BRPI1004609A2

BRPI1004609A2 - laser equipment for serial and automated production of brachytherapy bridges

Info

Publication number: BRPI1004609A2
Authority: BR
Inventors: Ricardo Alberto Neto Ferreira
Original assignee: Comissao Nac Energia Nuclear
Priority date: 2010-11-10
Filing date: 2010-11-10
Publication date: 2013-05-21

Abstract

EQUIPAMENTO A LASER PARA PRODUÇçO SERIADA E AUTOMATIZADA DE FONTES PARA BRAQUITERAPIA. A presente invenção refere-se a um equipamento a laser rara produção seriada e automatizada de fontes para braquiterapia, composto por um laser Nd:YAG que realiza, tanto o corte do tubo em pedaços, quanto a selagem das extremidades dos pedaços assim obtidos, possuindo movimento com velocidade ajustável na horizontal para acompanhar o encolhimento do pedaço de tubo quando é feita a selagem, e na vertical para alteração do foco de modo a possibilitar focar sobre o tubo para cortá-lo, desfocar para a operação de selagem do pedaço de tubo assim obtido, bem como focar sobre as extremidades seladas para retirada de excesso de material, de modo que a fonte para braquiterapia se aproxime de uma fonte pontual. O equipamento possui também dois cabeçotes fixos com pinças giratórias, um deles possuindo acionamento motorizado na pinça para girar o tubo durante a operação de corte e o pedaço de tubo obtido durante a primeira operação de selagem, e um cabeçote móvel, também possuindo acionamento motorizado na sua pinça para girar o pedaço de tubo durante a segunda selagem. Possui ainda uma haste de carregamento guiada em dois mancais-guia e acionada por um sistema de cremalheira e motor de passo, para empurrar o material radioativo (e marcadores, caso necessário), para dentro do pedaço de tubo, e um aumentador que fornece, por gravidade, o material radioativo e os marcadores (caso estes não estejam incorporados ao material radioativo), que permitem identificar a posição e a orientação da fonte para braquiterapia. O controle do equipamento é feito através de microprocessador programável, que controla o equipamento e permite programar todos os parâmetros adequados a cada diâmetro e tipo de material do tubo.LASER EQUIPMENT FOR SERIAL AND AUTOMATED PRODUCTION OF BRACHYTHERAPY SUPPLIES. The present invention relates to a rare and automated laser equipment producing brachytherapy supplies consisting of an Nd: YAG laser which performs both tube cutting and sealing the ends of the pieces thus obtained, having horizontally adjustable speed movement to accompany shrinkage of the pipe piece when sealing, and vertically to change focus to allow focus on the pipe to cut it, blur for pipe sealing operation thus obtained, as well as focusing on the sealed ends for removal of excess material so that the brachytherapy source approaches a point source. The equipment also has two fixed heads with rotating tongs, one of which has motorized drive on the tongs to rotate the pipe during the cutting operation and the piece of pipe obtained during the first sealing operation, and a movable head also having motorized driving on the your tweezers to rotate the piece of pipe during the second sealing. It also has a two-guide bearing guided rod driven by a rack system and stepper motor to push the radioactive material (and markers if necessary) into the pipe piece, and an auger that provides, by gravity, the radioactive material and the markers (if these are not incorporated into the radioactive material), which allow to identify the position and orientation of the source for brachytherapy. The control of the equipment is made through a programmable microprocessor, which controls the equipment and allows to program all parameters suitable for each diameter and material type of the tube.

Description

RELATÓRIO DESCRITIVO DA PATENTE DE INVENÇÃO "EQUIPAMENTO A LASER PARA PRODUÇÃO SERIADA E AUTOMATIZADA DE FONTES PARA BRAQUITERAPIA"DESCRIPTION REPORT OF THE INVENTION PATENT "LASER EQUIPMENT FOR SERIAL AND AUTOMATED PRODUCTION OF BRACHYTHERAPY SOURCES"

A presente invenção refere-se a um equipamento a laser para produção seriada e automatizada de fontes radioativas para tratamento de tumores cancerígenos por meio da técnica conhecida como braquiterapia.The present invention relates to laser equipment for serial and automated production of radioactive sources for treating cancerous tumors by the technique known as brachytherapy.

O tratamento de tumores cancerígenos por meio de braquiterapia, consiste na aplicação de fontes radioativas (também chamadas de sementes radioativas) diretamente no interior do tumor. Este tipo de tratamento permite que seja irradiado e assim destruído o tecido doente ou cancerígeno, sem causar danos excessivos ao tecido sadio circundante. No caso de câncer de próstata, evita os inconvenientes de uma cirurgia na próstata e suas conseqüências, como, por exemplo, incontinência urinária e impotência sexual que muito freqüentemente ocorrem em conseqüência deste tipo de cirurgia.The treatment of cancerous tumors by brachytherapy consists in the application of radioactive sources (also called radioactive seeds) directly inside the tumor. This type of treatment allows the diseased or cancerous tissue to be irradiated and thus destroyed without causing excessive damage to the surrounding healthy tissue. In the case of prostate cancer, it avoids the drawbacks of prostate surgery and its consequences, such as urinary incontinence and sexual impotence that often occur as a result of this type of surgery.

Ao longo dos anos, fontes para braquiterapia implantadas no corpo humano se tornaram uma ferramenta muito eficaz em radioterapia para tratar tecidos doentes, especialmente tecidos cancerígenos. Na indústria, as fontes para braquiterapia são também conhecidas com sementes radioativas. Tipicamente, estas fontes para braquiterapia são inseridas diretamente dentro dos tecidos a serem irradiados usando-se métodos cirúrgicos ou técnicas minimamente invasivas tais como agulhas hipodérmicas. Estas fontes para braquiterapia geralmente contém um material radioativo tal como, por exemplo, o iodo-125 que emite raios-x de baixa energia, para irradiar e destruir tecidos malignos sem causar danos excessivos ao tecido sadio circundante, conforme divulgado por Lawrence na patente norte americana número 3,351,049 (Patente '049). Devido aos materiais radioativos tais como o iodo-125 possuírem meia-vida curta e emitirem raios- χ de baixa energia, as fontes para braquiterapia podem ser deixadas indefinidamente no tecido humano sem necessidade de remoção cirúrgica. Entretanto, apesar das fontes para braquiterapia não terem que ser removidas dos tecidos, é necessário selar as fontes para braquiterapia de modo que os materiais radioativos não possam escapar para o corpo. Além disso, as fontes para braquiterapia tem que ser projetadas de modo a 2/11 ^daiV JT %*Over the years, brachytherapy supplies implanted in the human body have become a very effective tool in radiotherapy to treat diseased tissues, especially cancerous tissues. In industry, sources for brachytherapy are also known as radioactive seeds. Typically, these brachytherapy supplies are inserted directly into the tissues to be irradiated using surgical methods or minimally invasive techniques such as hypodermic needles. These sources for brachytherapy generally contain radioactive material such as, for example, low energy x-ray iodine-125 to radiate and destroy malignant tissues without causing excessive damage to the surrounding healthy tissue, as disclosed by Lawrence in the U.S. Patent U.S. Patent No. 3,351,049 ('049 Patent). Because radioactive materials such as iodine-125 have a short half-life and emit low-energy χ-rays, brachytherapy sources can be left indefinitely in human tissue without the need for surgical removal. However, although brachytherapy supplies do not have to be removed from the tissues, brachytherapy supplies need to be sealed so that radioactive materials cannot escape into the body. In addition, brachytherapy supplies have to be designed so that

o* %The* %

permitir uma fácil determinação da posição e do número de fontes para braquiterapia implantadas no tecido do paciente de modo a efetivamente tratá-lo. Esta informação é útil também no cálculo da distribuição de dose no tecido sendo tratado de modo que um efetivo tratamento possa ser administrado e evite pontos frios (áreas onde ocorraallow an easy determination of the position and number of brachytherapy sources implanted in the patient's tissue in order to effectively treat it. This information is also useful in calculating the dose distribution in the tissue being treated so that effective treatment can be administered and avoid cold spots (areas where it occurs).

redução da radiação).radiation reduction).

Muitos tipos diferentes de fontes para braquiterapia têm sido usados para tratar câncer e vários tipos de tumores em corpos humanos e de animais. Fontes para braquiterapia ficam contidas dentro de pequenas cápsulas metálicas, feitas de titânio, aço inoxidável ou algum outro metal biocompatível, e utiliza-se soldagem ou algum tipo ~~IO de adesivo, para selar o material radioativo.Many different types of brachytherapy sources have been used to treat cancer and various types of tumors in human and animal bodies. Brachytherapy supplies are contained within small metal capsules made of titanium, stainless steel or some other biocompatible metal, and welding or some type of adhesive is used to seal the radioactive material.

Estes vários métodos de selar permanentemente as fontes para braquiterapia, usados de modo que o material radiativo não escape para o corpo e que não tenham de ser removidas após o tratamento, podem ter um dramático efeito nos custos de fabricação e na distribuição de radiação das fontes para braquiterapia. Custos aumentados reduzem a eficácia econômica do tratamento com fontes para braquiterapia em relação aos tratamentos convencionais tais como cirúrgicos ou terapia com feixe externo de radiação. Além disso, os efeitos de distribuição empobrecida de radiação, devido a esses métodos de selagem, em fontes convencionais para braquiterapia, podem finalmente afetar a saúde do paciente, desde que, para compensar a existência de pontos frios, doses elevadas de radiação são requeridas, ou fontes para braquiterapia adicionais têm que ser colocadas dentro do corpo humano. Tudo isto leva a um tratamento menos efetivo que pode danificar mais tecido sadio do que necessário.These various methods of permanently sealing brachytherapy supplies, used so that radioactive material does not escape into the body and do not have to be removed after treatment, can have a dramatic effect on the manufacturing costs and radiation distribution of the sources. for brachytherapy. Increased costs reduce the economic effectiveness of brachytherapy source treatment over conventional treatments such as surgical or external beam therapy. In addition, the effects of depleted radiation distribution due to these sealing methods on conventional brachytherapy sources may ultimately affect the patient's health since, to compensate for cold spots, high doses of radiation are required, or additional brachytherapy supplies have to be placed inside the human body. All of this leads to less effective treatment that can damage more healthy tissue than needed.

Um primeiro tipo de fonte para braquiterapia 10 é mostrado na Fig. 1, e usa duas luvas metálicas 12 e 14. A fonte para braquiterapia 10 foi divulgada na patente norte-americana n° 4,891,165 emitida em 2 de Junho de 1990 para Sutheranthiran e atribuída a Best Industries of Springfield Va. Cada uma das luvas possui uma extremidade fechada 16 e 18 usando técnicas de estampagem. A luva 14 possui um diâmetro externo que é menor que o diâmetro interno da luva 12 para permitir à luva 14 deslizar para dentro da luva 12 até que a extremidade aberta da luva 14 entre em contato com a extremidade fechada 16 da luva 12. O material radioativo, tais como pastilhas, é colocado dentro da luva menor 14, e então a luva externa mais larga é deslizada sobre a luva menor 14. A seguir, a fonte para braquiterapia 10 é selada permanentemente por Fh-Of IA first type of brachytherapy font 10 is shown in Fig. 1, and uses two metal gloves 12 and 14. Brachytherapy font 10 was disclosed in U.S. Patent No. 4,891,165 issued June 2, 1990 to Sutheranthiran and assigned Best Industries of Springfield Va. Each of the gloves has a closed end 16 and 18 using stamping techniques. The sleeve 14 has an outside diameter that is smaller than the inside diameter of the sleeve 12 to allow the sleeve 14 to slide into the sleeve 12 until the open end of the sleeve 14 contacts the closed end 16 of the sleeve 12. The material The radioactive device, such as lozenges, is placed inside the smaller glove 14, and then the wider outer glove is slid over the smaller glove 14. Next, the brachytherapy source 10 is permanently sealed by Fh-Of I

--

FIs.FIs.

1010

1515

2020

2525

meio de soldagem TIG (Tungsten Inert Gas) da extremidade aberta da luva mais larga 12 na extremidade fechada 18 da luva menor 14. Pode-se também utilizar soldagem a laser. Apesar da soldagem das duas luvas 12 e 14 proporcionar uma boa selagem, a fonte para braquiterapia 10 sofre de várias desvantagens.TIG (Tungsten Inert Gas) welding medium from the open end of the larger sleeve 12 to the closed end 18 of the smaller sleeve 14. Laser welding may also be used. Although welding the two gloves 12 and 14 provides good sealing, the brachytherapy source 10 suffers from several disadvantages.

Uma desvantagem resulta da fonte para braquiterapia 10 ser formada de duas peças distintas de diferentes tamanhos (as duas luvas 12 e 14), o que envolve uma etapa adicional de montagem para ajustar as duas luvas 12 e 14 uma na outra. Isto consome tempo e pode retardar o processo de montagem, bem como aumentar o custo total de produção da fonte para braquiterapia 10.A disadvantage results from the brachytherapy source 10 being formed of two distinct pieces of different sizes (the two gloves 12 and 14), which involves an additional assembly step to fit the two gloves 12 and 14 together. This is time consuming and can slow down the assembly process as well as increase the total cost of producing the brachytherapy source 10.

Outra fonte convencional para braquiterapia, 30, como mostrada na Fig. 2, utiliza um tubo 32 que possui tampões terminais 34 e 36 inseridos nas extremidades 38 e 40 do tubo 32 para prender o material radioativo. A fonte para braquiterapia 30 foi divulgada na patente norte-americana n° 4,784,116 emitida em 15 de Novembro de 1988 para Rissell, Jr. et al. e atribuída a Theragenics Corporation of Atlanta, Ga. As extremidades 38 e 40 são então soldadas, ou coladas com adesivo, aos tampões 34 e 36 para fechar e selar a fonte para braquiterapia 30. Apesar da fonte para braquiterapia 30 proporcionar uma única parede e uma melhor distribuição de radiação ao longo do comprimento (ou lados) que a fonte para braquiterapia 10, a fonte para braquiterapia 30 ainda sofre de várias desvantagens.Another conventional brachytherapy source 30, as shown in Fig. 2, utilizes a tube 32 having end caps 34 and 36 inserted at the ends 38 and 40 of tube 32 to trap radioactive material. The source for brachytherapy 30 was disclosed in U.S. Patent No. 4,784,116 issued November 15, 1988 to Rissell, Jr. et al. and assigned to Theragenics Corporation of Atlanta, Ga. Ends 38 and 40 are then welded, or adhesive bonded, to plugs 34 and 36 to close and seal the brachytherapy source 30. Although the brachytherapy source 30 provides a single wall and better radiation distribution along the length ( or sides) than the brachytherapy source 10, the brachytherapy source 30 still suffers from several disadvantages.

Uma primeira desvantagem é que as extremidades 38 e 40 da fonte para braquiterapia 30 não proporciona uma distribuição uniforme de radiação - não aproximando-se de uma fonte pontual porque os tampões terminais 34 e 36 proporcionam uma parede dupla nas extremidades da fonte para braquiterapia 30 que bloqueia uma quantidade substancial de radiação. Uma desvantagem adicional resulta das soldas usadas para selar os tampões terminais 34 e 36 às extremidades 38 e 40 do tubo 32, desde que isto também reduz a distribuição de radiação. Outra desvantagem resulta da existência de um processo de montagem de três etapas; ao invés do processo de duas etapas discutido acima, desde que existem agora três partes separadas a serem montadas conjuntamente (o tubo 32 e os tampões terminais 34 e 36).A first disadvantage is that the ends 38 and 40 of brachytherapy source 30 do not provide uniform radiation distribution - not approaching a point source because end caps 34 and 36 provide a double wall at the ends of brachytherapy source 30 which blocks a substantial amount of radiation. An additional disadvantage results from the welds used to seal the end caps 34 and 36 to the ends 38 and 40 of the tube 32, as this also reduces the radiation distribution. Another disadvantage results from the existence of a three step assembly process; rather than the two-step process discussed above, since there are now three separate parts to be assembled together (tube 32 and end caps 34 and 36).

Uma alternativa a este tipo de fonte para braquiterapia, uma fonte para braquiterapia 50, como mostrada na Fig. 3, possui tampões terminais 52 e 54 que deslizam para dentro das extremidades abertas de um tubo 56. A fonte paraAn alternative to this type of brachytherapy source, a brachytherapy source 50, as shown in Fig. 3, has end caps 52 and 54 that slide into the open ends of a tube 56. The source for

VV

braquiterapia 50 foi divulgada na patente norte-americana n0 5,683,345 emitida em 4 de Novembro de 1997 para Waksman et al. e atribuida a Novoste Corporation ofNorcross, Ga. Os tampSes terminals 52 e 54 sSo, ou fixados no lugar com um adesivo e ο metal do tubo 56 e curvado ao redor dos tampSes terminals 52 e 54 , ou os tamp5es terminals 52 e 54 sao soldados ao tubo 56. A fonte para braquiterapia 50 sofre das mesmas desvantagens discutidas acima. A10m disso，a distribui«?ao de radia^ao para fora dos tampoes terminals 52 e 54 έ substancialmente reduzida devido a espessura adicional dos tampSes terminals 52 e 54.brachytherapy 50 was disclosed in U.S. Patent No. 5,683,345 issued November 4, 1997 to Waksman et al. and assigned to Novoste Corporation of Norcross, Ga. Terminal caps 52 and 54 are either fixed in place with an adhesive and the metal of tube 56 and are bent around terminal caps 52 and 54, or terminal caps 52 and 54 are welded to tube 56. The source for brachytherapy 50 suffers from the same disadvantages discussed above. In addition, the distribution of radiation out of the terminal covers 52 and 54 is substantially reduced due to the additional thickness of the terminal covers 52 and 54.

algumas das desvantagens da montagem com multiplas pe?as sSo superadas usando-se um tubo 72 para proporcionar um corpo com uma parede lateral uniforme ao longo do comprimento da fonte para braquiterapia 70. A fonte para braquiterapia 70 e distribuida pela Amersham International PLC. Uma extremidade 74 do tubo 72 έ soldada por meio de soldagem TIG, e entao ο material radiativo έ introduzido na extremidade aberta 76 do tubo 72. A seguir, a extremidade aberta 76 έ soldada por meio de soldagem TIG para selar ο tubo 72 de modo a proporcionar uma estrutura simples e unitdria de fonte para braquiterapia. Entretanto, a fonte para braquiterapia 70 sofre de v^rias desvantagens.Some of the disadvantages of multi-piece mounting are overcome by using a tube 72 to provide a body with a uniform sidewall along the length of the brachytherapy source 70. The brachytherapy source 70 is distributed by Amersham International PLC. One end 74 of pipe 72 is welded by TIG welding, and then radiative material is introduced into open end 76 of pipe 72. Next, the open end 76 is welded by TIG welding to seal pipe 72 so providing a simple and unitary source structure for brachytherapy. However, the source for brachytherapy 70 suffers from several disadvantages.

Por exemplo, a soldagem TIG das extremidades 74 e 76 causa a forma9ao de uma gota de metal fundido nas extremidades 74 e 76 do tubo 72. Pevido a natureza da soldagem TIG, as extremidades soldadas 74 e 76 geralmente formam uma gota que pode ser tao espessa quanto ο diametro do tubo 72. Consequentemente, a distribui^o de radia9ao έ substancialmente diminuida nas extremidades 74 e 76 da fonte para braquiterapia 70 devido k espessura das gotas 78 e 80 fechando as extremidades 74 e 76. Alim disto, a extremidade 76 έ fechada somente ap0s ο material radiativo ter sido introduzido para dentro do tubo 72，e a extremidade 76 pode nao selar da mesma maneira devido ά presen?a do corpo portador do material radiativo afetando a caracteristica termica da fonte para braquiterapia 70. Deste modo, a gota 80 pode ter uma forma diferente da forma da gota 78, que pode ainda alterar a distribuipSo de radia9ao e pode levar a distributes de radiaiSo inconsistentes de uma fonte para braquiterapia para outra, tomando mais dificil a predif^o da distribuiiao real deFor example, TIG welding of ends 74 and 76 causes the formation of a drop of molten metal at ends 74 and 76 of pipe 72. Given the nature of TIG welding, welded ends 74 and 76 generally form a drop that can be so large. As a result, the radiation distribution is substantially decreased at the ends 74 and 76 of the brachytherapy source 70 due to the thickness of the droplets 78 and 80 closing the ends 74 and 76. In addition, the end 76 It is closed only after radioactive material has been introduced into tube 72, and end 76 may not seal in the same manner due to the presence of the radioactive material carrier body affecting the thermal characteristic of the brachytherapy source 70. Thus, drop 80 may have a different shape than drop 78, which may further alter the radiation distribution and may lead to inconsistent radiation distributions from a source for brachytherapy to or making it more difficult to predict the actual distribution of

Em outra fonte para braquiterapia convencional 70, como mostrada na Fig. 4;In another source for conventional brachytherapy 70, as shown in Fig. 4;

radia9ao. 5/11 / \ ^Fl, JV Iradiation. 5/11 Fl, JV I

Portanto, apesar da fonte para braquiterapia 70 superar algumas desvantagens das primeiras fontes para braquiterapia pela minimizai?ao das etapas de montagem associadas com multiplas peijas, ela ηδο proporciona uma distribui^ao de radia?ao uniforme. De fato，devido ao potencial de varia«?5es na segunda extremidade durante a soldagem TIG, a distribuigao pode variar substancialmente de fonte para braquiterapia 70 para fonte para braquiterapia 70. PadrSes tipicos de distribui9ao de radia«?ao para fontes para braquiterapia 70 usando-se um tubo 72 sao mostrados nas FIGS. 5(a) e 5(b). Como mostrado nas FIGS. 5(a) e 5(b), os padr6es de distribui<?ao de radia(?ao 102 e 104 tendem a diminuir drasticamente relativamente as extremidades 74 e 76 da fonte para braquiterapia 70 e formam zonas frias 106 e l0buIos de radia(?3o 108. Isto significa que, dependendo de como as fontes para braquiterapia 70 sSo colocadas ao Iado umas das outras, pode haver pontos frios na distribuiiao de radia(?ao entre fontes para braquiterapia 70’ onde c61ulas nSo estao recebendo radia9ao das zonas frias 106 nas extremidades 74 e 76. Ou entao se as fontes para braquiterapia sao colocadas suficientemente proximas para assegurar que nao ocorram pontos frios devido a presenpa de zonas frias 106’ havera areas de sobreposipSo nos 16bulos de radia9ao 108 que podem proporcionar uma dose excessiva de radiapSo. Qualquer uma dessa condiioes pode resultar, ou em radia9ao excessiva ou insuficiente, que resulta em um tratamento medico menos efetivo, A fonte para braquiterapia 1000 mostrada na Fig. 6 foi divulgada na patenteTherefore, while the brachytherapy source 70 overcomes some disadvantages of the first brachytherapy sources by minimizing the assembly steps associated with multiple peices, it ηδο provides a uniform radiation distribution. Indeed, owing to the potential for variations in the second end during TIG welding, the distribution may vary substantially from source for brachytherapy 70 to source for brachytherapy 70. Typical radiation distribution patterns for sources for brachytherapy 70 using If a tube 72 is shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b). As shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b), the radiation distribution patterns (102 and 104 tend to decrease dramatically relative to the ends 74 and 76 of the brachytherapy source 70 and form cold zones 106 and 1090 radii of radiation ( This means that, depending on how brachytherapy sources 70 are placed side by side, there may be cold spots in the radiation distribution (between brachytherapy sources 70 'where cells are not receiving radiation from cold zones). 106 at the ends 74 and 76. Or else if the brachytherapy supplies are placed close enough to ensure that cold spots do not occur due to the presence of cold zones 106 'there will be overlapping areas in the radiation rounds 108 which may provide an excessive dose of radiation. Either of these conditions may result in either excessive or insufficient radiation resulting in less effective medical treatment. The source for brachytherapy 1000 shown in Fig. 6 has been disclosed in the patent.

norte-americana n0 5,997,463 emitida em 7 de Dezembro de 1999 para L. Michael Cutrer e atribuida a North American Scientific, Chatsworth, Calif. E fabricada utilizando-se soldagem a laser, ao inv6s de soldagem TIG, utilizando ο equipamento mostrado na FIG. 8. O equipamento a laser, ap0s selar as extremidades da fonte, retira ο excesso de material nestas extremidades, excesso este que ocorre quando se utiliza soldagem TIG e que resulta em uma distribui^So de radia^So substancialmente diminuida nas extremidades. O resultado do procedimento de soldagem a laser e uma fonte para braquiterapia 1000, mostrada na Fig. 6，consistindo em um tubo 1002 possuindo duas extremidades 1004 e 1006，que sSo seladas por soldas 1008 e 1010, contendo ο material radioativo 1012, e ο material marcador 1014, para permitir identificar, por meio de raio-x, a posipao e a orienta^ao da fonte para braquiterapia no corpo do paciente. Proporciona uma distribuig^o de radia?ao mais uniforme eNo. 5,997,463 issued December 7, 1999 to L. Michael Cutrer and assigned to North American Scientific, Chatsworth, Calif. It is fabricated using laser welding instead of TIG welding using the equipment shown in FIG. 8. Laser equipment, after sealing the ends of the source, removes excess material at these ends, which occurs when TIG welding is used and results in a substantially decreased radiation distribution at the ends. The result of the laser welding procedure is a brachytherapy source 1000, shown in Fig. 6 ， consisting of a tube 1002 having two ends 1004 and 1006 ， which are sealed by welds 1008 and 1010 containing ο 1012 radioactive material and ο marker material 1014, to enable x-ray identification of the position and orientation of the source for brachytherapy in the patient's body. Provides a more uniform radiation distribution and

H cjH cj

aThe

consistente com somente uma minima depressao (ou zona fria) nas extremidades 1004¾^.^ · ^^ 1006，como mostrado nas FIGS. 7(a) e 7(b), em compara(?ao com aquelas proporcionadas por fontes que sao feitas usando solda TIG convencional ou tampoes, como mostrado nas FIGS. 5(a) e 5(b). Como mostrado nas FIGS. 7(a) e 7(b), as distribui9oes de radiai^So 1100 e 1102 sSo substancialmente uniformes entre os lados 1104, 1106’ 1108, 1110’ 1112，1114’ 1116，e 1118，independentemente da dire焯o. Desta forma, a fonte para braquiterapia 1000 mostrou proporcionar uma boa aproximaQao de uma fonte teorica esf^rica pontual de radia^ao. Porim, ο equipamento a laser apresentado nesta patente para a fabrica9ao da fonte para braquiterapia 1000, mostrado na FIG. 8, apresenta varias desvantagens em rela<?ao a presente inven^o, como sera demonstrado na descri^So detalhada mostrada mais adiante:consistent with only a minimum depression (or cold zone) at the ends 1004¾ ^. ^ · ^^ 1006 ， as shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b), compared to those provided by sources that are made using conventional TIG welding or plugs, as shown in Figures 5 (a) and 5 (b). 7 (a) and 7 (b), the radiation distributions 1100 and 1102 are substantially uniform between the sides 1104, 1106 '1108, 1110' 1112，1114 '1116 ， and 1118 ， regardless of direction. , the brachytherapy source 1000 has been shown to provide a good approximation of a point spherical theoretical source of radiation, however, the laser equipment disclosed in this patent for the manufacture of the brachytherapy source 1000, shown in FIG. disadvantages with respect to the present invention, as will be shown in the detailed description shown below:

• O corte do tubo em pedaios e realizado em uma etapa adicional anterior, ο que onera ο custo de fabrica9ao em rela?3o a presente invenpSo’ na qual ο corte dos peda?os de tubo e realizada pelo proprio equipamento a laser, como descrito• Cutting the tube into pieces is performed in a previous additional step, which costs the manufacturing cost of the present invention in which the cutting of the tube pieces is performed by the laser equipment itself, as described.

adiante.forward.

• ο carregamento do tubo com ο material radioativo e marcadores, e feito manualmente ο que tambem representa um aumento de custo de produ^So, enquanto que na presente inven^ao, ο carregamento έ realizado automaticamente, diminuindo-se ο custo de produ^ao da fonte para• The loading of the tube with radioactive material and markers is done by hand which also represents an increase in production cost, whereas in the present invention the loading is performed automatically, reducing the production cost. to the source for

Z20 braquiterapia, e melhorando as condi^Ses quanto k seguran9a e prote9aoZ20 brachytherapy, and improving conditions for safety and protection

radiol0gica do operador.operator's radiological

• A fixa^ao do pedapo de tubo em um mandril para gir^-lo durante as selagens έ realizada manualmente ο que onera ο custo de fabri CafSo em relagSo k presente inven(?ao，na qual ο peda?o de tubo e fixado automaticamente em pin?as para• Attaching the tube pedapo to a mandrel to rotate it during sealing is performed manually which costs the fabrication cost in connection with the present invention (in which the piece of tube is fixed). automatically in clamps to

gira-lo durante as opera(?Qes de corte e de selagem, como descrito adiante.rotate it during cutting and sealing operations as described below.

A presente ίηνβηςδο consiste em um equipamento automdtico para cortar ο tubo na dimensSo requerida, selar uma de suas extremidades, carrega-lo com ο material radioativo e os marcadores, e entSo selar a outra extremidade，a qual apresenta as seguintes vantagens em rela?ao a outros processos de selagem’ como por exemplo, utilizando-se tocha de soldagem TIG:This ίηνβηςδο consists of automatic equipment for cutting the pipe to the required size, sealing one end, loading it with radioactive material and markers, and then sealing the other end ， which has the following advantages over to other sealing processes such as using a TIG welding torch:

% o. η • O controle do processo fica bem mais simplificado e ο custo operacional mais economico, pois nao hd necessidade de sistemas de fornecimento de energia e de gds inerte para uma tocha TIG.% The. η • Process control is much simplified and cost effective to operate as there is no need for power supply and inert gds for a TIG torch.

• O corte do tubo έ feito pelo mesmo equipamento que realiza a selagem, ficando assim dispensada a necessidade, tanto de uma etapa quanto de um equipamento a mais, como，por exemplo，uma serra adiamantada para esta operaQSo, onerando assim os custos tanto de investimento, quanto de produ9ao.• Cutting the pipe έ is done by the same equipment that makes the sealing, thus eliminating the need for both one step and more equipment such as ， for example ， a diamond saw for this operation, thus burdening the costs of both. investment, as well as production.

• O corte a laser resulta em um corte com excelente acabamento, nao deixando rebarbas internas que impedem ο carregamento do tubo com ο material radioativo, ο que implica em necessidade de se realizar uma etapa adicional de usinagem para retirada das rebarbas, onerando os custos de produi?ao.• Laser cutting results in an excellent finishing cut, leaving no internal burrs that prevent the pipe from being loaded with radioactive material, which implies the need to perform an additional machining step to remove the burrs, thus burdening the cutting costs. production.

• Evita perda de material radioativo por evaporai?ao, pois ο aquecimento na selagem a laser έ extremamente Iocalizado e assim nao ocorre aquecimento do restante do tubo e no material radioativo, ο que poderia causar alguma evaporai?ao do material radioativo, como provavelmente ocorreria ao se usar tocha TIG.• Prevents loss of radioactive material by evaporation as heating on the laser seal is extremely localized and thus no heating of the rest of the pipe and radioactive material, which could cause some evaporation of the radioactive material as would probably occur. when using TIG torch.

Nas figuras de niimeros 9 a 18, apresenta-se esquematicamente ο equipamento.In figures 9 through 18, the equipment is schematically shown.

E composto de uma base (1) em a?o inoxiddvel que suporta os seguintes componentes:It is composed of a stainless steel base (1) that supports the following components:

• um laser Nd:YAG (2) que realiza, tanto ο corte do tubo (3) em pedaios de tubo (4)’ quanto a selagem das extremidades de um pedafo de tubo (4) assim obtido. Possui movimento com velocidade ajustdvel na horizontal para acompanhar ο encolhimento do peda^o de tubo (4) que ocorre k medida que ο mesmo vai sendo fundido para selar suas extremidades, e na vertical para altera«?ao do foco de modo a possibilitar focalizar sobre a superfkie do peda?o de tubo (4)，ο que e necess^rio para cort^-lo, e desfocalizar para a opera<?ao de selagem, de modo a distribuir ο calor sobre a extremidade do peda?o de tubo (4) para derrete-lo ao im6s de corta-lo. O giro do peda«?o de tubo (4) durante as etapas de selagem, evita que muito calor seja gerado em apenas um dos η νAn Nd: YAG laser (2) which performs both the cutting of the tube (3) into pieces of tube (4) and the sealing of the ends of a tube rod (4) thus obtained. It has horizontally adjustable speed movement to accompany shrinkage of the pipe piece (4) that occurs as it is being fused to seal its ends, and vertically to change focus so as to make focusing possible. on the surface of the pipe piece (4), which is necessary to cut it, and to defocus for the sealing operation so as to distribute heat over the end of the pipe piece. tube (4) to melt it before cutting it. Rotating the pipe piece (4) during the sealing steps prevents too much heat from being generated in only one of the η ν

FlsI—· g- Rub: 一·Qfl ι 夂FlsI— · g- Rub: 一 · Qfl ι 夂

lados do pedai?o de tubo (4)，permitindo assim que ο laser (2) apliqi de soldagem laser sobre todos os lados do peda^o de tubo (4), prevenindo assim que a extremidade do peda90 de tubo (4) sofra colapso de modo nao uniforme;the sides of the pipe piece (4), thereby allowing the laser (2) to apply laser welding on all sides of the pipe piece (4), thus preventing the end of the pipe piece (4) from suffering collapse not uniformly;

· dois cabe90tes fixos (5) e (6) com pinpas giratorias (7) e (8). No cabe«?ote (6) a· Two fixed heads (5) and (6) with rotating pins (7) and (8). In the 'ote' (6)

pin<?a (8) gira livre, ou seja，nSo possui acionamento. Ji ο cabe?ote (5) possui acionamento motorizado na sua pin<?a (7) para girar ο tubo (3)’ tanto durante a opera?ao de corte do tubo (3)，quanto durante a primeira opera^ao de selagem do peda90 de tubo (4) obtido com ο corte (selagem de uma das extremidades do peda90 de tubo (4));pin <? a (8) spins freely, ie ， has no drive. Ji ο head (5) has motor drive on its clamp (7) to rotate the pipe (3) 'both during the pipe cutting operation (3) ， and during the first pipe operation. sealing the pipe piece (4) obtained by cutting (sealing one end of the pipe piece (4));

• um cabe^ote m0vel (9)，que tamb^m possui acionamento motorizado na sua pin«?a (10) para girar ο peda<?o de tubo (4) durante a segunda opera9ao de sua selagem (selagem da outra extremidade);• a movable head (9) ， which also has a motor drive on its pin (10) to rotate the pipe piece (4) during the second operation of its sealing (sealing the other end). );

• uma haste de carregamento (11) guiada em dois mancais-guia (12) e acionada por um sistema de cremalheira e motor de passo (13), para empurrar ο• a loading rod (11) guided by two guide bearings (12) and driven by a rack and stepper motor (13) to push ο

material radioativo (14) para dentro do pedai?。de tubo (4), bem como os marcadores, caso ο material marcador nao esteja incorporado ao pr0prio material radioativo (14);radioactive material (14) into the tube pedestal (4), as well as the markers if the marker material is not incorporated into the radioactive material itself (14);

• um alimentador (15) que fornece, por gravidade, ο material radioativo e, ~20 eventualmente, os marcadores. Este alimentador έ acoplado ao equipamento ja• a feeder (15) that provides, by gravity, radioactive material and, possibly, the markers. This feeder έ coupled to the equipment already

carregado com uma pilha de materials radioativos (14), ou na forma de pequenas barras cilindricas ou na forma de esferas，bem como os marcadores, caso ο material marcador n3o esteja incorporado ao proprio material radioativo (14). O material radioativo preferido έ ο iodo-125 ou paladio-103. Porim，outros materials radioativos, tais como ο cobalto-57, ο cobalto-60, οloaded with a stack of radioactive materials (14), either in the form of small cylindrical bars or in the form of spheres ， as well as the markers if the marker material is not incorporated into the radioactive material itself (14). The preferred radioactive material is iodine-125 or palladium-103. Porim ， other radioactive materials, such as ο cobalt-57, ο cobalt-60, ο

c0sio-137, ο iridio-192, ou outros similares podem ser usados. O material marcador έ feito de ouro ou de prata, ροΓέιη outros materials bloqueadores de raio-x podem ser usados, tais como chumbo, tungstSnio，ou similares;c0sio-137, ο iridio-192, or the like can be used. Marker material έ made of gold or silver, ροΓέιη other x-ray blocking materials may be used, such as lead, tungstSnio ， or the like;

• uma bandeja coletora (16) no interior da base (1) para coletar as fontes para• a collecting tray (16) inside the base (1) to collect the sources for

3030

braquiterapia(17). O controle do equipamento dever^ ser atrav^s de microprocessador programdvel (18), e as velocidades de desiocamento do cabet?ote m6vel (9)，de giro do tubo (3) e dos peda(?os de tubo (4)，e de desiocamento horizontal do laser (2), deverao ser ajust^veis dentro de determinadas faixas. Assim, na modalidade aqui descrita, a velocidade de giro do tubo devera ser ajustada continuamente em ate 300 rpm’ a velocidade de desiocamento horizontal do laser durante as opera90es de selagem devera ser de at0 200 mm/s e a velocidade da haste de carregamento devera ser ajustada continuamente em at6 20 mm/s.brachytherapy (17). The control of the equipment shall be by programmable microprocessor (18), and the displacement speeds of the movable head (9) ， rotating the tube (3) and the pieces of tube (4) ， and horizontal displacement of the laser (2) should be adjustable within certain ranges, so in the embodiment described herein, the rotational speed of the tube should be continuously adjusted by up to 300 rpm 'the horizontal displacement speed of the laser during The sealing operations should be up to 200 mm / s and the loading rod speed should be continuously adjusted to up to 60 mm / s.

A seqiiencia de opera9ao έ a seguinte: Ia Etapa (Figura 9): ap0s a coloca?ao do tubo (3) com cerca de 2,5 metros de comprimento no equipamento, as tres pin^as (7)，(8) e (10) fecham prendendo ο tubo metalico (3), apos ο que a pin9a (7) do cabe?ote fixo (5) e acionada para girar ο tubo metdlico (3) enquanto ο laser (2)，focalizado sobre a superficie do tubo metalico (3), realiza ο corte, por meio de uma primeira seqiiencia de pulsos;The operating sequence is as follows: Step 1 (Figure 9): After placing the tube (3) about 2.5 meters long into the equipment, the three clamps (7) ， (8) and (10) close by grasping the metal tube (3), after the pin 9a (7) of the fixed head (5) is driven to rotate the metal tube (3) while the laser (2) is focused on the surface of the metal tube (3) cuts through a first sequence of pulses;

2- Etapa (Figura 10): concluido ο corte, a pii^a (8) do cabeyote fixo (6) se abre’ ο cabe<?ote movel (9) desloca-se para a esquerda, afastando ο tubo (3) do peda?o de tubo (4) preso na pin?a (7) do cabe<?ote fixo (5)，e ο laser movimenta-se na vertical para baixo para desfocalizar em rela?3o a superficie do peda^io de tubo (4)，de modo que ο calor seja distribuido (e nao concentrado) na extremidade do peda?o de tubo (4) a fim de derretS-la;2- Step (Figure 10): When the cut is completed, the fixed head piece (8) opens (6) and the movable head (9) moves to the left away from the tube (3). of the tube piece (4) attached to the clamp (7) of the fixed head (5) ， and the laser moves vertically downward to defocus the surface of the pipe (4) so that heat is distributed (not concentrated) at the end of the pipe piece (4) in order to melt it;

3a Etapa (Figura 11): ο pedago de tubo (4) έ posto a girar pela pini?a (7) do cabe^ote fixo (5) e ο laser (2) έ acionado» em uma segunda seqiidncia de pulsos, para realizar a primeira selagem, movimentando-se na horizontal para a direita, com velocidade controlada e ajustdvel de modo a acompanhar ο encolhimento do peda?o de tubo (4), que ocorrerd a medida que ο mesmo vai sendo fundido selando-se esta sua extremidade;Step 3 (Figure 11): The pipe piece (4) is rotated by the pin (7) of the fixed head (5) and the laser (2) is triggered »in a second pulse sequence to perform the first sealing by moving horizontally to the right, with controlled and adjustable speed to accompany shrinkage of the pipe piece (4), which will occur as it is being fused by sealing it far end;

4s Etapa (Figura 12): para evitar uma distribui9ao de radiapao substancialmente diminuida nesta extremidade, ο laser movimenta-se de modo a focalizar sobre a superficie da gota desta extremidade selada a fim de retirar ο excesso de material, afinando a espessura da gota, por meio de uma terceira seqiiencia de pulsos, aposStep 4 (Figure 12): To prevent substantially diminished radiation distribution at this end, the laser moves to focus on the drop surface of this sealed end to remove excess material by thinning the drop thickness, through a third sequence of pulses after

ο que retorna para a sua posi?ao anterior; 10/11 Ζ — 々 Fls---ο that returns to its previous position; 11/11 Ζ - 々 Fls ---

Rub： ™φRub ： ™ φ

V -V -

^s - Vfr^ s - Vfr

5s Etapa (Figura 13): a pin^a (8) do cabe^ote fixo (6) se fecha prendendo ο tubo (3)’ a pini?a (10) do cabe?ote m0vel (9) se abre e ο mesmo se desloca para a direita fechando a sua pin(?a (10) sobre a extremidade ja selada do peda?o de tubo (4), prendendo-a. Ao mesmo tempo, ο sistema de cremalheira e motor de passo (13) e acionado e a sua haste (11) empurra ο material radioativo (14) para dentro do peda?o de tubo (4)，bem como eventualmente os marcadores, retornando, logo ap6s, a sua posipao de repouso, quando entSo, outro material radioativo (ou eventualmente ο marcador), contido no carregador, cai por gravidade na posi^ao de carregamento;5s Step (Figure 13): The pin (8) of the fixed head (6) closes securing the tube (3) to the pin (10) of the movable head (9) and opens. it even moves to the right by closing its pin (10) over the sealed end of the pipe piece (4), locking it in. At the same time, the rack and stepper motor (13) It is actuated and its rod (11) pushes the radioactive material (14) into the pipe piece (4) ， as well as eventually the markers, returning, soon after, its resting position, when then other material The radioactive (or possibly marker) contained in the charger falls by gravity at the charging position;

6- Etapa (Figura 14): a pin<?a (7) do cabe?ote fixo (5) se abre e ο cabe^ote movel6- Step (Figure 14): The pin (7) of the fixed head (5) opens and the movable head

(9) com ο pedapo de tubo (4) contendo ο material radioativo (14) se desloca para a esquerda para realiza<?ao da segunda opera<?ao de selagem;(9) with the tube pedometer (4) containing the radioactive material (14) shifts to the left for performing the second sealing operation;

7a Etapa (Figura 15): ο peda?o de tubo (4) contendo ο material radioativo (14) e posto a girar pela pin?a (10) do cabeijote movel (9) e ο laser (2) realiza, por meio de uma quarta sequencia de pulsos, a segunda selagem deslocando-se para a esquerda para acompanhar ο encolhimento do peda<?o de tubo (4) que ocorrera a medida que ο mesmo vai sendo fundido;7th Step (Figure 15): The piece of tube (4) containing the radioactive material (14) is rotated by the clamp (10) of the movable head (9) and the laser (2) performs, by means of from a fourth pulse sequence, the second seal shifting to the left to accompany shrinkage of the piece of pipe (4) that will occur as it is being fused;

8a Etapa (Figura 16): para evitar uma distribui(?ao de radia?ao substancialmente diminuida tambem nesta extremidade e obter assim uma fonte para braquiterapia que seja praticamente uma fonte pontual, ο laser movimenta-se de modo a focalizar sobre a superficie da gota desta extremidade selada a fim de retirar ο excesso de material，afinando a espessura da gota, por meio de uma quinta seqii^ncia de pulsos, ap0s ο que retorna para a sua posipao anterior. Obt^m-se assim a fonte para braquiterapia (17);Step 8 (Figure 16): To avoid substantially diminished radiation distribution at this end and thereby obtain a brachytherapy source that is virtually a point source, the laser moves to focus on the surface of the brachytherapy. drop of this sealed end in order to remove excess material ， by thinning the droplet thickness by a fifth sequence of pulses after returning to its previous position, thus obtaining the source for brachytherapy (17);

9a Etapa (Figura 17): a pin(?a (10) do cabe^ote m6vel (9) se abre e ο mesmo se desloca para a esquerda de modo que ο restante do tubo (3) que esta fixo na pin?a (8) do cabe<?ote fixo (6) empurre a fonte para braquiterapia (17) para fora da pin^a9th Step (Figure 17): The pin (10) of the movable head (9) opens and even moves to the left so that the rest of the tube (3) is fixed to the pin. (8) of the fixed head (6) push the brachytherapy source (17) out of the pin.

(10) do cabefote m6vel (9). A fonte para braquiterapia (17) entao cai por gravidade em uma bandeja coletora (16) situada no interior da base (1), e ο laser /(10) of the mobile head (9). The brachytherapy source (17) then falls by gravity into a collecting tray (16) located inside the base (1), and the laser /

ΛΛ

(2) desloca-se na vertical de volta para cima de modo a focalizar novamente ·(2) moves vertically back up to focus again ·

a superficie do tubo (3);the surface of the tube (3);

10- Etapa (Figura 18): a pin?a (10) do cabei?ote m0vel (9) se fecha, a pin?a (8) do cabe(?ote fixo (6) se abre e ο cabe^ote m6vel (9) se desloca com ο tubo (3) para a10- Step (Figure 18): the clamp (10) of the movable head (9) closes, the clamp (8) of the head (fixed ote) (6) opens and the movable head (9) moves with the tube (3) to the

simuitaneamente com a pinpa (8) do cabet?ote fixo (6), ficando assim ο equipamento pronto para iniciar a fabrica?ao da fonte para braquiterapia seguinte; O equipamento opera no interior de uma caixa de luvas que possibilita a realiza^ao de v^cuo de at0 IO"2 torr e preenchimento com g^s inerte argonio para evitar oxida9ao do tubo.simultaneously with the pin (8) of the fixed head (6), thus making the equipment ready to begin manufacturing the next brachytherapy source; The equipment operates within a glove box which enables vacuuming of up to 10 - 2 torr and filling with inert argon gas to prevent tube oxidation.

direita encaixando-o na pin<?a giratbria (7) do cabe?ote fixo (5) que se fechafitting it into the pivot pin (7) of the fixed head (5) that closes

Claims

1. Laser equipment for serial and automated production of brachytherapy sources, characterized in that it consists of a base (1), an Nd: YAG laser (2) for cutting the tube (3) into tube pedestals (4) and sealing its ends, two fixed heads (5) and (6) with pivoting pins (7) and (8), a movable head (9) with pin (10), a loading rod (11), two guide bearings (12), a rack and stepper motor system (13), a feeder (15), a collecting tray (16) and a programmable microprocessor (18).

2. Laser equipment for the serial and automated production of brachytherapy supplies according to claim 1, characterized in that the head (5) has a motor drive on the pin to rotate the tube (3), either during the cutting operation and during the first sealing operation of the pipe piece (4).

3. Laser equipment for the serial and automated production of brachytherapy sources according to claims 1 and 2, characterized in that the movable head (9) has a motorized drive on its pin (1). 10) to rotate the pipe piece (4) during the second sealing.

Laser equipment for the serial and automated production of brachytherapy supplies according to the preceding claims, characterized in that the loading rod (11) is guided by the two guide bearings (12).

5. Laser equipment for the serial and automated production of brachytherapy supplies according to claim 4, characterized in that the loading rod (11) is driven by a rack and stepping motor system (13) ， for pushing the radioactive material (14) into the tube piece (4) and possibly markers if it is not incorporated into the radioactive material (14).

Laser equipment for the serial and automated production of brachytherapy sources according to any of the preceding claims, characterized in that it has a programmable microprocessor (18), which controls the equipment and allows programming of all parameters suitable for each diameter. and type of tube material.

7. Laser equipment for the serial and automated production of brachytherapy sources according to the preceding claims, characterized in that it operates under vacuum and under an inert atmosphere.