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Par suite des inconvénients inhérents à la fabrication et à l'emploi d'appareils à rayons X pour tensions très élevées,on s'est parfois décidé, dans certains cas, à utiliser comme source de rayons pour- la thérapie profonde des isotopes radio-actifs, au lieu d'appareils fonctionnant avec accélération d'électrons.
L'intensité d'une telle source de rayons dépend non seule- ment de la nature de la substance radio-active dont est constitué le corps rayonnant, mais également du volume de ce corps. Ce volume détermine également le foyer ou la surface apparente de la source de rayons (on entend par là la p.rojection du corps rayonnant dans la direction du rayonnement capté).
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En radio-thérapie,, un grand foyer constitue un inconvénient en ce qui concerne la sécurité et le rendement. On peut évidemment limiter le rayonnement à l'aide de parois absorbantes, mais on ne peut empêcher qu'à côté d'une zone centrale dans laquelle chaque point est touché par des rayons issus de chaque point du foyer, se trouve une zone de demi-ombre c'est-à-dire une zone qui n'est touchée que par des rayons issus d'une partie du foyer.
On peut représenter graphiquement l'intensité du rayonne.. ment en des points d'une droite qui coupe le rayon central du faisceau en fonction de la distance au rayon @otral. La courbe alors obtenue, la courbe d'intensité, a suivant les conceptions modernes, une forme avantageuse, lorsqu'elle comporte, de chaque côté d'un sommet en palier, des flancs abrupts. Plus le foyer est grand, moins la forme de la courbe d'intensité devient favorable.
Pour une zone centrale donnée, l'ouverture ménagée dans la paroi absorbant les rayons (diaphragme) , est d'autant plus grande que le foyer est plus grand. Tant l'une des causes que l'autre font que la zone de demi-ombre devient plus grande, comme le montre la fig. 1 du dessin. Avec une surface apparente f1 de la source de rayons et une ouverture de diaphragme O1, on obtient une zone cen- trale z1 et une zone de demi-ombre h1. Lorsque, le diaphragme restant inchangé, on augmente le foyer jusqu'à f2, il en résulte une diminution de la zone centrale jusqu'à z2 et une augmentation de la zone de demi-ombre jusqu'à h2. Pour obtenir à nouveau la même zone centrale zl, il faut porter l'ouverture du diaphragme à o2. De ce fait, la zone de demi-ombre est à nouveau augmentée et cela jusqu'à h2'.
Pour maintenir le foyer petit, et obtenir de ce fait une forme avantageuse de la courbe d'intensité, il fautrecourir à.des isotopes radio-actifs à même de fournir une grande quantité de rayonnement par unité de volume, par exemple du cobalt. Toutefois, ces substances sont coûteuses et rares.
L'invention permet d'obtenir une puissance de rayonnement
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par unité de volume sans qu'il en résulte une augmentation, de la zone de demi-ombre. Elle permet d'obtenir, avec un isotope de césium, le même effet thérapeutique qu'avec un isotrope de cobalt.
Jusqu'à présenta le césium radio-actif n'était disponible qu'en petites quantités mais il est à prévoir que l'isotope Cs-137 sera obtenable 'plus facilement sous peu comme produit de fission de réacteurs nucléaires.
Le volume d'un échantillon de césium radio-actif nécessaire pour obtenir une puissance de rayonnement déterminée,,es cependant plusieurs fois plus grand que celui d'un échantillon de cobalt. Le remplacement du cobalt par le césium implique donc une notable augmentation'du foyer, mais l'invention obvie à l'inconvé- nient qui y est inhérent* Elle fournit un appareil d'irradiation dans lequel la source de rayonnement est constituée par une substan- ce radio-active, qui, sous forme d'une bague fermée ou de portions indépendantes,est répartie sur un volume annulaire et est entourée par une matière absorbant les rayons qui ne permet le rayonnement, dans le premier cas, qu'à travers une fente de largeur constante et, dans le second cas,
que par des canaux de même largeur dirigés vers un point de l'axe du volume annulaire- Ce point peut être le point d'intersection de l'axe avec le plan du volume annulaire (centre), mais il peut également se trouver en dehors de ce plan. La source de rayons est immobile par rapport audit axe.
A mesure que le nombre de portions est plus petit, la zone de demi-ombre s'étend plus loin dans la direction de l'axe du volume annulaire.. Aussi, ce nombre doit-il être au moins de quatre, mais, de préférence, plus grand si l'on désire obtenir une amélioration notable à ce point de vue.
La netteté est maximum, lorsque la substance radio-active forme un anneau fermé. Toutefois, dans ce cas, la zone centrale remplit toute la fenêtre à l'intérieur de l'anneau. Cela peut être désavantageux' car, dans le cas de thérapie profonde, le foyer morbide doit être irradié à travers les tissus sains. En principe,
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on ne désire atteindre avec la pleine intensité de rayonnement qu'une zone d'une forme plus ou moins sphérique, et charger aussi peu que possible les tissas environnants. C'est pourquoi, dans les appareils d'irradiation connus, on fait tourner la source de rayons avec faisceau de rayons diaphragme.
Il en résulte que le tissu sain ne se trouve que pendant une partie du temps d'irradiation dans le faisceau des rayons- La rotation de la source de rayons d'un appa- reil conforme à l'invention autour de l'axe du volume annulaire ne serait d'aucune utilité à. ce point de vue*
Au contraire,c'est précisément un avantage de cet appareil qu'une telle rotation n'est pas nécessaire* Un effet correspondant est en effet.obtenu lorsque la matière radio-active est subdivisée en portions, dont chacune correspond à un canal qui transmet un faisceau dont le rayon central passe par l'axe du volume annulaire.
On obtient ainsi autour de l'axe une zone (zone centrale) dont chaque point est touché par des rayons issus de chaque point de toute la matière radio-active. Autour de cette zone centrale'se trouve une zone qui capte encore des rayons qui pénètrent dans la zone centrale mais qui proviennent uniquement de quelques portions ou d'une seule portion.
La réduction de la charge du tissu-sain, que l'on obtient dans les appareils connus par la limitation de la durée d'irradiation et obtenue, dans l'appareil conforme à l'invention, par la limita- tion de 1'intensité*
Il y a lieu de noter que l'on a déjà proposé de disposer un certain nombre de sources de rayons,des tubes à rayons X ou au- tres, en cercle autour du corps à irradier, mais dans le but d'obtenir précisément une courbe d'intensité faiblement inclinée ce que l'on considérait en son temps, comme un avantage* Cette proposition a conduit à un appareil qui différait de l'appareil conforme à l'invention par le fait que le cercle de sources de rayons tournait autour de l'axe et aue chaque source de rayons comportait un autre diaphragme
Le but de l'invention,
une réduction de la demi-ombre . ne
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peut être atteint avec la disposition suivant ladite proposition.
En effet, cette disposition augmente la zone de demi-ombre.Même dan le cas de sources de rayons ponctuelles, elle créerait encore une zone de demi-ombre*
Le choix de la forme des portions est influencé par le pouvoir dabsorption des rayons de la substance radio-active même.
Lorsque ce pouvoir d'absorption est négligeable, la forme sphérique mérite la préférence: dans le cas contraire, on utilisera plutôt la forme d'un disque,perpendiculaire à la direction des rayons.
Ce choix est guidé par les mêmes considérations que dans les appareils d'irradiation à source de rayonnement simple ou uniquement subdivisée en deux portions*
En ce qui concerne la construction, l'appareil conforme à l'invention peut être réalisé en logeant chaque portion de substance radio-active dans un bloc absorbant les rayons et dans lequel est ménagé un canal qui permet la sortie du rayonnement.Ces blocs sont fixés à un châssis annulaire d'une manière telle que les canaux soient dirigés vers le même point de l'axe du châssis*
Il se peut que dans le tissu sain se trouvent des organes qui doivent être plus fortement ménagés que d'autres parties du tissu. On peut alors supprimer par des obturateurs ou atténuer par des filtres les faisceaux qui toucheraient ces organes. On affaibli alors en même temps le rayonnement dans la zone centrale.
En général on peut éviter cet affaiblissement dans la zone centrale en faisant en sorte que les portions soient déplaçables sur le châssis annulaire Une portion dont le rayonnement toucherait un organe trop sensible peut alors être placée en un autre endroit, de sorte que son faisceau ne touche plus cet organe, mais contribue cependant à l'irradiation du foyer morbide. Au besoin, les portions peuvent être déplaçables par glissement, ce qui permet de les déplacer d'une aanière arbitraire sur la périphérie d'un guide circulaire. On peut insi établir un programme d'irradiation.
Les blocs de substance absorbant les rayons représentent
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un poids notable. Toutefois, il n'est pas nécessaire de conduire l'appareil complet de l'usine à pied d'oeuvre- La substance radio- active est toujours amenée dans l'appareil à pied d'oeuvre- On peut procéder de la même manière avec ,la substance absorbant les rayons, A cet effet., un châssis annulaire comporte des caissettes, dont chacune offre place à une douille remplie de substance radio-active* Ces caissettes sont en tôle d'acier et comportent une ouverture de remplissage..Après que le châssis, assez léger, a été monté à l'endroit d'utilisation,on remplit les caissettes de métal liquide, absorbant les rayons, par exemple du plomb fondu ou du mercure.
La substance absorbant les rayons peut évidemment auss être introduite dans les caissettes sous forme de pièces solides.
Les douilles renfermant la substance radio-active doivent être introduites dans les caissettes absorbant les rayons avec toutes les précautions nécessaires= Elles y sont maintenues en place à l'aide d'un dispositif de serrage ou de verrouillage-
Afin d'assurer la dispersion du rayonnement dans la direction axiale, on peut communiquer à la matière d'irradiation, un mouvement de va-et-vient dans la direction de l'axe. Le rayon central de chaque faisceau doit alors néanmoins passer par un point fixe de l'axe. Ce résultat peut être obtenu en fixant les caissette? d'une manière déplaçable au châssis annulaire et en communiquant à ce châssis, dans son entièreté, une translation dans la direction de l'axe.
Les caissettes doivent alors s'incliner par rapport au châssis, c'est-à-dire tourner autour d'un axe qui se trouve dans le plan du châssis et perpendiculaire à la médiane du canal de sortie correspondant des rayons. Une mobilité des caissettes par rapport au châssis offre également l'avantage que la zone à irradier peut être changée sans déplacement du corps à irradier-
Lorsqu'on préfère relier rigidement les caissettes au châssis, on peut monter le châssis annulaire de manière qu'il puisse tourner autour d'un axe situé dans son plan. La rotation autour de cet axe communique aux portions une déviation dans la direction
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axiale et lorsque les axes des cônes de rayons sont dirigés vers le point centrale cette direction est maintenue.
Toutefois, la déviation varie avec la distance jusqu'à l'axe de rotation.
Pour permet-re une déviation, ou une plus grande déviation des portions qui se trouvent respectivement dans l'axe de rotation et à proximité de celui-ci, on peut faire basculer le corps du patient autour d'un axe perpendiculaire à celui autour duquel oscille le châssis*
Toutefois, on peut également laisser le patient au repos et monter le châsses circulaire d'une manière mobile telle que son axe (cest-à-dire l'axe qui est perpendiculaire au plan de la bague décrive une'surface conique dont le sommet se trouve au centre de la bague- De cette manière aussi on peut faire en sorte que la déviation de tous les faisceaux soit également grande-
La description des figs.
2, 3, 4 et 5 du dessin annexé - données à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du texte que du dessin faisant, bien entendu-, partie de l'invention.
La fig. 2 représente schématiquement un exemple de construc- tion de l'appareil conforme à l'invention, suivant une coupe par un plan perpendiculaire à l'axe.
La fig. 3 représente un plan d'irradiation pour .un appareil à sources de rayonnement déplaçables.
La fig. 4 est une coupe d'une caissette remplie d'une substance absorbant les rayons, caissette dans laquelle se trouve une douille contenant une portion de substance radio-active.
La fige 5 représente un mécanisme servant à assurer un mouvement de basculage au châssis annulaire.
Dans l'appareil représenté sur la fig.2, la substance radio-active est subdivisée en neuf portions, disposées de maniera régulière dans un volume annulaire- Les portions (11) se trouvent
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dans un bloc de plomb 12. L'ensemble comporte donc neuf de ces blocs qui sont fixés aux côtés d'un châssis 13, par exemple une plaque d'acier. Le châssis est représenté sous forme d'un ennéagone, mais peut également affecter la forme d'un cercle ou d'une autre figure géomé trique. Dans les blocs de plomb est ménagé un canal 14, de la même manière dans tous¯les blocs, par lequel sortent les ondes électromagnétiques émises par les corps radio-actifs 11. On obtient ainsi neuf faisceaux qui se coupent sur l'axe 15.
Autour de cet axe se trouve une zone dont chaque point est touché par des rayons sortant de chaque point de chaque portion radio-active. Cette zone indiquée par le cercle 16, est la zone centrale. Les blocs de plomb 17 servent à absorber les rayons qui ont traversé la zone centrale. Lorsqu'un nombre pair de portions est réparti uniformément sur la périphérie, ces rayons peuvent être captés par les blocs 12.
Pour l'une des sources de rayons, le faisceau qui touche la zone centrale est indiqué par 18, et l'angle dans lequel se trouve la zone de demi-ombre par 19.
La fig. 3 est un schéma pour un appareil dont la matière radio-active est également répartie en neuf portions. Les endroits où se trouvent ces portions dans le cas d'une répartition régulière sont numérotés de 1 à 9. La zone centrale est à nouveau'indiquée par 16. Un corps 20, comportant une affection des tissus qui doit être si,-:3 rimée par le rayonnement, est disposé dans le volume annulaire de la source de rayons, de manière que le foyer morbide se trouve dans la zone centrale 16. Soit le cas ou ledit corps comporte, dans le même plan transversal, des organes 21 qui ne-doivent pas être irradiés par les faisceaux entiers.
Pour protéger ces organes, les faisceaux qui parviendraient de 4 et de 8 sont supprimés par un obturateur et les portions radio-actives 3, 7 et 9 sont déplacées vers respectivement 3a, 7a et 9a. La figure montre que le 5 endroits 21 ne sont touchés par aucun faisceau, bien que sept des neuf fais- @@aux se coupent à l'endroit à irradier.
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Sur la fig.4, le tube en forme d'entonnoir 23 est fixé dans la paroi d'acier 22, d'une caissette. L'espace compris entre le tube et la paroi 22 est rempli de plomba qui est coulé à l'é-tat fondu à travers une ouverture 24 ménagée dans le couvercle de la caissette. Au couvercle est fixée une plaque 25 qui est fixée;, à l'aide de vis- à une plaquette d'un châssis annulaire;, telle qu'indiquée par 13 sur lafig. 2.
Dans le tube en forme d'entonnoir se trouve un manchon 26 contenant une pastille radio-active 27 constituée par exemple par du sulfate de césium, comportant le césium sous forme d'isotope- radio-actifpar exemple Cs-137. Cette pastille est logée entre le fond du manchon et un couvercle 28 vissé dans le manchon. Le manchor et le couvercle sont en aluminium.
Les lignes en pointillés représentent une partie d'un outil, constitué par une tige munie d'une tête 30. Cette dernière pénètre dans un bord relevé 31 du fond du manchon 26. A l'aide de cet outil, on peut introduire le manchon d?r.s le tube en forme d'entonnoir 23 et le fixer, par une fermeture à baïonnette 29, au fond de ce tube. Afin de permettre la rotation du manchon dans le tube, on a prévu, dans le bord 31 un évidement 32 dans lequel pénè- tre un ergot prévu sur la tête 30. L'introduction de la pastille radio-active dans l'appareil d'irradiation doit s'effectuer sans'que le personnel chargé de cette opération soit exposé au rayonnement issu de la pastille.
A cet effet, il faut donc recourir à des parois absorbant les rayons à l'endroit où saisissent les outils nécessai- res au transport. Des fenêtres absorbant les rayons, un système de miroir ou un dispositif de télévision par lignes permet d'observer le transport.
Dans le tube 23 formant le canal à travers lequel peuvent sortir les ondes électromagnétiques émises par la pastille 27 peut être enfoncé un bouchon métallique, faisant office de filtre. De tels filtres,qui peuvent être par exemple en aluminium, permettent
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de régler la dureté moyenne des rayons et de réduire l'intensité du rayonnement. Au lieu d'un bouchon en un métal qui n'arrête qu'un* partie du rayonnement on peut supprimer entièrement le rayonnement en introduisant dans le tube 23 un bouchon en une substance à grand pouvoir d'absorption,. telle que le plomb. On peut également recourir à des bouchons perforés, afin de diaphragmer les faisceaux de rayons.
Pour fixer le filtre, l'obturateur ou le diaphragme, on a prévu une bague filetée 33, fixée au bord du tube 23. Pour la mise en place des filtres, des obturateurs et des diaphragmes, il faut également se servir d'un outillage tel que, lors de cette opération, l'opéra- teur ne soit pas exposé aux rayons.
Pour améliorer la protection, il est également possible que les filtres, les obturateurs et les diaphragmes soient à télé- commande. A cet effet, on peut les fixer de manière mobile au châssis ou à un dispositif porteur indépendant et provoquer la manoeuvre par voie électromagnétique, hydraulique ou pneumatique à partir d'un endroit où ne peut se produire le rayonnement dangereux
La fig. 5 montre comment on peut obtenir un mouvement de basculage du châssis 13, c'est-à-dire un mouvement au cours duquel l'axe 15 décrit une surface conique. Cette figure représente une chaise porteuse, constituée-par un socle annulaire 34, quatre entretoises 35 et une bague 36. Cette bague comporte une surface de portée pour un certain nombre de billes 37. Sur ces billes repose une cuvette 38, dont'le côté inférieur 39 est sphérique.
L'axe 40. de la chaise porteuse et de la bague est vertical; le plan des billes est horizontal. Le centre 41 de la surface sphérique, dont la surface 39 constitue une partie, se trouve donc sur l'axe 40.
Dans le moyeu 42, auquel se raccordent les quatre entre- toises 35, peut tourner un axe vertical 43, portant une manivelle 44, Cet axe est entraîné par un moteur électrique que l'on peut loger, avec un réducteur de vitesse approprié, au besoin dans le moyeu creux 42. L'extrémité extérieure de la manivelle 44 agit sur une
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broche 45 fixée au milieu de la cuvette 38. La rotation de l'axe 43 entraîne la rotation du centre de la cuvette 38, autour de l'axe 40 et fait en sorte que l'axe 46 de la cuvette décrive une surface conique dont le sommet se trouve au point 41.
On a en outre prévu des moyens servant à empêcher la cuvette 38 d'effectuer une rotation propre autour de l'axe 40. A cet effet, on a prévu sur la manivelle 44 deux engrenages coniques identiques 47 et 48 qui s'engrènent. L'engrenage 48 est fixé sur une broche 45 et l'engrenage 47,qui peut également tourner par rapport à la manivelle-, engrène avec une roue conique identique,qui est fixée sur le moyeu 42. Lors de la rotation de la manivelle par suite de la rotation de l'engrenage 48 en sens opposé, cet engrenage est à l'arrêt tout comme la cuvette 38. par rapport à la surface basculante passant par l'axe 46 perpendiculaire au plan du dessin.
Il faut se représenter le châssis annulaire 13 fixé sur la cuvette 38, l'axe 15 étant perpendiculaire à l'axe 46. Le mouvement de basculage de la cuvette provoque également le basculage du châssis et fait en sorte que les faisceaux de rayons lèchent un corps situé à l'intérieur du châssis, le tout de façon que ces faisceaux se colu et cependant en un point fixe, à savoir le point 41.
On peut envisager d'autres formes de construction pour obtenir le mouvement désiré, par exemple une suspension par cardan du châssis annulaire. Le mode d'étayage illustré, à l'aide de la fig. 5 offre l'avantage que le support laisse libre l'enceinte en- tourant l'appareil d'irradiation et qu'en .outre le mécanisme d'entraînement est peu compliqué et peu encombrant.
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Owing to the drawbacks inherent in the manufacture and use of X-ray apparatus for very high voltages, it has sometimes been decided, in certain cases, to use as a source of rays for the deep therapy of radioisotopes. active, instead of devices operating with electron acceleration.
The intensity of such a source of rays depends not only on the nature of the radioactive substance of which the radiating body is constituted, but also on the volume of this body. This volume also determines the focus or the apparent surface of the source of rays (by this we mean the projection of the radiating body in the direction of the radiation picked up).
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In radiation therapy, a large focus is a disadvantage with regard to safety and efficiency. We can obviously limit the radiation using absorbent walls, but we cannot prevent that next to a central zone in which each point is affected by rays coming from each point of the focus, there is a zone of half - shadow, that is to say an area which is only affected by rays coming from part of the focus.
The intensity of the radiation can be graphically represented at points on a line which intersects the central ray of the beam as a function of the distance from the total ray. The curve thus obtained, the intensity curve, has, according to modern conceptions, an advantageous shape, when it comprises, on each side of a stepped summit, steep flanks. The larger the focus, the less favorable the shape of the intensity curve becomes.
For a given central zone, the opening made in the wall absorbing the rays (diaphragm) is all the larger as the focal point is larger. Both one cause and the other cause the half-shadow area to become larger, as shown in fig. 1 of the drawing. With an apparent surface f1 of the ray source and an aperture of the diaphragm O1, we obtain a central zone z1 and a half-shadow zone h1. When, with the diaphragm remaining unchanged, the focus is increased up to f2, the result is a reduction in the central zone up to z2 and an increase in the half-shadow zone up to h2. To obtain again the same central zone zl, the aperture of the diaphragm must be brought to o2. As a result, the half-shadow zone is again increased and this up to h2 '.
In order to keep the focal point small, and thereby obtain an advantageous form of the intensity curve, it is necessary to resort to radioactive isotopes capable of providing a large quantity of radiation per unit volume, for example cobalt. However, these substances are expensive and rare.
The invention makes it possible to obtain a radiation power
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per unit of volume without resulting in an increase in the half-shade area. It makes it possible to obtain, with a cesium isotope, the same therapeutic effect as with a cobalt isotropic.
Hitherto radioactive cesium has only been available in small quantities, but it is expected that the isotope Cs-137 will be more readily obtainable in the near future as a fission product of nuclear reactors.
The volume of a sample of radioactive cesium required to obtain a determined radiation power, however, is several times greater than that of a sample of cobalt. The replacement of cobalt by cesium therefore implies a notable increase in focus, but the invention obviates the drawback which is inherent in it. It provides an irradiation apparatus in which the source of radiation is constituted by a substance. - this radioactive, which, in the form of a closed ring or of independent portions, is distributed over an annular volume and is surrounded by a material absorbing the rays which allows radiation, in the first case, only through a slit of constant width and, in the second case,
that by channels of the same width directed towards a point of the axis of the annular volume - This point can be the point of intersection of the axis with the plane of the annular volume (center), but it can also be outside of this plan. The source of rays is stationary with respect to said axis.
As the number of portions is smaller, the half-shadow area extends further in the direction of the axis of the annular volume. Also, this number should be at least four, but, of preferably, greater if it is desired to obtain a significant improvement in this point of view.
The sharpness is maximum, when the radioactive substance forms a closed ring. However, in this case, the central area fills the entire window inside the ring. This can be disadvantageous because, in the case of deep therapy, the disease focus must be irradiated through healthy tissue. In principle,
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one wishes to reach with the full intensity of radiation only a zone of a more or less spherical form, and to charge as little as possible the surrounding tissues. This is why, in known irradiation devices, the ray source is rotated with the diaphragm ray beam.
As a result, the healthy tissue is only found during part of the irradiation time in the beam of rays. The rotation of the source of rays of an apparatus according to the invention around the axis of the volume ring finger would be of no use to. this point of view*
On the contrary, it is precisely an advantage of this device that such a rotation is not necessary * A corresponding effect is indeed obtained when the radioactive material is subdivided into portions, each of which corresponds to a channel which transmits a beam whose central radius passes through the axis of the annular volume.
One thus obtains around the axis a zone (central zone) of which each point is touched by rays coming from each point of all the radioactive material. Around this central area is an area which still captures rays which penetrate into the central area but which come only from a few portions or from a single portion.
The reduction in the load on healthy tissue, which is obtained in the known apparatuses by limiting the duration of irradiation and obtained, in the apparatus according to the invention, by limiting the intensity *
It should be noted that it has already been proposed to place a certain number of sources of rays, X-ray tubes or others, in a circle around the body to be irradiated, but with the aim of obtaining precisely a weakly inclined intensity curve which was considered in its time as an advantage * This proposal led to an apparatus which differed from the apparatus according to the invention by the fact that the circle of ray sources revolved around of the axis and each ray source had another diaphragm
The aim of the invention,
a reduction of the half shade. born
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can be achieved with the arrangement following said proposal.
This is because this arrangement increases the half-shadow area, even in the case of point ray sources, it would still create a half-shadow area *
The choice of the shape of the portions is influenced by the absorption power of the rays of the radioactive substance itself.
When this absorption power is negligible, the spherical shape deserves the preference: otherwise, we will rather use the shape of a disc, perpendicular to the direction of the rays.
This choice is guided by the same considerations as in irradiation devices with a single radiation source or only subdivided into two portions *
As regards the construction, the apparatus according to the invention can be produced by accommodating each portion of radioactive substance in a block which absorbs the rays and in which is formed a channel which allows the exit of the radiation. fixed to an annular frame in such a way that the channels are directed towards the same point of the axis of the frame *
Organs may be found in healthy tissue which need more care than other parts of the tissue. It is then possible to suppress by shutters or attenuate by filters the beams which would touch these organs. The radiation in the central zone is then weakened at the same time.
In general, this weakening in the central zone can be avoided by ensuring that the portions are movable on the annular frame. A portion whose radiation would touch an excessively sensitive organ can then be placed in another place, so that its beam does not touch more this organ, but nevertheless promotes irradiation of the morbid center. If necessary, the portions can be movable by sliding, which allows them to be moved in an arbitrary groove on the periphery of a circular guide. It is possible to establish an irradiation program.
The blocks of radiation absorbing substance represent
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significant weight. However, it is not necessary to drive the entire plant device to the job - The radioactive substance is always brought into the device on the job - The same procedure can be done with , the substance absorbing the rays, For this purpose., an annular frame comprises boxes, each of which offers space for a socket filled with radioactive substance * These boxes are made of sheet steel and have a filling opening. that the chassis, light enough, has been mounted at the place of use, the boxes are filled with liquid metal, absorbing the rays, for example molten lead or mercury.
The radiation-absorbing substance can of course also be introduced into the boxes in the form of solid parts.
The sleeves containing the radioactive substance must be introduced into the boxes absorbing the rays with all the necessary precautions = They are held in place by means of a clamping or locking device -
In order to ensure the scattering of the radiation in the axial direction, the irradiating material can be imparted to and fro in the direction of the axis. The central ray of each beam must then nevertheless pass through a fixed point of the axis. Can this result be obtained by fixing the boxes? in a movable manner to the annular frame and communicating to this frame, in its entirety, a translation in the direction of the axis.
The boxes must then incline relative to the frame, that is to say rotate about an axis which is in the plane of the frame and perpendicular to the median of the corresponding outlet channel of the spokes. Mobility of the boxes relative to the frame also offers the advantage that the area to be irradiated can be changed without moving the body to be irradiated.
When it is preferred to rigidly connect the boxes to the frame, the annular frame can be mounted so that it can rotate about an axis located in its plane. The rotation around this axis gives the portions a deviation in the direction
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axial and when the axes of the spoke cones are directed towards the central point, this direction is maintained.
However, the deviation varies with the distance to the axis of rotation.
To allow a deviation, or a greater deviation of the portions which are respectively in the axis of rotation and close to it, we can tilt the patient's body around an axis perpendicular to that around which oscillates the chassis *
However, one can also leave the patient at rest and mount the circular socket in a movable manner such that its axis (i.e. the axis which is perpendicular to the plane of the ring describes a conical surface whose apex is located in the center of the ring- In this way too we can ensure that the deflection of all the beams is also large-
The description of figs.
2, 3, 4 and 5 of the appended drawing - given by way of non-limiting example, will make it clear how the invention can be implemented, the particularities which emerge both from the text and from the drawing being, of course, part of it. 'invention.
Fig. 2 schematically shows an exemplary construction of the apparatus according to the invention, along a section through a plane perpendicular to the axis.
Fig. 3 shows an irradiation plan for an apparatus with movable radiation sources.
Fig. 4 is a section of a box filled with a substance absorbing the rays, in which box there is a sleeve containing a portion of radioactive substance.
The pin 5 represents a mechanism serving to ensure a tilting movement to the annular frame.
In the apparatus shown in fig. 2, the radioactive substance is subdivided into nine portions, arranged in a regular manner in an annular volume. The portions (11) are located
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in a lead block 12. The assembly therefore comprises nine of these blocks which are fixed to the sides of a frame 13, for example a steel plate. The frame is represented as an enneagon, but can also take the form of a circle or other geometric figure. A channel 14 is made in the lead blocks, in the same way in all the blocks, through which the electromagnetic waves emitted by the radioactive bodies 11 exit. Nine beams are thus obtained which intersect on the axis 15.
Around this axis is an area, each point of which is touched by rays coming out of each point of each radioactive portion. This zone, indicated by circle 16, is the central zone. The blocks of lead 17 serve to absorb the rays which have passed through the central zone. When an even number of portions is distributed uniformly over the periphery, these rays can be picked up by the blocks 12.
For one of the ray sources, the beam that hits the central zone is indicated by 18, and the angle in which the half-shadow zone is located by 19.
Fig. 3 is a diagram for an apparatus in which the radioactive material is also divided into nine portions. The places where these portions are found in the case of an even distribution are numbered from 1 to 9. The central zone is again indicated by 16. A body 20, comprising a tissue disorder which must be so, -: 3 rhymed by the radiation, is arranged in the annular volume of the source of rays, so that the disease focus is in the central zone 16. Either the case where said body comprises, in the same transverse plane, organs 21 which do not - must not be irradiated by the whole beams.
To protect these organs, the beams which would arrive from 4 and 8 are removed by a shutter and the radioactive portions 3, 7 and 9 are moved towards respectively 3a, 7a and 9a. The figure shows that the 5 spots 21 are not affected by any beam, although seven of the nine beams intersect at the spot to be irradiated.
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In fig.4, the funnel-shaped tube 23 is fixed in the steel wall 22 of a box. The space between the tube and the wall 22 is filled with lead which is cast in the molten state through an opening 24 in the lid of the box. To the cover is fixed a plate 25 which is fixed by means of screws to a plate of an annular frame ;, as indicated by 13 in Fig. 2.
In the funnel-shaped tube there is a sleeve 26 containing a radioactive pellet 27 consisting for example of cesium sulfate, comprising cesium in the form of radioactive isotope, for example Cs-137. This pellet is housed between the bottom of the sleeve and a cover 28 screwed into the sleeve. The manchor and the cover are made of aluminum.
The dotted lines represent part of a tool, consisting of a rod provided with a head 30. The latter penetrates into a raised edge 31 of the bottom of the sleeve 26. Using this tool, the sleeve can be introduced. d? rs the funnel-shaped tube 23 and fix it, by a bayonet closure 29, at the bottom of this tube. In order to allow the sleeve to rotate in the tube, a recess 32 is provided in the edge 31 into which a lug provided on the head 30 enters. The introduction of the radioactive pellet into the device of irradiation must be carried out without the personnel responsible for this operation being exposed to the radiation from the pellet.
For this purpose, it is therefore necessary to resort to walls absorbing the rays at the point where the tools required for transport grip. Sun-absorbing windows, a mirror system or a line television set allow the transport to be observed.
In the tube 23 forming the channel through which can exit the electromagnetic waves emitted by the pellet 27 can be inserted a metal plug, acting as a filter. Such filters, which can for example be made of aluminum, allow
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to adjust the average hardness of the rays and to reduce the intensity of the radiation. Instead of a stopper made of a metal which only stops a part of the radiation, the radiation can be completely suppressed by introducing into the tube 23 a stopper made of a substance with high absorption power. such as lead. It is also possible to use perforated plugs in order to diaphragm the beams of rays.
To fix the filter, the shutter or the diaphragm, a threaded ring 33 is provided, fixed to the edge of the tube 23. For the installation of the filters, the shutters and the diaphragms, it is also necessary to use a tool. such that, during this operation, the operator is not exposed to the rays.
To improve protection, the filters, shutters and diaphragms can also be remotely controlled. To this end, they can be fixed in a movable manner to the frame or to an independent carrying device and cause the maneuver by electromagnetic, hydraulic or pneumatic means from a place where the dangerous radiation cannot occur.
Fig. 5 shows how one can obtain a tilting movement of the frame 13, that is to say a movement during which the axis 15 describes a conical surface. This figure shows a load-bearing chair, consisting of an annular base 34, four spacers 35 and a ring 36. This ring has a bearing surface for a number of balls 37. On these balls rests a bowl 38, whose side lower 39 is spherical.
The axis 40. of the supporting chair and of the ring is vertical; the plane of the balls is horizontal. The center 41 of the spherical surface, of which the surface 39 constitutes a part, is therefore on the axis 40.
In the hub 42, to which the four spacers 35 are connected, can turn a vertical axis 43, carrying a crank 44, This axis is driven by an electric motor which can be accommodated, with an appropriate speed reducer, at the required in the hollow hub 42. The outer end of the crank 44 acts on a
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pin 45 fixed in the middle of the bowl 38. The rotation of the axis 43 causes the rotation of the center of the bowl 38, around the axis 40 and causes the axis 46 of the bowl to describe a conical surface whose the top is at point 41.
Means are also provided for preventing the cup 38 from performing a proper rotation about the axis 40. For this purpose, two identical bevel gears 47 and 48 are provided on the crank 44 which mesh. The gear 48 is fixed on a spindle 45 and the gear 47, which can also rotate relative to the crank-, meshes with an identical bevel gear, which is fixed on the hub 42. When the crank is rotated by following the rotation of the gear 48 in the opposite direction, this gear is stationary just like the cup 38. with respect to the tilting surface passing through the axis 46 perpendicular to the plane of the drawing.
It is necessary to represent the annular frame 13 fixed on the cup 38, the axis 15 being perpendicular to the axis 46. The tilting movement of the cup also causes the tilting of the frame and causes the beams of spokes to lick a body located inside the chassis, the whole so that these beams meet and yet at a fixed point, namely point 41.
Other forms of construction can be envisaged to obtain the desired movement, for example a cardanic suspension of the annular frame. The shoring method illustrated, using fig. 5 offers the advantage that the support leaves the enclosure surrounding the irradiation apparatus free and that, in addition, the drive mechanism is uncomplicated and compact.