INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Les informations recueillies puis traitées pourront apparaître sur le moniteur (30) relié à l'unité centrale (29) reproduisant en trois dimensions, grâce à une carte graphique (42) la cible (22) dans l'ensemble de ses volumes et mesures.
Plusieurs options périphériques pourront être raccordées à l'unité centrale (29) tel qu'un lecteur de carte à mémoire (35), une imprimante (34), etc.
2. 6.6. - Localisation précise, de la cible mobile, en cours de Radiothérapie Pour décrire un modèle et proposer un système de traitement des classes des tumeurs qui requièrent une localisation hautement précise de la cible, au cours d'une radio thérapie fractionnée par faisceaux externes, le système de Phillips et coll. utilise des techniques images-guidées, dans la voûte de l'accélérateur linéaire, destinées à la lo- I. calisation de la position des patients devant être traités par radiothérapie stéréota- xique, par radiothérapie conformationnelle, et par les techniques de radiothérapie à intensité modulée, pour des tumeurs crâniennes. Les contraintes de ce modèle incluaient, dans cette étude de Philips et coll., la flexibilité d'emploi du logiciel de traitement ainsi que l'exactitude et la précision des localisations répétées ; les limites 5. de temps et des ressources humaines exigeaient d'utiliser le système et en facili- taient l'utilisation. Un système de radiothérapie stéréotaxique basé sur un système élaboré à l'Université de Floride, à Gainsville, et vendu dans le commerce, a en effet été adapté à une utilisation au Medical Center de l'Université de Washington. Une paire de caméras en stéréo embarquée dans la voûte de l'accélérateur linéaire (linac) ). a été utilisée pour détecter la position et l'orientation d'une série des marqueurs cutanés attachés à un morceau du bloc patient. Le système a été modifié soit pour permettre l'usage d'un système de planification de traitement conçu soit pour les traitements stéréostatiques, soit pour l'usage d'un programme général de planification de radiothérapie tri-dimensionnelle. Des mesures de la précision et de 5. l'exactitude de localisation de la cible, celles de la délivrance de la dose et du positionnement du patient, ont été faites en utilisant un nombre des calibres et des dispositifs différents. Des procédures ont été développées pour un usage clinique sûr et exact du système. L'exactitude de la localisation de la cible est comparable à celle d'autres systèmes de planification de traitement de l'art. Le fléchissement du ). portique, qui ne peut être amélioré, était mesuré à 1,7 mm, ce qui constituait l'effet d'élargissement de la distribution de la dose, tel que confirmé par la comparaison entre la mesure et le calcul. L'exactitude du positionnement d'un point de la cible dans le champ de radiothérapie était de 1,0 0,2 mm. La procédure de calibration en salle utilisant les bases lasers avait une exactitude de 0,76 mm, et elle était de 0,73 mm en utilisant un système de radiochirurgie basé au sol. L'erreur de localisation de
la cible dans un fantôme statique était de 0,64 0,77 mm. En utilisant ce système, les erreurs de positionnement dues à l'erreur de rotation du lit étaient réduites. Ceci sans tenir compte bien sûr de l'intervalle réel de fluctuation de position, sous l'inf- luence des divers mouvements volontaires et involontaires, de la lésion cible non visualisée.
Plus important encore pour notre propos est la mise en relief par l'étude de Phillips et coll. (2000) des mécanismes d'auto-vérification auxquels fait appel un corps théorique de l'art actuel dominé par le recours facile au formalisme mathématique pour rectifier. Le système décrit à des fins cliniques aurait une exactitude et une pré- . cision pour lesquelles il avait été conçu. Il serait même assez robuste pour détec-ter les erreurs, et nécessite seulement une augmentation nominale en temps et en effort de mise en place. Des travaux futurs devraient, pour ces auteurs, se focaliser sur l'évaluation en vue d'un usage dans le traitement des cancers non-enclavés à l'intérieur de la voûte crânienne de la tête et du cou, et donc plus sensibles de sa . compatibilité aux mouvements transmis comme par exemple à la respiration. La thérapie aux microfaisceaux est par ailleurs établie, dans l'étude d'Orion et coll.
(2000), comme un concept général de traitement des tumeurs du cerveau. Une source des rayons X, basée sur le synchrotron, a été choisie pour la recherche expérimentale en thérapie aux microfaisceaux, et des nouvelles simulations ont été essentielles pour explorer, en vue d'une description appropriée des caractéristiques de radiation du synchrotron les paramètres thérapeutiques. Pour concevoir les paramètres thérapeutiques des traitements des tumeurs, le kit LSCAT (Low energy SCATtering) récemment surclassé par le code de simulation EGS4 de Monte-Carlo a été adapté pour développer un code utilisateur exact écrit pour la circonstance et des- . tiné à calculer des profils de dose de radiation aux microfaisceaux avec une précision de 1 micron. Le LSCAT, du fait de sa capacité de simuler le transport des rayons de faible énergie avec des interactions détaillées des photons (comprenant les fonctions de diffusions incohérentes des électrons de liaison, et la diffusion cohérente linéaire polarisée), est à cette fin hautement convenable. Les propriétés des microfaisceaux des rayons X du synchrotron, comprenant la polarisation, le spectre de la source et la pénombre du faisceau, ont été simulées par les nouveaux codes utilisateurs. Deux sphères concentriques, dont une sphère interne définie com- me le cerveau, et, une sphère environnante définie comme le crâne, représentaient le le fantôme. La simulation des microfaisceaux a été testée, en utilisant un faisceau de . 3 x 3 cm du réseau pour les régions plus petites de traitement et une gamme de 6 x 6
cm pour celles plus larges ayant des paramètres thérapeutiques, tels que le faisceau et l'espacement, différents. Les résultats montraient que la gamme des microfaisceaux gardait un ratio pic-vallée (peak-to-valley) adéquat, à des profondeurs adaptées de tissu pour la radiothérapie de cinq fois au moins. Les mesures de dose d'un MOSFET prises 'au sommet' avec une résolution d'un micron validaient, selon Orion et coll. (2000) les bases du code utilisateur pour la radiothérapie microplanaire.
2. 7. Optimisation dosimétrique et distribution totale de la dose L'optimisation réelle ne peut pas en dehors de la clinique être atteinte ; mais, l'art actuel procède à distance par une simulation virtuelle de l'acte clinique de radiothérapie, en particulier avec le concept technique d'IMRT. Afin d'éviter la récidive locale, la radiothérapie curative vise à éradiquer à l'intérieur d'un volume cible défi- ni toutes les cellules clonogéniques. Ceci doit, selon le principe d'IMRT, être fait sans léser sévèrement les organes adjacents. La Radiothérapie à intensité modulée (IMRT) exécuté avec un faisceau externe unique fournit certes le potentiel pour remplir simultanément deux de ces exigences. Du fait du grand nombre de paramètres, telle que la fluence des faisceaux individuels en pinceau, devant être pris en compte dans les techniques conventionnelles d'optimisation interactive, celle-ci n'est possible qu'en théorie. C'est ce qui a conduit au concept technique de planification inverse de traitement pour viser juste l'action du traitement doit être décrite en utilisant certains objectifs du traitement, de telle sorte qu'un algorithme d'optimisation mathématique puisse trouver les paramètres qui conduisent de ses dimensions et à une distribution optimale de la dose dans un volume cible dont on a préjugé de sa topographie en fonction du temps. Pour chaque faisceau en pinceau ou élémentaire, la fluence primaire, la position de la source, la direction du faisceau dans l'espace, l'énergie du faisceau, et la modalité de radiation peuvent par exemple être traités comme des variables. En pratique, l'espace de solution est cependant usuellement restreint, dans l'art ancien, de telle sorte que seul le poids de la fluence primaire varie et l'objectif reste figé. Ceci, lorsque comparé aux techniques plus conventionnelles de traitement, est jugé comme aboutissant à un gain plus thérapeutique. Pourtant l'ajustement permanent est jugé important en vue d'optimisation des directions des faisceaux pour seulement un petit nombre de fenêtres. Différentes méthodes mathématiques ont été utilisées afin de réaliser ladite
optimisation. Si beaucoup d'hypothèses et des paramètres ne sont pas bien justifiés, il vaut mieux utiliser à présent des modèles plus simplistes qui requièrent un nombre plus petit de paramètres dans lesquels des auteurs, comme Sauer et coll., ont plus confiance. En plus, des modèles simples aboutissent à un calcul numérique plus sim- plifié et plus rapide et ils sont capables de converger facilement vers un optimum global. Diverses approches ont déjà été utilisées, comme par exemple pour maxi- miser la dose minimum à la cible, minimiser la dose maximum à la région à risque, le moindre carré ou une procédure équivalente pour réaliser une distribution pres- crite de la dose, l'énergie totale impartie à la cible et aux volumes à risques. Toutes . ces méthodes aboutissent généralement à des distributions des doses jugées supérieures à ceux des plans conventionnels de distribution de la dose. Cependant, le point final ne correspond pas nécessairement, à l'objectif pour un patient individuel du traitement. Dans certaines méthodes il est nécessaire d'utiliser des facteurs d'im- portance sans correspondance directe avec les paramètres biologiques. Les autres . sont dues à la possibilité d'utiliser des contraintes rigoureuses de dose qui, d'après Sauer et coll. (1999), conduisent à la non-faisabilité de l'optimisation.
Sauer et coll. ont en effet exploré dans leur travail une stratégie où les points de la dose dans la cible sont forcés de se situer entre la limite la plus faible et la plus élevée. Avec la limite la plus basse, la probabilité de contrôle tumoral est ajustable.
. Différents liens peuvent, si nécessaire, être attribués aux différents points de la cible.
La valeur de classe de n'importe quel point est ainsi minimisée, à l'intérieur d'une région à risque. Avec cette stratégie, une pondération entre le contrôle tumoral et la probabilité de complication du tissu normal est ainsi évitée. Si seulement un type de région à risque est pris en compte, aucun des paramètres dont les réponses pour les . spécifier ne sont généralement pas nécessaires. Deux groupes distincts : les méthodes stochastiques et les méthodes déterministes, telle que la programmation linéaire ou quadratique, sont utilisées par la plupart des équipes travaillant sur ce sujet. Bien que les méthodes déterministes soient plus rapides, il y a un risque que des valeurs dépendant de l'amorce de l'algorithme puissent converger uniquement . vers un minimum local. Cependant, Deasy a pu montrer que les fonctions objectives non convexes survenaient seulement si les contraintes dose-volume étaient de façon explicite prises en compte.
La tâche la plus importante est la définition, grâce à la construction d'une fonction objective, d'un objectif sensible du traitement. Il est évident que cette fonction doit comprendre des considérations radiobiologiques du tissu irradié. Une courbe sig-
moïde de réponse de la dose a été suggérée par de nombreux auteurs, en commen- çant par Holthussen, en 1936. Brahme et coll. ont, en vue de modéliser la réponse sigmoïde de la dose, appliqué les statistiques de Poisson. Le tissu peut être caractérisé par la valeur D50, dose aboutissant à une probabilité de 50 % de l'effet de la dose et au gradient y de la réponse de la dose au niveau de la dose D50. Une méthode qui prend en compte les inhomogénéités de la distribution de la dose doit en plus être appliquée. Kâllman et coll. ont suggéré d'autre part de définir une sérialité relative ou son opposé, la parallélité relative, d'un organe. Un organe en série est lésé si un sous-volume de cet organe est lésé, alors qu'un organe totalement mis en parallèle perd sa fonctionnalité complète si seulement tous les sous-volumes sont lésés. La physiologie complexe des organes vivants rend toutefois ceci difficile de modéliser de façon adéquate tous les effets possibles des radiations, et les données cliniques sont rares et peu sûres (exposés au danger) en même temps que biaisé. Un autre problème est le besoin de moyenner à D50 entre les différents patients ayant différentes radiosensibilités. L'applicabilité des deux fonctions en pente raide de réponse théorique et la dose aplatie atteinte en moyenne par les irradiations de cet organe pour un patient individuel est équivoque. Une dose aussi faible que possible est exécutée automatiquement. La valeur de tolérance où la probabilité de complication qui commence certainement à surgir doit être connue par le clinicien, afin de reconnaître, dans l'art actuel, les plans où aucun traitement curatif n'est possible. Ce cas est démontré pour une cible en forme de U, similaire à un volume cible de la tête et du cou. Pour un organe de type parallèle, il serait désirable d'appliquer, en vue de maximiser la région à dose faible, un paramètre de sérialité. De façon alternative, une relation simple de la réponse de dose peut être utilisée. Celle-ci est proportionnelle à la dose pour les faibles valeurs de dose et presque aplatie au-delà d'une dose seuil spécifiée. Si plus d'un type des régions vulnérables sont impli-quées, la sensibilité relative et les paramètres de sérialité peuvent être appliqués.
Alternativement les contraintes de la limite supérieure peuvent être assignées à chaque région. Ceci est démontré, pour une cible en forme de L entourée par des régions vulnérables qui correspondent au poumon et à la corde spinale, par Sauer et coll. (1999). Avec ces approches sophistiquées, les algorithmes d'optimisation peuvent être utilisés ensemble avec les paramètres cliniquement connus du tissu.
Ainsi des minima locaux multiples existent-ils dans presque chaque problème de planification coplanaire ou non-coplanaire de traitement. C'est pourquoi X. Wu et Zhu ont utilisé une méthode d'optimisation globale basée sur l'information tomogra-
phique de la distribution des minima locaux pour découvrir tous les minima locaux et pour sélectionner celui qui est meilleur que le minimum global. Ils ont sélectionné au hasard N points et construit un graphe topographique, à partir duquel M points (M # N) initiaux sont sélectionnés pour lancer une recherche locale. Puisque chaque grain ponctuel est à un minimum local ou presque, les solutions trouvées par la recherche locale peuvent être utilisées comme des résultats finaux d'optimisation. Ils ont vérifié cet algorithme avec ceux obtenus par une méthode d'optimisation locale (programmation quadratique séquentielle). Les résultats montrent que cet algorithme est faisable et efficient (X. Wu et al, 2001). La planification du traitement est, selon . S. Webb (1993,1997), une partie très importante du système de traitement par radiations. De nombreux chercheurs sont en train de consacrer leurs efforts à ce domaine, et de nombreuses méthodes d'optimisation ont été utilisées pour résoudre les problèmes de distribution de doses. Sur la base des fonctions utilisées du coût de la planification du traitement de Radiothérapie, ils ont pu classifier ces méthodes . d'optimisation dans un des deux types : linéaire ou non-linéaire. Le planning simplex prôné par Rosen et coll. (1991) est, par exemple, une méthode de programmation linéaire la plus fréquemment utilisée. Les méthodes non-linéaires ne peuvent être davantage subdivisées, en fonction du coût, en programmation quadratique (Holmes and 2.5.1. Mackie, 1994) et autres méthodes de . programmation non convexes (S. Weeb 1993, 1997).
D'autre part, les méthodes peuvent être classifiées, sur la base du comportement de la recherche en deux types : déterministes (Nocedal, 1999) ou stochastiques (Kan Rinnoy and Timmer, 1984). Les méthodes déterministes utilisent usuellement l'information du gradient et sont très populaires, puisqu'elles sont relativement sim- . pies à mettre en #uvre, faciles à utiliser, et elles fonctionnent mieux et de façon plus importante, dans la plupart des situations. Les méthodes stochastiques commencent habituellement à partir d'un point ou des points multiples de la région de recherche tirés au hasard. Des points d'essai sont générés, selon une certaine distribution également tirée au hasard (habituellement une distribution uniforme) sur la région de . recherche, et un meilleur point est usuellement accepté comme occupant un rang plus haut que d'autres points. Certaines opérations sont utilisées pour autoriser l'algorithme d'échapper à un minimum local. Les méthodes appartenant à cette classe partagent les inconvénients suivants : (a) - Le risque d'un minimum local, sans aucun moyen de savoir si la solution optimale a été trouvée ;
Dans le cas de l'utilisation d'un coupleur pour la liaison optique, un second isolateur peut être utilisé en entrée ou sortie du composant afin d'améliorer son isolement.
Le principe d'un extracteur accordable conforme à l'invention est très simple, compte tenu de
ce qui précède : si les deux réseaux de la figure 9 ou de la figure 10 sont fixés sur un même actionneur 8a, qui est lui-même fixé sur le support 22 et du genre de l'actionneur 8 de la figure 8 et qui est muni de moyens de commande 14a, il est possible de modifier la longueur d'onde de Bragg simultanément sur les deux réseaux.
Un dispositif conforme à l'invention, formant un extracteur modulable en puissance, requiert une configuration différente de la précédente. Un exemple de ce dispositif est schématiquement représenté sur la figure 14.
Ce dispositif de la figure 14 se déduit du dispositif de la figure 9 de la façon suivante : le réseau apodisé 18 est remplacé par un réseau apodisé 18a dont la réponse spectrale est adaptée à la modulation en puissance d'une manière expliquée plus loin.
De plus, le réseau 18a est fixé à un actionneur 8b, du genre de l'actionneur 8 de la figure 8 et commandé par des moyens 14b.
Dans l'exemple de la figure 14, le réseau 18a est ainsi fixé sur l'actionneur 8b, lui-même fixé sur le support 22.
Ceci est schématiquement illustré par la figure 15 où l'on voit la réponse spectrale du dispositif d'extraction modulable. On' a représenté en transmission (T) la réponse du réseau à saut de phase 20 et en réflexion (R) la réponse du réseau apodisé 18a (L=10mm et #nmod=2x10-4 pour différents décalages spectraux, à savoir Onm (I), 0,07nm (II) et 0,14nm (III).
La réponse spectrale totale du dispositif diminue bien entendu du cas I au cas III.
On remarque donc qu'une modulacion est effectivement obtenue sans modification de la position du pic d'extraction. Le réseau apodisé 18a doit présenter une largeur spectrale plus faible que le réseau 18 puisqu'il doit se déplacer dans la bande de transmission du réseau à saut de phase. De ce fait, on utilise un réseau apodisé d'amplitude de modulation plus faible que le réseau 18, à savoir 2x10-4 au lieu de 4x10-4 .
On peut réaliser un extracteur conforme à l'invention qui est à la fois accordable en longueur d'onde et modulable en puissance. Pour ce faire, on utilise deux actionneurs de manière à permettre à la fois l'accordabilité de la longueur d'onde de Bragg
pour les deux réseaux et la faible modulation de la longueur d'onde de Bragg du réseau apodisé, permettant la modulation de la puissance de sortie.
Une manière de réaliser un tel satellite évoluant à basse altitude en toute sécurité consiste à créer des orbites excentriques à périgée bas. Cette méthode est notamment utilisée par les satellites de renseignement des Etats-Unis d'Amérique. Une autre manière consiste à réaliser une poussée permanente, quitte à réduire la durée de vie au prorata des ergols emportés, ces derniers étant éventuellement destinés à une propulsion électrique.
Mais avec de tels satellites se pose un problème de carburant. En effet, si l'on prend par exemple le cas d'un satellite à altitude basse qui couvre environ seize orbites par jour, il présente une
intertrace de l'ordre de 2500 km à l'équateur, en le supposant sur une orbite quasi-polaire. Si l'on veut se déplacer à n'importe quel endroit en 24 heures au plus, pour se décaler de 1250 km latéralement, il faut créer une accélération de 3,3. 10-4 m/s2 pendant ces 24 heures. Il en résulte un incrément de vitesse de 29 m/s qu'une propulsion chimique ne peut réaliser qu'une ou deux fois au cours de la vie du satellite, avec des réserves classiques.
Un objectif plus ambitieux, par exemple effectuer un tel décalage en six heures au plus, multiplie par seize les accélérations, ce qui élimine de fait la propulsion chimique. Une propulsion électrique permet d'obtenir ce résultat beaucoup plus souvent, à condition que l'impulsion spécifique soit suffisamment élevée. Le problème vient alors de la puissance. Pour un satellite de 500 kg et une vitesse d'éjection des carburants de 60 km/s (par exemple avec des moteurs de type FEEP ou"Field Effect Electric Propulsion"), la puissance nécessaire pour la manoeuvre précédente est d'environ 5000 Watts en continu. Si le rendement était parfait, la consommation serait alors de 30 grammes. Une poussée de 165 millinewtons est cependant difficile avec de tels moteurs. Elle serait plus adaptée à des propulseurs plasmiques, dont l'impulsion spécifique est cependant plus faible.
L'objectif de l'invention est de proposer un véhicule spatial et un procédé de pilotage d'un tel véhicule spatial permettant de rendre possible de telles manoeuvres.
EXPOSÉ DE L'INVENTION La présente invention concerne un véhicule spatial, par exemple un satellite, comportant un corps, des panneaux solaires et des moyens de propulsion, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de maintien dudit véhicule dans les couches hautes de l'atmosphère dans une zone de densité où le freinage est compris entre 0, 1 m/s par jour et 10 m/s par jour.
Avantageusement, ce véhicule comprend des éléments mobiles, par exemple les panneaux solaires, qui permettent d'altérer volontairement sa trajectoire en fonction de mesures effectuées par au moins un accéléromètre placés à bord. Il comprend également un nez effilé et des ailerons de stabilisation. Ce nez est en un métal léger, et les éléments mobiles sont en un métal lourd. L'orbite de ce véhicule peut être une orbite 6 h-18 h ou une orbite se rapprochant de celleci. Ledit véhicule comporte des moyens de maintien dans le lit du vent.
Ces moyens de maintien dans le lit du vent peuvent comprendre des moyens de mesure de l'orientation du véhicule spatial par rapport au lit du vent en réalisant des mesures de différences de pression, par exemple des mesures de pression réalisées de part et d'autre du nez du véhicule, ou des mesures de différences de température.
Les moyens de propulsion peuvent comprendre des moyens de propulsion par fil stabilisé par gradient de gravité parcouru par un courant qui se neutralise par fuite dans l'ionosphère, ou des moyens d'ionisation des atomes à l'avant du satellite et de neutralisation
à l'arrière et des moyens pour appliquer une différence de potentiel entre l'avant et l'arrière du satellite.
Avantageusement, ledit véhicule spatial comprend des accéléromètres latéraux. Les moyens de propulsion peuvent comprendre des cartouches d'accélération, ou des moyens de modification de la poussée.
Dans des variantes de réalisation, le véhicule de l'invention comprend des moyens de transfert de fluide par rapport au centre de gravité, des moyens de déplacement de l'axe des panneaux solaires par rapport au centre de gravité, ou des moyens de modification commandables du centre de gravité. Les éléments mobiles peuvent avoir une forme en"flèche".