Brevet FR2151001A1 — publié le 19730413

La présente invention est relative à un assemblage de cristaux à scintillation destiné à être utilisé pour l'exploration radioisotopique ou scintigraphie des corps vivants et des objets inanimés, et elle concerne également une installation d'exploration radio-isotopique comportant ledit assemblage de cristaux et un pro céd d'exploration d'un corps vivant ou d'un objet inanimé au cours duquel cet assemblage est utilisé. Actuellement, on connaît deux procédds largement utilisés d'exploration radio-isotopique qui sont utilisés sur le corps humain. Dans un premier procédé, on déplace un petit cristal à scintillation, à l'aide d'un moyen mécanique, dans une direction transversale à la longueur du corps et également dans la direction longitudinale de ce corps, de manière à balayer toute la surface du corps ou d'un organe du corps, les scintillations qui se produisent dans le cristal étant captées électriquement et reproduites ensuite pour fournir une carte de la zone explorée. Dans le deuxième procédé, on utilise un grand cristal qui ne se ddplace pas mais qui est exploré électroniquement et le captage des scintillations qui se produisent dans le cristal pendant la période d'une exploration est à nouveau utilisé pour établir la carte de la zone. Un inconvénient du premier procédé consiste en ce qu'il tend à être trop long et par conséquent mal approprié pour certaines scintigraphies telles que la localisation du placenta pendant les grossesses. Le deuxième procédé présente l'inconvénient d'exiger un appareil très comateux. Il a déjà été proposé de réaliser un appareil de scintigraphie comportant un balayage transversal électronique et un balayage longitudinal mécanique, et ce procédé exige l'utilisation d'un cristal à scintillation de forme allongée qui, au cours de son utilisation, est disposé dans la direction de la largeur du corps du patient. Toutefois, l'utilisation d'un cristal de grande longueur entraine divers inconvénients dont l'un consiste en ce qu'il est difficile d'obtenir des cristaux de grande longueur par croissance cristalline et que, plus le cristal est long, plus l'atténuation de la lumière résultant d'une scintillation dans le cristal sur la longueur du cristal reste indéterminée. Suivant l'invention, on utilise un assemblage de cristaux à scintillation de grande longueur qui est composé d'une série de cristaux individuels placés face à face, et d'une matière, interpo sée aux interfaces entre les cristaux et qui couple les cristaux optiquement. Ces cristaux sont de préférence identiques entre eux et de section carrée, l'épaisseur des cristaux étant considérablement inférieure au côté du carré et la matière qui couple optiquement les cristaux étant de préférence une graisse thixotropique. L'invention prévoit également de fournir un dispositif d'exploration radio-isotopique comportant un assemblage de cristaux tel que défini ci-dessus et comportant en outre un photomultiplicateur à chaque extrémité pour capter les photons émis aux extrémités de l'assemblage par suite des effets de scintillation de l'assemblage et pour produire des signaux électriques qui peuvent être appliqués à un circuit d'interprétation pour produire une carte de la zone explorée du corps. L'invention a également pour objet un procédé de construction d'un assemblage de cristaux à scintillation de grande longueur tel que défini ci-dessus, et qui consiste à étaler ladite matière sous forme pâteuse ou liquide sur au moins deux faces à l'interface entre deux cristaux adjacents de l'assemblage de cristaux avant de disposer les cristaux face à face. Lesdites faces sont de préférence frottées au papier émeri fin puis polies dans l'alcool. L'invention a également pour objet un procédé d'exploration radio-isotopique d'un corps vivant ou inanimé consistant à utiliser un assemblage de cristaux défini ci-dessus, le corps étant exploré électroniquement selon la longueur de l'assemblage à cristaux, tandis que le corps est déplacé par rapport à l'assemblage de cristaux dans une direction perpendiculaire à la longueur de cet assemblage, les signaux électriques issus de photomultiplicateurs placés aux extrémités de l'assemblage par suite des effets de scintillation produits dans le cristal pendant l'exploration, étant utilisés pour dresser une carte de la zone ou de l'organe du corps qui est exploré. D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemples - la Fig. 1 est une vue en perspective d'un assemblage de cristaux suivant l'invention; - la Fig. 2 est une vue en coupe verticale prise suivant la ligne II-II de la Fig. 1; - la Fig. 3 est une vue en coupe verticale prise suivant la ligne III-III de la Fig. 2; - la Fig. i est une vue schématique en élévation latérale illustrant l'utilisation d'un dispositif d'exploration radio-isotopique avec un assemblage de cristaux suivant les Fig. 1 à 3. Dans l'exemple de réalisation représenté sur les Fig. 1 à 3, l'asaemblqe de cristaux est constitué par une structure allongée. Cet ensemble comprend plusieurs cristaux optiques 10, de section carrée (voir Fig. 2 et 3) qui sont placés face à face pour constituer en fait un cristal optique allongé. Aux interfaces entre les cristaux est interposée une matière qui couple optiquement les cristaux entre eux. Dans le cas considéré, cette matière est une p & e thix.tropique. Dans un assemblage de cristaux sur lequel la Demanderesse a exécuté des expériences, les cristaux 10 ont 50,8 mm de côté et 12,7 - d'épaisseur. On utilise trente cristaux 10, ce qui donne à l'ensemble une longueur totale de 381 min, c'est-à-dire une longueur suffisante pour couvrir la largeur maximale d'un corps humain moyen. On peut utiliser suivant le besoin un nombre de cristaux 10 supérieur ou inférieur à trente, mais étant donné que le couplage optique des cristaux 10 est relativement difficile, plus l'ensemble comporte de cristaux 10, plus il est difficile à construire. L'empilement ou paquet de cristaux 10 est contenu dans un bac en aluminium 14 & section en U. Ce bac 14, qui se comporte comme un réflecteur, contient une pièce de calage 12 à section en U et en wMylar". Un boitiez principal 16, également à section en U, enveloppe le bac. Le dispositif comporte une fenêtre optique 18 à chacune des extrémités du paquet de cristaux 10, et des pièces d'extrémités 20, qui sont vissées sur le boîtier principal 16, maintiennent lesdites fenatresen position. Chaque pièce d'extrémité 20 est percée d'une ouverture 22 qui sert également à fixer la position d'un tube photomultiplicateur comme représenté en 24 en traits interrompus sur la Fig. 2. Les pièces d'extrémités 20 servent également à maintenir en position une plaque à fenêtre en aluminium 26 qui ferme le bac d'aluminium 14. Entre chaque plaque à fenêtres 18 et les cristaux sont interposées une feuille de "Mylart 27 et une couche de caoutchouc de Néoprène" 29. Des cornières 28 contribuent également à maintenir la plaque 26 en position. Cet ensemble est finalement fermé à joint étanche par un composé d'étanchéité approprié tel que le composé de caoutchouc de silicone connu sous la désignation "SILASTOSEAL". Lorsqu'on utilise l'assemblage de cristaux suivant l'invention pour explorer, par exemple, un corps humain ou un organe d'un corps humain, comme représenté sur la Fig. 4, on place un collimateur au plomb 30 sur la face supérieure de la plaque à fenêtre 26 et on place ensuite l'assemblage (32 sur la Fig. 4) muni de son collimateur 30 sous une table 34 propre à porter le corps et dans une direction transversale par rapport à la longueur du patient. Le corps est exploré électroniquement dans le sens de la longueur de l'assemblage par une tête d'exploration 36 située au-dessus du corps, tandis que le corps, avec son support 34, est déplacé par des moyens mécaniques dans le sens de sa hauteur (flèche 38), de sorte que le corps ou organe est entièrement exploré. Les scintillations qui se produisent dans les cristaux font engendrer dans les tubes photomultiplicateurs 24 des signaux de sortie qui sont représentatifs des positions des scintillations sur la longueur de l'assemblage.Ces signaux électriques sont utilisés appliqués à un appareil de traitement électronique 40 de type classique pour établir une carte de l'organe ou de la région explorés On utilise de préférence deux assemblages de cristaux, placés respectivement l'un audessus et l'autre au-dessous du corps associé chacun à sa propre tê- te d'exploration, pour obtenir un effet de moyenne statistique. il va de soi que l'assemblage peut être utilisé pour ltexploration radio-isotopique des objets inanimés tels que des tronçons de tube ou les soudures de canalisations. En utilisant plusieurs cristaux optiques 10, avec couplage optique aux interfaces, on peut obtenir ure atténuation convenablement prévisible de l'intensité de la lumière reçue par chaque tube photomultiplicateur 24 et on peut obtenir un résultat reproductible à l'apparition de chaque scintillation de l'assemblage de cristaux. Lorsqu'il se produit une scintillation dans l'un quelconque des cristaux 10, l'intensité de la lumière reçue par chacun des tubes photomultiplicateurs 24 est inversement proportionnelle au carré de la distance que la lumière a parcouru à travers l'assemblage de cristaux. Toutefois, en raison des réflexions internes, il se produit une contribution non linéaire de l'intensité qui se superpose à la loi de proportionnalité à l'inverse du carré de la distance et cette contribution est difficile à calculer sans faire intervenir des conditions limites arbitraires et sans utiliser une calculatrice. L'utilisation d'une série de cristaux 10 donne l'effet d'une série de filtres et il se produit une atténuation déterminée de la lumière à chaque interface. Dans ce cas, l'intensité lumineuse reçue par chaque tube photomultiplicateur est non seulement fonction de la loi de proportionnalité inverse au carré de la distance mais également fonction du nombre des interfaces que les photons de la lumière doivent traverser avant d'atteindre le tube photomultiplicateur. Si l'on suppose que la complication de la rétro-réflection est suppri niée par l'utilisation d'une série de cristaux 10, supposition qui est raisonnable, l'atténuation de l'intensité lumineuse est exponentielle et proportionnelle au nombre des interfaces et au coefficient effectif de transmission de la lumière à chaque interface. Ceci suppose que le coefficient effectif de transmission est le même pour toutes les interfaces. Un assemblage de cristaux tel que celui décrit donne une courbe d'atténuation reproductible qui a permis d'obtenir de bons résultats sur des études cliniques de foies de patients. Bien que l'on ait utilisé un bac réfléchissant 14 dans l'assemblage décrit, il est possible de se dispenser de cet élément réflecteur. On peut atteindre une atténuation plus positive en se dispensant du réflecteur 12 s'il se révèle que la contribution des réflections est importante. L'assemblage de cristaux est isolé à l'aide de la composition d'étanchéité parce que, dans cet exemple, on utilise des cristaux d'iodure de sodium et que ces cristaux sont très hygroscopiques et doivent donc être protégés de l'action de la vapeur d'eau. L'avantage apporté par un procédé de scintigraphie utilisant l'assemblage de cristaux suivant l'invention consiste dans la grande vitesse à laquelle un organe du corps peut être exploré et cet avantage est très important dans les applications médicales. Le procédé utilisé pour construire le paquet de cristaux consiste à sécher les cristaux sous vide et à les placer ensuite dans une boite sèche; ceci constitua une technique connue. On frotte les surfaces des cristaux au papier émeri fin et on les polit dans l'alcool. Pour coupler optiquement les deux cristaux de chaque paire de cristaux adjacents, on place une petite goutte de graisse thixotropique sur l'une des surfaces qui définissent l'interface, puis on manipule les surfaces des cristaux manuellement jusqu'à ce qu'on ait formé entre les surfaces une couche uniforme et exempte de bulles. On répète cette opération jusqu'à ce que le paquet de cristaux soit complet. - REVENDICATIONS. 1 - Assemblage allongé de cristaux à scintillation, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs cristaux individuels (10) placés face à face, un matériau étant prévu aux interfaces des cristaux pour coupler ces derniers optiquenient. 2 - Assemblage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit matériau pour coupler optiquement les cristaux est une pgte thixotropique. 3 - Assemblage selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque cristal (10) présente une section carrée, son épaisseur étant nettement inférieure à la longueur de son côté. 4 - Assemblage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les cristaux (10) sont placés dans un bac (14) de préférence en aluminium et à section en U. 5 - Assemblage selon la revendication 4, caractérisé en ce que le bac (14) est placé dans un boiter (16) à section en U. 6 - Assemblage selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce qu'une fenêtre optique (18) est prévue à chaque extrémité de l'empilage de cristaux (10). 7 - Assemblage selon la revendication 5, caractérisé en ce qutà chaque extrémité de l'empilage de cristaux (10) est prévu un couvercle d'extrémité (20) qui maintient la fenêtre (18) adjacente en place et qui présente une ouverture (22) pour la fenêtre (18). 8 - Assemblage selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend une plaque (26) formant fenêtre, de préférence en aluminium, pour fermer ledit bac (14) et couvrant lesdits cristaux (10). 9 - Dispositif d'exploration radio-isotopique caractérisé en ce qu'il comprend un assemblage de cristaux selon l'une quelconque des revendications précédentes et un photomultiplicateur (24) à chaque extrémité de ce dernier, pour capter les photons émis aux extrémités de l'assemblage par suite des effets de scintillation et pour produire ainsi des signaux électriques pouvant être appliqués à un circuit associé à des fins d'interprétation et pour dresser une carte de la zone explorée du corps. 10 - Procédé de fabrication d'un assemblage allongé de cristaux tel que défini dans l'une quelconque des revendications 1 à 8, ca caractérisé en ce qutil consiste à étaler ledit matériau sous forme pâteuse ou liquide sur au moins l'une des faces adjacentes de deux cristaux accolés (1O).de l'assemblage de cristaux (10) avant que ces cristaux soient placés dans leur position face à face 71 - Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit matériau est étalé en manipulant les cristaux de manière à rapprocher leurs faces adjacentes. 12 - Procédé suivant la revendication 11, caractérisé en ce que les faces sont traitées au papier émeri fin et polies dans 1'alcool avant de les rapprocher. 13 - Procédé suivant la revendication 12, caractérisé en ce que les cristaux sont séchés sous vide et placés dans une boite seche avant que lesdites faces soient frottées et polies dans l'alcool. 14 - Procédé d'exploration radio-isotopique d'un corps vivant ou inanimé dans lequel on utilise un assemblage de cristaux à scintillation selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il consiste à explorer ledit corps électroniquement selon la longueur de l'assemblage de cristaux et à déplacer le corps par rapport i cet assemblage dans une direction transversale i la longueur de celui-ci, les signaux électriques obtenus par des photomultiplicateurs (24) se trouvant respectivement à chaque extré- mité de l'assemblage de cristaux, par suite des effets de scintillation dans le cristal au cours de l'exploration, étant utilisés pour dresser une carte de la zone ou de l'organe exploré du corps.