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La presente invention a pour objet un disposi-
tif de stockage d'une source de photons y et d'irradia-
tion d'un corps par le rayonnement de ladite source. Le
dispositif s'applique à la therapie humaine et veteri-
naire, à la métrologie, a la biologie, notamment enrecherche, a la medecine et à la recherche veterinaire.
L'invention a egalement pour objet un procede
de transport et de remplacement d'une source radioactive
dans un dispositif d'irradiation.
Plus precisement, l'invention concerne un dis-
positif du type comportant un corps de protection biolo-
gique, un elément de disque de support d'une source de
photons mobile dans ledit corps entre une premi~re posi-
tion permettant le stockage de la source dans de bonnes
conditions de protection biologique et une deuxieme
position permettant l'emission a l'exterieur du corps
d'un faisceau de photons, un precollimateur pour limiter
le faisceau a une zone donnee du corps irradie. Pour
certaines applications, comme par exemple la télécobal-
therapie, le dispositif selon l'invention comporte enoutre un ensemble optique pour engendrer un faisceau
lumineux simulant le faisceau de photons et un disposi-
tif de collimation secondaire.
On conna~t des dispositifs du type precite
concus anterieurement a la présente invention qui com-
portent un élément support d'une source de photons,
mobile en translation, et un ensemble optique constitué
par une source de lumière, telle qu'une ampoule lumi-
neuse, qui est portee par l'element-support de la
source.
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On connaît également, en particulier parle brevet américain 2,9Sl,162, des dispositifs qui
comportent une enveloppe métallique procurant une
protection biologique contre le rayonnement d'une
5 source radioactive, à l'intérieur de laquelle se trouve
un cylindre mobile en rotation autour de son axe lon-
gitudinal. Ce cylindre comporte deux trous longitu-
dinaux, diamétralement opposés. La source radioac-
tive est montée sur une barre amovible jouant le rôle
10 de protection biologique et s'engageant dans l'un
desdits trous longitudinaux. Une source lumineuse
montée sur une barre similaire s'engage dans le deuxième
trou longitudinal. L'enveloppe de protection comporte
une ouverture conique pour le passage du rayonnement
15 de la source et celui du faisceau lumineux.
De tels dispositi~s connus présentent un
certain nombre d'inconvénients. En particulier, ils
sont d'un poids élevé et de dimensions relativement
importantes. Ceci conduit à un balourd gênant dans
20 le cas de certaines applications pour lesquelles le
dispositif d'irradiation est animé dlun mouvement
de rotation, telles que le traitement thérapeutigue
d'un patient par irradiation d'une partie de son or-
ganisme.
Un autre inconvénient des dispositifs d'ir-
radiation connus est constitué par un fait qu'il est
nécessaire d'accéder à l'intérieur de l'appareil pour
changer la source lumineuse ou la source radioactive~
Enfin, les appareils d'irradiation de type
30 connu, utilisant des sources radioactives, présentent
un autre inconvénient i~portant qui est le changament
de ces sources radioactives lorsqu'elles ont perdu
au cours du temps une quantité determinée de leur
activité. En particulier, lorsque ces appareils sont
35 utilisés en radiothérapie, il est nécessaire de suspendre
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leur utilisation et de demander à une équipe spécialisée
de procéder sur place au changement de ces sources
avec un matériel adapté.
En outre, pour certaines applications telles
que le traitement thérapeutique d'un patient, il est
nécessaire de délivrer un faisceau de photons de dimensions
précises et de régler la position de ce faisceau.
Les dispositifs d'irradiation de type connu, qui comportent
un système optique éclairant sur un angle solide de
10 4~ stéradians, ne permettent pas une simulation précise
du faisceau de photons.
La présente invention a précisément poùr
objet un dispositif de stockage d'une source de photons
et dlirradiation d'un corps par le rayonnement de
15 cette source qui remédie aux inconvénients des dispositifs
antérieurement connus.
Un objet de la présente invention est un
dispositif d'irradiation destiné à délivrer un faisceau
de photons de dimensions précises, facilement réglable,
20 avec un dispositif assurant une première collimation.
Un autre objet de cette invention est de
fournir un dispositif permettant le changement des
sources radioactives sans avoir recours à des manipu-
lations délicates sur le lieu même de l'utilisation
25 de l'appareil.
Le dispositif d'irradiation selon la présente
invention remédie à ces inconvénients, en ce qu'il
sert à la fois de dispositif de stockage et de dispositif
d'irradiation. La source radioactive est mise en place
30 à l'intérieur du disque de support, son réglage est
effectué au moment de la fabrication. Le dispositif
muni de sa source déjà réglée est ensuite transporté
sur le lieu d'utilisation. Il suffit alors de le monter
de fa~on amovible, par exemple au moyen de vis, sur
35 un bras support, pour qu'il soit prêt à fonctionner
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sans aucun réglage supplémentaire. Lorsqu'au bout
d'un temps déterminé, l'activité de la source radio-
active ayant décru, il est devenu nécessaire de la
remplacer, le dispositif d'irradiation est démonté
5 de son bras support, et un dispositif d'irradiation
identique comportant ùne source neuve est monté à
sa place. On évite ainsi de recourir à une main-d'oeuvre
spécialisée, pour procéder au changement de source.
Plus précisément, le dispositif de stockage
10 d'une source de photons et d'irradiation d'un corps
par le rayonnement de ladite source se caractérise
en ce qu'il comprend :
- un corps de protection biologique présentant une
cavité cylindrique de section ci~culaire et deu~ passages
15 dits respectivement premier et deuxième passages,
ces passages débouchant à l'une et à l'autre de leurs
extrémités dans ladite cavité et sur la paroi externe
du corps,
- un disque de protection biologique, de forme complé-
20 mentaire à celle de la cavité du corps et présentantd'une part, un logement centré sur un axe perpendiculaire
à l'axe de la cavité, ce logement d~ébou~hant sur la
paroi latérale du disque,
- une source de rayonnement Y con~enue dans ledit
25 logement,
- un précollimateur disposé au droit dudit premier
passage,
- des moyens pour déplacer en rotation ledit disque
entre une première position pour laquelle ladite source
30 est en vis-à-vis du précollimateur et une deuxième
position pour laquelle la source est en position de
stockage.
Ce dispositif comporte notamment les avantages
suivants :
- il peut, grâce à sa compacité, être monté aisémen~
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sur son support en position opérationnelle, et grâce
à la présence d'une protection biologique intégrée
se suffisant à elle-même, être directement utilisé
pour le transport des sources radioactives, cette
protection biologique étant constituée partiellement
d'uranium appauvri. Cette fonction de stockage de
la source permet d'éviter toutes opérations de chargement
ou de déchargement de la source sur le lieu d'utilisation.
- il présente un faible encombreme~t, tout en assurant
une bonne protection biologique et en s'opposant aux
fuites de rayonnement directes ou diffuses, grace
à l'utilisation d'un disque rotatif pour la mise en
place de la source de photons,
- il est amovible, et peut être démonté facilement
de son bras-support,
- enfin, l'utilisation d'uranium appauvri, dont la
capacité d'absorption du rayonnement est supérieure
à celle du plomb, pour réaliser la protection biologique
permet d'abaisser le poids de ce dispositif. Ceci
permet en particulier d~ réduire son balourd lors~u'il
est monté sur un bras-support animé diun mouvement
de rotation.
Pour certaines applications, il est nécessaire
de délivrer un faisceau lumineux de dimensions précises
et facilement réglable servant au repérage du faisceau
d'irradiation. Pour de telles applications, le disque
de protection biologique du dispositif de stockage
seIon l'invention présente en outre un passage disposé
dans le plan du disque contenant l'axe dudit logement,
ce passage débouchant à l'une et à l'autre de ses
extrémités dans deux zones de la paroi latérale du
disque susceptible d'~etre simultanément en vis-à-vis
desdits premier et deuxième passages r
- au moins une fibre optique disposée dans ledit passage
du disque, les extrémités de ladite fibre dites respec-
tivement extrémités réceptrice et émettrice étant
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~aintenues au droit de chacune des extrémités dudit
passage par l'intermédiaire de moyens de fixation
démontables,
- un dispositif optique solidaire dudit corps pour
5 engendrer un rayonnement lumineux sur l'extrémité
réceptrice de ladite fibre ce dispositif étant disposé
au droit dudit deuxième passage.
Cette disposition préférentielle permet
une simulation parfaite du faisceau de photons grâce
10 à l'utilisation de l'extrémité émett~ice de la fibre
optigue susceptible d'être définie et positionnée
avec précision ; elle permet d'autre part, le rempla-
cement aisé du dispositif optique destiné à engendrer
le rayonnement lumineux sur l'extrémité réceptrice
15 de la fibre optique.
Le dispositif d'irradiation selon l'invention
permet en outre, quand la source est en position de
stockage, d'accéder à chacune des extremités de la
fibre optique par le passage du corps au droit duquel
20 le dispositif optique est disposé, ceci tout en limitant
à deux, les positions fixes du disque de protection
biologique. Ainsi, après démontage du dispositif optique,
il est aisé d'introduire ou d'extraire la fibre optique
dans le passage court du disque, et de régler son
25 positionnement au droit des extrémi~és dudit passage.
Selon une disposition préEérentielle de
l'invention, les axes des extrémit23 réceptrice et
émettrice de la fibre, définissent un angle voisin
de 90~. Cette disposition permet de rendre minimale
30 l'irradiation de la fibre optique au cours du fonc-
tionnement de l'appareil.
Selon une autre disposition préférentielle
de l'invention, l'angle de rotation du disque de pro-
tection lorsque la source passe de la position de
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stockage à la position d'irradiation, est de 110.
Cette disposition permet de limiter le débit de fuites
du rayonnement de la source, lorsque cette dernière
est en position de stockage. Elle permet également
de limiter la hauteur du corps de protection entourant
le disque.
Selon l'invention, le dispositif de st~ckage
d'une source de photons et d'irradiation d'un corps
~ar le rayonnement de cette dernière, comporte de
10 préférence d'une part des moyens électriques de verrouil-
lage du disque dans ladite première position permettant
l'irradiation, et d'autre part, des moyens mécaniques
pour placer automatiquement le disque dans ladite
deuxième position correspondant au stockage de la
15 SOUrce
Par ailleurs, le corps est de préférence
constitué par une masse dans laquelle est inclus un
bloc en uranium appauvri, ce bloc définissant la portion
de la paroi de la cavité située autour de ladite source
20 lorsque ledit disque est dans la position de stockage.
Un avantage important de l'invention est
qu'elle permet un remplacement rapide de la source
radioactive.
A cet effet, l'invention a également pour
25 objet un procédé de remplacement et de transport d'une
source radioactive. Ce procédé se caractérise en ce
qu'il comporte les étapes successives suivantes :
- on transporte sur le lieu de son utilisation un
dispositif d'irradiation muni d'une source neuve préala-
blement réglée et prête à l'utilisation, le dispositifd'irradiation jouant le r81e d'un château de radiopro-
tection,
- on démonte le dispositif d'irradiation portant la
sourc~ usagée du bras support sur lequel il est fixé,
- on monte le dispositif d'irradiation comportant
la source radioactive neuve et préréglée.
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l~771~'~
Ainsi, le réglage délicat de la source est
effectué au moment de la fabrication du dispositif.
Le démontage du dispositif d'irradiation comportant
la source usagée, puis le montage du dispositif d'irra-
dl.ation neuf s'effectuent d'une manière simple, sansnecessiter aucun réglage supplémentaire, et par conséquent
sans qu'il soit nécessaire de faire appel à une main-
d'oeuvre spécialisée.
D'autres caractéristiques et avantages.de
10 la présente invention apparaitront plus clairement
à la lecture de la description qui suit d'un exemple
de réalisation du dispositif de l'invention donnée
à titre illustratif et nullement limitatif, en référence
aux dessins annexés sur lesquels :
- la figure l représente schématiquement
un exemple d'installat;on du dispositif d'irradiation
fselon l'invention,
- la figure 2 représente une coupe transver-
sale du dispositif de stockage et d'irradiation selon
20 l~inventiont
- la.figure 3 représente une coupe longitudi-
nale de ce même dispositif,
- la figure 4a représente une vue selon
la direction IV de la fi~ure 3,
- la figure 4b représente une vue de détail
du dispositif de précollimation,
- les figures 5 et 6 représentent le détail
du système de retour en force du disque de protection
biologique.
On a représenté sur la figure l, un dispositif
d'irradiation qui peut être utilisé avantageusement
en radiothérapie. Cet appareil comporte un support
fixe 1, un bras 2 mobile autour d'un axe X-X, un dispo-
sitif d'irradiation 3 monté de ~açon amovible sur
35 le bras mobile 2, un précollimateur 13 et un dispositif
de collimation secondaire 4 d'axe Y-Y. Le collimateur
4 est fixé de façon amovible sur le bras mobile 2
au m oyen d'un plateau support 15, fixé par des vis 16.
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On a représenté sur la figure 2, une coupe
transversale du dispositif d'irradiation 3 de la figure 1.
Ce dispositif d'irradiation comporte une enceinte
5 ayant la forme d'une cuvette munie d'un rebord 6.
S Cette enceinte 5 peut etre fixée de façon amovible
sur le bras 2 au moyen de vis traversant ce rebord 6.
Un blindage fixe 7 de protection biologique
est placé à l'intérieur de l'enceinte 5. Le blindage 7
entoure au moins partiellement un disque de protection
10 biologique 8 mobile en rota~ion autour d'un axe passant
par son centre C. Le disque 8 est muni d'un logmeent
9 destiné à recevoir une source radioactive. Ce logement
9 s'ouvre vers l'extérieur du disque 8 de facon à
laisser passer le faisceau de photons délivré par
15 la source radioactive 10. Le blindage fixe 7 se compose
d'un bloc d'uranium appauvri 7a, noyé dans un bloc
de plomb 7b. Le bloc d'uranium appauvri 7a entoure
la source de photons lorsque cette dernière S2 trouve
dans la position de stockage représentée en traits
20 mixtes sur la figure 2. La capacité de l'uranium à
absorber le rayonnement étant environ deux fois supérieure
à celle du plomb, l'utilisation d'un bloc d'uranium
appauvri permet d'assurer une protection biologique
satisfaisante, tout en assurant, une réduction du
poids et de la taille du dispositif d'irradiation
selon l'invention.
~ ans l'exemple de réalisation représenté
sur la figure 2, une fibre optique 11, destinée a
transmettre un flux lumineux, est disposée dans le
disque 8. La fibre optique 11 débouche à l'une de
ses extrémités lla, dite extrémité réceptrice, en
regard d'une source lumineuse 12 fixée à l'extérieur
de l'enceinte 5 et à son autre extrémité llb, dite
extrémité émettrice, suivant l'axe Y-Y. Chacune des
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extrémités réceptrice et émettrice est maintenue par
l'intermédiaire de moyens de réglage de leur positionnement.
Le dispositif optique 12 focalise un rayonnement lumineux
sur l'extrémité réceptrice de la fibre optique 11,
ce dispositif optique 12 pouvant par exemple consister
en une source lumineuse associée à un réflecteur pour
la focalisation de son fa;sceau ~umineux. Par rayonnement
lumineux, il convient d'entendre dans le présent texte
un rayonnement électromagnétique situé dans la partie
10 visible du spectre.
Le passage prévu dans le disque 8 de la
fibre optique 11 présente une forme sensiblement recti-
ligne, à l'exception de ses extrémités. De préférence,
les extrémités émettrice et réceptrice de la fibre
15 11 déterminent un angle au centre égal à 90. Une
telle disposition permet de rendre minimale l'irradiation
de la fibre optique au cours du fonctionnement de
l'appareil. On a désigné sur la figure 2, par a l'angle
de rotation du disque 8 qui permet de passer de la
20 position d'irradiation de la source radioactive 10
représentée en traits pleins, à la position de stockage
de cette même source, représen~ée en traits mixtes.
La valeur de l'angle a est de llG. Cette valeur permet
de limiter le débit de fuites du rayonn2ment lorsque
25 la source radioactive 10 est en position de stockage
ainsi que la hauteur du corps de protection biologique
7 entourant le disque 8.
On a représenté sur la figure 3, une coupe
longitudinale du dispositif d'irradiation représenté
30 sur la figure 2. Cette vue montre en particulier l'en-
semble des positionnements du disque 8 apte à assurer
une alternance rapide des positions d'irradiation
et de stockage, avec verrouillage du disque en position
d'irradiation et retour de ce dernier en position
35 de stockage lors d'une action de sécurité ou dans
l'éventualité d'une panne électrique.
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Le disque 8, monté sur des roulements 15,
est solidaire en rotation de l'arbre 16. Un disque
d'embrayage 18 est monté en boub de l'arbre 16. Un
pi.gnon 20, monté libre. en rotation sur l'arbre 16,
pe!ut être accouplé à cet arbre au moyen de llembrayage
électromagnétique 22. Lorsque l'embrayage électromagnétique
22 est aiimenté, l'arbre 16 est entraîné en rotation
par le pignon 24 du moto-réducteur 26. D'autre part,
l'arbre 16 est solidaire en rotation, par exemple
au moyen d'un clavetage, d'un pignon 30 entra;nant
une crémaillère 32 qui est destinée à définir les
positions d'irradiation et de stockage du disque 8.
On a d'autre part représenté schématiquement
en traits mixtes, le bras mobile 2 sur lequel est
15 monté le dispositif de l'invention, le dispositif
de maintien de la position du disque 8 désigné par
la référence 36 et enfin, le dispositif 38 de visualisation
de la position du disque. Ces dispositifs seront décrits
plus en détail en référence aux figures 4, 5 et 6.
On a représenté sUr la figure 4a, une vuP
selon la flèche IV de la figure 3, du dispositif repré-
senté sur cette figure. Cette figure montre en particulier
le dispositif 41 de détection de la position du disque 8.
La crémaillère 32 est susceptible d'être
25 déplacée par un motoréducteur entre une première position,
représentée en traits pleins sur la figure 4, pour
laquelle elle est en butée contre une ventouse électro-
magnétique 35 réglable en position au moyen d'un écrou
39, et une dauxième position, représentée en traits
30 mixtes sur la figure 4, pour laquelle la crémaillère
32 se trouve à proximité d'un ensemble amortisseur
40 dont l'action est ré~lée par le positionnement
de la tige 42.
Un contact électrique 41 commande 1'arrêt
35 de l'embrayage électromagnétique 22, lorsque la crémaillère
32 parvient, en étant d~placée suivant le sens de
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'7~
la flèche f, à une faible distance de la ventouse
électromagnétique 36. Par ailleurs, pour permettre
le retour automatique du disque 8 en position de stockage,
un ressort 44 est interposé entre une paroi de la
5 crémaillère 32 et une paroi fixe solidaire de l'enceinte
5, de façon à ce que le disque passe automatiquement
selon le sens de la flèche F de la position d ! irradiation
à la position de stockage lors du déclenchement d'un
organe de sécurité ou lors d'une panne électrique.
1 Un deu~ième contact électrique 46 actionné
par le doigt 45, permet de déterminer la position
de fin de course de la crémaillère 32 lorsque celle-
ci se trouve à proximité du dispositif amortisseur
40.
Enfin, un troisièm~ contact electrique 48
permet de d~terminer le début de l'irradiation. En
effet, le déhut de cette irradiation est déterminé
par le moment où la source radioactive 10 commence
à apparaître dans le précollimateur. Cette position
! 20 de la source désignée par la référence lOa a été repré-
sentée sur la figure 4b.
Enfin, on a représenté, en traits mixtes,
sur la fig. 4a, une deuxième position lOb de la source
radioactive, qui correspond à un léger dépassement
25 par la source radioactive 10 de la position de l'axe
Y-Y du dispositif de collimation. Cette disposition
a pour but de permettre un rattrapage du jeu inévitable
de lz crémaillère et du plgnon d'entrainement.
On a représenté en 5 sur la figure 4b le
30dispositif de précollimation avec en outre, représenté
en traits mixtes un dispositif de collimation secondaire
50 associé à la tête d'irradiation.
On a représenté sur les figures 5 et 6 le
détail du système permettant le retour en force du
35disque 8 en cas d'incident. Ce dispositif, désigné
;
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13
par la réEérence générale 38, se compose d'un toc
60 rendu solidaire de l'arbre 16 au moyen d'un clavetage.
Le toc 60 porte un doigt de toc 62. La rotation du
toc 60 est limitée par deux butées 64 et 66. La butée
5 64, qui est une butée en caoutchouc, correspond à
la position d'irradiation. La butée 66 correspond
à la position de stockage de la source radioactive
10. D'autre part, un disque 68 est solidaire du toc
60. Le disque 68 comporte des zones colorées correspondant
10 aux différentes positions du disque. On trouve ainsi
successivement une zone 68a de couleur verte correspondant
à la position de stockageet une zone 68c rouge corres-
pondant à la position d'irradiation.
Un levier 70, dont le débattement angulaire
est limité, est monté fou sur l'extrémité de l'arbre
16. Ce levier permet la commande en force du disque
8 au moyen du toc 60. On remarque que l'arbre 16 ne
peut être entra;né grâce à ce dispositif que dans
20 un sens, ce sens correspondant au passage de la position
d'irradiation à la position de stockage.
On a représenté sur la figure 5, en traits
mixtes, les positions 70a et 70~ du levier 70 qui
correspondent respectivement aux positions d'irradiation
25 et de stockage. Un indexage extérieur 72 situé en
regard du disaue 68 per~et de déterminer grace aux
zones colorées de ce disque sa position.
Le dispositif d'irradiation qui vient d'être
décrit, présente l'avantage important de servir éga-
30 lement de chateau de radioprotection pour le transportde la source radioactive. Ceci permet de régler la
source en usine, au moment de la fabrication, et d'effectuer
d'une manière simple, sans recourir à une main-d'oeuvre
spécialisée, le changement de source radioactive.
35 pour cela, on transporte un dispositif d'irradiation
muni d'une source neuve préalablement réglée et prête
à l'utilisation sur le lieu de son utilisation, le
dispositif d'irradiation jouant le role d'un château
de radioprotection.
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