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OBJET-TEST POUR LE CONTROLE QUALITE D'UN APPAREIL DE
TRAITEMENT PAR RADIOTHERAPIE ET PROCEDES DE FABRICATION ET
D'UTILISATION DUDIT OBJET-TEST
La présente invention porte sur un objet-test
pour le contrôle qualité d'appareils de traitement par
radiothérapie, sur un procédé de fabrication de l'objet-
test et sur des procédés d'utilisation de cet objet-test,
consistant en un procédé de vérification de la coïncidence,
de l'orthogonalité, et de la position dans l'espace des
moyens de repérage des trois axes de rotation théoriques
d'un appareil de traitement par radiothérapie et en un
procédé de recherche de l'isocentre d'un appareil de
traitement par radiothérapie utilisant l'objet-test, ces
derniers étant les deux aspects du contrôle-qualité.
Le traitement par radiothérapie, dans le cadre du
traitement du cancer, doit être effectué de telle sorte que
les rayons soient ciblés sur la tumeur et épargnent au
maximum les tissus sains autour de la tumeur traitée.
Pour garantir ce ciblage des rayons sur la
tumeur, plusieurs tests de contrôle qualité des appareils
de traitement ont été mis au point, lesquels sont effectués
sur l'appareil de traitement avant le traitement par
radiothérapie d'un patient.
Un appareil de traitement par radiothérapie
classique, représenté par exemple sur la Figure 3, comprend
un statif, portant à une extrémité une tête d'irradiation
qui se termine par un collimateur qui permet de délimiter
le faisceau de rayonnement (ou faisceau d'irradiation) et à
l'autre extrémité un imageur appelé imageur portal qui
permet de faire des radiographies numériques d'un objet
placé entre le collimateur et l'imageur en général sur une
table de traitement également appelée support patient.
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L'appareil de traitement comporte trois axes de
rotation, représentés sur la Figure 3 : l'axe horizontal de
rotation du statif, permettant de faire tourner la tête
d'irradiation autour du patient traité, l'axe de rotation
du collimateur, qui est un axe qui passe par le centre du
collimateur, et qui est perpendiculaire à l'axe de rotation
horizontal du statif, cet axe étant confondu avec l'axe
vertical passant par le centre du collimateur lorsque le
statif a un angle de rotation nul, et l'axe vertical de
rotation du support patient, qui est un axe qui passe par
le centre du collimateur, lorsque le statif a un angle de
rotation nul.
Le point de concours de ces trois axes est appelé
l'isocentre.
La position et la taille de cet isocentre
sont fondamentales à connaître car c'est sur ce point dans
l'espace tridimensionnel de la salle de traitement que le
centre de la tumeur à traiter sera positionné afin de
pouvoir l'irradier au moyen de multiples faisceaux
concentriques. Ce point d'isocentre est matérialisé dans
les salles de traitement par cinq nappes laser
orthogonales, deux frontales, une sagittale et deux
transversales. Ces nappes vont permettre d'aligner trois
points de repère (un antérieur et deux latéraux)
matérialisés sur la peau du patient (tatouage) ou sur la
surface d'un système de contention utilisé pour positionner
de manière très précise le patient, lors de la phase de
préparation et planification du traitement.
Les deux nappes transversales sont idéalement
dans un plan vertical, orthogonal à la direction
longitudinale du support-patient lorsque celui-ci a un
angle de rotation nul, les deux nappes frontales sont
idéalement dans un plan horizontal, et la nappe sagittale
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est dans un plan vertical, orthogonal au plan des nappes
transversales.
Pour s'assurer de la précision géométrique de
l'irradiation, il est primordial de vérifier que
l'isocentre théorique matérialisé par l'intersection des
nappes laser de repérage est bien aligné avec l'isocentre
réel de l'appareil de traitement, qui correspond à
l'intersection des trois axes de rotation réels de
l'appareil de traitement par radiothérapie. Tout
désalignement entre l'isocentre réel et l'isocentre
théorique se traduirait d'une part, par une irradiation
incomplète de la tumeur, ce qui peut induire une récidive
de la maladie, et, d'autre part, par une irradiation des
tissus sains avoisinant la tumeur, laquelle irradiation est
susceptible de produire des complications graves.
Le test de Winston-Lutz (W&L) permet de vérifier
la coïncidence de l'isocentre théorique et de l'isocentre
réel. Il consiste à aligner une bille radio-opaque, donc de
densité électronique importante, notamment de l'ordre de
celle d'un métal, sphérique (le plus souvent en acier) sur
l'isocentre théorique de l'appareil (intersection des
nappes laser de repérage) et à réaliser de multiples
radiographies de cet objet avec les rayons X issus de
faisceaux de traitement. En faisant de telles radiographies
pour différents angles de rotation du statif, on détermine
la position et la taille de l'axe de rotation du
statif. En faisant ces radiographies pour différents angles
de rotation du support patient, on détermine la position et
la taille de l'axe de rotation du support patient.
Enfin en faisant ces radiographies pour différents angles
de rotation du collimateur, on détermine la position et la
taille de l'axe de rotation du collimateur. Il est à
noter que pendant le test de W&L, on effectue une série de
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radiographies autour d'un seul axe de rotation à la fois,
les autres angles de rotation autour des deux autres axes
étant fixés à 0 . L'angle de 0 pour le statif correspond à
la position verticale de celui-ci (comme représenté sur la
Figure 4), l'angle de 0 pour le support patient correspond
à la position du support patient dans laquelle la direction
longitudinale du support patient est alignée avec l'axe de
rotation du statif, et l'angle de 0 pour le collimateur
correspond à un angle prédéterminé dans le collimateur.
Le terme taille utilisé pour définir une
caractéristique d'un axe de rotation, tel qu'utilisé ci-
dessus pour les axes de rotation réels, correspond au
diamètre moyen de l'axe de rotation considéré, qui dans le
cas des axes de rotation réels, ne correspond pas
exactement à une ligne, mais est contenu dans un cylindre
très mince.
Si un objet-test constitué d'une bille radio-
opaque est parfaitement positionné sur l'isocentre réel de
l'appareil, ce qui signifie que l'isocentre théorique
(lasers de repérage) coïncide parfaitement avec l'isocentre
réel de l'appareil de traitement, alors l'image de la bille
sur les radiographies récurrentes est constante.
Sinon, l'image de la bille radio-opaque décrit un
mouvement dont l'analyse permet de trouver les décalages à
produire pour réaligner l'isocentre théorique sur
l'isocentre réel de l'appareil de traitement.
La bille radio-opaque doit avoir des dimensions
suffisamment faibles pour qu'elle puisse être contenue dans
un faisceau d'irradiation de faible section (environ 50 mm)
délimité par le collimateur. En effet les mouvements de la
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bille radio-opaque ne sont pas étudiés par rapport à une
origine liée au détecteur de rayonnement, mais par rapport
au centre du faisceau d'irradiation repéré sur le détecteur
de rayonnement. Ceci permet en effet de s'affranchir d'un
5 éventuel mouvement du détecteur de rayonnement pendant la
rotation du statif tournant, mouvement qui serait
interprété comme un défaut sur l'isocentre de l'appareil de
traitement. Pour limiter également un éventuel mouvement
avec la rotation du statif du système de limitation du
faisceau contenu dans le collimateur, on a recours à des
faisceaux de faible section. Il existe plusieurs objets-
test pour réaliser le test de W&L. L'objet-test le plus
utilisé est une bille radio-opaque de diamètre compris
entre 2 ou 10 mm qu'il convient d'aligner sur les cinq
nappes laser de repérage. Cette opération est difficile
car, en général, la bille ne peut pas porter de repères
d'alignement sur les nappes laser du fait de ses faibles
dimensions. Même si elle était gravée, toujours en raison
du fait de ses faibles dimensions, l'alignement des lasers
n'est contrôlable que sur une surface réduite de la bille,
ce qui conduit à une imprécision de placement de la bille
de l'ordre des décalages entre les isocentres réel et
théorique que l'on souhaite mesurer et corriger. Une
solution consisterait à réduire encore les dimensions de la
bille pour préciser l'alignement des lasers, mais dans ce
cas la bille de moins en moins opaque serait difficilement
repérée dans les radiographies récurrentes.
D'autres objets-test reposent sur le principe qui
consiste à enfermer la bille dans un parallélépipède en
plastique de faibles dimensions (20 cm3) comportant un
réticule gravé sur trois des six faces, la face antérieure
et les deux faces latérales. Cette fois, l'alignement de la
bille est facilité mais la géométrie parallélépipédique
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rend les radiographies récurrentes disparates du fait des
variations de l'image de la projection du parallélépipède
en fonction de l'angle de projection. Cet inconvénient
empêche une détection optimale du centre de la bille radio-
opaque, notamment avec l'utilisation de logiciel d'analyse
automatique des radiographies. Par ailleurs la géométrie
parallélépipédique empêche de vérifier la coïncidence des
nappes lasers et les faibles dimensions du parallélépipède
englobant limitent la précision du contrôle préalable de
l'orthogonalité et de la position dans l'espace
(horizontalité et verticalité) des nappes lasers.
Les objets test utilisés actuellement présentent
donc deux inconvénients majeurs : d'une part l'imprécision
du placement de la bille radio-opaque à l'intersection des
cinq nappes laser, c'est-à-dire sur l'isocentre théorique,
et d'autre part l'impossibilité de vérifier, préalablement
ou de manière complémentaire au test de W&L,
l'orthogonalité la coïncidence, et la position dans
l'espace des nappes laser donc des trois axes théoriques.
En effet, deux des trois axes théoriques (l'axe
de rotation du collimateur et du support-patient) doivent
être verticaux, le dernier axe théorique (axe de rotation
du statif) devant être horizontal).
La présente invention surmonte les inconvénients
des objets-test de l'état antérieur de la technique, et
porte sur un objet-test pour un test de contrôle qualité
d'un appareil de traitement par radiothérapie, ledit
appareil de traitement par radiothérapie comprenant :
- un support patient pour un placement d'un patient en vue
d'un traitement par radiothérapie du patient, ledit
support patient étant mobile en rotation autour d'un axe
vertical (V) ;
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- un statif portant à une extrémité la tête d'irradiation
qui se termine par un collimateur permettant de
délimiter un faisceau de rayonnement et à l'autre
extrémité des moyens de détection de rayonnement, le
statif étant mobile en rotation autour d'un axe de
rotation horizontal (H), le collimateur étant mobile en
rotation autour d'un axe (C) parallèle à la direction du
faisceau émis et passant par le centre du collimateur,
des moyens de repérage externes à et/ou portés par
l'appareil de traitement par radiothérapie étant prévus
pour représenter visuellement les positions théoriques (V',
H', C') des trois axes (V, H, C), le test de contrôle
qualité comportant l'opération consistant à faire des
images successives d'une bille sphérique faite d'un
matériau ayant une densité électronique dl, et placée au
point de concours des axes théoriques (V', H', C'),
caractérisé par le fait que la bille sphérique de densité
électronique dl est disposée au centre d'une sphère faite
d'un matériau ayant une densité électronique d2 afin de
constituer avec elle l'objet-test, la section diamétrale de
ladite bille étant inférieure à la section dudit faisceau
de rayonnement et la section diamétrale de ladite sphère
étant supérieure à la section dudit faisceau de
rayonnement, le rapport de la densité électronique dl sur
la densité électronique d2 étant supérieur ou égal à 1,1,
et ladite sphère portant sur sa surface externe des moyens
d'alignement visuel avec les moyens de repérage permettant
un positionnement de l'objet-test, de telle sorte que
ladite bille sphérique vient à être correctement placée au
point de concours des trois axes (V', H', C'), ladite
sphère comportant des moyens permettant de la rendre
solidaire de moyens de mise en place de l'objet-test sur
l'appareil de traitement par radiothérapie.
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Ce test de contrôle qualité est le test de
Winston-Lutz décrit plus haut.
La section diamétrale d'une bille ou d'une sphère
est définie comme la section de cette bille ou de cette
sphère suivant un de ses diamètres.
La densité électronique d'un matériau est définie
comme étant le nombre d'électrons contenus par centimètre-
cube. Elle peut s'exprimer relativement à l'eau. Elle se
calcule comme le produit de : Masse volumique du matériau
(g/cm3) * Nombre d'Avogadro (6,0228 1023 atomes/mole) * Z
(Numéro atomique du matériau) / A (masse atomique du
matériau).
Cette densité électronique est souvent exprimée
relativement à celle de l'eau (densité électronique
relative).
Dans ce qui suit, la densité électronique
relative d'un matériau signifiera la densité électronique
de ce matériau par rapport à celle de l'eau, ou densité
électronique du matériau divisée par la densité
électronique de l'eau (-3,34 1023 électrons/cm3)
Les rapports de densité électronique entre le
matériau de densité électronique dl et le matériau de
densité électronique d2 (dl/d2) sont avantageusement
compris entre 2 et 20, de préférence 12.
Un rapport de densité électronique entre le
matériau de densité électronique dl et le matériau de
densité électronique d2 de 12 donne des résultats optimaux
pour le test de contrôle-qualité.
Les mesures de la position de l'image de la bille
de densité électronique dl sur le détecteur de rayonnement
sont faites par rapport à l'image du faisceau de
rayonnement sur le détecteur, la position de la bille étant
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détectée par rapport à l'image des bords du faisceau sur le
détecteur.
La densité électronique de la bille (dl) est plus
élevée que la densité électronique de la sphère (d2), de
telle sorte que l'on a un contraste de densité électronique
entre la bille et la sphère. La radio-opacité d'un matériau
étant une fonction croissante de la densité électronique de
ce matériau, la bille (de densité électronique plus élevée)
est plus radio-opaque que la sphère (de densité
électronique plus faible).Donc, la sphère de densité
électronique d2 (faible par rapport à la densité
électronique forte dl de la bille) présentant une symétrie
de rotation, si la section du faisceau de rayonnement est
inférieure au diamètre de la sphère, la rotation du
faisceau autour de la sphère sera invisible sur le
détecteur, et les méthodes de détection des bords du
faisceau et du centre de la bille seront strictement les
mêmes, quel que soit l'angle d'incidence et l'orientation
du faisceau. Par ailleurs, la section diamétrale de la
sphère de densité électronique faible étant supérieure à la
section du faisceau, les bords du faisceau seront
facilement repérés sur le détecteur car ce repérage ne sera
pas perturbé par l'image des limites de la sphère qui
seront ainsi invisibles.
De même, la section du faisceau étant supérieure
à la section diamétrale de la bille, la bille de densité
électronique dl sera facilement repérée sur le détecteur
sans venir perturber la détection des bords du faisceau.
La section diamétrale de la sphère doit être
supérieure à la section du faisceau, c'est-à-dire que le
diamètre de la sphère doit être supérieur au diamètre du
faisceau si le faisceau est à section circulaire, ou à la
diagonale du faisceau si le faisceau est à section carrée.
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De préférence, la sphère aura un diamètre supérieur de 20
mm à la section du faisceau.
La section diamétrale de la bille doit être
inférieure à la section du faisceau, c'est-à-dire que le
5 diamètre de la bille doit être inférieur au diamètre du
faisceau si le faisceau est à section circulaire, ou à la
diagonale du faisceau si le faisceau est à section carrée.
De préférence, le rapport entre la section diamétrale de la
bille et la section du faisceau sera 1/10.
10 Avantageusement, le matériau de densité
électronique d2 pourra avoir une densité électronique
proche de celle de tissus vivants humains, et notamment une
densité électronique relative (par rapport à l'eau) de
l'ordre de 1,15.
Ainsi, avec cet objet-test, on garde le diamètre
de la bille de matériau de densité électronique dl
suffisamment petit pour qu'elle puisse être contenue dans
un faisceau d'irradiation de faible section donc peu soumis
des variations de ses dimensions en fonction de la rotation
du statif, les moyens de positionnement-alignement étant
portés par une sphère en matériau de densité électronique
d2 de diamètre suffisant d'une part pour porter des moyens
qui permettent à un opérateur de placer avec précision
l'objet-test dans l'appareil de traitement à l'oeil nu, et,
d'autre part, contenir en totalité la faible section du
faisceau d'irradiation utilisé pour les tests.
La sphère en matériau de densité électronique d2
peut notamment avoir de grandes dimensions (environ 500
cm3). Les moyens de repérage peuvent être des nappes laser
projetées par des projecteurs laser, par exemple de couleur
rouge ou de couleur verte, placés dans la salle de
traitement.
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H
Les moyens d'alignement-positionnement de la
sphère en matériau de densité électronique d2 portés par la
sphère permettent donc un positionnement précis de la
sphère par rapport aux moyens de repérage constitués par
trois nappes laser de repérage, étant donné que les
dimensions de la sphère en matériau de densité électronique
d2, plus importantes que les dimensions de la bille en
matériau de densité électronique dl, permettent un
placement visuel aisé et précis de l'objet-test par rapport
aux nappes laser de repérage par l'opérateur effectuant le
test de contrôle qualité, ce placement étant contrôlé sur
une plus grande longueur (le diamètre de la sphère) que
pour les objets test de l'état antérieur de la technique
(diamètre de la bille).
Le matériau de densité électronique d2 à partir
duquel est fabriquée la sphère peut être une matière
plastique, en particulier une matière plastique
transparente pour la lumière visible, notamment en
poly(méthacrylate de méthyle) (PMMA). On peut ainsi
s'assurer visuellement du bon positionnement de la bille en
matériau de densité électronique dl au centre de la sphère.
Le matériau de densité électronique d2 de la sphère permet
que celle-ci soit invisible sur les images de radiographie
prises pendant le test, seule la bille en matériau de
densité électronique dl au centre étant visible sur ces
images.
Selon une caractéristique particulière de
l'invention, les moyens d'alignement-positionnement de la
sphère peuvent être constitués par trois lignes
équatoriales visibles, orthogonales deux à deux, formées
sur la surface de la sphère en matériau de densité
électronique d2, lesdites lignes étant matérialisées par un
trait peint ou imprimé, ou par une rainure gravée. Les
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lignes visibles permettent ainsi de vérifier visuellement,
lors du placement de l'objet-test, l'orthogonalité, la
position dans l'espace (horizontalité et verticalité) et la
coïncidence des nappes laser, celles-ci devant s'aligner
sur les lignes visibles de l'objet.
Selon une autre caractéristique particulière de
l'invention, les moyens d'alignement-positionnement de la
sphère peuvent comporter en outre, de part et d'autre de
chaque ligne équatoriale, des lignes
visibles
W supplémentaires, avantageusement discontinues, parallèles
aux trois lignes équatoriales, lesdites lignes visibles
supplémentaires étant matérialisées par un trait peint ou
imprimé, ou par une rainure gravée et lesdites lignes
visibles supplémentaires étant formées à un espacement
prédéterminé de la ligne équatoriale associée, de telle
sorte qu'un alignement des moyens de repérage sur lesdites
lignes visibles supplémentaires fournit une indication
visuelle de la position de la bille en matériau de densité
électronique dl par rapport au point de concours des trois
axes (V', H', C').
Ainsi, l'espacement entre les lignes visibles
supplémentaires étant connu, l'opérateur peut en déduire,
lorsque celles-ci sont alignées avec les moyens de
repérage, la position de la bille en matériau de densité
électronique dl, et donc la correction à apporter au
placement de l'objet-test, sans autre appareil de mesure.
Conformément à une caractéristique particulière
de l'invention, lorsque les moyens de repérage sont des
nappes laser émises par des projecteurs laser, les lignes
visibles et le cas échéant les lignes visibles
supplémentaires peuvent être recouvertes d'une substance
apte à réfléchir la lumière dans le spectre visible, pour
s'éclairer de la même couleur que la couleur des nappes
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laser, lorsque lesdites lignes visibles, et lorsqu'elles
sont présentes lesdites lignes visibles supplémentaires,
sont alignées avec les nappes laser.
Les lignes visibles peuvent par exemple
avantageusement être de couleur claire ou blanches. Ainsi,
on facilite pour l'opérateur la confirmation visuelle de
l'alignement des lignes visibles et des moyens de repérage,
par réflexion de lumière.
Les lignes visibles et, le cas échéant, les
lignes visibles supplémentaires, peuvent être pratiquées
dans des zones équatoriales en forme de bande de la surface
de la sphère, qui ont été traitées pour absorber ou
diffuser la lumière dans le spectre visible. On accentue
alors encore la confirmation visuelle de l'alignement des
lignes visibles, éventuellement des lignes visibles
supplémentaires avec les moyens de repérage, puisque la
lumière des moyens de repérage est réfléchie sur les lignes
visibles, et absorbée ou diffusée en dehors de ces lignes
visibles.
Conformément à une caractéristique particulière
de l'invention, les zones en forme de bande peuvent être
formées par dépolissage ou peinture de couleur sombre.
La couleur sombre peut par exemple être du noir.
Ainsi, lorsque les moyens de repérage sont des
nappes laser et que les lignes visibles sont de couleur
claire, les lignes visibles reflètent la lumière laser
lorsqu'elles sont alignées avec les nappes laser, tandis
que dans les zones en forme de bande dépolies ou de couleur
sombre la lumière laser est diffusée ou absorbée.
Conformément à une autre caractéristique
particulière de l'invention, le diamètre de la sphère peut
être choisi suffisamment grand pour que les moyens
d'alignement-positionnement visuel puissent être distingués
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sans difficulté par l'oeil humain, le diamètre de ladite
sphère étant notamment compris entre 80 et 200 mm, les
lignes visibles et le cas échéant les lignes visibles
supplémentaires ayant une largeur comprise entre 0,1 mm et
0,5 mm, notamment de 0,2 mm (largeur de ligne peinte ou de
rainure), et les lignes visibles supplémentaires,
lorsqu'elles sont présentes, étant espacées de 1 mm de part
et d'autre de chaque ligne visible équatoriale, et les
zones en forme de bande, lorsqu'elles sont présentes, ayant
W une largeur comprise entre 2 mm et 10 mm, notamment de 5mm,
la bille ayant notamment un diamètre compris entre 2 et 10
mm, de préférence entre 5 et 6 mm.
Ainsi quand les nappes lasers sont en dehors des
lignes visibles, les nappes lasers diffusent dans la zone
en forme de bande dépolie ou sont absorbées dans la zone en
forme de bande de couleur sombre. Par exemple, avec une
zone en forme de bande de 5 mm de largeur, et des lignes
visibles équatoriales et lignes visibles supplémentaires de
largeur 0,2 mm, on peut, avec un espacement de 1 mm entre
chaque ligne visible, placer dans chaque zone en forme de
bande une ligne visible équatoriale, et deux lignes
visibles supplémentaires de part et d'autre de chaque ligne
visible équatoriale. Ainsi, dès que les nappes lasers sont
sur une des cinq lignes visibles, les nappes lasers ne
diffusent plus ou ne sont plus absorbées dans les zones en
forme de bande et cette ligne visible s'éclaire. La couleur
blanche est choisie de préférence pour les lignes visibles
pour rendre ce système aussi performant avec des nappes
laser vertes et qu'avec des nappes laser rouges. De plus,
le fait de dépolir ou d'assombrir une zone en forme de
bande de 5 mm évite que les nappes lasers d'un côté entrent
dans la sphère transparente, subissent une diffraction et
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perturbent en sortie l'alignement d'une nappe laser de
l'autre côté de la sphère (nappe laser controlatérale).
Ainsi, compte-tenu de la forme sphérique de
l'objet-test et de sa symétrie par rotation, on assure que
5 la forme de la sphère en matériau de densité électronique
d2 (matière plastique) n'aura aucune influence sur l'image
enregistrée de la bille en matériau de densité électronique
dl, lors d'une quelconque rotation de l'appareil autour de
l'un quelconque des trois axes de l'appareil de traitement,
10 puisque l'épaisseur traversée de l'objet-test, en forme de
sphère, est toujours la même. Cette géométrie permet donc
d'obtenir des radiographies récurrentes homogènes, ce qui
facilite les méthodes logicielles de détection automatique
du centre de la bille et des limites du faisceau
15 d'irradiation et améliore leur précision.
Avantageusement, la bille en matériau de densité
électronique dl peut être en tungstène.
Selon une caractéristique avantageuse de l'objet-
test de la présente invention, les moyens de mise en place
peuvent être constitués par un élément allongé métallique,
de type tige ou tube, par exemple en titane ou en
aluminium, dont une extrémité est destinée à être
introduite dans un trou pratiqué dans la sphère et à y être
solidarisée par exemple par vissage, et par une plaque qui
est fixée sur l'autre extrémité de l'élément allongé et qui
est agencée pour servir de contre-poids à l'objet-test et à
l'élément allongé lorsque la plaque est posée sur le plan
supérieur du support-patient et pour pouvoir, de là, être
orientée pour le placement de l'objet-test au point de
concours des trois axes (V', H', C').
La plaque peut comporter des moyens de réglage du
niveau de ladite plaque par rapport au plan du support
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patient lors du placement de l'objet-test. Ces moyens
peuvent notamment être des vis de mise à niveau.
Selon des caractéristiques particulières de
l'invention, la plaque a une épaisseur comprise entre 20 et
40 mm, de préférence 20 mm, une largeur comprise entre 50
et 200 mm, de préférence 80 mm, et une longueur comprise
entre 200 et 500 mm, de préférence 300 mm, l'élément
allongé a une longueur comprise entre 50 et 300 mm, de
préférence 100 mm, l'élément allongé pouvant être introduit
dans la plaque sur une longueur comprise entre 20et 80 mm,
de préférence 50 mm.
Lorsque l'élément allongé est une tige, son
diamètre est compris entre 5 et 15 mm, et est de préférence
de 10 mm maximum.
La sphère peut comporter un canal radial de
diamètre légèrement supérieur à celui de la bille, ledit
canal étant obturé par une tige en matériau de densité
électronique d2 pouvant faire saillie de la surface de la
sphère, et l'élément allongé peut être apte à se raccorder
à la sphère par vissage à la périphérie de la tige, celui-
ci pouvant comporter un évidement axial de forme
complémentaire à la forme de la tige lorsque celle-ci est
saillante, pour recevoir cette partie saillante.
La tige faisant saillie sert dans ce cas à
renforcer le maintien de la sphère sur l'élément allongé.
Elle a un diamètre compris entre 2 et 10 mm, de préférence
de 8 mm, et une longueur comprise entre 60 et 120 mm, de
préférence 70 mm.
Selon une caractéristique préférée de l'objet-
test, l'élément allongé métallique peut être solidarisé à
la sphère au niveau de l'intersection de deux lignes
visibles équatoriales.
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L'invention a également pour objet un procédé de
fabrication d'un objet-test tel que défini ci-dessus,
caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes
consistant à :
- prendre une sphère en matériau de densité électronique
d2et creuser avec une fraise à bout demi-sphérique, de
diamètre égal à celui de la bille sphérique en matériau
de densité électronique dl, un canal cylindrique
depuis un point à la surface de la sphère, suivant un
rayon de celle-ci, en creusant la sphère au-delà du
centre de celle-ci sur une distance égale à la moitié du
diamètre de la bille de matériau de densité électronique
dl;
- introduire dans ce canal jusqu'au fond ladite bille;
- boucher le trou restant avec une tige en de densité
électronique d2 de diamètre égal à celui de ladite
bille, à l'extrémité de laquelle a été creusée la forme
inverse de la demi bille, la tige étant alors collée
dans le canal avec une matière adhésive de densité
électronique d2, et la tige pouvant faire saillie de la
surface de la sphère ;
- former une partie de plus grand diamètre à taraudage
interne au voisinage de la surface de la sphère, à
la base de la partie en saillie de la tige lorsque
celle-ci fait saillie ;
- venir visser un élément allongé portant à une extrémité
un filetage mâle sur le taraudage de la sphère,
l'élément allongé comportant facultativement un
évidement axial, pour le logement de la partie saillante
de la tige lorsque celle-ci fait saillie ;
- fixer l'autre extrémité de l'élément allongé à une
plaque ;
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- former facultativement les zones équatoriales en forme
de bande soit par dépolissage avec une machine outil 3D,
soit par une peinture de couleur sombre, apte à diffuser
ou absorber des longueurs d'onde dans le spectre
visible, avantageusement de telle sorte que l'élément
allongé est solidarisé à la sphère au centre de la
région de recouvrement entre deux zones équatoriales en
forme de bande ;
- former les lignes visibles et le cas échéant les lignes
visibles supplémentaires par gravure ou impression sur
la surface de la sphère avec une machine outil 3D,
avantageusement de telle sorte que l'élément allongé est
solidarisé à la sphère au point de concours de deux
lignes visibles équatoriales ; et
- facultativement colorer les lignes visibles et le cas
échéant les lignes visibles supplémentaires par peinture
de celles-ci à la main au pinceau.
L'élément allongé peut être une tige pleine,
auquel cas la tige en matériau de densité électronique d2
ne fait pas saillie de la sphère, l'élément allongé étant
alors uniquement solidarisé à la sphère par vissage.
L'élément allongé peut également être un tube
creux, pour alléger le poids de l'ensemble objet-test -
tige.
Le fait que l'élément allongé comporte un
évidement axial coopérant par emboîtement avec la partie
saillante de la tige de matériau de densité électronique d2
renforce le maintien de la sphère sur l'élément allongé et
peut avantageusement servir de guide pour l'opération de
formation de la partie de plus grand diamètre à taraudage
interne au voisinage de la surface de la sphère
L'invention a également pour objet un procédé de
vérification de la coïncidence, de l'orthogonalité et de la
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position dans l'espace des moyens de repérage des trois
axes de rotation (V', H', C') théoriques d'un appareil de
traitement par radiothérapie dans une salle adaptée, la
salle et/ou l'appareil de radiothérapie comportant des
moyens de repérage de ces trois axes (V', H', C')
théoriques, caractérisé par le fait qu'il comprend les
opérations consistant à :
- activer les moyens de repérage des trois axes (V', H',
C') théoriques pour représenter visuellement les trois
W axes (V', H', C') théoriques ;
- placer un objet-test tel que défini ci-dessus au point
de concours ou isocentre observé des trois axes
théoriques (V', H', C') ;
- observer visuellement si les moyens de repérage des
trois axes théoriques (V', H', C') suivent les moyens de
d'alignement-positionnement respectifs correspondants
sur l'objet-test ;
- en fonction de la ou des différences observées, modifier
le réglage des moyens de repérage pour faire en sorte
que les moyens de repérage des axes théoriques (V', H',
C') suivent les moyens d'alignement-positionnement
respectifs correspondants sur l'objet-test, afin
d'assurer la coïncidence, l'orthogonalité et la position
dans l'espace des moyens de repérage des trois axes
théoriques.
Lorsque l'objet-test est placé sur le support-
patient ayant un angle de rotation nul, la nappe sagittale
est verticale et dans la direction longitudinale du
support-patient, les deux nappes transversales sont dans le
même plan, orthogonal au plan de la nappe sagittale et
vertical, et les nappes frontales sont dans le même plan
L'invention a également pour objet un procédé de
recherche de l'isocentre d'un appareil de traitement par
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radiothérapie, utilisant un objet-test tel que défini ci-
dessus, des moyens externes et/ou portés par l'appareil
étant prévus pour représenter visuellement les trois axes
de rotation (V', H', C') théoriques de l'appareil, le
5 procédé étant caractérisé par le fait qu'il comprend les
opérations consistant à :
- vérifier la coïncidence, l'orthogonalité et la position
dans l'espace des moyens de repérage des trois axes
théoriques (V', H', C') conformément au procédé défini
10 ci-dessus ;
- l'objet-test restant à l'isocentre théorique (G'),
irradier l'objet-test avec un faisceau de rayonnement
émis à partir du collimateur, ledit faisceau étant
détecté par les moyens de détection de rayonnement de
15 l'appareil de traitement, et l'irradiation étant
effectuée à différentes positions du support patient, du
statif et du collimateur autour de chacun de leurs axes
de rotation (V, H, C) ;
- analyser les images obtenues ;
20 - déterminer la position réelle des trois axes de
rotation (V, H, C) et leur point de concours (G),
isocentre réel de l'appareil de traitement par
radiothérapie ;
- régler les moyens de repérage des trois axes théoriques
(V', H', C') afin que les isocentres réel (G) et
théorique (G') correspondent.
La présente invention a également pour objet un
appareil de radiothérapie équipé de l'objet-test tel que
défini ci-dessus.
Pour mieux illustrer l'objet de la présente
invention, on va en décrire plus en détail ci-après deux
modes de réalisation particuliers, avec référence au dessin
annexé.
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Sur ce dessin :
- la Figure 1 représente une vue de dessus de l'objet-test
selon la présente invention, fixé à son support ;
- la Figure 2 représente une vue schématique de la surface
de l'objet-test de la Figure 1 ;
- la Figure 3 représente une vue schématique d'un appareil
de traitement par radiothérapie avec lequel l'objet-test
de la présente invention est utilisé pour réaliser un
test de W&L, les trois axes de rotation réels de
l'appareil étant représentés ;
- la Figure 4 représente une vue analogue à la Figure 3,
dans laquelle l'objet-test est
en position
d'utilisation, et dans laquelle des moyens de repérage
matérialisent visuellement les trois axes de rotation
théoriques de l'appareil de traitement par
radiothérapie ; et
- la Figure 5 est une représentation schématique de
l'objet-test.
La Figure 3 représente un appareil de traitement
par radiothérapie classique, dans une salle de traitement
par radiothérapie.
Cet appareil comporte, de manière classique, une
structure qui comporte au moins une paroi verticale P
portant un statif 1, et une table ou support patient 2.
Sur cette paroi verticale P est monté de manière
classique mobile en rotation autour d'un axe horizontal le
statif 1, sensiblement en forme de C vu de profil. Le
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statif 1 porte à une extrémité une tête d'irradiation qui
se termine par un collimateur 3, et à l'autre extrémité, en
face du collimateur 3 et tourné vers celui-ci, un
dispositif de détection de rayonnement 4 émis à partir du
collimateur 3, ce dispositif de détection de rayonnement
étant appelé imageur portal 4, lequel permet de faire des
clichés du rayonnement émis à partir du collimateur 3, et
de réaliser le traitement informatique des clichés.
Le statif 1 est mobile en rotation à 3600 autour
d'un axe horizontal H, comme représenté sur la Figure 3,
l'axe horizontal H passant sensiblement par le milieu de la
partie dans le plan vertical du statif 1. L'angle de
rotation nul du statif 1 correspond à la position verticale
du statif 1, comme représenté sur la Figure 4.
Le collimateur 3, de manière classique pour les
appareils de traitement par radiothérapie, possède un axe
de rotation C autour de lui-même, ledit axe de rotation
passant par le centre du collimateur 3, et ayant la
direction du rayonnement émis à partir du collimateur 3.
La table ou support patient 2 possède également
un axe de rotation vertical V, passant par le centre du
collimateur 3 lorsque le statif 1 a un angle de rotation
nul, et permet de déplacer le patient par rapport au statif
pour irradier le patient sur différentes régions. L'angle
de rotation nul du support patient 2 correspond à la
position du support patient 2 dans laquelle l'axe de
rotation horizontal H du statif 1 est parallèle à la
direction longitudinale du support patient 2.
Ainsi, lorsque le statif 1 a un angle de rotation
nul, comme par exemple cela est représenté sur la Figure 4,
idéalement, l'axe de rotation C du collimateur 3 et l'axe
de rotation V du support patient 2 sont confondus.
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L'intersection des trois axes de rotation H, V, C
constitue l'isocentre G réel de l'appareil de traitement
par radiothérapie.
Si l'on se réfère maintenant à la Figure 4, on
peut voir que l'on a représenté l'appareil de traitement
par radiothérapie de la Figure 3, dans une position dans
laquelle l'angle de rotation du statif 1 est nul, et
l'angle de rotation du support patient 2 est nul.
Comme cela est représenté sur la Figure 4, des
projecteurs laser 5, 6 sont prévus, d'une part sur une
paroi P', orthogonale à la paroi P portant le statif 1, et
d'autre part sur la paroi opposée à la paroi P, pour
projeter des nappes laser, représentées hachurées sur la
Figure 4. Il est à noter que sur la paroi opposée à la
paroi P', non représentée pour faciliter la lecture de la
Figure 4, est porté un projecteur laser identique au
projecteur laser 5 porté par la paroi P', les deux
projecteurs laser étant situés face à face et projetant
dans les mêmes plans des nappes laser en direction de
l'objet-test, ces plans étant définis ci-après en relation
avec le projecteur laser 5. Il y a donc cinq nappes laser
projetées en tout, trois étant représentées sur le dessin
pour en faciliter la lecture.
Ces nappes laser servent à positionner
l'isocentre théorique G' de l'appareil de traitement par
radiothérapie.
Le projecteur laser 5 placé dans la paroi P',
sensiblement au niveau de la surface supérieure du support
patient 2, projette deux nappes laser orthogonales.
La première nappe laser a un plan horizontal et
est appelée nappe frontale, et la deuxième nappe laser,
appelée nappe transversale, a un plan vertical
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perpendiculaire au plan de la nappe frontale, et au plan de
la paroi comprenant le projecteur laser 5.
Le projecteur laser 6, représenté schématiquement
sur la Figure 4, est placé sur la paroi (non représentée
pour faciliter la lecture du dessin) opposée à la paroi P,
et projette une nappe laser verticale, appelée nappe
sagittale, dont le plan est perpendiculaire aux plans
respectifs des première et deuxième nappe, et qui constitue
le plan médian dans la direction longitudinale du support
patient 2, lorsque le support patient 2 a un angle de
rotation nul, comme représenté sur la Figure 4.
L'intersection des nappes sagittale et frontale
définit l'axe de rotation théorique H' du statif 1, tandis
que l'intersection des nappes sagittale et transversale
définit les axes de rotation théoriques du collimateur 3 C'
et du support patient 2 V', lorsque le statif 1 a un angle
de rotation nul.
L'intersection des trois nappes laser projetées
par les projecteurs laser 5 et 6 (et par le projecteur
laser porté par la paroi opposée à la paroi P', non
représentée) définit donc l'isocentre théorique G' de
l'appareil de traitement par radiothérapie.
Cet isocentre théorique G' sert à représenter,
pour l'opérateur, la position du centre de la tumeur à
traiter sur le patient. Pour un traitement optimal de la
tumeur, c'est-à-dire un maximum de rayons sur la tumeur et
un minimum sur les tissus avoisinant la tumeur, les deux
isocentres G et G' doivent correspondre, comme indiqué plus
haut.
L'isocentre réel G, fixé par les caractéristiques
mécaniques de l'appareil de traitement, ne peut pas être
déplacé par l'opérateur.
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L'isocentre théorique G' est donc réglé par
réglage des nappes laser pour correspondre à l'isocentre
réel G.
Comme indiqué plus haut, la superposition de ces
5 deux isocentres G et G' est réalisée au moyen du test de
Winston & Lutz, qui consiste à placer une bille en matériau
de densité électronique dl élevée, dans le mode de
réalisation présenté, en tungstène, à l'isocentre théorique
G', à faire des images de cette bille par l'appareil de
10 traitement par radiothérapie, et à analyser les images de
la bille obtenues pour déterminer le décalage entre les
deux isocentres G et G'.
La position de l'isocentre théorique G' est
corrigée par réglage des nappes laser, jusqu'à ce que la
15 position de l'isocentre théorique G' corresponde à la
position de l'isocentre réel G.
Comme souligné plus haut, il est également
important, pendant ce réglage, que les cinq nappes laser
soient orthogonales deux à deux.
20 L'objet-test de la présente invention utilisé
pour réaliser ce test est représenté sur les Figures 1, 2
et 5.
Il consiste en une sphère pleine 8 en matière de
densité électronique d2 (d2 correspondant à une densité
25 électronique relative de 1,156), telle que du
poly(méthacrylate de méthyle) (PMMA), ayant un diamètre de
80 à 200 mm.
Au centre de cette sphère 8 est noyée une bille
sphérique 9 en matériau de densité électronique dl, tel que
du tungstène, la bille 9 ayant un diamètre de 5 mm, la
densité électronique dl du tungstène correspondant à une
densité électronique relative de 13,995.
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Une tige 8b de la même matière de densité
électronique d2 que la sphère 8, fait saillie de la sphère
8 à partir du centre de celle-ci, la tige 8b ayant la
direction d'un rayon de la sphère 8.
Trois zones en forme de bande 10, 11, 12,
appelées bandes de fond, sont formées à la surface de la
sphère 8.
Les trois bandes de fond 10, 11, 12 sont des
bandes équatoriales orthogonales deux à deux, chaque bande
W de fond 10, 11, 12 étant formée par dépolissage de la
surface de la sphère ou peinture de la surface de la sphère
avec une couleur sombre sur une bande périphérique
équatoriale de largeur 5 mm.
Les bandes de fond 10, 11, 12 absorbent ou
diffusent la lumière dans le spectre visible.
La sphère 8 comporte trois jeux de lignes
visibles équatoriales 10a, 11a, 12a, les lignes visibles
étant matérialisées dans ce mode de réalisation par des
rainures, les jeux étant orthogonaux deux à deux, et gravés
à la surface de la sphère 8, au centre de chaque bande de
fond respective 10, 11, 12, chaque jeu de rainures 10a,
11a, 12a ayant la même direction que la bande de fond
respective 10, 11, 12 dans laquelle il est formé.
Chaque jeu de rainures 10a, 11a, 12e comporte une
rainure équatoriale continue, parcourant l'entière
circonférence de la sphère 8, ainsi que plusieurs rainures
auxiliaires, parallèles à la rainure équatoriale, et
situées de manière symétrique de part et d'autre de la
rainure équatoriale, avec un espacement de 1 mm entre
chaque rainure.
Les rainures de chaque jeu de rainures 10a, 11a,
12e, sont recouvertes d'une matière de couleur blanche, par
exemple une peinture, reflétant la lumière dans le spectre
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visible, et de largeur de 0,2 mm. Chaque jeu de rainures
10a, 11a, 12e comporte une rainure équatoriale centrale et
deux rainures auxiliaires de part et d'autre de la rainure
équatoriale, les rainures dans chaque bande de fond étant
espacées de 1 mm.
Les bandes de fond 10, 11, 12 et les jeux de
rainures 10a, lia, 12a sont agencés de telle sorte que la
partie saillante de la tige 8b se trouve à l'intersection
de deux rainures équatoriales, et donc à l'intersection de
deux bandes de fond 10, 11, 12.
Comme cela est représenté sur les Figures 1 et 5,
un élément allongé de type tige 13 en métal, tel que du
titane ou de l'aluminium, porte à une extrémité un filetage
mâle 13a, ladite tige 13 comportant au niveau de cette
extrémité un évidement axial de forme complémentaire à la
partie saillante de la tige 8b. La tige 13 est emboîtée
dans la partie saillante de la tige 8b et vissée par
vissage à un taraudage 8a porté par la sphère 8 au
voisinage de sa surface, à la base de la partie saillante
de la tige 8b.
Un support 14, constitué par une plaque
rectangulaire en plastique dense (type polyoxyméthylène
vendu sous la marque commerciale DELRIN ) à bords arrondis,
de 20 mm d'épaisseur, porte sur un de ses côtés d'épaisseur
un alésage 15, à l'intérieur duquel est fixée l'autre
extrémité de la tige 13.
Un trou traversant 16 est pratiqué à travers la
dimension d'épaisseur du support 14, au niveau de
l'extrémité interne de l'alésage 15, le trou 16 permettant
le passage transversal d'un axe métallique, afin de bloquer
en position la tige 13 et d'éviter tout mouvement de
rotation par rapport au support 14 de la tige 13, et donc
de la sphère 8.
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Le support 14 comporte en outre des vis de mise à
niveau 18, permettant de régler la hauteur et l'inclinaison
du support 14 par rapport à la surface supérieure du
support-patient 2 sur laquelle il est posé dans le cadre du
test de Winston-Lutz.
Lorsque le support 14 est placé de manière
adéquate sur le support-patient, notamment centré et de
niveau, une première rainure équatoriale est dans le plan
moyen du support, donc horizontale, une deuxième rainure
équatoriale est verticale, dans l'axe de la tige 13, la
troisième rainure équatoriale étant orthogonale aux deux
autres, verticale.
En utilisation pour le test de Winston-Lutz,
l'objet-test constitué par la sphère 8, est fixé par
vissage des filetages 8a de la sphère 8 et 13a de la tige
13, la tige 13 étant elle-même fixée au support 14, de
telle sorte qu'au moins une des rainures équatoriales d'un
des jeux de rainures 10a, 11e, 12a appartient au plan moyen
du support 14, comme cela est représenté sur la Figure 1.
Comme indiqué sur la Figure 4, le support 14 est
posé à l'extrémité du support patient 2 tournée vers le
statif 1, de telle sorte que seul le support 14 repose sur
la surface supérieure du support patient 2, la tige 13 et
la sphère 8 étant en porte-à-faux au-dessus de l'imageur
portal 4.
Les projecteurs laser 5 et 6 (ainsi que le
projecteur laser non représenté en face du projecteur laser
5) sont ensuite activés, de façon à projeter les nappes
laser sagittale, frontales et transversales.
La position de la sphère 8 est réglée de telle
sorte que chaque rainure équatoriale de chaque jeu de
rainure 10a, 11a, 12a est alignée sur une des cinq nappes
laser. Si les nappes laser ne sont pas rigoureusement
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orthogonales deux à deux, ce qui se constate si on ne
parvient pas à placer la sphère 8 simultanément sur les
cinq nappes de telle sorte que chaque rainure équatoriale
de chaque jeu de rainure 10a, 11a, 12a corresponde à une
nappe laser respective, il faut alors ajuster les
projecteurs 5, 6 pour faire en sorte de respecter cette
orthogonalité des cinq nappes laser.
Si les nappes lasers ne sont pas alignées sur une
des rainures blanches de chaque jeu de rainure 10a, 11a,
12a gravées sur la surface de la sphère 8 dans les bandes
de fond 10, 11, 12, les lasers diffusent ou sont absorbés
dans la bande de fond respective 10, 11, 12. Si en revanche
les nappes lasers sont alignées sur une des rainures
blanches, alors les lasers ne diffusent plus ou ne sont
plus absorbés par la bande de fond 10, 11, 12, mais sont
réfléchis par la rainure blanche, et la rainure blanche
prend la couleur de la nappe laser, rouge ou verte dans le
cas de la plupart des lasers utilisés.
Une fois que la sphère 8 est correctement placée
à l'intersection des cinq nappes laser, le test de Winston
Lutz proprement dit, comme indiqué plus haut, peut débuter,
la sphère 8 étant placée à l'isocentre théorique G', comme
cela est représenté sur la Figure 4.
Il est à noter que d'autres moyens de support de
la sphère 8 pourraient être envisagés, sans s'écarter de la
portée de la présente invention.
Le procédé de fabrication de l'objet-test est le
suivant : on prend une sphère 8 en PMMA de diamètre 100 mm
et on creuse avec une fraise de diamètre 5 mm à bout demi-
sphérique un canal cylindrique depuis un point (pôle) à la
surface de la sphère 8, suivant un rayon de celle-ci, en
creusant la sphère 8 au-delà du centre de celle-ci de 2,5
mm.
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On introduit dans ce canal jusqu'au fond une
bille 9 en tungstène de 5 mm de diamètre.
On bouche ensuite le trou restant avec une tige
8b en PMMA de 5 mm de diamètre à l'extrémité de laquelle a
5 été creusée la forme inverse de celle de la demi bille 9 en
tungstène, ce qui permet à la tige 8b de combler
parfaitement le canal creusé dans la sphère 8. La tige 8b
est alors collée dans le canal avec une colle spéciale pour
PMMA.
10 On forme alors une partie de plus grand diamètre
à taraudage interne au voisinage de la surface de la sphère
8, à la base de la partie en saillie de la tige 8b, la tige
8b faisant saillie de la sphère 8 de 40 mm environ.
On vient ensuite visser une tige 13 portant à une
15 extrémité un filetage mâle 13a sur le taraudage 8a de la
sphère 8, la tige 13 étant une tige pleine comportant un
évidement axial pour le logement de la partie saillante de
la tige (8b).
L'emboîtement de la tige 8b dans l'évidement de
20 la tige 13 renforce le maintien de la sphère sur la tige
13, et peut servir de guide pour l'opération consistant à
former le taraudage 8a sur la sphère.
On fixe ensuite l'autre extrémité de la tige (13)
à une plaque (14), puis on forme facultativement les zones
25 en forme de bande (10, 11, 12) soit par dépolissage avec
une machine outil 3D, soit par une peinture de couleur
sombre, par exemple de couleur noire, apte à diffuser ou
absorber des longueurs d'onde dans le spectre visible,
avantageusement de telle sorte que la tige (13) soit placée
30 au centre de la région de recouvrement entre deux zones en
forme de bande (10, 11, 12).
On forme alors les lignes visibles et le cas
échéant les lignes visibles supplémentaires (10a, lia, 12a)
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par gravure ou impression sur la surface de la sphère (8)
avec une machine outil 3D, avantageusement de telle sorte
que la tige (13) est placée au point de concours de deux
lignes visibles équatoriales, et facultativement, on colore
les lignes visibles et le cas échéant les lignes visibles
supplémentaires (10a, 11a, 12a) par peinture de celles-ci à
la main au pinceau, par exemple avec une peinture de
couleur blanche ou claire, réfléchissant les longueurs
d'onde dans le spectre visible.
Ces dernières opérations peuvent être
éventuellement réalisées en mettant la sphère 8 en rotation
autour du tube 13 de support en aluminium.
