Brevet FR2533849A1 — publié le 19840406

La présente invention concerne de façon générale le matériel de radiothérapie, et elle porte plus particu- lièrement sur un procédé et des moyens pour produire un filtre de compensationde tissus pour l'utilisation en radiothérapie. L'utilisation de la radiothérapie pour traiter des tumeurs dans un patient nécessite l'application d'une dose de radiation uniforme dans des zones limitées et à la profondeur de la tumeur On sait cependant que des faisceaux de radiation tombant sur des surfaces irréguliè- res donnent lieu à une distorsion des courbes isodoses. Par exemple, dans le traitement de tumeurs dans les zones de la poitrine, du cou et de la tête, des faisceaux de ra- diation tombent nécessairement sur des surfaces de peau irrégulières, ce qui peut conduire à des courbes isodoses distordues On pourra voir par exemple à cet égard l'ou- vrage de Johns et Cunningham, The Physics of Radiology, Thomas Brooks 1974, pages 404-407. Il a été proposé d'utilioerune "pastille" en contact avec la peau ou un filtre de compensation placé à distance de la peau, dans le chemin du faisceau de radia- tion, dans le but de remettre en forme les courbes isodo- ses pour réaliser un traitement unforme d'une tumeur à l'intérieur du corps d'un patient Le filtre de compensa- tion est préférable à la "pastille" pour traiter des tu- meurs très au-dessous de la surface de la peau, du fait qu'il permet'd'épargner la peau Johns et-Cunningham sug- gèrent de construire des filtres de compensation en utili- sant des feuilles minces de plomb découpées individuelle- ment selon un contour déterminé et collées ensemble pour former un filtre stratifié composite Dans un article in- titulé "A semiautomatic Cutter For Compensating Filter", International Journal Radiation Onology-Biology-Physics, 1976, Vol 1, pages 355-360, Cumingham et Col décrivent l'utilisation d'une fraiseuse pour fraiser un filtre basé sur un bloc de cire qui reproduit la forme de la peau d'un patient Dans un article intitulé "An Apparatus for the Construction of Irregular Surface Compensators For Use in Radial Therapy", Radiology, Vol 90, N O 3, pages 593-594, mars 1968, Kahn et Col décrivent un appareil comportant un ensemble de tiges réglables destinées à 9 tre position- nées sur la peau d'un patient pour définir le contour d'un filtre. Tous ces procédés connus pour former des filtres de compensation ne sont généralement pas très précis et ont tendance à être g Cnants pour le patient la construc- tion d'un seul compensateur peut 9 tre très couteuse et prendre beaucoup de temps En outre, la construction de compensateurs nécessite du personnel extrêmement qualifié pour utiliser l'appareil O L'invention porte sur un procédé et un appareil perfectionné pour produire un filtre de compensation. Un but de l'invention est donc de procurer un procédé perfectionné pour produire un filtre de compensa- tion, qui puisse être mis en oeuvre aisément. Un autre but de l'invention est de procurer un appareil utilisable pour fabriquer un filtre de compensa- tion, qui soit précis et d'utilisation souple. Un autre but de l'invention est de procurer un filtre de compensation plus précis et moins coûteux pour l'utilisation en radiothérapie. Brièvement, conformément à l'invention, on uti- lise un palpeur pour explorer le contour de la surface d'un patient, et une fraise pour tailler un moule Le pal- peur et la fraise sont accouplés, ce qui fait que le mou- vement du palpeur produit un mouvement de la fraise On explore un contour du patient-avec le palpeur, et la frai- se taille un moule en définissant ainsi dans le moule une cavité qui correspond à la partie explorée du patient O On emplit ensuite la cavité avec une matière appropriée pour mouler le filtre. L'appareil comprend un support mécanique et une potence sur laquelle un premier guide et un second guide sont montés de façon pivotante le palpeur et son bottier sont montés en association de façon à se déplacer le long du premier guide pour suivre le contour du patient, et la fraise- et son boîtier de support sont montés en association de façon à se déplacer le long du second guide pour tailler la matière du moule Le palpeur et son boîtier sont ac- couplés mécaniquement à la fraise et-à son boitier, ce qui fait qu'un mouvement du palpeur et de son bottier le long- du premier guide déplace la fraise et son boîtier le long du second guide L'accouplement mécanique entre le palpeur et la fraise est de préférence réglable, grâce à quoi les mouvements du palpeur et de la fraise correspondent au rapport entre l'absorption des radiations par le tissu et l'absorption des radiations-par la matière de compensation. L'invention sera mieux comprise à la,lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: la figure i est une vue en élévation de face d'un appareil conforme à un mode de réalisation de l'in- vention. la figure 2 est une vue en élévation latérale de l'appareil de la figure 1. Ia figure 3 est une vue en perspective d'un moule qui a été taillé en utilisant l'appareil des figures 1 et 2. les figures 4 et 5 sont des coupes du moule de la figure 3 selon la ligne 4-4. La figure 6 est une coupe d'un filtre de compen- sation moulé au moyen du moule de la figure 3. la figure 7 montre un exemple d'appareil-de ra- diothérapie comprenant le filtre de compensation de la figure 6. On va maintenant considérer les dessins, sur les- quels les figures 1 et 2 montrent respectivement une vue en élévation de face et une vue en élévation latérale d'un appareil conforme à un mode de réalisation de l'invention. Des moyens de support mécaniques comprennent un chariot 10 monté sur des roulettes 12 et comportant une paire de bar- res horizontales 14 montées à sa surface supérieure Une embase de support comprenant des plaques 16 et 18 est mon- tée de façon coulissante sur les barres horizontales 14. La plaque 16 est fixée à la plaque 18 au moyen d'une vis et on peut faire tourner la plaque 16 sur la plaque 18 en desserrant la vis 20. Deux colonnes verticales 22 sont montées sur la plaque 16 et un bras de support 24, formant une potence, s'étend à partir des colonnes 22 en étant accouplé à ces dernières par un dispositif d'accouplement 26 qu'on peut faire coulisser sur les colonnes verticales par des moyens à moteur (non représentés) Un plateau 28 sur lequel est monté un moule 30 est suspendu au bras de support 24 et au dispositif d'accouplement 26. Une première tige de guidage 32 et une seconde tige de guidage 34 sont montées de façon pivotante sur le bras de support 24 Un bottier de palpeur 36 auquel est suspendu un palpeur 38, est monté de façon coulissante sur la première tige de guidage 32 Un boltier de fraise 40 auquel est suspendu une fraise 42 est monté sur la seconde tige de guidage 34 la fraise 42 est de préférence une fraise dentaire pneumatique. Une barre d'accouplement 43 est fixée de façon pivotante aux tiges de guidage 32, 34 et transmet la rota- tion de la tige de guidage 32 à la tige de guidage 34 Une plaque 44 est fixée à la barre d'accouplement 43 Des biellettes 45, 46, 47 et 48 sont fixées de façon pivotante à la barre d'accouplement 43 et à la plaque 44 Une extré- mité de la biellette 45 comprend une fente 49 à laquelle le boîtier de fraise 40 est accouplé de façon pivotante et réglable par une biellette50, pour faire varier le rapport de déplacement On établit le point de pivotement de la biellette 50 dans la fente 49 en faisant tourner une plaque 50 ' qui est accouplée de façon pivotante et réglable à la biellette 45, de façon à faire coulisser un axe de pivote- ment dans la fente 49 L'extrémité opposée de la biellette est accouplée à la biellette 46 au moyen d'une biellette intermédiaire 51 L'extrémité opposée de la biellette 46 est accouplée à une extrémité de la biellette 47 au moyen d'une biellette intermédiaire 52 L'extrémité opposée de la biellette 47 est accouplée à une extrémité de la biel- lette 48 au moyen d'une biellette intermédiaire 53, et l'extrémité opposée de la biellette 48 est accouplée de façon pivotante au bottier de palpeur 36 au moyen d'une biellette 54. Un contre-poids 60 et une barre de support 62 sont montés du coté opposé du bras de support 24, formant une potence la barre 62 traverse la potence 24 et est accouplée de façon pivotante à la barre d'accouplement 44. Le bras de support 24 peut tourner sur le dispositif d'accouplement 26 (comme il est représenté en traits mix- tes sur la figure 2), et le contre-poids 60 équilibre les tiges de guidage 32, 34, le bottier de palpeur 36, le bottier de fraise 40, la barre d'accouplement 44 et les biellettes qui leur sont fixées. Pendant le fonctionnement, on place un patient 64 sur la table 66, sous le palpeur 38, et on place le moule 30 sous la fraise 42 Au fur-et-à-mesure que le pal- peur explore le contour de la partie du patient à irradier, la fraise 42 se déplace sous l'action du mécanisme d'accou- plement et taille le moule 30-selon une forme qui corres- pond au contour du patient Un écran (non représenté) peut être placé autour de la fraise 42 et du moule 30 Le moule 30 consiste de préférence en une matière qui peut 6 tre 5353 49 usinée aisément, comme une mousse à base de styrène, et le contour de la surface à irradier peut être défini aisément dans cette matière En supposant à titre d'exemple que le visage d'un patient doit 9 tre irradié, on taille une image du visage dans le moule, comme le montre la vue en perspec- tive du moule 30 qui est représenté sur la figure 3 La distance depuis le point de pivotement de la tige de guidage 32 sur la potence 24 jusqu'au patient 64 est identique à la distance de la source de radiation jusqu'au patient dans l'appareil de radiothérapie la distance du point de pivo- tement de la tige de guidage 32 sur la potence 24 jusqu'au moule 30 sur le plateau 28 correspond à la position du fil- tre de compensation dans le faisceau de radiation pendant le traitement de radiothérapie, comme on le décrira plus en détail ci-après en relation avec la figure 7 Le rapport entre le mouvement vertical de la fraise 42 et celui du palpeur 38 (et donc la profondeur de la cavité dans le moule 30 de la figure 3) est déterminé par le rapport entre l'absorption des radiations par la matière du filtre et l'absorption des radiations par lestissushumains Dans un mode de réalisation, la matière du filtre consiste en Cerrobend, qui est un alliage à bas point de fusion de plomb, de bismuth et de cadmium commercialisé par-Cerrometal Products, Belafonte, Pennsylvanie L'absorption des radia- tions par le Cerrobend est de façon nominale 9,4 fois su- périeure à l'absorption des radiations par lestissushumains. Par conséquent, la fraise taille le bloc de mousse à base de styrène jusqu'à une profondeur radiale égale à l'inverse du facteur de réduction ( 1/9,4) et réduit de façon appro- priée la largeur du faisceau divergent Cependant, du fait que le coefficient d'atténuation du Cerrobend varie en fonction de l'énergie, l'appareil permet de tenir compte de cette variation avec le réglage représenté sur-la figure 1. la figure 4 est une coupe selon la ligne 4-4 du moule 30 de la figure 3, montrant le contour usiné qui correspond à la forme du visage du patient Sur la figure , la cavité est emplie de matière Cerrobend, 70 On chauffe la matière Cerrobend jusqu'à l'obtention d'une phase liquide et on la verse dans le moule usiné, puis on la laisse durcir Après solidification, on retire du moule le filtre de compensation terminé, 70, comme le montre la figure 6 La figure 7 représente un appareil de radio- thérapie et montre le positionnement du filtre de compen- sation 70 dans le chemin du faisce Wau de radiation provenant de la source de radiation 72 et dirigé vers la tète 74 du patient Comme décrit ci-dessus, la présence du filtre de compensation dans le faisceau de radiation élimine la dis- torsion des lignes isodoses à l'intérieur du patient qui résulte de l'irrégularité-de la surface irradiée du pa- tient. Le procédé de fabrication d'un filtre de compen- sation utilisant l'appareil conforme à l'invention est ra- pide et économique, et l'appareil n'exige aucune qualifica- tion spéciale de la part de l'opérateur Le filtre de com- pensation résultant est très précis le moule en mousse à base de styrène est à jeter après utilisation et le Cerrobend peut être refondu et réutilisé lorsque le pro- gramme de traitement est arrivé à son terme On peut aisé- ment déplacer l'appareil pour faciliter l'utilisation avec le patient et le procédé ne procure aucun inconfort au pa- tient - Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent tre apportées au dispositif et au procédé décrits et représentés, sans sortir du cadre de l'invention O REVENDICATIONS 1 Appareil utilisable dans la fabrication d'un filtre de cor-ensation, caractérisé en ce qu'il cort rend: des moyens de support mécani- ques ( 14, 16, 18, 22, 24, 26); un premier guide ( 32) monté de façon pivotante sur les moyens de support méca- niques; un second guide ( 34) monté de façon pivotante sur les moyens de support mécaniques et espacé par rapport au premier guide; un palpeur ( 38) et son boîtier ( 36) associés de façon à se déplacer le long du premier guide pour suivre le contour d'un objet ( 64); une fraise ( 42) et son bottier ( 40) associés de façon à se déplacer le long du second guide ( 34) pour tailler de la matière d'mun moule ( 30); et des premiers moyens d'accouplement ( 43- 54) destinés à accoupler l'ensemble formé par le palpeur et son boîtier ( 38, 36) à l'ensemble formé par la fraise et sôon boîtier ( 42, 40), grâce à quoi le mouvement du palpeur ( 38) déplace la fraise ( 42). 2 Appareil utilisable dans la fabrication d'un filtre de compensation selon la revendication 1, caracté- risé en ce que les premiers moyens d'accouplement compren- nent une barre d'accouplement ( 43) accouplée de façon pi- votante au premier guide ( 32) et au second guide ( 34), et un ensemble de biellettes ( 45-48, 50-54) accouplées de façon pivotante entre l'ensemble formé par le palpeur et son bottier ( 38, 36) et l'ensemble formé par la fraise et son bottier ( 42, 40). e Appareil utilisable dans la fabrication d'un filtre de compensation selon la revendication 2, caracté- risé en ce que l'une des biellettes ( 45) comprend une fente ( 49) dans laquelle le bottier ( 40) de la fraise est monté de façon pivotante et réglable, pour régler le rap- port de translation entre l'ensemble formé par le palpeur et son bottier ( 38, 36) et l'ensemble formé par la fraise et son boîtier ( 42, 40). 4 Appareil utilisable dans la fabrication d'un filtre de compensation selon la revendication 1, caracté- risé en ce que les moyens de support mécaniques compren- nent un ensemble de colonnes de support verticales ( 22), un bras de support ( 24), des seconds moyens d'accouplement ( 26) destinés à accoupler de façon coulissante le bras de support ( 24) aux colonnes de support verticales ( 22), un ensemble d'éléments de support horizontaux ( 14), et des troisièmes moyens d'accouplement ( 16, 18) pour accoupler de façon coulissante les colonnes de support verticales ( 22) aux éléments de support horizontaux ( 14). Appareil utilisable dans la fabrication d'un filtre de compensation selon la revendication 4, caracté- risé en ce que le bras de support ( 24) peut tourner sur les seconds moyens d'accouplement ( 26) et les colonnes de support verticales ( 22) peuvent tourner sur les troisièmes moyens d'accouplement ( 16, 18). 6 Appareil utilisable dans la fabrication d'un filtre de compensation selon la revendication 4, caract 6- risé en ce qu'il comprend en outre un contre-poids ( 60) et des moyens ( 62) pour fixer ce contre-poids au bras de support ( 24), afin d'équilibrer le poids du palpeur ( 38) et de son bottier ( 36), de la fraise ( 42) et de son bol- tier ( 40), du premier guide ( 32) et du second guide ( 34). 7 Appareil utilisable dans la fabrication d'un filtre de compensatidn selon la revendication 5, caracté- risé en ce qu'il comprend en outre un chariot ( 10) sur lequel les éléments de support horizontaux ( 14) sont mon- tés. 8 Appareil utilisable dans la fabrication d'un filtre de compensation selon la revendication 4, caracté- risé en ce qu'il comprend en outre des moyens de support de moule ( 28), et des moyens pour fixer ce support de moule aux seconds moyens d'accouplement ( 26), en associa- tion avec la fraise ( 42). 9 Appareil utilisable dans la fabrication d'un filtre de compensation selon la revendication 8, caracté- risé en ce qu'il comprend en outre une table ( 66) destinée à supporter un patient ( 64) en association avec le palpeur ( 38). Procédé de fabrication d'un filtre de compen- sation utilisable en radiothérapie, caractérisé en ce que: on met en place un palpeur ( 38) pour explorer-le profil d'une partie de surface d'un patient ( 64); on met en pla- ce une fraise ( 42) pour tailler un moule ( 30); on accou- ple le palpeur ( 38) et la fraise ( 42) grace à quoi le mouvement du palpeur est transmis à la fraise; on explore une partie d'un patient avec le palpeur ( 38) et on taille un moule ( 30) avec la fraise ( 42), ce qui définit dans ce moule une cavité qui correspond à ladite partie de surface du patient; et on emplit la cavité avec une matière de * compensation ( 70). 11 Procédé de fabrication d'un filtre de compen- sation selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'opération consistant à, accoupler le palpeur ( 38) et la fraise ( 42) comprend l'établissement d'un rapport entre le mouvement de la fraise et celui du palpeur qui est basé sur le rapport entre l'absorption des radiations par les tissus et l'absorption des radiations par la matière de compensation ( 70).