FR2786399A1 - Appareil d'irradiation par rayons ionisants - Google Patents

Abstract

En projetant des rayons ionisants pour stériliser des aliments ou des produits similaires, une condition d'irradiation qui obtient une dose uniforme de rayons ionisants pour la totalité d'objets (2) à exposer est déterminée automatiquement. Un module (6) de tomographie par rayons X capture une image en coupe d'un objet (2) à exposer, et une section (8) de détermination de condition d'irradiation acquiert la distribution de densités de l'objet (2) à exposer en se basant sur l'image en coupe capturée. La section (8) de détermination de condition d'irradiation recherche alors une condition particulière d'irradiation pour laquelle la distribution de doses des rayons ionisants dans l'objet (2) à exposer est située dans une gamme prédéterminée. Une section (16) de commande d'irradiation commande un module (14) d'irradiation par rayons ionisants en se basant sur la condition d'irradiation, et envoie des rayons ionisants vers l'objet (2) à exposer en fonction de la condition d'irradiation quand l'objet est transporté vers le module (14) d'irradiation par rayons ionisants par un transporteur à bande.

Description

La présente invention concerne en général un appa-

reil d'irradiation par rayons ionisants, et plus particuliè-

rement un appareil d'irradiation par rayons ionisants qui

peut effectuer de manière fiable une stérilisation, une pas-

teurisation, une élimination de parasites, et/ou une inhibi-

tion de germination en projetant des rayons ionisants.

Les appareils d'irradiation par rayons ionisants sont connus pour irradier des instruments médicaux tels que des dispositifs de dialyse artificielle, des aiguilles de seringue, des gants chirurgicaux ou des récipients médicaux, dans lesquels les rayons ionisants servent à stériliser de tels instruments avant leur utilisation. De tels appareils

émettent des rayons ionisants dans une enceinte à l'inté-

rieur de laquelle sont stockés les instruments médicaux.

Etant donné que la densité du contenu de l'enceinte n'est pas uniforme, il est difficile de déterminer la dose de rayons ionisants en des points de l'enceinte seulement par le calcul. En conséquence, il est nécessaire d'irradier d'avance l'enceinte avec des rayons ionisants pour mesurer

la dose réelle de rayons ionisants en des points de l'en-

ceinte, déterminant ainsi une condition particulière d'irra-

diation à laquelle une stérilisation peut être effectuée d'une manière fiable, quelle que soit la disposition des

instruments médicaux stockés dans l'enceinte.

Plus précisément, ceci est réalisé en prévoyant une pluralité de petits capteurs de rayons ionisants, tels que des dosimètres à film, sensibles aux rayons ionisants, en plusieurs points de l'enceinte associés aux instruments

médicaux, et en projetant alors les rayons ionisants de sor-

te que les capteurs mesurent les valeurs réelles de dose

pour déterminer des conditions appropriées d'irradiation.

Les rayons ionisants sont utilisés aussi pour trai-

ter des maladies telles que des tumeurs malignes. Dans le traitement, des lésions dues à des tumeurs malignes ou à des

phénomènes similaires sont irradiées par des rayons ioni-

sants, de sorte que les cellules des tumeurs absorbent

l'énergie des radiations et disparaissent. Un appareil appe-

lé tomographe informatisé par rayons X (CT), ou des images capturées par cet appareil, sont utilisés dans le traitement pour déterminer les champs d'irradiation et les conditions

des rayons ionisants. Plus précisément, l'appareil de tomo-

graphie par rayons x capture une image en coupe d'un patient et situe les lésions cancéreuses, ce qui permet au champ et aux conditions d'irradiation d'être déterminés d'une manière qui maximise la quantité d'absorption d'énergie radioactive par les lésions cancéreuses et minimise celle des tissus sains. Des études ont été menées dans d'autres domaines

industriels pour utiliser les effets des radiations ionisan-

tes, spécialement les effets consistant à conférer l'énergie de rayons ionisants à des cellules. Par exemple, la FAO

(Organisation des Nations Unies pour la Nourriture et l'A-

griculture) et le Secrétariat de la CAC (Commission "Codex Alimentarius") de l'OMS (Organisation Mondiale de la Santé) ont appliqué l'irradiation de nourriture à d'autres buts, tels que la stérilisation de bactéries de putréfaction ou de bactéries pathogènes, l'élimination d'animaux nuisibles ou de parasites, la maîtrise de germination, ou la prolongation du stockage de nourriture, et défini la dose standard pour chaque application. Dans ce cas, on a cherché à réaliser un

stockage sûr de nourriture, afin de trouver ainsi une solu-

tion au problème alimentaire, qui est l'un des problèmes les

plus importants du monde actuel.

Récemment, l'abandon total de l'utilisation du bro-

mure de méthyle, qui avait été utilisé pour l'élimination d'animaux nuisibles et de parasites dans le processus de mise en quarantaine de plantes au Japon et dans de nombreux autres pays, est en cours. Etant donné que le bromure de méthyle est une substance détruisant la couche d'ozone, il existe une tendance globale à bannir son utilisation et sa production, et l'irradiation par rayons ionisants est un procédé prometteur pour remplacer le bromure de méthyle. Des exemples de produits importés au Japon dans lesquels la mise en quarantaine de plantes est nécessaire sont les fleurs coupées, les épices, les produits pharmaceutiques bruts, les fruits, les graines, le bois brut et beaucoup d'autres types

de produits.

Le procédé classique décrit ci-dessus pour stérili-

ser des instruments médicaux ou des équipements similaires, qui nécessite une procédure préliminaire pour déterminer les conditions d'irradiation en utilisant les capteurs de rayons

ionisants, prend beaucoup de temps en raison des tâtonne-

ments répétés nécessaires pour trouver les conditions appro-

priées d'irradiation. En particulier, si on utilise des capteurs de rayons ionisants formés par des films ou des substances similaires qui ne peuvent pas indiquer en temps

réel des valeurs de mesure, une longue durée peut être né-

cessaire pour déterminer les conditions. Un tel problème peut être accepté tant que les types d'objets à exposer sont limités et que l'irradiation est répétée dans les mêmes conditions une fois que les conditions ont été déterminées,

comme dans le procédé classique d'irradiation pour des ins-

truments médicaux. Cependant, quand de nombreux types d'ob-

jets à exposer sont prévus et présentés sous diverses formes, la procédure complexe de détermination de conditions

du procédé classique ne peut plus être négligée.

En général, il est possible de projeter des rayons

ionisants ayant une intensité suffisante pour une stérilisa-

tion sur les objets à exposer, dans le procédé classique d'irradiation d'instruments médicaux, parce que les objets à exposer ne sont pas activés, que ce soit des rayons X ou gamma qui sont utilisés. Ainsi, ce qui est important quand on détermine les conditions d'irradiation est de savoir si

la stérilisation est réalisée suffisamment en un point indi-

quant la dose minimale dans l'enceinte, et ce n'est prati-

quement pas un problème s'il existe certains points indiquant une dose particulièrement élevée dans l'enceinte.

Une distribution uniforme de doses n'est donc pas stricte-

ment nécessaire. Cependant, si les objets à exposer sont des produits alimentaires ou des plantes, les rayons ionisants affecteront les objets eux-mêmes ainsi que les bactéries et

les parasites à éliminer qui accompagnent les objets à sté-

riliser. En conséquence d'une exposition excessive aux

rayons ionisants, le goût, la couleur ou l'odeur, par exem-

ple, de ces objets peuvent être modifiés par une réaction chimique, entraînant des phénomènes non souhaités tels qu'une dégradation de la sécurité alimentaire, une baisse du pouvoir nutritif des aliments ou la mort des fleurs. En conséquence, les conditions d'irradiation pour ces objets doivent être déterminées de manière que les objets soient seulement amenés à subir une quantité limitée de dommages dans une gamme admissible, et que le but de l'irradiation tel qu'une stérilisation puisse être atteint d'une manière suffisante. Généralement, étant donné qu'il n'existe pas

tellement de conditions susceptibles de satisfaire aux exi-

gences ci-dessus, la distribution des doses doit être uni-

forme dans la zone d'irradiation. En raison de telles exigences supplémentaires, il est plus difficile d'utiliser le procédé ci-dessus du type par tâtonnements pour trouver

des conditions d'irradiation.

D'autre part, le système classique de radiothérapie mentionné ci-dessus utilise des images en coupe capturées par l'appareil de tomographie par rayons x pour identifier

une zone cible d'irradiation, et concentre les rayons ioni-

sants sur la zone cible identifiée pour déterminer le champ et les conditions d'irradiation, de manière à éviter, autant

que possible, une irradiation de tissus sains. En conséquen-

ce, il n'est pas possible d'adopter ce procédé sans modifi-

cations pour déterminer les conditions d'irradiation dans un cas qui exige une distribution uniforme de doses dans tout

le domaine d'irradiation.

La présente invention est destinée à résoudre les problèmes ci-dessus et a pour but de fournir un appareil d'irradiation par rayons ionisants capable de déterminer automatiquement des conditions d'irradiation auxquelles une distribution uniforme de doses est obtenue pour l'ensemble

des objets à exposer, économisant ainsi le temps et les dé-

penses consacrés à déterminer les conditions d'irradiation.

Selon la présente invention, un appareil d'irradia-

tion par rayons ionisants comprend des moyens de capture d'image tomographique pour prendre une image d'une vue en

coupe d'un objet à exposer le long d'une direction de propa-

gation de rayons ionisants, afin d'obtenir une distribution

de densité des objets à exposer, et des moyens de détermina-

tion de condition d'irradiation pour déterminer des condi-

tions d'irradiation en se basant sur la distribution de densité des objets à exposer, de sorte que la variation de distribution, dans les objets à exposer, de doses de rayons ionisants projetés, soit située dans une gamme prédéterminée de référence. L'appareil projette les rayons ionisants en commandant des moyens d'irradiation par rayons ionisants en

fonction des conditions déterminées d'irradiation.

Dans l'appareil d'irradiation par rayons ionisants selon la présente invention, les types de rayons ionisants qui peuvent être projetés depuis les moyens d'irradiation par rayons ionisants sont des faisceaux d'électrons et/ou des rayons X, et les moyens de détermination de condition d'irradiation déterminent les conditions d'irradiation, y

compris les types de rayons ionisants.

L'appareil d'irradiation par rayons ionisants selon

la présente invention comprend en outre des moyens de dépla-

cement pour déplacer l'objet à irradier depuis les moyens de capture d'image tomographique vers les moyens d'irradiation

par rayons ionisants, de manière que l'objet à exposer tra-

verse les moyens d'irradiation par rayons ionisants à une vitesse correspondant à une dose nécessaire d'irradiation et à une puissance d'émission de rayons ionisants des moyens

d'irradiation par rayons ionisants.

Dans les dessins, la figure 1 est un diagramme sy-

noptique schématique d'un appareil d'irradiation par rayons ionisants pour une mise en quarantaine de plantes selon un premier mode de réalisation de la présente invention;

la fig. 2 est un ordinogramme représentant le pro-

cessus mis en oeuvre dans une section de détermination de condition d'irradiation; la fig. 3 est un graphique représentant des courbes de dose en profondeur de rayons X, indiquées en pourcentage; la fig. 4 est un graphique représentant des courbes de dose en profondeur de faisceaux d'électrons, indiquées en pourcentage; la fig. 5 est un diagramme synoptique schématique d'un appareil d'irradiation par rayons ionisants pour une mise en quarantaine de plantes selon un deuxième mode de

réalisation de la présente invention.

Des modes de réalisation de la présente invention vont être décrits cidessous en se référant aux dessins joints. La fig. 1 est un diagramme synoptique schématique d'un appareil d'irradiation par rayons ionisants pour une mise en quarantaine de plantes selon un mode de réalisation de la présente invention. Un objet 2 à exposer peut être des fleurs coupées, des épices, des produits pharmaceutiques

bruts, des fruits, des graines, du bois, ou des objets simi-

laires d'importation qui sont souvent emballés dans des

caisses. Les formes de la caisse (par exemple hauteur, lar-

geur et profondeur) ainsi que ses matériaux et leur épais-

seur sont différents en fonction des articles qui y sont stockés. Certains articles peuvent être emballés en des lots plus petits avant d'être mis dans une caisse. L'objet 2 à exposer est l'un de ces produits importés, qui est apporté à

l'appareil de la présente invention à la suite de l'opéra-

tion d'échantillonnage menée par les responsables de la

quarantaine qui ont estimé qu'un traitement tel que l'élimi-

nation de parasites est nécessaire pour les objets.

L'objet 2 à exposer est placé sur un transporteur 4

à bande et amené dans un trou central d'une section de méca-

nisme de balayage (chariot) de moyens de capture d'image

tomographique formés par un module 6 de tomographie informa-

tisée par rayons X. Le module 6 de tomographie par rayons X balaie l'objet 2 à exposer dans plusieurs directions avec

des faisceaux fins de rayons X et reproduit l'image tomogra-

phique de l'objet 2 en se basant sur des données de pénétra-

tion. L'image tomographique est formée de données consistant

en valeurs de tomographie obtenues en des points d'une sec-

tion de l'objet 2 exposée aux rayons X. Chaque valeur de tomographie correspond à la densité en chaque point de la

section exposée de l'objet 2, et l'image tomographique cor-

respond à la densité de distribution de la section. L'image tomographique est capturée en irradiant l'objet à exposer en

plusieurs points pendant qu'il est déplacé de manière à pas-

ser à travers le trou central du chariot depuis le côté d'entrée jusqu'au côté de sortie. Ainsi, les informations de distribution en trois dimensions de densité de l'objet 2 à

exposer sont obtenues.

Les données tomographiques sont transférées à une section 8 de détermination de condition d'irradiation (des moyens de détermination de condition d'irradiation) après avoir été acquises par le module 6 de tomographie par rayons

X. Entre-temps, l'objet 2 à exposer est mis sur un transpor-

teur 10 à bande, et déplacé pour passer à travers un module 14 d'irradiation par rayons ionisants situé dans une pièce protégée 12 entourée de parois de protection contre les

rayons ionisants.

La section 8 de détermination de condition d'irra-

diation détermine des conditions particulières d'irradiation

en utilisant les données tomographiques d'image, et une sec-

tion 16 de commande d'irradiation commande le module 14 d'irradiation par rayons ionisants en se basant sur les conditions déterminée d'irradiation. Le module 14

d'irradiation par rayons ionisants est un dispositif d'irra-

diation par rayons ionisants qui irradie l'objet 2 avec des

rayons ionisants pendant que l'objet 2 est mis sur le trans-

porteur 10 à bande et passe à travers le module 14 d'irra-

diation par rayons ionisants, et effectue ainsi un

traitement tel que l'élimination de parasites.

Le module 14 d'irradiation par rayons ionisants du

présent appareil comprend une pluralité de têtes d'irradia-

tion par rayons ionisants qui peuvent émettre soit des rayons X, soit des faisceaux d'électrons, chaque tête étant

en regard du transporteur 10 à bande dans une direction dif-

férente. Par exemple, dans le cas de deux têtes, elles sont

disposées en face l'une de l'autre par rapport au transpor-

teur 10 à bande. Si trois têtes sont prévues, les têtes sont

décalées l'une de l'autre de 120 degrés autour du transpor-

teur 10 à bande, et si quatre têtes sont prévues, des paires de deux têtes sont disposées à des extrémités opposées de

l'un de deux axes s'étendant perpendiculairement au trans-

porteur 10 à bande. L'énergie des rayons ionisants émis de

chaque tête peut être modifiée indépendamment. Cette dispo-

sition peut être réalisée avec une pluralité d'accélérateurs de particules, tels que des accélérateurs linéaires de type classique qui ont été utilisés pour la radiothérapie à haute énergie. Le module 14 d'irradiation par rayons ionisants du

présent appareil a trois conditions d'irradiation suscepti-

bles d'être commandées, à savoir l'énergie E de rayons ioni-

sants, la direction e d'irradiation, et la dose R d'irradiation. Etant donné que la dose R d'irradiation est déterminée comme étant le produit de l'émission I de rayons

ionisants et de la durée t d'irradiation du module 14 d'ir-

radiation par rayons ionisants, il est possible de commander

R en agissant sur I ou t. Pour commander la durée t d'irra-

diation, la durée d'émission de rayons ionisants issus du

module 14 d'irradiation par rayons ionisants doit être ajus-

tée, ou la vitesse de déplacement du transporteur 10 à bande peut être ajustée pour modifier la durée pendant laquelle le transporteur 10 à bande passe devant le point d'émission de

rayons ionisants.

Après avoir été irradié par le module 14 d'irradia-

tion par rayons ionisants, l'objet 2 sur le transporteur 10 à bande est retiré du module 14 et ensuite de la salle pro-

tégée 12.

Une caractéristique de la présente invention est que, en se basant sur les informations de distribution de densité de l'objet 2 à exposer indiquées par les données d'image tomographique, la section 8 de détermination de condition d'irradiation recherche les conditions appropriées d'irradiation de sorte que la variation de la distribution dans l'objet 2 de doses des rayons ionisants projetés par le module 14 d'irradiation par rayons ionisants soit située au-dessous d'une valeur prédéterminée de référence. Ceci

sera décrit en détail ci-dessous.

La fig. 2 est un ordinogramme qui décrit brièvement

les étapes de traitement exécutées dans la section 8 de dé-

termination de condition d'irradiation. Comme mentionné ci-

dessus, les données d'image tomographique recueillies par le module 6 de tomographie par rayons X sont transférées à la section 8 de détermination de condition d'irradiation. Lors

du lancement du processus pour un objet 2 à exposer, la sec-

tion 8 de détermination de condition d'irradiation fixe des conditions initiales (étape S50) et acquiert les données d'image tomographique du module 6 de tomographie par rayons X (étape S51). Ensuite, les étapes S52 à S64 sont répétées en modifiant les conditions d'irradiation jusqu'à ce qu'une solution à une condition C d'irradiation pour laquelle est donnée une distribution appropriée D(r) de doses absorbées soit obtenue, ou qu'au contraire aucune solution ne soit obtenue.

La distribution de doses doit cependant être calcu-

lée pour toute condition C d'irradiation au début de la pro-

cédure (étape S52). En conséquence, le traitement passe à une étape S54 de modification de condition d'irradiation o les valeurs initiales de la condition C sont fixées, au lieu de les modifier. Ici, la condition C d'irradiation consiste

en une combinaison des trois paramètres mentionnés ci-

dessus, à savoir l'énergie E, la direction 0 d'irradiation,

et la dose R d'irradiation pour chaque tête d'irradiation.

Ensuite, la section 8 de détermination de condition d'irradiation exécute un calcul de simulation basé sur les conditions C d'irradiation fixées ci-dessus et les valeurs de tomographie représentant les données de distribution de densité de l'objet 2 à exposer, acquises comme des données d'image tomographique, et détermine une distribution D(r)

tridimensionnelle, dans laquelle r représente des coordon-

nées en trois dimensions, de la dose absorbée dans l'objet 2 à exposer (étape S56). Beaucoup de méthodes de calcul sont connues pour simuler respectivement la distribution de doses pour les rayons X et les faisceaux d'électrons, s'étendant de l'adoption de données empiriques à un calcul précis de

tous les événements physiques. Parmi ces méthodes, une mé-

thode appropriée peut être sélectionnée en se basant sur le coût admissible de calcul, la précision souhaitée de calcul,

ou la précision de commande de l'irradiation par rayons io-

nisants. Etant donné que le présent appareil utilise plu-

sieurs têtes d'irradiation pour réaliser une irradiation dans différentes directions, la distribution D(r) de doses

absorbées est une combinaison de doses correspondantes ab-

sorbées provenant de chaque tête.

Une fois que la distribution de doses absorbées a

été déterminée pour la condition C d'irradiation fixée ci-

dessus, on évalue si la variation de la distribution déter-

minée est située dans la gamme souhaitée de référence (étape S58). Par exemple, la distribution de doses absorbées dans l'objet 2 à exposer doit être située dans une gamme cible

définie par des limites supérieure et inférieure prédétermi-

nées. En général, si l'objet 2 à exposer est un aliment ou

une plante, la limite supérieure est déterminée pour suppri-

mer les dommages à l'objet au-dessous d'un niveau admissi-

ble, et la limite inférieure est déterminée de manière à atteindre suffisamment le but de l'irradiation, tel qu'une

stérilisation. Ainsi, la limite supérieure dépend générale-

ment de la résistance aux rayons ionisants de l'objet 2 à

exposer, tandis que la limite inférieure dépend de la résis-

tance aux rayons ionisants de bactéries ou de parasites.

La section 8 de détermination de condition d'irra- diation calcule une valeur A d'évaluation à l'étape S58 pour

faciliter la comparaison avec d'autres conditions d'irradia-

tion. Dans ce mode de réalisation, la valeur A d'évaluation est utilisée pour indiquer à l'opérateur qu'une condition particulière C d'irradiation est sélectionnée, bien qu'elle

ne soit pas une solution mais soit considérée comme optima-

le, quand la solution ayant la variation de la distribution

D(r) de doses absorbées située dans la gamme cible pour tou-

te condition C d'irradiation n'a pas pu être trouvée.

La valeur A d'évaluation est calculée, par exemple, en intégrant le carré d'une différence entre la distribution D(r) réelle de doses absorbées obtenue à l'étape S56 et la valeur intermédiaire de la gamme cible de distribution par

rapport à un espace V (ou par rapport aux coordonnées r com-

prises dans V) dans l'objet 2 à exposer. Généralement, quand

la valeur A d'évaluation devient plus petite, la distribu-

tion D(r) a plus de chances d'être située dans la gamme ci-

ble et devient plus uniforme.

Il est préférable aussi d'adopter une méthode d'éva-

luation utilisant un écart de la distribution D(r) par rap-

port à la gemme cible. Dans cette méthode, la valeur A d'évaluation est calculée en intégrant une valeur absolue de l'écart, ou son carré, par rapport à l'espace d'écart. Là encore, la distribution D(r) a plus de chances d'être située dans la gamme cible quand la valeur A d'évaluation est plus

petite, de sorte que la valeur d'évaluation peut être utili-

sée pour estimer le caractère approprié de la distribution.

La section 8 de détermination de condition d'irra-

diation stocke la valeur minimale Abest pour la valeur A

d'évaluation et une condition Cbest d'irradiation pour la-

quelle cette valeur minimale d'évaluation est obtenue. Si la valeur A d'évaluation pour la condition C actuelle d'irradiation est inférieure à Abest (étape S60), à la fois

Cbest et Abest sont actualisés respectivement avec la condi-

tion actuelle C d'irradiation et la valeur correspondante A d'évaluation (étape S62). Après l'étape S62, on évalue à l'étape S64 si la distribution D(r) obtenue à l'étape S58 était située dans la gamme cible, et dans l'affirmative, la condition C actuelle d'irradiation est envoyée à la section

16 de commande d'irradiation (étape S66). Alors, le proces-

sus de détermination de la condition d'irradiation est

terminé.

Si, à l'étape S60, la valeur A actuelle d'évaluation

est supérieure ou égale à la valeur minimale Abest, le pro-

cessus saute à l'étape S64 de jugement sans actualiser la valeur d'évaluation ou un paramètres similaire à l'étape S62. Même si la valeur A d'évaluation n'est pas égale à la valeur minimale, la condition C correspondante d'irradiation peut être une solution tant que la distribution D(r) est

située dans la gamme cible. Ainsi, la condition C est en-

voyée aussi à la section 16 de commande d'irradiation (étape S66) et le processus est terminé. On doit remarquer que la raison pour exécuter l'étape S64 de jugement de solution, même si la valeur A d'évaluation est déterminée comme étant minimale par l'étape S60, est que le fait que la valeur d'évaluation soit minimale n'est parfois pas équivalent au

fait que la solution est trouvée en fonction de la défini-

tion de la valeur A d'évaluation. Ceci correspond, par exem-

ple, à la première définition parmi les deux définitions de

la valeur A d'évaluation mentionnées ci-dessus. Au contrai-

re, si la valeur A d'évaluation est définie différemment, on

ne considère pas que la solution a été trouvée quand la va-

leur d'évaluation n'est pas minimale. Dans ce cas, le pro-

cessus saute à l'étape S52 depuis l'étape S60. Ceci correspond, par exemple, à la deuxième définition parmi les deux définitions de la valeur A d'évaluation mentionnées

ci-dessus.

Alors, si on détecte à l'étape S64 de jugement que la variation de la distribution D(r) s'écarte de la gamme cible, la condition C correspondante d'irradiation est

considérée comme non qualifiée comme solution, et le proces-

sus passe à la condition C suivante à examiner (étape S52).

Si l'étape S52 de jugement détermine que des calculs ont été effectués pour toutes les conditions C possibles d'irradiation, il est indiqué qu'on a trouvé qu'aucune condition C d'irradiation ne peut être considérée comme une

solution. Dans ce cas, l'opérateur est averti qu'aucune so-

lution n'a été trouvée, et la condition Cbest d'irradiation qui donne la valeur d'évaluation la plus petite possible dans la gamme voulue d'irradiation est aussi signalée à son attention ainsi que la plus petite valeur réelle Abest (étape S68). Le processus de détermination de condition

d'irradiation de l'objet 2 à exposer est alors terminé.

Dans le processus ci-dessus, une fois qu'une certai-

ne condition C d'irradiation a franchi l'étape S64 de juge-

* ment de solution, le processus est terminé afin de réduire le coût de calcul. Il est possible aussi, cependant, de

constituer le processus pour qu'après avoir évalué des va-

riations de la distribution par rapport à toutes les condi-

tions C possibles d'irradiation (étape S58), toutes les

conditions C qui satisfont à l'étape S64 de jugement de so-

lution soient extraites et que la condition la plus appro-

priée soit sélectionnée comme solution. Ici, la distribution

D(r) de doses absorbées ayant la variation minimale, c'est-

à-dire la distribution la plus uniforme, peut être sélec-

tionnée, par exemple.

L'énergie E de la condition C d'irradiation est mo- difiée, par exemple, par bonds de 1 MeV de 1 à 10 MeV pour des faisceaux

d'électrons et de 1 à 5 MeV pour des rayons X. La dose d'irradiation peut aussi être modifiée par étapes dans une gamme appropriée. Quand on modifie la condition C d'irradiation à l'étape S64, les combinaisons possibles de valeurs de paramètres peuvent être fixées une à une dans un ordre prédéterminé. Cependant, si une rétroaction sur le résultat d'évaluation de la distribution D(r) à l'étape S58 est donnée, il est possible de raccourcir le temps nécessaire pour déterminer une solution. Par exemple, si la distribution D(r) est située dans la gamme cible pour une

partie supérieure de l'objet 2 à exposer, mais est au-

dessous de la gamme cible pour une partie inférieure de l'objet 2, il est alors possible de fixer la condition C

d'irradiation ayant une énergie E ou une dose R d'irradia-

tion accrues pour la tête d'irradiation par rayons ionisants

disposée sous l'objet.

Comme mentionné ci-dessus, la gamme cible dépend largement des types d'objets 2 à exposer et des bactéries ou

parasites à éliminer. Dans le processus de quarantaine, ce-

pendant, il est souvent nécessaire que la gamme de variation

soit restreinte à environ 10 % de la dose absorbée.

Les fig. 3 et 4 sont des graphiques représentant respectivement une pluralité de courbes de profondeur de dose de rayons X et de faisceaux d'électrons, indiquées en pourcentage, dans lesquelles chaque courbe a un paramètre différent d'énergie. Comme représenté dans les graphiques, la distance de pénétration dans l'eau est tracée le long de l'axe horizontal et la dose relative absorbée pour chaque niveau d'énergie est tracée le long de l'axe vertical, la

dose maximale absorbée étant de 100 %.

Des positions du contenu de l'objet 2 à exposer en forme de boîte tracées sur les axes horizontaux des fig. 3 et 4 dépendent de l'épaisseur et des matériaux des parois de la boîte. Cependant, les variations peuvent être maintenues à 10 % pour une gamme de distance d'environ 2 à 3 cm dans l'eau pour des rayons X ayant une énergie de 4 MeV, par exemple. Si le contenu de l'objet 2 à exposer est emballé d'une manière relativement peu dense, par exemple pour des fleurs coupées, les variations peuvent être limitées à 10 % pour une gamme de profondeur sensiblement plus étendue. Le présent appareil reconnaît les conditions d'emballage d'après le contenu des données d'image tomographique saisies par le tomographe à rayons X, et calcule avant l'irradiation la condition d'irradiation de sorte que la variation soit limitée, par exemple, à 10 % ou moins. Si on souhaite

assurer l'uniformité pour une gamme plus étendue de profon-

deur, on a trouvé qualitativement que l'irradiation peut être effectuée depuis des directions opposées de sorte que les deux distributions de doses absorbées se chevauchent de manière complémentaire. Là encore, le présent appareil peut déterminer une condition appropriée d'irradiation en tenant

compte de la distribution de densité de l'objet 2 à exposer.

Bien que le processus ci-dessus ait été décrit comme

déterminant séparément les conditions individuelles d'irra-

diation en capturant l'image tomographique pour chaque objet 2 à exposer, il est possible aussi d'utiliser une seule condition d'irradiation si une série d'objets 2 du même type sont prévus, par exemple. Dans ce cas, l'image tomographique est capturée par le module 6 de tomographie par rayons X

pour un certain objet 2 à exposer, et la section 8 de déter-

mination de condition d'irradiation détermine la condition d'irradiation, de sorte que les étapes de capture de l'image

tomographique et de détermination de la condition d'irradia-

tion sont omises pour les objets suivants 2 à exposer qui peuvent être considérés comme devant être irradiés à la même

condition d'irradiation.

De plus, on suppose ici que la dose R d'irradiation issue de chaque tête d'irradiation par rayons ionisants est déterminée de sorte que l'intensité d'irradiation sur la surface horizontale de l'objet 2 à exposer soit uniforme. Au contraire, la dose R d'irradiation peut être modifiée au fur et à mesure que le transporteur 10 à bande se déplace. Ceci peut être obtenu en réglant la vitesse de déplacement du transporteur 10 à bande de manière à modifier le temps t d'irradiation. En modifiant la dose R d'irradiation le long du sens de déplacement de l'objet 2 à exposer, une plus grande liberté pour rechercher la condition d'irradiation

peut être obtenue, ce qui facilite l'obtention d'une condi-

tion plus appropriée d'irradiation.

En outre, les moyens de capture d'image tomographi-

que formés par l'appareil à rayons X sont utilisés dans le mode de réalisation ci-dessus, mais d'autres moyens non destructifs de capture d'image tomographique peuvent être

utilisés, tels qu'une appareil d'imagerie à résonance magné-

tique (IRM) qui a été utilisé dans le domaine médical pour

de nombreuses applications.

La disposition décrite ci-dessus a une capacité éle- vée de traitement due aux multiples têtes d'irradiation par rayons ionisants qui permettent une irradiation simultanée depuis différentes directions. Une telle irradiation depuis plusieurs directions peut aussi être réalisée en utilisant

seulement une tête d'irradiation. Plus précisément, une tel-

le disposition est réalisée en prévoyant une tête d'irradia-

tion disposée à pivotement autour du transporteur 10 à

bande, comme on le voit souvent dans beaucoup de cas de ra-

diothérapie actuelle. Dans ce cas, la tête est mise en rota-

tion de manière à irradier séquentiellement l'objet 2 à exposer depuis différentes directions pendant que l'objet

est arrêté à une position d'irradiation par rayons ioni-

sants. Bien que cet agencement ne soit pas comparable, en

termes de possibilités de traitement, à l'agencement ci-

dessus ayant plusieurs accélérateurs indépendants de parti-

cules, il peut être avantageux en termes de réduction de

taille et de coût du module 14 d'irradiation par rayons io-

nisants, parce qu'un seul accélérateur est utilisé.

La fig. 5 est un diagramme synoptique représentant un appareil d'irradiation par rayons ionisants selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention, dans lequel les mêmes numéros de référence sont attribués à des

éléments correspondants à ceux du mode de réalisation ci-

dessus, et leur description ne sera pas répétée ci-dessous.

Cet appareil diffère principalement de l'appareil du mode de réalisation précédent en ce qu'une pluralité de modules d'irradiation par rayons ionisants sont prévus et que chaque

module émet différents types de rayons ionisants. Plus pré-

cisément, le présent appareil comprend un module 100 d'irra-

diation par faisceau d'électrons qui est capable d'émettre des faisceaux d'électrons, et un module 102 d'irradiation par rayons X, les deux modules étant situés dans la salle

protégée 12.

Le module 100 d'irradiation par faisceau d'électrons et le module 102 d'irradiation par rayons X peuvent être disposés en série, de sorte que les objets 2 à exposer peu-

vent traverses successivement les modules sur le transpor-

teur à bande, mais la disposition en parallèle comme

représenté dans la figure sera décrite ci-dessous.

Après que l'objet 2 à exposer pénètre dans la salle protégée 12 sur le transporteur 10 à bande en provenance du

module 6 de tomographie par rayons X, des moyens 104 de di-

vision disposés à l'extrémité du transporteur 10 à bande divisent les objets 2 se sorte qu'ils sont déposés soit sur un transporteur 106 à bande, soit un transporteur 108,

s'étendant à travers le module 100 d'irradiation par fais-

ceau d'électrons ou le module 102 d'irradiation par rayons

X. Les moyens 104 de division peuvent être un plateau tour-

nant, par exemple, qui est commandé par une section 110 de

commande d'irradiation.

Correspondant à la possibilité d'irradiation des deux types de rayons ionisants, c'est-à-dire aux faisceaux d'électrons et aux rayons X, la section 8 de détermination de condition d'irradiation du présent appareil considère le type de rayon ionisant P comme un autre paramètre de la condition C d'irradiation. En d'autres termes, la condition C d'irradiation est constituée de trois paramètres, à savoir l'énergie E, la direction 0 d'irradiation, et la dose R d'irradiation pour le module 100 d'irradiation par faisceau d'électrons ou le module 102 d'irradiation par rayons X,

plus un paramètre supplémentaire indiquant le module d'irra-

diation à sélectionner.

Le processus de détermination de condition d'irra-

diation dans la section 8 de détermination de condition

d'irradiation du présent appareil est exécuté fondamentale-

ment de la même manière que dans le processus décrit précé-

demment, sauf que le type P de rayon ionisant est pris en compte. Comme représenté aux fig. 3 et 4, les courbes de dose de profondeur indiquées en pourcentage sont largement différentes entre les rayons X et les faisceaux d'électrons, en raison d'une grande différence entre le pouvoir pénétrant des rayons X et des faisceaux d'électrons, comme il est bien connu en la matière. En raison de cette caractéristique des

rayons ionisants, les rayons X sont considérés comme appro-

priés pour une irradiation de l'objet 2 à exposer nécessi-

tant un pouvoir pénétrant élevé, tandis que les faisceaux d'électrons peuvent être utilisés pour l'irradiation de l'objet 2 quand le pouvoir pénétrant n'est pas une exigence aussi importante. En général, la valeur du pouvoir pénétrant

tend à être proportionnelle à la taille de la boîte (c'est-

à-dire aux dimensions de la boîte le long de la direction

d'irradiation), mais elle n'est pas le seul facteur néces-

saire pour une détermination précise du pouvoir pénétrant.

Avec le présent appareil, le pouvoir pénétrant nécessaire peut être déterminé avec précision d'après les données

d'image tomographique acquises par le module 6 de tomogra-

phie par rayons X. On doit remarquer aussi que les accélérateurs de particules utilisés dans le module d'irradiation par rayons

ionisants peuvent seulement accélérer des particules char-

gées. Autrement dit, le module 102 d'irradiation par rayons X utilise les mêmes accélérateurs que ceux utilisés dans le

module 100 d'irradiation par faisceau d'électrons pour accé-

lérer des électrons, et projette les électrons accélérés vers la cible pour produire des rayons X par rayonnement de freinage ("bremsstrahlung") des électrons. Ceci implique que

l'énergie des rayons X ne peut pas être supérieure à l'éner-

gie des électrons d'origine. Par exemple, le rendement de

conversion d'énergie des rayons X produits avec des élec-

trons ayant une énergie de 5 MeV est d'environ 7 %. Ainsi, quand une solution à la condition d'irradiation est trouvée à la fois pour les faisceaux d'électrons et les rayons X, le rendement énergétique est meilleur quand on utilise les

faisceaux d'électrons pour l'irradiation.

Si le pouvoir pénétrant nécessaire obtenu à partir des données d'image tomographique est inférieur ou égal à une valeur prédéterminée, la section 8 de détermination de condition d'irradiation recherche d'abord la condition C d'irradiation pour une utilisation de faisceaux d'électrons en raison de leur rendement énergétique supérieur, et si aucune condition C d'irradiation de ce type n'est trouvée, elle procède alors à une recherche d'une autre condition C

d'irradiation pour une utilisation de rayons X. Au contrai-

re, si le pouvoir pénétrant nécessaire est supérieur à une valeur prédéterminée, une solution est recherchée dès le début seulement dans la gamme de conditions C d'irradiation qui utilisent des rayons X. Ainsi, une solution avec un meilleur rendement énergétique peut être trouvée avec

efficacité.

Par exemple, si l'objet 2 à exposer comprend des fraises, l'objet doit être sous la forme d'une boîte plate, étant donné que les fraises emballées ne peuvent pas être

entassées sur une grande hauteur dans la boîte. Pour irra-

dier verticalement la surface de la boîte, il est probable que la solution à la condition d'irradiation sera obtenue avec une utilisation de faisceaux d'électrons. Si l'objet 2

à exposer comprend des pamplemousses ou des fruits similai-

res qui contiennent une quantité relativement importante d'eau et peuvent être empilés en plusieurs couches dans la boîte, la solution peut indiquer d'utiliser des rayons X

ayant un pouvoir pénétrant élevé.

L'efficacité biologique d'un rayon ionisant diffère selon le type de rayon, même si les doses absorbées sont les

mêmes. Un concept de poids équivalent de dose est connu com-

me indice indiquant l'efficacité biologique ou un paramètre similaire. Cependant, étant donné qu'un facteur de qualité appliqué pour corriger la différence d'efficacité biologique

entre les rayons X et les faisceaux d'électrons est d'envi-

ron 1, l'efficacité biologique peut être considérée comme étant sensiblement la même à la fois pour les rayons X et les faisceaux d'électrons quand leurs doses absorbées sont

les mêmes. Dans ce mode de réalisation, la section 8 de dé-

termination de condition d'irradiation détermine la condi-

tion d'irradiation en utilisant la dose absorbée au lieu de

la dose équivalente.

Comme décrit ci-dessus, l'appareil d'irradiation par rayons ionisants selon la présente invention projette des rayons ionisants en se basant sur la condition d'irradiation

déterminée d'avance par le calcul en utilisant la distribu-

tion de densité de l'objet à exposer obtenue par les moyens

de capture d'image tomographique, de manière que la varia-

tion de la distribution de doses absorbées dans l'objet à

exposer soit limitée. Ceci facilite l'obtention d'une irra-

diation uniforme par rayons ionisants qui permette l'élimi-

nation de bactéries ou de parasites associés à l'objet à exposer, tel que des plantes ou des produits alimentaires, par rapport à tout les objets à exposer, tout en évitant de causer des dommages aux objets. En conséquence, les étapes

nécessaire pour déterminer la condition d'irradiation peu-

vent être minimisées et les objets à exposer peuvent être traités par des rayons ionisants d'une manière appropriée et fiable. De cette manière, la sécurité d'objets tels que des

produits alimentaires est assurée.

Avec l'appareil d'irradiation par rayons ionisants selon la présente invention, il est facile de trouver une

condition plus appropriée d'irradiation, parce que l'appa-

reil peut émettre différents types de rayons ionisants, à savoir des faisceaux d'électrons et des rayons X ayant des courbes différentes pour indiquer les doses absorbées dans

une substance.

De plus, l'appareil d'irradiation par rayons ioni-

sants selon la présente invention comprend des moyens de déplacement pour déplacer les objets à exposer de sorte que les objets passent devant les moyens d'irradiation par rayons ionisants, et ainsi la dose d'irradiation est ajustée facilement en fonction de la vitesse de déplacement des

moyens de déplacement.

Bien qu'on ait décrit ici ce qui est considéré à

présent comme des modes de réalisation préférés de l'inven-

tion, il est entendu que diverses modifications peuvent leur

être apportées, et il est entendu que les revendications

jointes couvrent toutes ces modifications comme étant si-

tuées dans l'esprit véritable et la portée de l'invention.

Claims (12)

REVENDICATIONS

1. Appareil d'irradiation par rayons ionisants pour projeter des rayons ionisants en vue d'une stérilisation, d'une pasteurisation, d'une élimination de parasites, ou d'une inhibition de germination, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (6) de capture d'image tomographique pour

recueillir une image en coupe dans une direction de propaga-

tion de rayons ionisants afin d'obtenir une distribution de densités d'un objet (2) à exposer; et

des moyens (8) de détermination de condition d'irra-

diation pour déterminer une condition d'irradiation en se basant sur ladite distribution de densités, de sorte qu'une variation d'une distribution de doses de rayons ionisants projetés dans ledit objet (2) à exposer soit située dans une gamme prédéterminée de référence, dans lequel des moyens (14) d'irradiation par rayons ionisants sont commandés pour projeter des rayons ionisants

en fonction de ladite condition d'irradiation.

2. Appareil d'irradiation par rayons ionisants selon la revendication 1, dans lequel

des types de rayons ionisants qui peuvent être pro-

jetés depuis lesdits moyens (14) d'irradiation par rayons ionisants sont des faisceaux d'électrons et des rayons X, et lesdits moyens (8) de détermination de condition d'irradiation déterminent ladite condition d'irradiation

comprenant lesdits types de rayons ionisants.

3. Appareil d'irradiation par rayons ionisants selon la revendication 1, comprenant en outre des moyens (10) de déplacement pour déplacer ledit objet (2) à exposer depuis lesdits moyens (6) de capture d'image tomographique vers lesdits moyens (14) d'irradiation

par rayons ionisants de manière que ledit objet (2) à expo-

ser passe à travers lesdits moyens (14) d'irradiation par

rayons ionisants à un vitesse correspondant à une dose né-

cessaire d'irradiation et à une intensité de rayons ioni-

sants desdits moyens (14) d'irradiation par rayons ionisants.

4. Appareil d'irradiation par rayons ionisants selon la revendication 2, comprenant en outre des moyens (10) de déplacement pour déplacer ledit objet (2) à exposer depuis lesdits moyens (6) de capture d'image tomographique vers lesdits moyens (14) d'irradiation

par rayons ionisants de manière que ledit objet (2) à expo-

ser passe à travers lesdits moyens (14) d'irradiation par

rayons ionisants à un vitesse correspondant à une dose né-

cessaire d'irradiation et à une intensité de rayons ioni-

sants desdits moyens (14) d'irradiation par rayons ionisants.

5. Appareil d'irradiation par rayons ionisants selon la revendication 1, dans lequel lesdits moyens (6) de capture d'image tomographique sont un appareil de tomographie par rayons X.

6. Appareil d'irradiation par rayons ionisants selon la revendication 1, dans lequel lesdits moyens (6) de capture d'image tomographique

sont un appareil d'imagerie à résonance magnétique (IRM).

7. Appareil d'irradiation par rayons ionisants selon la revendication 1, dans lequel

lesdits moyens (14) d'irradiation par rayons ioni-

sants ont une pluralité de têtes d'irradiation qui projet-

tent des rayons ionisants depuis différentes directions.

8. Appareil d'irradiation par rayons ionisants selon la revendication 1, dans lequel lesdits moyens (8) de détermination de condition

d'irradiation déterminent la condition d'irradiation compre-

nant une énergie de rayons ionisants, une direction d'irra-

diation, et une dose d'irradiation.

9. Appareil d'irradiation par rayons ionisants selon la revendication 1, dans lequel lesdits moyens (8) de détermination de condition d'irradiation déterminent une limite supérieure de ladite distribution de doses des rayons ionisants projetés, en se basant sur une limite admissible de dommages audit objet (2) à exposer, et définissent aussi une limite inférieure de ladite distribution de doses de manière à atteindre le but

de projection des rayons ionisants, c'est-à-dire une stéri-

lisation, une pasteurisation, une élimination de parasites,

ou une inhibition de germination.

10. Appareil d'irradiation par rayons ionisants se- ion la revendication 1, dans lequel

lesdits moyens (10) de déplacement sont un transpor-

teur à bande.

11. Appareil d'irradiation par rayons ionisants se-

lon la revendication 1, dans lequel

lesdits moyens (14) d'irradiation par rayons ioni-

sants peuvent ajuster de manière variable la dose d'irradiation.

12. Appareil d'irradiation par rayons ionisants se-

ion la revendication 1, dans lequel la dose projetée peut être modifiée en ajustant la

vitesse de déplacement desdits moyens (10) de déplacement.