Brevet FR2748650A1 — publié le 19971121

La présente invention vise des améliorations aux unités de radiochirurgie à accélérateur linéaire, et a pour objet d'apporter un système stéréotaxique de radiochirurgie universelle, offrant des formes d'irradiation multiples. A la différence de ce qui est conventionnel, ces améliorations (spécifiquement conçues dans le système mécanique de l'unité), rendent possible de mener à bien des traitements avec le patient mis dans différentes positions (assis, couché, et d'autres positions intermédiaires) ; ce qui rend plus facile l'utilisation chez des malades qui -bien que ce ne soit pas très fréquentposent des situations particulièrement difficiles. La première présentation de la radiochirurgie à accélérateur linéaire, a eu lieu en 1981 à Paris, par le même auteur de l'amélioration ci-après -le Dr. Betti- à travers un premier prototype, ayant initié son travail thérapeutique vers le milieu de l'année 1982, ayant choisi le système des plans en couronne, c'est-à-dire, transversaux au crâne. Ceci a donné lieu à l'enregistrement du brevet argentin N" 225.374. du même titulaire, dont les différences sont établies ci-après (Derechinsky - Betti). Deux années après, Colombo et autres ont présenté des méthodes similaires en employant le brancard de l'accélérateur et leurs mouvements angulaires à positions fixes, c'est-à-dire, avec des projections obliques en antéro-postérieur. En plus de l'erreur présentée par un appareil en saillie sur l'extrémité du brancard et d'une importante fluctuation, il y a d'autres inconvénients graves, tels que, entre autres, le manque d'information anatomique en plans obliques, et l'absence de collimation secondaire de la lumière de radiation. Cette technologie, même si elle a quelques déficiences, a été la plus employée et copiée en raison de sa simplicité apparente, et on trouve à présent des dizaines d'appareils stéréotaxiques qui l'emploient (Colombo, Portel, Heilburn, Hondeck, Locplec, Lutz, Luxton, Sirago, etc.), ainsi que différents fabricants offrant ce système (Brown, Robertos, Wells, The Boston System, etc.). Ainsi, par exemple, Colombo emploie des diadèmes qui, en partant du plan médio-sagittal, sont obliques par rapport à celui-ci, ce qui ne change pas le résultat en comparaison de la solution du titulaire, mais offre en plus une gamme encore plus réduite de possibilités. D'autres équipements permettent une rotation sur l'équateur en associant quatre diadèmes antéro-postérieurs fixes ; cela constitue une simple variation du cas précédent, avec une augmentation de la superficie d'entrée. Mais le problème principal semble ne pas encore être envisagé, à savoir la plus grande adaptabilité possible à la forme et au volume de la lésion, et à une plus vaste quantité d'abordages possibles, afin d'éviter des sites anatomiques où l'irradiation peut être non souhaitable à un degré maximal. La popularité de ce système a l'inconvénient déjà signalé par Steiner et, sous peu -en février 1993- par Olivier, puisqu'il est employé par ceux qui manquent de l'infrastructure ou des connaissances requises, avec des risques concernant la santé et même la vie des patients concernés. Entre 1992-1993, on a attiré l'attention sur l'apparition de complications graves dérivées de l'emploi de ces technologies déficientes. Les améliorations de la présente invention permettent de multiplier les voies d'abordage des lésions intracérébrales, avec les géométries les plus diverses, en rendant possible, en plus, la création de nouveaux progiciels, ainsi que leur combinaison tous ensemble, afin de respecter les zones périphériques de la lésion. Ce point constitue parfois le problème le plus important, dû au besoin de préservation, et l'on peut tirer comme conclusion que ces améliorations seront de fort grande utilité dans la pratique neurochirurgicale. L'invention résout tous les problèmes posés, ce qui lui confère la caractéristique universelle ci-avant mentionnée. En conséquence, l'invention ci-après présente les avantages et objectifs ci-dessous stipulés - Elle permet d'employer toutes les portes possibles d'entrée, sans empêchement anatomique quelconque - Elle offre la possibilité d'avoir dans un même système une multiplicité de traitements, tels que par exemple des diadèmes en couronne et obliques en n'importe quelle direction et angularité - Elle permet de traiter un malade dans des positions assise ou couchée et, même, intermédiaires. L'invention permet de combiner tous les mouvements qui, tant sur l'axe vertical que sur les axes horizontal et transversal, peuvent être obtenus associés au mouvement angulaire de l'accélérateur, ou au mouvement rotatoire de la base de l'unité de traitement ou à des positions statiques, mais susceptibles d'être modifiées, pouvant être obtenues à partir de l'accélérateur linéaire, la base circulaire et le système stéréotaxique. I1 faut ajouter finalement que ce système n'a aucun équivalent au niveau national ou étranger. Par rapport à l'unité définie par le brevet argentin N" 225.374, dénommée "Unitad Multi-haz de Irradiacion Convergente" (UMIC) (Unité Multi-faisceau d'Irradiation Convergente), la présente invention diffère constitutivement et fonctionnellement par les points suivants 1 - Elle permet six types différents de formes d'irradiation, à la différence de 1'UMIC, qui n'offre comme possibilité que la forme en couronne (par rapport au crânio-encéphale) par le mouvement angulaire de l'accélérateur linéaire et la rotation sur un axe transversal du système stéréotaxique. 2 - Le système référentiel où est fixé le malade sous forme percutanée ou intra-osseuse peut être n'importe lequel des cadres connus à présent internationalement. Ce référentiel est uni à un bras qui le supporte et à deux systèmes de déplacement pouvant être utilisés indistinctement : a) un système de déplacement près de l'union entre le soutien du référentiel et l'arc, et un autre b) dans la partie postérieure ou base de l'arc. 3 - L'un doit servir à l'emplacement précis de l'isocentre de tout le système mécanique, en permettant de régler à chaque fois et préalablement à l'emploi thérapeutique la précision de l'isocentre et, par conséquent, servir pour cet enregistrement spécifique, tandis que l'autre est celui qui doit amener le centre de la lésion en coïncidence avec l'isocentre du système. 4 - Le système UMIC n'a qu'une seule façon de situer la lésion, l'emplacement pendant l'installation définitive étant la seule façon de situer la lésion, l'emplacement pendant l'installation définitive étant la seule façon d'assurer la précision isocentrique. Si cette dernière est altérée, comme cela se produit suite à un changement de la hauteur de l'accélérateur linéaire ou à des réparations chez celui-ci qui changent l'emplacement de n'importe lequel de ses axes, l'équipement reste hors normes, et alors il n'est pas facile de le corriger. 5 - Le nouveau système ne comporte pas de colonnes rigides latérales de soutien, parce qu'elles sont considérées comme un obstacle pour le déplacement angulaire latéral de l'accélérateur linéaire, et que l'on considère qu'elles n'ajoutent pas de solidité. Un système de contention éloigné de l'isocentre, dans la solution proposée, permet une excursion par-dessous l'horizontale de l'accélérateur linaire dans sa rotation angulaire. 6 - La possibilité de placer à volonté notamment l'isocentre de l'équipement de traitement, permet l'usage de la même unité dans différents accélérateurs linéaires, même si la hauteur de son axe de rotation varie jusqu'à 20 cm (maximum). 7 - Le nouveau système tourne sur son axe vertical, mouvement impossible pour 1'UMIC, qui a une base rigide ancrée au sol. Le nouveau système tourne en plus sur un plateau soutenu par coussinets, et peut être motorisé pour obtenir un mouvement continu, utilisable en certains cas (irradiation à accélérateur fixe en position statique). 8 - La nouvelle unité de traitement permet de travailler en position décubitus, ou couché sur le dos, ou assis en face, ou le dos vers l'accélérateur linéaire, ce qui multiplie et facilite les accès à des zones jusqu'à présent interdites à 1'UMIC. 9 - Dans le système actuel, il existe, en plus du système référentiel fermé ayant un appui sur les sommets d'un carré idéal, une autre forme qui correspond à des appuis osseux latéraux, laissant ainsi à découvert soit toute la moitié antérieure crânio-faciale, soit même la moitié postérieure cervelet-cervicale, en permettant des abordages impossibles à effectuer au préalable. 10 - Les formes de traitement à présent susceptibles d'être employées, sont particulièrement variées, comme indiqué par les figures, où l'on peut observer des formes et des volumes jusqu'ici impensables, en permettant d'exclure des structures normales qui doivent être respectées et rester indemnes malgré la proximité des zones volumes-cibles correspondant à la lésion concernée. L'objet de la présente invention compte en plus sur un système d'ordinateur, permettant de calculer les courbes d'isodose, et des unités moniteurs, afin d'atteindre le but prévu dans chaque cas. Dans des termes généraux, et telle qu'elle a été revendiquée, l'unité de radiochirurgie est du genre ayant comme source d'irradiation un accélérateur linéaire angulairement déplaçable autour d'un axe virtuel, déf i- nissant un premier isocentre où l'axe virtuel mentionné intersecte l'axe d'irradiation du même accélérateur, cet isocentre coïncidant en plus avec 1 'isocentre d'un cadre stéréotaxique, lequel, en formant un cercle référentiel autour de la tête du patient, et susceptible d'être fixé sur quatre points crâniens situés sur deux axes et qui se coupent à 90 , est monté sur une structure support. L'unité est caractérisée en ce que la structure support comprend, au moins : une couronne sur laquelle le cadre susvisé peut tourner sur 360 , et des moyens de déplacement suivant un axe virtuel dans le sens antéro-postérieur, combinés avec des moyens de déplacement suivant un autre axe virtuel qui coupe l'axe précité dans le sens ascendant-descendant ; un arc qui, soutenant le cadre stéréotaxique, est pourvu de secteurs rectilignes ; et une colonne qui, dressée en partant d'une base et reliée à l'arc et au cadre stéréotaxique, possède des moyens de réglage de hauteur de cet arc et de ce cadre par rapport à la base. L'unité radiologique suivant l'invention peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - le cadre stéréotaxique soutenu par l'arc est relié par ce dernier à un système composé par une colonne télescopique, avec des moyens de commande ascendantsdescendants sur son propre axe géométrique longitudinal; - le centre géométrique du cadre stéréotaxique dans son déplacement ascendant-descendant, est susceptible d'être placé en coïncidence avec l'isocentre formé par la rotation et l'irradiation de l'accélérateur linéaire - les moyens de commande ascendants-descendants de la colonne télescopique sont constitués par une crémaillère orientée dans le sens longitudinal de cette colonne et unie à son tronçon supérieur, et qui engrène avec un pignon dont l'axe se termine par un volant de commande - la base a une plate-forme montée rotative, dont le centre de rotation est aligné avec l'isocentre du cadre stéréotaxique - en partant de la colonne est projeté un bras sur lequel est monté un jeu de rails curvilignes, où est monté glissant un siège, ces rails curvilignes étant segmentés par deux lignes virtuelles qui, en délimitant un secteur circulaire, convergent à un point commun d'intersection qui coïncide avec l'isocentre du cadre stéréotaxique. - la base consiste en un octogone virtuel avec huit appuis, dont trois fixes et quatre utilisables, l'un d'entre eux étant relié à un brancard. Pour une meilleure clarté et compréhension de l'objet de l'invention, il est illustré avec deux figures où il a été représenté dans une des formes préférées de réalisation, le tout à titre d'exemple non limitatif. La figure 1 est une vue latérale schématique du dispositif stéréotaxique, avec des coupes partielles, permettant d'apprécier sa constitution générale et la disposition des différents parties et éléments qui le composent La figure 2 est une perspective éclatée du cadre stéréotaxique et de ses supports, en coupe partielle, donnant ainsi une idée claire de leurs possibilités de déplacements multidirectionnels, qui se composent de mouvements ascendants-descendants d'après un plan horizontal, de mouvements angulaires par rapport à un axe virtuel qui passe par l'isocentre du cadre, et de mouvements d'avance et de recul d'après un plan horizontal ou de contention du cadre ; le tout en concordance avec ce qui est illustré par les flèches respectives. Dans les figures ci-après stipulées, les mêmes numéros de référence indiquent des parties égales ou correspondantes, l'ensemble de plusieurs éléments ayant été signalé par des lettres. Ces références correspondent au détail ci-après, où: (a) - base de l'unité de radiochirurgie (b) - colonne télescopique de l'unité de radiochirurgie (c) - tête de l'accélérateur linéaire (d) - porteur du patient (m) - structure support du cadre (25) (1) - base de support (2) - système à rotation de (3) sur (1) (3) - plate-forme rotative (4) - tronçon tubulaire inférieur de colonne (4') - ancrage inférieur de (4) (5) - cube de rotation de la crémaillère (6) - crémaillère (7) - volant d'arrêt positionnel de (b) (8) - montage télescopique entre (4) et (9) (9) - tronçon tubulaire intermédiaire (10) - tronçon tubulaire supérieur (11) - registre angulaire du bras (12) (12) - bras support du cadre stéréotaxique (13) - coude terminal de (12), support du cadre (m) (14) - isocentre de l'accélérateur (point d'intersection de l'axe de rotation et de celui d'irradiation, coïncidant avec le cadre stéréotaxique, centre de coordonnées géométriques) (15) - axe virtuel de rotation et d'irradiation (15') - axe transversal (16) - collier du bras (17) (17) - bras-support du siège (18) - terminal de (17) (19) - rails curvilignes de (d) (20) - siège (21) - arc (21') - rouleaux sur des rails portés par (19) (22) - structure de contention et de mobilisation de (25) (23) - appuis latéraux de (24) (24) - bras porteurs de (25) (25) - cadre stéréotaxique ou référentiel (26) - plate-forme de déplacement latéral du système (27) - couronne à rotation Cette unité est destinée à être placée sous le portique d'un accélérateur linéaire (c) et doit permettre aussi bien la position assise que sur le dos. Elle est constituée par une superficie d'appui ou base (a) à huit positions, occupant la partie centrale des côtés d'un octogone virtuel. De ces huit parties ou appuis, trois sont fixes et seulement quatre des cinq autres sont utilisables, étant donné que la place d'une de ces parties va toujours être occupée par le brancard (20) de l'équipement, ne pouvant pas être séparée de celui-ci. L'appui sur sept côtés offre une stabilité exceptionnelle au système. Sur cette base (a) s'appuie rotativement une plate-forme (3) circulaire montée sur des coussinets qui constituent un système de rotation (2). Le centre de cette plate-forme (3) et du système de rotation (2) coïncide exactement avec l'axe virtuel (15) de rotation et d'irradiation partant de l'accélérateur linéaire (c), figure 1. Sur la plate-forme (3) et excentriquement se dresse une colonne (b) à section transversale circulaire, composée par les tronçons (4), (9) et (10) qui, avec différents diamètres entre eux, sont montés télescopiquement, avec des moyens d'actionnement ascendant-descendant, tels qu'un volant (7) avec une tige finissant par un pignon qui commande une crémaillère (6) orientée dans le sens longitudinal de (b), appuyée sur un cube (5) et ayant un ancrage inférieur (4') sur la plate-forme (3). Cette colonne (b), au moyen d'un bras support radial (12) et d'un coude terminal (13), donne montage à la structure support (m) dont l'arc (21) contient le système stéréotaxique, compatible pour être assemblé à la presque totalité des accélérateurs linéaires existant sur le marché. Sur la même colonne (b) est monté un collier (16) à partir duquel est projeté radialement le bras (17), lequel, avec un terminal (18), est le support du siège (20) monté au moyen d'un guidage par rouleaux (21') dans un système de rails courts curvilignes (19). Ces rails (19) vont soutenir le siège (20) pour les emplois où il est nécessaire, et peuvent être relevés à volonté. Le colonne excentrique (b) sert à soutenir l'arc (21), de type octogonal, où il manque trois côtés. Les cinq côtés restants sont appuyés, par l'intermédiaire du côté central, sur la partie supérieure du système télescopiques de (b) et peut se déplacer en haut ou en bas. Ce mouvement sera employé pour certifier, à chaque utilisa tion, l'emplacement de l'isocentre (14) de rotation et d'irradiation de l'accélérateur linéaire (c) ; il est constitué ainsi un registre d'isocentre, étant donné que la coïncidence de l'isocentre (14) de cette unité avec celui de l'accélérateur linéaire (c) constitue la base de la précision du système. Dans cinq des côtés de l'octogone (21) et sur les appuis latéraux (23) correspondant aux bras (24), qui finissent libres, se trouve un secteur perpendiculaire en forme de structure de contention (22) perpendiculaire à l'arc susvisé (21), finissant en forme d'anneau. Dans la partie intérieure de ce dernier secteur, on trouve un système de couronne (27) qui tourne concentriquement avec l'anneau précité, et qui correspond à l'axe transversal (15') sur lequel doit se mouvoir le système stéréotaxique proprement dit. Joint et assemblé à la couronne, se trouve un système qui permet le mouvement ascendant-descendant et antéro-postérieur quand le cadre (25) est en position horizontale. Par contre, lorsque ce cadre stéréotaxique (25) se trouve en position verticale (c'est-à-dire, le malade sur le dos ou sur le ventre), les mouvements sont alors inversés : ceux qui étaient ascendants-descendants seront antéro-postérieurs, et vice-versa. Ce système obtient ainsi un grand nombre de positions pour le malade, qui vont de la position assise jusqu'à la position couchée, avec les positions intermédiaires et, même, la position sur le ventre, intéressante pour certaines lésions de la fosse postérieure, par exemple. Même si le cadre stéréotaxique (25) conserve les proportions et relations géométriques de celui de Talairach, il est allégé dans ses éléments constitutifs, en employant des alliages à grande dureté. I1 existe une version ouverte dans sa partie antérieure, permettant un positionnement plus facile, et une autre composée par un demi-cadre soutenant le malade avec seulement deux guides latéraux à 45" (antérieurs ou postérieurs), associé à deux autres guides latéraux, laissant à découvert la région fronto-orbito-faciale et les possibilités de son abordage direct, ou la région occipito-cervelet-cervicale lorsque le malade est placé sur le ventre. Ces possibilités n'existent dans aucun des appareils employés à présent. De la combinaison du système stéréotaxique et de ses possibilités de placer le malade assis ou couché, il résulte une série de nouvelles modalités d'abordage radiochirurgical, dont certaines n'ont jamais été employées jusqu'à présent, conjointement avec d'autres modalités classiques (diadèmes en couronne, ou parasagittaux, équatoriaux), et qui peuvent être synthétisées ainsi a) Irradiation sur un plan équatorial par rotation de l'accélérateur linéaire (c), quand le malade est couché (320o) b) Irradiation en plans "non-parallèles" à l'équateur, par simple rotation du cadre stéréotaxique (25) - flexion frontale ou occipitale c) Irradiation en plans "isocentriques non coplanaires" à l'équateur, par simple rotation de la base (3) sur son axe vertical (15) (plans obliques dans le sens frontooccipital) d) Irradiation avec des diadèmes en couronne (260 ) avec le malade assis, par rotation du cadre stéréotaxique sur l'axe transversal e) Irradiation avec des diadèmes non en couronne, mais antéro-postérieurs, par rotation angulaire de l'accélérateur linéaire (c) et positions fixes du cadre (25) par rotation sur l'axe vertical (15) du système (malade couché) f) Irradiation sur des plans isocentriques obliques par rotation de l'accélérateur linéaire (c) et du malade sur l'axe vertical (15), avec le malade en position assise. Les trois plans de l'espace sont ainsi employés ou combinés avec des possibilités dosimétriques non utilisées jusqu'à présent. Sans aucun doute, lorsque la présente invention sera mise en pratique, des modifications concernant certains détails de construction et de forme pourront être introduites, sans que cela implique de s'éloigner des principes fondamentaux indiqués clairement dans les revendications ci-après. REVENDICATIONS 1. Unité de radiochirurgie, ayant comme source d'irradiation un accélérateur linéaire (c) susceptible d'être déplacé angulairement autour d'un axe virtuel, définissant un isocentre (14) où l'axe virtuel susvisé coupe l'axe d'irradiation (15) du même accélérateur, et dans lequel cet isocentre de l'accélérateur coïncide en plus avec l'isocentre d'un cadre stéréotaxique (25) qui, formant un cercle référentiel autour de la tête du patient, et pouvant être fixé sur quatre points crâniens placés sur deux axes (15,15) qui se coupent à 90 , est monté sur une structure support (m), caractérisée en ce que la structure support comprend, au moins : une couronne (27) sur laquelle le cadre susmentionné (25) peut tourner sur 360 , et des moyens (23) de déplacement suivant un axe virtuel dans le sens antéro-postérieur, combinés avec des moyens (22) de déplacement suivant un axe virtuel qui coupe celui qui a été nommé en premier dans le sens ascendant-descendant ; un arc (21) qui, soutenant le cadre stéréotaxique (25), est pourvu de secteurs rectilignes (26) ; et une colonne (b), qui, dressée à partir d'une base (a) et reliée à l'arc et au cadre stéréotaxique, possède des moyens (6,7) de réglage de hauteur de cet arc et de ce cadre par rapport à la base. 2. Unité de radiochirurgie suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le cadre stéréotaxique (25) soutenu par l'arc (21) est relié par ce dernier à un système composé par une colonne télescopique (b), avec des moyens de commande ascendants-descendants sur son propre axe géométrique longitudinal. 3. Unité de radiochirurgie suivant la revendication 2, caractérisée en ce que le centre géométrique du cadre stéréotaxique (25), dans son déplacement ascendant-descendant, est susceptible d'être placé en coïnci dence avec l'isocentre (14) formé par la rotation et l'irradiation de l'accélérateur linéaire (c). 4. Unité de radiochirurgie suivant la revendication 2, caractérisée en ce que les moyens de commande ascendants-descendants de la colonne télescopique (b) sont constitués par une crémaillère (6) orientée dans le sens longitudinal de cette colonne et unie à son tronçon supérieur (10), et qui engrène avec un pignon dont l'axe se termine par un volant de commande (7). 5. Unité de radiochirurgie suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la base (a) a une plate-forme (3) montée rotative, dont le centre de rotation est aligné avec l'isocentre du cadre stéréotaxique (25). 6. Unité de radiochirurgie suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'en partant de la colonne (b) est projeté un bras (17) sur lequel est monté un jeu de rails curvilignes, où est monté glissant un siège (20), ces rails curvilignes étant segmentés par deux lignes virtuelles qui, en délimitant un secteur circulaire, convergent à un point commun d'intersection qui coïncide avec l'isocentre du cadre stéréotaxique (25). 7. Unité de radiochirurgie suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la base consiste en un octogone virtuel avec huit appuis, dont trois fixes et quatre utilisables, l'un d'entre eux étant relié à un brancard (20).