ES2619342T3 - Degradador de energía rotatorio - Google Patents

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ES2619342T3 ES15197444.1T ES15197444T ES2619342T3 ES 2619342 T3 ES2619342 T3 ES 2619342T3 ES 15197444 T ES15197444 T ES 15197444T ES 2619342 T3 ES2619342 T3 ES 2619342T3
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Yves Claereboudt
Alexandre DEBATTY
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Abstract

Un degradador de energía (1) para atenuar la energía de un haz de partículas cargadas (2) extraído de un acelerador de partículas, dicho degradador de energía (1) que comprende: - un primer miembro de atenuación de energía (10) que presenta una cara de entrada del haz (11) que tiene la forma de un anillo o un disco, o una porción del mismo, y una cara de salida del haz (12) que tiene la forma de una parte de una primera superficie helicoidal continua que tiene un primer eje (A1), - un segundo miembro de atenuación de energía (20) que presenta una cara de entrada del haz (21) que tiene la forma de parte de una segunda superficie helicoidal continua que tiene un segundo eje (A2) y una cara de salida del haz (22) que tiene la forma de un anillo o un disco, o una porción del mismo, el primer eje (A1) siendo paralelo a o coincidente con el segundo eje (A2), la primera y segunda superficies helicoidales enfrentadas entre sí y teniendo la misma lateralidad, y - un conjunto de accionamiento, bien conectado operativamente al primer y/o al segundo miembros de atenuación de energía y configurado para rotar el primer y el segundo miembros de atenuación de energía alrededor de, respectivamente, el primer eje (A1) y el segundo eje (A2), o conectado operativamente al primer miembro de atenuación de energía y configurado para rotar el primer miembro de atenuación de energía alrededor del primer eje (A1), siendo fijo el segundo miembro de atenuación de energía.

Description

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DESCRIPCION
Degradador de energla rotatorio Campo de la invencion
La invencion se refiere al campo de los aceleradores de partlcuias cargadas, tales como, por ejemplo, aceleradores de iones de carbono o protones y, mas particularmente, a un degradador de energla rotatorio para atenuar la energla de un haz de partlculas cargadas extraldo de un acelerador de partlculas de este tipo.
La invencion tambien se refiere a un sistema de terapia con partlculas que comprende un acelerador de partlculas y un degradador de energla rotatorio para atenuar la energla de un haz de partlculas cargadas extraldo del acelerador de partlculas.
Descripcion de la tecnica anterior
Ciertas aplicaciones que implican el uso de haces de partlculas cargadas requieren que se varle la energla de estas partlculas. Este es, por ejemplo, el caso en aplicaciones de terapia con partlculas, donde la energla de las partlculas cargadas determina la profundidad de penetracion de estas partlculas en un cuerpo a tratar mediante dicha terapia. Los aceleradores de partlculas de energla fija, tales como ciclotrones, por ejemplo, no estan adaptados por si mismos para variar la energla del haz de partlculas que producen y, por lo tanto, requieren un dispositivo adicional para variar esta energla. Los aceleradores de partlculas de energla variable, tales como sincrotrones, por ejemplo, estan adaptados por si mismos para variar la energla del haz de partlculas que producen, pero sin embargo puede ser deseable variar aun mas la energla despues de que las partlculas se hayan extraldo de un sincrotron.
Los dispositivos para variar la energla de un haz de partlculas extraldo de un acelerador de partlculas se denominan generalmente degradadores de energla. Un degradador de energla comprende, por lo tanto, uno o mas bloques de materia que se colocan a traves de la trayectoria del haz de partlculas despues de su extraccion del acelerador de partlculas. De acuerdo con un principio bien conocido, una partlcula cargada que pasa a traves del espesor de un bloque de materia de este tipo experimenta una disminucion de su energla en una cantidad que es, para partlculas de un tipo dado, una funcion de las caracterlsticas intrlnsecas del material que ha pasado a traves de y de dicho espesor.
Un degradador de energla rotatorio conocido, por ejemplo, se divulga en el documento US6433336. Comprende un unico bloque de material degradante de energla que tiene la forma de una escalera helicoidal plana con escalones planos discretos y que se coloca a traves de la trayectoria del haz de partlculas. El haz de partlculas entra en el degradador perpendicularmente a un escalon de la escalera y sale del degradador en el lado opuesto, lo que atenua la energla del haz de acuerdo con el espesor del degradador en dicho escalon. Despues de haber rotado la escalera en un angulo dado alrededor de su eje, el haz de partlculas entrara en el degradador perpendicularmente a otro escalon y saldra del degradador en el lado opuesto, lo que atenuara la energla del haz en una cantidad diferente de acuerdo con el espesor del degradador en dicho otro escalon. Por tanto, la atenuacion de energla puede variar cambiando la posicion angular del degradador con respecto al haz de partlculas.
Un inconveniente de estos degradadores de energla conocidos es que deben tener un gran diametro para tener escalones de altura suficientemente pequena ("H" en la fig. 1c del documento US6433336) para obtener la resolucion en variacion de energla que se requiere para aplicaciones de terapia con partlculas, por ejemplo.
Como consecuencia, estos degradadores tienen un gran momento de inercia, de modo que es diflcil hacer que roten rapidamente y/o con alta precision con respecto al haz de partlculas. Sin embargo, algunas aplicaciones recientes requieren poder cambiar la energla del haz de partlculas muy rapidamente, tal como en unas pocas decenas de milisegundos, por ejemplo, y/o con alta precision. Este es, por ejemplo, el caso con sistemas de terapia con partlculas, donde un objetivo, tal como un tumor, por ejemplo, es irradiarse capa a capa con el haz de partlculas, estando estas capas a diferentes profundidades en el cuerpo del paciente. En dichos casos, es deseable poder cambiar la energla del haz de partlculas muy rapidamente y/o de forma muy precisa cuando el sistema pasa de la irradiacion de una capa a la irradiacion de otra capa.
Otro inconveniente del gran diametro de los degradadores conocidos es que requieren grandes cantidades de material degradante de energla caro, lo que los hace bastante costosos. Un inconveniente adicional de su gran diametro es que son engorrosos y ocupan mucho espacio, especialmente espacio de huella.
Otro degradador de energla rotatorio conocido se divulga, por ejemplo, por R.E. Berg en "Rotating wedge cyclotron beam degrader" (Procedimientos de la 7a Conferencia internacional sobre ciclotrones y sus aplicaciones; Zurich, Suiza, 19-22 de agosto de 1975; pp. 315-316).
Comprende un bloque en forma de “coma” de materia que es rotatoriamente movil alrededor de un eje que es perpendicular a la "coma". El haz cruza la coma en una direccion que es perpendicular al eje de rotacion y por consiguiente entra en la "coma" en un lado curvado exterior de la "coma" y sale fuera de la "coma" en un lado curvado interior de la "coma ", o viceversa. La atenuacion de energla se varla cambiando la posicion angular de la
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"coma" con respecto al haz de partlcuias.
Estos degradadores de energla tambien requerirlan un gran diametro, particularmente si se usaran para aplicaciones de terapia con partlcuias y, por lo tanto, presentan inconvenientes similares al descrito en el documento US6433336, a saber, un alto momento de inercia, alto coste y alto volumen ocupado.
Sumario de la invencion
Es un objetivo de la invencion abordar los inconvenientes de los degradadores de energla conocidos. Es un objetivo particular de la invencion es proporcionar un degradador de energla que esta adaptado para variar la energla de un haz de partlculas mas rapidamente y/o con mayor precision que los degradadores conocidos.
Una energla del haz tlpica en una entrada de un degradador de energla de acuerdo con la invencion esta en el intervalo MeV, tal como en el intervalo de 150 MeV a 300 MeV, por ejemplo, y una energla del haz deseada tlpica en una salida de un degradador de energla de acuerdo con la invencion tambien esta en el intervalo MeV, tal como en el intervalo de 50 MeV a 230 MeV para una energla corriente arriba de 230 MeV, por ejemplo.
La invencion se define por las reivindicaciones independientes. Las reivindicaciones dependientes definen modos de realizacion ventajosos.
De acuerdo con la invencion, se proporciona un degradador de energla para atenuar la energla de un haz de partlculas cargadas extraldo de un acelerador de partlculas, de acuerdo con la reivindicacion 1.
Cabe destacar que una superficie helicoidal puede tener una apariencia de primer plano de una escalera helicoidal con escalones muy pequenos, por ejemplo, en caso de que se haga un miembro de atenuacion de energla con una impresora 3D, pero eso aun debe considerarse como una superficie helicoidal continua en caso de que un tramo mlnimo (profundidad de peldano) de sus escalones sea menor que un diametro del haz medio mlnimo en un nivel donde el haz cruza la superficie helicoidal (por ejemplo, un tramo mlnimo de sus escalones que sea menor que 8 mm en caso de un diametro del haz medio que oscile entre 8 mm y 30 mm al cruzar la superficie helicoidal).
Como tambien aparecera mas adelante a partir de las figuras que muestran modos de realizacion de la invencion, el degradador esta por consiguiente dispuesto geometricamente de modo que las respectivas caras de entrada y salida de los miembros de atencion de energla estan dispuestas en la siguiente secuencia (continua o discontinua) con respecto a la trayectoria de un haz de partlculas cargadas que lo cruza:
- la cara de entrada del haz del primer miembro de atenuacion de energla,
- la cara de salida del haz del primer miembro de atenuacion de energla,
- la cara de entrada del haz del segundo miembro de atenuacion de energla, y
- la cara de salida del haz del segundo miembro de atenuacion de energla.
Por "secuencia discontinua", debe entenderse que el material de atenuacion adicional puede estar presente entre la salida del haz y las caras de entrada de respectivamente el primer y segundo miembros de atenuacion de energla, tal como una placa de material plana, por ejemplo.
Gracias a la presencia de los dos miembros de atenuacion de energla que tienen sus dos superficies helicoidales continuas y enfrentadas con la misma lateralidad, el diametro del degradador puede hacerse menor que con degradadores rotatorios conocidos, aun as! proporcionando una buena resolucion en variation de energla y una propagation de energla estadlstica limitada de las partlculas en la salida del degradador. Con un diametro menor, y por consiguiente un momento menor de inercia, sera posible rotar el(los) miembro(s) de atenuacion de energla mas rapidamente y, por lo tanto, la energla del haz de partlculas se puede variar mas rapidamente. Un degradador de este tipo tambien requiere menos espacio.
Preferentemente, la cara de entrada del haz del primer miembro de atenuacion de energla es perpendicular al primer eje y en la cara de salida del haz del segundo miembro de atenuacion de energla es perpendicular al segundo eje. Esto permite limitar aun mas la propagacion de energla estadlstica de las partlculas en la salida del degradador.
Preferentemente, el conjunto de accionamiento comprende un primer motor para rotar el primer miembro de atenuacion de energla alrededor del primer eje y un segundo motor para rotar el segundo miembro de atenuacion de energla alrededor del segundo eje. En comparacion con una configuration en la que el primer miembro de atenuacion de energla serla fijo y el segundo miembro de atenuacion de energla serla movil en rotation, una configuracion preferente de este tipo permite, para una atenuacion de energla dada/deseada, posicionar el primer y segundo miembros de atenuacion de energla independientemente de entre si con respecto al haz de partlculas, por ejemplo de acuerdo con las caracterlsticas de la optica del haz en las caras de entrada y salida del haz. Presenta la ventaja adicional de permitir una variacion mas rapida y mas precisa de la energla del haz de partlculas.
Preferentemente, la primera y la segunda superficies helicoidales son superficies helicoidales cillndricas. Mas
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preferentemente, la primera y la segunda superficies helicoidales tienen el mismo radio y el primer eje es el mismo que el segundo eje. Incluso mas preferentemente, la primera y la segunda superficies helicoidales tienen el mismo paso. Incluso mas preferentemente, el primer y segundo miembros de atenuacion de energla son identicos en forma y tamano. Esto permite una fabricacion facil y mas barata del degradador.
De forma alternativa, el radio de la primera superficie helicoidal es menor que el radio de la segunda superficie helicoidal, el paso de la primera superficie helicoidal es menor que el paso de la segunda superficie helicoidal, y el primer eje es diferente de y paralelo al segundo eje. Con dicha alternativa, el primer miembro de atenuacion de energla tendra un diametro aun menor y por consiguiente podra moverse aun mas rapido.
De acuerdo con la invencion, se proporciona tambien un sistema de terapia con partlculas que comprende un acelerador de partlculas y un degradador de energla de acuerdo con la invencion, dicho degradador de energla estando posicionado y orientado con respecto a un haz de partlculas extraldo del acelerador de partlculas, de tal modo que el haz de partlculas entra en el degradador de energla en la cara de entrada del haz del primer miembro de atenuacion de energla y de tal modo que dicho haz de partlculas sale del degradador de energla en la cara de salida del haz del segundo miembro de atenuacion de energla. En caso de que la cara de entrada del haz del primer miembro de atenuacion de energla sea perpendicular al primer eje y la cara de salida del haz del segundo miembro de atenuacion de energla sea perpendicular al segundo eje, el degradador de energla preferentemente se posiciona y orienta con respecto a un haz de partlculas extraldo del acelerador de partlculas, de tal modo que el haz de partlculas entra en el degradador de energla perpendicularmente a la cara de entrada del haz del primer miembro de atenuacion de energla.
Preferentemente, el acelerador de partlculas es un acelerador de energla fija, mas preferentemente un ciclotron, incluso mas preferentemente un sincrociclotron.
Breve descripcion de los dibujos
Estos y otros aspectos de la invencion se explicaran con mas detalle a modo de ejemplo y con referencia a los dibujos adjuntos en los que:
la fig. 1 muestra esquematicamente una vista frontal de un degradador de energla ejemplar de acuerdo con la invencion;
la fig. 2 muestra esquematicamente una vista superior del degradador de energla de la fig. 1;
la fig. 3 muestra esquematicamente una vista en seccion parcial del degradador de energla de la fig. 1 en un nivel de atencion de energla alto;
la fig. 4 muestra esquematicamente una vista en seccion parcial del degradador de energla de la fig. 1 en un nivel de atencion de energla bajo;
la fig. 5 muestra esquematicamente una vista frontal de otro degradador de energla ejemplar de acuerdo con la invencion;
la fig. 6 muestra esquematicamente una vista superior del degradador de energla de la fig. 5;
la fig. 7 muestra esquematicamente una vista frontal de una parte de otro degradador de energla ejemplar de acuerdo con la invencion;
las figs. 8a, 8b, 8c muestran esquematicamente una vista frontal del degradador de energla de la fig. 7 en varios niveles de atenuacion;
la fig. 9 muestra esquematicamente un sistema de terapia con partlculas que comprende un acelerador de partlculas y un degradador de energla de acuerdo con la invencion.
Los dibujos de las figuras no estan dibujados a escala ni proporcionados. Generalmente, los componentes similares o identicos se denotan con los mismos numeros de referencia en las figuras.
Descripcion detallada de modos de realizacion de la invencion
La fig. 1 muestra esquematicamente una vista frontal de un degradador de energla ejemplar (1) de acuerdo con la invencion, en un referencial XYZ.
El degradador de energla (1) comprende dos miembros de atenuacion de energla disjuntos: un primer miembro de atenuacion de energla (10) y un segundo miembro de atenuacion de energla (20).
El primer miembro de atenuacion de energla (10) presenta una cara de entrada del haz (11) que tiene la forma de un anillo o un disco (o una porcion del mismo), y presenta una cara de salida del haz opuesta (12) que tiene la forma de una parte de una primera superficie helicoidal continua que tiene un primer eje (A1).
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El segundo miembro de atenuacion de energla (20) presenta una cara de entrada del haz (21) que tiene la forma de parte de una segunda superficie helicoidal continua que tiene un segundo eje (A2) que es paralelo a o coincidente con el primer eje (A1), y presenta una cara de salida del haz opuesta (22) que tiene la forma de un anillo o un disco (o una porcion del mismo).
Cabe destacar que una superficie helicoidal puede tener una apariencia de primer plano de una escalera helicoidal con escalones muy pequenos, por ejemplo, en caso de que se haga un miembro de atenuacion de energla con una impresora 3D, pero eso aun debe considerarse como una superficie helicoidal continua en caso de que un tramo mlnimo (profundidad de peldano) de sus escalones sea menor que un diametro del haz medio mlnimo en un nivel donde el haz cruza la superficie helicoidal (por ejemplo, un tramo mlnimo de sus escalones que sea menor que 8 mm en caso de un diametro del haz medio que oscile entre 8 mm y 30 mm al cruzar la superficie helicoidal).
Como se puede ver en la fig. 1, el primer y segundo miembros de atenuacion de energla (10, 20) estan posicionados con respecto al otro de tal modo que la primera y segunda superficies helicoidales se enfrentan entre si. La primera y la segunda superficies helicoidales tienen la misma lateralidad.
Preferentemente, la cara de entrada del haz (11) del primer miembro de atenuacion de energla (10) es perpendicular al primer eje (A1) y la cara de salida del haz (22) del segundo miembro de atenuacion de energla (20) es perpendicular al segundo eje (A2). En un caso preferente de este tipo, la cara de entrada del haz (11) del primer miembro de atenuacion de energla (10) es, por supuesto, paralela a la cara de salida del haz (22) del segundo miembro de atenuacion de energla (20).
El degradador de energla (1) comprende ademas un conjunto de accionamiento que esta conectado operativamente al primer y segundo miembros de atenuacion de energla (10, 20).
Este conjunto de accionamiento esta configurado para accionar el primer miembro de atenuacion de energla (10) y/o el segundo miembro de atenuacion de energla (20) en rotacion alrededor de, respectivamente, el primer eje (A1) y/o el segundo eje (A2), dicho primer eje (A1) siendo paralelo a o coincidente con dicho segundo eje (A2).
El conjunto de accionamiento puede comprender, por ejemplo, un unico motor, as! como una transmision opcional que vincule dicho unico motor con el primer miembro de atenuacion de energla (10) para rotar el primer miembro de atenuacion de energla (10) alrededor del primer eje (A1), el segundo miembro de atenuacion de energla (20) siendo fijo (no rotatorio).
De forma alternativa, el conjunto de accionamiento puede comprender, por ejemplo, un motor unico, as! como una transmision que vincule dicho motor unico a, respectivamente, el primer y el segundo miembros de atenuacion de energla para rotar, respectivamente, el primer y segundo miembros de atenuacion de energla, preferentemente en direcciones opuestas (es decir, cuando el primer miembro de atenuacion de energla (10) se acciona para rotar en sentido horario, el segundo miembro de atenuacion de energla (20) se accionara para rotar en sentido antihorario y viceversa).
Preferentemente, y como se muestra en la fig. 1, el conjunto de accionamiento comprende un primer motor (M1) conectado operativamente al primer miembro de atenuacion de energla (10) para rotar el primer miembro de atenuacion de energla alrededor del primer eje (A1), y un segundo motor (M2) conectado operativamente al segundo miembro de atenuacion de energla (20) para rotar el segundo miembro de atenuacion de energla alrededor del segundo eje (A2). El primer y segundo motores pueden ser motores paso a paso, por ejemplo. Aunque no se muestra en la fig. 1, el degradador de energla (1) puede comprender ademas (una) transmision/transmisiones intermediaria(s) entre el primer y/o el segundo motores por una parte y, respectivamente, el primer y segundo miembros de atenuacion de energla por otra parte, para adaptar la velocidad y/o el par aplicado por los motores a sus miembros de atenuacion de energla correspondientes.
En la fig. 1 se muestra ademas un haz de partlculas (2) al cruzar el primer y segundo miembros de atenuacion de energla (10, 20). Dada la geometrla de estos dos miembros de atenuacion, sera evidente que una energla de un haz entrante se atenuara mas o menos en funcion de la(s) posicion/posiciones angular(es) del primer y el segundo miembros de atenuacion de energla con respecto al haz de partlculas. Una unidad de control (60), conectada operativamente al conjunto de accionamiento, se puede usar para modificar dichas posiciones angulares, por ejemplo, en funcion de la configuracion de atenuacion de energla recibida de un sistema que usa el degradador de energla (1).
La fig. 2 muestra esquematicamente una vista superior del degradador de energla (1) de la fig. 1, sobre el que la forma anular de la cara de entrada (11) del primer miembro de atenuacion de energla (10) se puede ver mejor.
Preferentemente, la primera y la segunda superficies helicoidales son superficies helicoidales cillndricas, como puede verse en el ejemplo de las figs. 1 y 2. Preferentemente, el primer eje (A1) es el mismo que (coincidente con) el segundo eje (A2). Mas preferentemente, el radio (R1) de la primera superficie helicoidal es el mismo que el radio (R2) de la segunda superficie helicoidal. Incluso mas preferentemente, la primera y la segunda superficies helicoidales tienen el mismo paso. Incluso mas preferentemente, el primer y segundo miembros de atenuacion de energla (10, 20) son identicos en forma y en tamano.
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La fig. 3 muestra esquematicamente una vista desarrollada y en seccion parcial del degradador de energla (1) de la fig. 1 en un nivel de atencion de energla alto. En esta representation ejemplar, el primer y segundo miembros de atenuacion de energla tienen el mismo tamano y la misma forma, lo que significa que la primera y segunda superficies helicoidales tienen el mismo radio, la misma lateralidad y el mismo paso.
El haz de parflculas (2) se muestra aqul ampliado para ver con mayor claridad su tamano en seccion. Como puede verse en la fig. 3, una parflcula de la parte mas a la izquierda del haz (2) se desplazara a traves de espesores E1a y E2a de los dos miembros de atenuacion de energla a traves de un hueco G1. Una partlcula de la parte mas a la derecha del haz (2) se desplazara a traves de dos espesores E1b y E2b de los dos miembros de atenuacion de energla a traves del mismo hueco G1. El hueco G1 puede ser, por ejemplo, un hueco de aire o un hueco vaclo. Una atenuacion total de la energla de una partlcula se puede estimar como la suma de las atenuaciones de energla proporcionadas por el primer y el segundo miembros de atenuacion de energla a lo largo de la trayectoria de la partlcula. En esta configuration ejemplar, tenemos que E1a+G1+E2a = E1b+G1 +E2b, por lo que se entendera que la energla de estas dos partlculas se atenuara en aproximadamente la misma cantidad. Lo mismo vale para las otras partlculas del haz (2).
La fig. 4 muestra esquematicamente una vista desarrollada y en seccion parcial del degradador de energla (1) de la fig. 1 en un nivel de atencion de energla bajo. Esta configuracion se puede obtener rotando el primer miembro de atenuacion de energla (10) un cierto angulo en la direction apropiada (con el fin de reducir los espesores E1a y E1b) y/o rotando el segundo miembro de atenuacion de energla (20) un cierto angulo en la direccion opuesta (para reducir los espesores E2a y E2b). Como puede verse en la fig. 4, una partlcula de la parte mas a la izquierda del haz (2) se desplazara a traves de espesores E3a y E4a de los dos miembros de atenuacion de energla a traves de un hueco G2. Una partlcula de la parte mas a la derecha del haz (2) se desplazara a traves de dos espesores E3b y E4b de los dos miembros de atenuacion de energla a traves del mismo hueco G2. Por lo tanto, se entendera que la energla de estas dos partlculas se atenuara aproximadamente en la misma cantidad. Lo mismo vale para las otras partlculas del haz (2). En este ejemplo, el hueco G2 es mayor que el hueco G1, lo que no es tanto problema debido a que el nivel de atenuacion es bajo y, por lo tanto, la dispersion del haz es menor que con la atenuacion mas alta mostrada en la fig. 3. Se sabe que el tamano del haz es mas crltico en los niveles de atenuacion mas altos, y, como se muestra en la fig. 3, el hueco G1 se puede hacer pequeno alll.
La fig. 5 muestra esquematicamente una vista frontal de otro degradador de energla ejemplar (1) de acuerdo con la invention, en un referencial XYZ. Es similar al degradador de la fig. 1, excepto que, en este caso, el radio (R1) de la primera superficie helicoidal es menor que el radio (R2) de la segunda superficie helicoidal, y que el primer eje (A1) es diferente de y paralelo al segundo eje (A2). Preferentemente, R1 <0,5.R2, mas preferentemente, R1 <0,2.R2, incluso mas preferentemente R1 <0,1.R2.
Para tener la misma inclination en ambas superficies helicoidales, el paso de la primera superficie helicoidal es preferentemente menor que el paso de la segunda superficie helicoidal.
La fig. 6 muestra esquematicamente una vista superior del degradador de energla (1) de la fig. 5.
La fig. 7 muestra esquematicamente una vista frontal de una parte de otro degradador de energla ejemplar (1) de acuerdo con la invencion en un referencial XYZ. Es similar al degradador de la fig. 1, excepto que, en este caso, el estator del primer motor (M1) esta unido a una pieza de gula (35) que comprende un orificio roscado, y el primer miembro de atenuacion de energla (10) esta unido a un arbol (30) que comprende una portion roscada (31) que pasa a traves de y coopera con el orificio roscado de la pieza de gula (35).
El rotor del primer motor (M1) comprende un acoplamiento mecanico (40) a dicho arbol (30) para accionar el arbol (30) en rotation mientras permite un movimiento de traslacion axial del arbol (30). En este ejemplo, dicho acoplamiento mecanico (40) comprende una parte en forma de "U" que tiene dos porciones interiores planas (40a, 40b) que se engranan de manera deslizable con respectivamente dos caras externas planas (30a, 30b) de una porcion distal del arbol (30).
El rotor del primer motor (M1), el orificio roscado, la primera superficie helicoidal del primer miembro de atenuacion de energla (10) y el dicho arbol (30) son todos coaxiales en este ejemplo y tienen como eje el primer eje (A1).
El paso y la lateralidad de la porcion roscada (31) del arbol (30) (y por consiguiente tambien del orificio roscado de la pieza de gula (35)) son los mismos que, respectivamente, el paso y la lateralidad de la primera superficie helicoidal.
Por lo tanto, se entendera que el conjunto de accionamiento esta adaptado para mover el primer miembro de atenuacion de energla (10) de acuerdo con un movimiento helicoidal alrededor del primer eje (A1), como se muestra mediante una flecha doble helicoidal en la fig. 7.
En este ejemplo, el rotor del primer motor (M1) esta directamente conectado al acoplamiento mecanico (40). Preferentemente, el rotor del primer motor (M1) esta conectado al acoplamiento mecanico (40) a traves de un reductor de velocidad - tal como una caja de engranajes de reduction de velocidad, por ejemplo, - para aumentar la precision del movimiento.
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El segundo miembro de atenuacion de energla (20) esta conectado preferentemente de la misma forma al segundo motor (M2) (no mostrado en la fig. 7). Siendo el caso, se entendera que el conjunto de accionamiento esta adaptado para mover el segundo miembro de atenuacion de energla (20) de acuerdo con un movimiento helicoidal alrededor del primer eje (A1), como se muestra mediante una flecha doble helicoidal en la fig. 7. La unidad de control (60) esta en un caso de este tipo preferentemente configurada para accionar el primer y segundo motores (M1, M2) de forma sincronica, a la misma velocidad y en direcciones opuestas, y de tal modo que cuando el primer motor (M1) rota el primer miembro de atenuacion de energla (10) de un angulo a (alfa), el segundo motor (M2) rota el segundo miembro de atenuacion de energla (20) de un angulo - a (menos alfa). Con una configuracion de este tipo, se hace posible colocar la primera y segunda superficies helicoidales muy cerca una de otra y con un hueco constante (G1) entre ellas, cualquiera que sea su posicion angular, es decir, cualquiera que sea el nivel de atenuacion de energla. Preferentemente, el hueco (G1) entre la primera y segunda superficies helicoidales se mantiene menor de 5 cm, preferentemente menor de 1 cm, preferentemente menor de 5 mm, preferentemente menor de 1 mm. Preferentemente, la primera y segunda superficies helicoidales no se tocan entre si para evitar el desgaste.
Preferentemente, la primera y segunda superficies helicoidales cada una hacen un giro maximo menor que 360°, mas preferentemente menor que 270°, aun mas preferentemente menor que o igual a 180° alrededor de su eje respectivo.
Las figs. 8a, 8b, 8c muestran esquematicamente una vista frontal del degradador de energla (1) de la fig. 7 en tres niveles de atenuacion de energla diferentes. En la fig. 8a, el primer y segundo miembros de atenuacion de energla (10, 20) estan posicionados angularmente mediante el conjunto de accionamiento de modo que el haz de partlculas (2) atraviesa un gran espesor de material de ambos miembros de atenuacion de energla, lo que resulta en una gran atenuacion de energla. En la fig. 8b, cada uno del primer y segundo miembros de atenuacion de energla (10, 20) se ha rotado por el conjunto de accionamiento en direcciones opuestas y un mismo angulo, de modo que el haz de partlculas (2) atraviesa un espesor menor de material comparado con la fig. 8a, lo que resulta en una atenuacion de energla menor. En la fig. 8c, cada uno del primer y segundo miembros de atenuacion de energla (10, 20) se ha rotado aun mas por el conjunto de accionamiento en direcciones opuestas y un mismo angulo, de modo que el haz de partlculas (2) atraviesa un espesor menor de material comparado con fig. 8b, lo que resulta en una atenuacion de energla aun menor.
Preferentemente, el primer miembro de atenuacion de energla (10) y/o el segundo miembro de atenuacion de energla (20) estan hechos de berilio o grafito de carbono. Mas preferentemente, el primer miembro de atenuacion de energla (10) esta hecho del mismo material que el segundo miembro de atenuacion de energla (20).
Como se muestra esquematicamente en la fig. 9, la invencion tambien se refiere a un sistema de terapia con partlculas configurado para irradiar un objetivo (200) con un haz de partlculas cargadas (2) (50). Dicho sistema de terapia con partlculas comprende un acelerador de partlculas (100) configurado para generar y extraer un haz (2) de partlculas cargadas, tal como un haz de protones o iones de carbono, por ejemplo, y un degradador de energla (1) como se describe anteriormente para atenuar la energla de dicho haz de partlculas cargadas (2) antes de que alcance el objetivo (200).
El degradador de energla (1) se posiciona y se orienta con respecto a un haz de partlculas (2) extraldo del acelerador de partlculas (100), de tal modo que el haz de partlculas (2) entra en el degradador de energla (1) en la cara de entrada del haz (11) del primer miembro de atenuacion de energla (10) y de tal modo que dicho haz de partlculas (2) sale del degradador de energla (1) en la cara de salida del haz (22) del segundo miembro de atenuacion de energla (20). Preferentemente, la cara de entrada del haz (11) del primer miembro de atenuacion de energla (10) es paralela a la cara de salida del haz (22) del segundo miembro de atenuacion de energla (20) y es perpendicular al primer eje (A1), este ultimo siendo paralelo a, o coincidente con el segundo eje (A2). En este caso, el degradador de energla (1) esta posicionado preferentemente y orientado con respecto al haz de partlculas (2), de tal modo que el haz de partlculas entra en el degradador de energla (1) perpendicularmente a la cara de entrada del haz (11) del primer miembro de atenuacion de energla (10), como se muestra en la fig. 9.
En aras de la claridad, la fig. 9 no necesariamente muestra todos los componentes de un sistema de terapia con partlculas, que son generalmente bien conocidos de la tecnica anterior, sino solo aquellos componentes que son necesarios para entender la presente invencion.
Preferentemente, el acelerador de partlculas (100) es un acelerador de energla fija, preferentemente un ciclotron, mas preferentemente un sincrociclotron.
Preferentemente, el acelerador de partlculas (100) esta configurado para suministrar en su salida (110) un haz de partlculas (2) cuya energla maxima esta comprendida entre 1 MeV y 500 MeV, preferentemente entre 100 MeV y 300 MeV, mas preferentemente entre 200 MeV y 250 MeV.
En un caso de este tipo, una energla del haz deseada tlpica en una salida (22) de un degradador de energla (1) de acuerdo con la invencion esta tambien en el intervalo de MeV, tal como en el intervalo de 50 MeV a 230 MeV para una energla corriente arriba de 230 MeV, por ejemplo.
Con estas energlas ejemplares, que son comunes en aplicaciones de terapia con partlculas, se tiene
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preferentemente que:
- un espesor mlnimo (tomado axialmente) del primer miembro de atenuacion de energla (10) se encuentra en el intervalo [1 mm, 100 mm], mas preferentemente [1 mm, 50 mm], incluso mas preferentemente [1 mm, 10 mm]. Lo mismo vale para el segundo miembro de atenuacion de energla (20),
- Un espesor maximo (tomado axialmente) del primer miembro de atenuacion de energla (10) se encuentra en el intervalo [10 mm, 300 mm], mas preferentemente [10 mm, 200 mm], incluso mas preferentemente [10 mm, 100 mm]. Lo mismo vale para el segundo miembro de atenuacion de energla (20), y
- Un diametro del primer miembro de atenuacion de energla (10) se encuentra en el intervalo [10 mm, 300 mm], mas preferentemente [10 mm, 200 mm], incluso mas preferentemente [10 mm, 150 mm]. Lo mismo vale para el segundo miembro de atenuacion de energla (20).
La invencion tambien puede describirse como sigue: un degradador de energla (1) para atenuar la energla de un haz de partlculas cargadas (2), que comprende un primer miembro de atenuacion de energla (10) que presenta una cara de entrada del haz anular y una cara de salida del haz helicoidal, un segundo miembro de atenuacion de energla (20) que presenta una cara helicoidal de entrada del haz y una cara de salida del haz anular, la primera y segunda superficies helicoidales enfrentadas entre si, y un conjunto de accionamiento configurado para rotar el primer y/o el segundo miembros de atenuacion de energla alrededor de respectivamente un primer eje (A1) y un segundo eje (A2) que son paralelos entre si.
La presente invencion se ha descrito en terminos de modos de realizacion especlficos, que son ilustrativos de la invencion y no deben interpretarse como limitantes. Mas generalmente, los expertos en la tecnica apreciaran que la presente invencion no se limita a lo que se ha mostrado y/o descrito particularmente arriba en el presente documento.
Los numeros de referencia en las reivindicaciones no limita su alcance de proteccion.
El uso de los verbos "comprender", "incluir", "que se compone de", o cualquier otra variante, as! como sus respectivas conjugaciones, no excluye la presencia de elementos distintos de aquellos indicados.
El artlculo "un", "uno", "una", "el" o "la" precedente a un elemento no excluye la presencia de una pluralidad de dichos elementos.

Claims (14)

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    REIVINDICACIONES
    1. Un degradador de energla (1) para atenuar la energla de un haz de partlcuias cargadas (2) extraldo de un acelerador de partlcuias, dicho degradador de energla (1) que comprende:
    - un primer miembro de atenuacion de energla (10) que presenta una cara de entrada del haz (11) que tiene la forma de un anillo o un disco, o una porcion del mismo, y una cara de salida del haz (12) que tiene la forma de una parte de una primera superficie helicoidal continua que tiene un primer eje (A1),
    - un segundo miembro de atenuacion de energla (20) que presenta una cara de entrada del haz (21) que tiene la forma de parte de una segunda superficie helicoidal continua que tiene un segundo eje (A2) y una cara de salida del haz (22) que tiene la forma de un anillo o un disco, o una porcion del mismo, el primer eje (A1) siendo paralelo a o coincidente con el segundo eje (A2), la primera y segunda superficies helicoidales enfrentadas entre si y teniendo la misma lateralidad, y
    - un conjunto de accionamiento, bien conectado operativamente al primer y/o al segundo miembros de atenuacion de energla y configurado para rotar el primer y el segundo miembros de atenuacion de energla alrededor de, respectivamente, el primer eje (A1) y el segundo eje (A2), o conectado operativamente al primer miembro de atenuacion de energla y configurado para rotar el primer miembro de atenuacion de energla alrededor del primer eje (A1), siendo fijo el segundo miembro de atenuacion de energla.
  2. 2. Un degradador de energla (1) de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado por que la cara de entrada del haz (11) del primer miembro de atenuacion de energla (10) es perpendicular al primer eje (A1), y por que la cara de salida del haz (22) del segundo miembro de atenuacion de energla (20) es perpendicular al segundo eje (A2).
  3. 3. Un degradador de energla (1) de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, caracterizado por que el conjunto de accionamiento comprende un primer motor (M1) para rotar el primer miembro de atenuacion de energla (10) alrededor del primer eje (A1) y un segundo motor (M2) para rotar el segundo miembro de atenuacion de energla (20) alrededor del segundo eje (A2).
  4. 4. Un degradador de energla (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la primera y la segunda superficies helicoidales son superficies helicoidales cillndricas.
  5. 5. Un degradador de energla (1) de acuerdo con la reivindicacion 4, caracterizado por que la primera y la segunda superficies helicoidales tienen el mismo radio y por que el primer eje (A1) es el mismo que el segundo eje (A2).
  6. 6. Un degradador de energla (1) de acuerdo con la reivindicacion 5, caracterizado por que la primera y la segunda superficies helicoidales tienen el mismo paso.
  7. 7. Un degradador de energla (1) de acuerdo con la reivindicacion 6, caracterizado por que el conjunto de accionamiento esta adaptado para mover el primer y/o el segundo miembros de atenuacion de energla de acuerdo con un movimiento helicoidal alrededor del primer eje (A1).
  8. 8. Un degradador de energla (1) de acuerdo con la reivindicacion 6 o 7, caracterizado por que el primer y segundo miembros de atenuacion de energla son identicos en forma y tamano.
  9. 9. Un degradador de energla (1) de acuerdo con la reivindicacion 4, caracterizado por que el radio (R1) de la primera superficie helicoidal es menor que el radio (R2) de la segunda superficie helicoidal, por que el paso de la primera superficie helicoidal es menor que el paso de la segunda superficie helicoidal, y por que el primer eje (A1) es diferente de y paralelo al segundo eje (A2).
  10. 10. Un degradador de energla (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el primer miembro de atenuacion de energla (10) y/o el segundo miembro de atenuacion de energla (20) estan hechos de berilio o grafito de carbono.
  11. 11. Un sistema de terapia con partlculas que comprende un acelerador de partlculas (100) y un degradador de energla (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, dicho degradador de energla (1) estando posicionado y orientado con respecto a un haz de partlculas (2) extraldo, desde el acelerador de partlculas (100), de tal modo que el haz de partlculas extraldo (2) entra en el degradador de energla (1) en la cara de entrada del haz (11) del primer miembro de atenuacion de energla (10) y de tal modo que dicho haz de partlculas extraldo (2) sale del degradador de energla (1) en la cara de salida del haz (22) del segundo miembro de atenuacion de energla (20).
  12. 12. Un sistema de terapia con partlculas de acuerdo con la reivindicacion 11, caracterizado por que el acelerador de partlculas (100) es un acelerador de energla fija, preferentemente un ciclotron, mas preferentemente un sincrociclotron.
  13. 13. Un sistema de terapia con partlculas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 11 o 12, caracterizado por que el acelerador de partlculas (100) esta configurado para suministrar en su salida (110) un haz de partlculas (2) cuya energla maxima esta comprendida entre 1 MeV y 500 MeV, preferentemente entre 100 MeV y 300 MeV,
    mas preferentemente entre 200 MeV y 250 MeV.
  14. 14. Un sistema de terapia con partlcuias de acuerdo con la reivindicacion 13, caracterizado por que el espesor mlnimo y maximo y el diametro del primer y segundo miembros de atenuacion de energla (10, 20) se encuentran, respectivamente, en los intervalos [1 mm, 100 mm] y [10 mm , 300 mm] y [10 mm, 300 mm], preferentemente estos 5 intervalos son [1 mm, 50 mm] y [10 mm, 200 mm] y [10 mm, 200 mm], mas preferentemente estos intervalos son [1 mm, 10 mm] y [10 mm, 100 mm] y [10 mm, 150 mm].
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