans la structure 3 accélératrice, des bobines 6 de focalisation du faisceau d'électrons issu de la cathode 1, un collima- teur primaire 7. A la sortie de la structure 3 accélératrice est disposé un dispositif D de déviation magnétique destiné à dévier le faisceau fi d'électrons issus de la cathode 1 et non accélérés dans le structure 3 accélératrice. Ce dispositif D de déviation magnétique comprend, dans l'exemple de réalisation montré en figure 1, un déviateur d1 destiné à dévier le faisceau fl d'un angle r*/2 (sens direct) suivi d'un déviateur d2 destiné à dévier le faisceau fl émergeant du déviateur dl, d'un angle T+/^ en sens oppose. Les déviateurs dl, d2 sont formés. cd'électro-aimants munis chacun d'une paire de pièces polaires disposées en vis-à-vis et délimitant des entrefers dans lesquels peut passer le faisceau f d'électrons. Le dispositif suivant l'invention comporte enfin une cible C, en tungstène par exemple, disposée sur l'axe YY et faisant avec cet axe YY un angle.", de telle sorte que le faisceau fl non accéléré émergeant du déviateur d2 puisse venir frapper cette cible C sensiblement en un point O intersection de la cible C et de l'axe YY. L'ensemble formé par le-déviateur D et la cible C est placé dans une enceinte E étanche au vide et rendue solidaire de l'accé- lérateur A. En fonctionnement, le canon à électrons peut être soumis à une tension de quelques kvolts par exemple 80 kvolts environ. Dans ces conditions, il émet un faisceau fl d'électrons, destiné à tra- verser la structure 3 accélératrice. Dans un premier temps, l'énergie microonde n'étant pas injec- tée dans la structure 3, le faisceau fl traverse la structure 3 sans être accéléré. A la sortie de la structure 3, le faisceau fl non accéléré pénètre dans l'entrefer des pièces polaires des électro- aimants formant le dispositif D de déviation qui est mis en fonction- nement. Le faisceau f1 subit une première déviation d'un angle I = + -, dans le premier déviateur dl, puis une seconde dé- viation d'un angle #2 = - ((+ /) dans le second déviateur d2/ étant supérieur ou égal à o(. Le faisceau f 1' émergeant du déviateur d2 vient frapper la face b de la cible C suivant un angle d'incidence /. Cette cible C émet alors, par cette face b, un faisceau f2 de rayons X à basse énergie permettant d'obtenir un 2501509- cliché radiographique de la zone à irradier et donc de vérifier le positionnement convenable de la zone à irradier par rapport à l'axe YY correspondant à la trajectoire moyenne du faisceau d'irradiation. Lorsque cette vérification est effectuée, la tension d'alimen- S tation des déviateurs dl et d2 est supprimée et l'accélérateur A mis en fonctionnement. Cet accélérateur A délivre un faisceau f3 de particules accélérées qui vient frapper la face a de la cible C. Sous l'impact du faisceau f3, la cible C émet, par sa face b, un faisceau f4 de rayons X à haute énergie, destinée à l'irradiation de la zone à-traiter, la trajectoire moyenne du faisceau f4 coîncidant avec l'axe YY. Ce faisceau f4 peut être collimaté, de façon connue, au moyen d'un système de collimation 8 à éléments mobiles, permettant la délimitation convenable du faisceau f4 d'irradiation. Le cliché radiographique obtenu au moyen du faisceau f2 de rayons X à basse énergie permet de vérifier, en plus du centrage de la zone à irradier, la surface de cette zone qui sera irradiée, telle que délimitée par ie système de collimation. - La figure 2 montre un deuxième exemple de réalisation dun dispositif suivant l'invention dans lequel l'axe YY fait un angle de avec l'axe du faisceau f 1, de particules non accélérées. Ce dispositif comprend un accélérateur A de particules muni d'une source de particules chargées (canon 10 à électrons par exemple), une structure 3 accélératrice permettant d'accélérer le faisceau fl de particules émis par le canon 10, et de délivrer un faisceau f3 de particules accélérées. Un dispositif D1 de déviation est disposé à la sortie de l'accélérateur dans une enceinte E à vide et permet de dévier de (/2 le faisceau f3 de particules accélérées. Une cible C1 escamotable, en tungstène par exemple, est placée dans l'enceinte E à vide en vis-à-vis de la sortie de l'accélérateur A de telle sorte que la face a1 de la cible C1 puisse émettre, sous l'impact du faisceau fi de particules chagées, non accélérées, un faisceau f2 de rayons X à basse énergie, ce faisceau f2 ayant pour axe, l'axe YY du faisceau de traitement. Le faisceau f2 de rayons X, comme dans l'exemple précédent, permet d'obtenir un cliché radiographique de la zone à traiter et donc de vérifier son positionnement avant irradiation et la surface qui sera effecti- S vement traitée. Lorsque cette étape de vérification est achevée, le dispositif D1de déviation est mis sous tension et l'accélérateur est mis en fonctionnement, délivrant un faisceau f3 de particules; chargées accélérées qui est dévié dans le dispositif D1 de façon que sa trajectoire moyenne viennent coincider avec l'axe YY cirradiation. Le faisceau de traitement peut être le faisceau f3 lui-même, ou un faisceau f4 de rayons X à haute énergie, obtenu en interposant sur le trajet du faisceau f3 une seconde cible C2 mobile. Sous l'impact du faisceau f3, la cible C2 peut émettre, de façon connue, le faisceau f4 de rayons X à haute énergie. Dans l'exemple de réalisation montré en figure 3, la cible C2 (voir figure 4) en tungstène par exemple, est de forme circulaire, d'axe yy. Elle comporte un orifice 11 excentré. Par rotation, la cible C2 peut occuper une première position Pi dans laquelle l'axe de l'orifice 11 codncide avec l'axe YY. Dans ce cas, le faisceau de traitement est le faisceau f3 de particules accélérées. Dans une seconde position P2 de la cible C2, l'orifice 1l est placé hors de l'axe YY et cette cible C2 peut accomplir sa fonction de cible et être bombardée par le faisceau f3. Dans ce cas, le faisceau de traitement est le faisceau f4 de rayons X à haute énergie. Les exemples de réalisation d'un dispositif suivant l'invention, montrés en figures 1 et 2, ne sont pas limitatifs. En particulier, le dispositif de déviation peut être d'un autre type que ceux qui ont été précédemment décrits. La figure 3 représente un autre exemple de réalisation dun dispositif suivant l'invention. Dans ce cas l'axe YY fait également un angle de 90 avec l'axe du faisceau f de particules non accélérées. Le dispositif de déviation D2 du type -destiné à dévier 'un angle 31/2, le faisceau f3 de particules accélérées issu de l'accélérateur A. Ce faisceau f 3, comme dans les exemples précédemment décrits, peut être utilisé directement comme faisceau de traitement ou peut être utilisé pour bombarder une cible C2 qui peut alors émett un faisceau f4 de traitement à rayons X de haute énergie. Un cible C1, placée dans Penceinte E à vide, et associée à des moyens de déplacement (non représentés sur la figure), peut être disposée temporairement sur le trajet du faisceau f1 de particules non accélérées sortant de l'accélérateur A. Cette cible escamotable C1 placée dans cette configuration est représentée en pointillé sur la figure 4. Parallèlement la cible C2 est orientée de telle sorte que l'orifice Il se trouve placé dans l'axe YY. Dans ces conditions on obtient un faisceau f2 de rayon X à basse énergie permettant de réaliser un cliché radiographique, d'excellente qualité, de la zone à traiter. Après vérification du positionnement, la cible mobile C1 est escamotée et le traitement peut être effectué soit avec un faisceau f3 de particules accélérées si l'orifice Il de la cible C2 est placé dans l'axe YY soit au moyen d'un faisceau f4 de rayons X à haute énergie si cet orifice est placé en dehors de cet axe YY. L'invention s'applique à tout appareil de radiothérapie utilisant un accélérateur de particules chargées équipé de ce dispositif de radiographie conforme à l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif de radiographie utilisant l'accélérateur de parti- cules chargées d'un appareil de radiothérapie destiné à fournir suivant un axe YY un faisceau d'irradiation, cet appareil comportant un accélérateur (A) de particules muni d'une source (S) de' particules chargées destinée à fournir un faisceau (f 1) de particules chargées, non accélérées, une structure accélératrice permettant d'obtenir un faisceau (f 3) de particules chargées, accélérées, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif de déviation magnétique (D) de particules chargées; au moins une première cible, destinée à être placée au moins temporairement de manière à recevoir le faisceau (f) de particules non accélérées à émettre suivant Paxe YY, un faisceau (f) de rayons X à basse énergie. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que cette première cible est une cible fixe (C), placée suivant l'axe YY et faisant un angle ( /12 - of) avec cet axe YY, la cible (C) étant destinée dans un premier temps à être bombardée, par le faisceau (fI) de particules chargées, non accélérées, de façon à émettre le faisceau (f 2) de rayons à basse énergie et, dans un second temps par le faisceau (f 3) de particules chargées, accélérées, de façon à émettre un faisceau (f 4) de rayons X à haute énergie. 3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif de déviation magnétique (D) comprend au moins deux déviateurs (dl, d2) prévus pour dévier le faisceau (f) de particules chargées, non accélérées, issu de l'accélérateur (A) successivement d'un angle ?', puis d'un angle f2, de sens opposés. 4. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en oe que l'angle d'incidence du faisceau (f 1) dévié, arrivant sur la cible (C), est égal à /È supérieur ou égal à o. 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'axe YY fait un angle de 90 avec l'axe du faisceau (f 1) de particules chargées non accélérées. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le dispositif (D) de déviation est du typel/2, l'axe du faisceau (f3) de particules chargées étant alors confondu avec l'axe YY. 7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le dispositif (D) de déviation est du type 3I/2, l'axe ci faisceau (f3) de particules chargées étant alors confondu avec l'axe YY. 8. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 6, caractérisé en ce que la première cible est une cible escamotable (CI) capable d'être positionnée sur le parcours du faisceau (fl) pour émettre le faisceau (f2) de rayons X à basse énergie, orienté selon l'axe YY. 9. Dispositif selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une seconde cible (C2) placée sur l'axe YY et capable d'occuper deux positions (P1) et (P2). 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que cette cible (C2) est de forme circulaire et comporte un orifice (11) excentré tel qu'en position (P2) elle accomplisse sa fonction de cible et en position (P1), l'axe de l'orifice (11), coïncidant avec l'axe YY- elle laisse passer librement tout faisceau émis selon cet axe. 11. Dispositif selon l'une des revendications 9 ou 10, carac- térisé en ce que la cible (C2) étant un position (P1) la cible (C1) est positionnée sur le parcours du faisceau (fi) et émet un faisceau (2) de rayons X à basse énergie selon l'axe YY. 12. Dispositif selon l'une des revendications 9 ou 10, carac- térisé en ce que la cible (C1) étant escamotée, la cible (C2) est en position (P1) et le faisceau de particules chargées accélérées (f3) est émis. 13. Dispositif selon l'une des revendications 9 ou 10, carac- térisé en ce que la cible (C1) étant escamotée, la cible (C2) est en position (P2), le faisceau (f3) est émis et bombardant la cible (C2) entraîne l'émission d'un faisceau (f 4) de rayons X à haute énergie. 14. Appareil de radiothérapie équipé Pd'un dispositif selon l'une des revendications précédentes.