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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.