Brevet FR2194402A1 — publié le 19740301

La présente invention a pour objet un support ou statif pour tube radiogène comportant un arceau semi-circulaire, sur lequel la source radiogène et le récepteur d'image sont respectivement fixés aux deux extrémités en des points diamétralement opposés, le point de liaison entre le statif et l'arceau semi-circulaire pouvant Strie déplacé au moins parallèlement au sol ou au plafond, et également dans le sens de la hauteur par une servo-commande motorisée* Pour le radiologue, il est relativement difficile de centrer un tel système sur l'organe d'un patient qu'il veut examiner, étant donné qu'il doit mettre en route et arrêter plusieurs servo-commandes motorisées b l'aide de leviers de commande.Au cours de cette opération, il faut qu'il veille tout particulièrement à ce que ni la source de rayons X, ni le récepteur d'image ne viennent heurter le patient, ce qui risquerait de le blesssier, et à ce que les appareils n'entrent pas en collision avec le sol ou la table d'examen, ce qui risquerait de les endommager. Etant donné que les statifs pour rayons X équipés d'un arceau semi-circulaire comportent en général encore de nombreux autres mouvements en plus des deux mouvements cités ci-dessus, cela distrait obligatoirement l'attention du radiologue de 11 objet proprement dit de son examen, c'est-à-dire de 11 examen du patient. La présente invention a pour objet un statif pour tube à rayons X équipé d'un arceau semi-circulaire, dans lequel le radiologue nta pratiquement que peu ou pas du tout besoin de se concentrer sur les dangers de collision entre le système et le patient ou les autres objets qui se trouvent dans le local, et dans lequel d'autre part, dans le cas d'un contact entre le système et les autres objets, les forces qui s'exercent entre le système et ces objets sont limitées à une valeur si faible que toute détérioration se trouve pratiquement exclue. IF# invention est caractérisée par le fait que les moteurs pour les différents mouvements dont la vitesse et le sens de rotation, sont réglés par l'intermédiaire d'un amplificateur, sont conanndés en fonction d'une force exercée sur l'arceau semi-circulaire dans le sens du déplacement voulu, l'invention étant caractérisée en outre par le fait que le dispositif utilisé pour mesurer la force exercée sur l'arceau semi-circulaire est un dispositif de mesure de grande sensibilité et de haute définition, effectuant la mesure pratiquement sans déplacement. A l'aide d'un tel dispositif, on mesure simultanément la force exercée par la main de l'utilisateur, ainsi que la force antagoniste c' est-à-dire la réaction exercée par le patient ou lescbjets contre lesquels vient porter l'arceau. Seule, la force différentielle qui est mesurée par le dispositif de mesure de force est utilisée pour fournir un signal qui sert après passage dans un préamplificateur et dans un amplificateur de puissance, à commander le sens de rotation et la vitesse du moteur. De ce fait, l'utilisateur n'a à actionner aucun bouton de commande, et n'a pas à concentrer son attention sur les risques de collision pouvant entraîner la détérioration de l'appareil ou une blessure du patient. On contact déjà un dispositif pour examens radiologiques selon le brevet allemand N0 968.128, qui utilise en plus d'un statif muni d'un arceau semi-circulaire, également une table d'examen radiologique. L'arceau semi-circulaire est commandé par des moteurs synchrones, actionnés en partie en fonction les uns des autres. Lorsque lton fait basculer la table d'examen autour d'un axe horizontal, le patient est utilisé dans ce dispositif comme chaton intermédiaire pour la transmission de forces, afin d'assurer le déplacement synchronisé de l'arceau semi-circulaire et du plateau de la table d'examen. Mais l'emploi du patient comme chat- non de transmission ne semble guère admissible.C'est pourquoi le meme brevet indique également un dispositif de commande assurant la commande des moteurs, conformément aux paramètres du système. Toutefois, le brevet n'indique pas comment est réalisé le dispositif de commande. Ce dispositif connu présente en outre l'inconvénient suivant : lorsque la table d'examen avec le patient est inclinée, le dispositif de commande dans certaines positions réalisables peut produire un décalage du sélecteur dans le sens d'une compression, c'est-à-dire dans le sens du rayon central, lorsque lton transmet au moteur conformément à l'angle d' inclinai- son de la table les ordres pour un déplacement en direction X Y. Un tel appareil d'examen radiologique, en outre, ne peut plus fonctionner lorsque l'on doit réaliser une compression, non pas en direction du rayon central, mais selon une direction inclinée sous un angle quelconque par rapport à ce rayon. ici, on peut employer avantageusement le système selon l'invention, étant donné que la force exercée à la main est décomposée obligatoirement selon les composantes voulues pour le contrôle du système d'entrainement selon les coordonnées X Y. C'est pourquoi l'objet de la présente invention s'appliquera de préférence à un dispositif pour examen radiologique du type de celui décrit dans le brevet allemand NO 968.128. Dans un mode de réalisation préféré, le dispositif selon l'invention présente les caractéristiques suivantes : le statif et l'arceau semi-circulaire sont reliés l'un à l'autre d'une façon connue, de telle sorte que 11 arceau puisse se déplacer sur sa circonférence et qu'il puisse en outre pivoter sous l'effet d'une servo-commande autour d'un axe qui est horizontal et perpendiculaire au sens de traniation du statif, ce sens étant parallèle au sol ou au plafond du local ; le statif susdit coopère avec une table d'examen radiologique pouvant pivoter autour d'un axe horizontal sous l'effet d'une servocommande motorisée ; des détecteurs sont prévus pour repérer la position angulaire de l'arceau semi-circulaire et de la table d' examen radiologique ; une servo-commande est prévue en outre pour asservir la position angulaire de l'arceau semi-circulaire à l'inclinaison de la table d'examen radiologique ; des détecteurs sont prévus en outre pour déterminer la position momentanée dans le sens X Y du point d' articulation entre l'arceau semi-circulaire et le statif par rapport à l'ase de pivotement de la table d'examen, les coordonnées ainsi mesurées étant utilisées en combinaison avec l'angle de pivotement de la table d'examen radiologique, en vue de calculer les variations nécessaires des coordonnées X Y, lorsque lton fait pivoter la table d'examen, les valeurs de ces variations étant utilisées dans un asservissement pour positionner le statif. Une telle installation d'examen radiologique permet de procéder à tous les types d'examen qui sont possibles avec un appareil d'examen radiologique classique, dans lesquels le sélecteur et le chariot porte-tubes sont fixés eug-mssmes sur l'appareil d'examen. En outre, le système tube à rayons I-récepteur d'image peut tourner autour de l1axe longitudinal du patient et perpendiculairement à cet axe, ce qui permet des examens sous incidences obliques. Par rapport à un appareil ##examen radiologique de type connu, dans lequel l'arceau semi-circulaire est solidaire de la table d'examen radiologique, l'appareil d'examen radiologique selon l'invention présente l'avantage que l'arceau semi-circulaire peut, d'une part, cotre employé seul, et que dtautre part, la surface sensible peut etre toujours placée à la distance minimale par rapport au berceau pivotant dans lequel est placé le patient. En outre, il est possible de réaliser des examens et des prises de vue sous incidences obliques par rapport à 1 'axe longitudinal du patient, et il est possible également de retourner ltensembledu système de telle sorte que le tube à rayons g se trouve au-dessus du patient. Cette méthode d'examen est particulièrement avantageuse pour certains examens spéciaux d'organes. Selon un autre perfectionnement de cet appareil d'examen, le récepteur d'image est relié à l'arceau semi-circulaire de façon à pouvoir tourner autour d'un axe qui est perpendiculaire au rayon central du tube à rayons X. Cela permet de réaliser sans difficulté des tomographies, à condition de prévoir un asservissement qui, lorsque l'on fait pivoter l'arceau par rapport à l'axe longitudinul du patient, provoque un pivotement inverse du récepteur d'image maintenant celui-ci parallèle à l'axe longitudinal du patient.En séparant l'arceau semi-circulaire de la table d'examen radiologique, on bénéficie d'un autre avantage : cette séparation permet de monter le berceau tournant destiné à recevoir le patient en porte aux dans un cadre ouvert en forme de fourche monté sur un pied, dans lequel le berceau tournant est articulé en pied et en tête, les bras du cadre en forme de fourche étant articulés pour pouvoir pivoter et autre abaissés en direction du sol. Cela permet d'amener le berceau tournant à une hauteur permettant de mettre facilement en placg le patient. On sait que sans cette précaution, on a parfois d'énormes difficultés pour mettre en place le patient dans de tels berceaux mobiles, étant donné la grande distance par rapport au sol. Belon un perfectionnement de la présente invention, il est prévu que le déplacement de 11arceau semi-circulaire sur son aire est également assuré par un moteur, le couple exercé par l'arceau sur son support étant mesuré par un dispositif de mesure de force approprié, la variation du couple du fait de l'action exercée à la main dans le sens du déplacement désiré étant utilisé pour donner un signal qui, après amplification dans un préamplificateur et un amplificateur de puissance, est employé pour contrôler la vitesse et le sens de rotation du moteur. De cette façon, on évite que dans le déplacement circonférentiel de l'arceau, on ne puisse détériorer l'appareil. 1l est proposé d'employer, comme dispositif pour la mesure des forces, un étrier métallique de forme appropriée sur lequel se trouvent collées des jauges extensométriques (de contrainte) attaquant des amplificateur. Comme organe de mesure pour déterminer la position du statif et 1' inclinaison de la table d'examen radiologique, on peut employer des potentiomètres à plusieurs tours (du type hélicoldal, par exemple), reliés aux parties mobiles par des réducteurs appropriés. Pour calculer les coordonnées IY, il est indispensable d' effec- tuer des calculs faisant intervenir le sinua et le cosinus de l'angle de pivotement de la table d'examen radiologique. Afin de pouvoir réaliser ces calculs par des moyens simples, il est proposé d'associer à l'axe de pivotement de la table d'examen radiologique des cames dont les profils sont respectivement proportionnels au sinus et au cosinus des angles de rotation, et de prévoir des potentiomètres mesurant les profils des cames qui fournissent des signaux faciles à exploiter. Grace à l'emploi des dispositifs de mesure de force selon la présente invention, on évite de plus que les moteurs qui sont prévus pour assurer le déplacement de l'arceau et la translation du statif ne puissent provoquer une détérioration et une destruction de ces éléments de l'appareil. Nais comme de simples éraflures de la peinture peuvent parattre gênantes, il est prévu selon l'invention de munir les parties du générateur de rayons X et du récepteur d'image qui risquent d'entrer en collision avec la table d'examen d'un rembourrage. On comprendra mieux la présente invention à la lecture de la description d'un mode de réalisation donné ci-après à titre d'exemple non limitatif, et en se reportant à la figure 1 qui en donne une représentation schématique. Sur des rails fixés au plafond 1 et 2, se trouve suspendu un statif 3 qui peut effectuer un mouvement de translation dans le sens des flèches 4. Ce mouvement est assuré par un moteur 5, un réducteur 6 et une chape 7 engrenant sur des pignons. Sur l'axe du pignon à chatte se trouve monté un potentiomètre à plusieurs spires 8 dont la résistance fournit une valeur représentative de la position du statif 3 dans le sens des flèches 4. Le statif 3 est du type télescopique, de telle sorte que l'articulation 9 entre le statif 3 et l'arceau 8emi-circu ] ire 10 puisse se déplacer en hauteur dans le sens des flèches 11. Les moteurs et réducteurs ainsi que le potentiomètre à plusieurs tours nécessaires pour assurer ce mouvement ne sont pas représentés. La partie inférieure du support télescopique est subdivisée en deux pièces 12, 13 qui sont reliées ensemble au moyen de tôles 14, 15 permettant une légère flexion dans le sens de la hauteur. Entre les pièces 12, 13 se trouve fixé le dispositif de mesure de forces 16. Le statif 3 peut également effectuer un mouvement de translation dans le sens des flèches 19, par l'intermédiaire de galets non représentés, coulissant sur les rails 17, 18. Sur l'arceau 10 se trouve fixé un amplificateur de luminance 20 sur lequel peut être fixée une caméra de télévision 21, et en outre une caméra photographique (non représentée). Au lieu du dispositif 20, 21 on peut utiliser également un sélecteur radiologique classique.Le tube radiogène fixé sur l'extrémité opposée de l'arceau 10, se trouve dans le mode de réalisation décrit sous le berceau et ='est donc pas visible. L'arceau semi-circulaire 10 peut pivoter autour de l'axe 22 dans le sens des flèches 23 ; le récepteur d'image 20 peut également pivoter dans le sens des flèches 24. Les dispositifs pour mesurer les forces commandant le mouvement du statif dans le sens des flèches 4, et le mouvement de l'arceau dans le sens des flèches 25, ne sont pas représentés, pas plus que les servo-commandes correspondantes.Ce qui est important, c'est que tous les dispositifs pour mesurer les forces analogues aux dis- positifs de mesure de forces 16, se trouvent en dehors de la zone de collision avec la table d'examen ou dupoint de contact avec le patient, afin que toutes les forces exercées sur l'arceau semicirculaire ou sur le tube, ou encore sur le récepteur d'image, puissont être mesurées à l'aide du dispositif pour mesurer les forces. Dans le mode de réalisation décrit, le statif muni de l'arceau semi-circulaire est combiné avec une table d'examen radiologique. Cette table comporte un berceau 27, pouvant tourner autour de son axe dans le sens des flèches 26, et pouvant pivoter autour de l'axe horizontal 28 dans le sens des flèches 29. Le berceau est maintenu dans un cadre ouvert en forme de fourche, constitué par les pièces 30, 31, 32.Les pièces 30 et 32 peuvent pivoter dans le sens des flèches 33, ce qui permet de modifier la distance du berceau par rapport au sol, en particulier pour faciliter la mise en place du patient. Ici également, les moteurs électriques employés pour les différents mouvements ne sont pas représentés. Au sujet du fonctionnement du mode de réalisation donné à titre d'exemple, il y a lieu de remarquer ce qui suit : lorsque l'on actionne le moteur pour faire basculer le berceau 27 dans lequel se trouve le patient autour de l'axe 28, il faut assurer une commande synchronisée du moteur pour le basculement de l'arceau dans le sens des flèches 23. Tant que les axes 22 et 28 sont dans le prolongement l'un de 11 autre, un simple basculement synchronisé suffit pour assurer le maintien du centrage du faisceau de rayons X sur ltobjet sur lequel il avait été centré, le pivotement ne provoquant aucun déplacement du faisceau par rapport au patient.Toutefois, si l'on a un décalage entre les axes 22 et 28, comme indiqué à la figure 2, il faut calculer les coordonnées X et Y auxquelles il faut amener le point d'articulation 9, pour maintenir le centrage, et il faut donc actionner les moteurs correspondants assurant la translation du statif dans le sens des flèches doubles 4 et 11, par l'intermédiaire d'asservissement. Les coordonnées X, Y peuvent entre facSement calculées à l'aide des formules indiquées à côté de la figure 2. I1 est particulièrement avantageux de fixer sur l'axe de baaeulement 28 des cames fournissant une fonction sinus a et une fonction (1 - cosinus a). Le mouvement du récepteur d'image dans le sens des flèches 24 est prévu pour pouvoir effectuer des tomographies dans le sens longitudinal du patient. Pour cela, on fait pivoter l'arceau autour de l'axe 22 et on fait pivoter en synchronisme et en sens inverse le récepteur d'image 20 dans le sens des flèches 24, de façon que le plan de l'image reste parallèle à l'axe longitudinal du patient. La translation du statif 3 dans le sens des flèches 19 est prévue pour assurer le positionnement du faisceau de rayons dans le sens latéral par rapport au patient. - REVENDICBTIONS 1 - Dispositif porte-tube radiogène pour appareil de radiodiag- nostic comprenant une colonne de support monté au plafond et/ou au plancher pour des déplacements au moins parallèlement à ceux-ci et un arceau monté sur ladite colonne pour des déplacements en hauteur parallèlement à celle-ci, ledit arceau portant respectivement sur ses extrémités diamétralement opposées une source radiogène et un récepteur d'image, lesdits déplacements étant réalisés par commande motorisée à l'aide de moteurs dont le sens et la vitesse de rotation sont variables et peuvent etre commandés par des signaux électriques, ledit dispositif étant caractérisé par le fait que lesdits moteurs (5) sont commandés à travers des amplificateurs en fonction de la force exercée sur 11 arceau mesurée à l'aide d'organes de mesure de force (16) disposés sur la colonne même et/ou sur une pièce reliant ladite colonne audit arceau (12, 13) et par le fait que lesdits organes effectuent la mesure sans déplacement et avec une résolution élevée. 2 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit arceau (10) est semicirculaire et monté sur ladite colonne à l'aide d'un organe de support de façon articulée (3) pour pivoter autour d'un premier axe (22) horizontal et perpendiculaire au sens du déplacement parallèle au plancher et/ou au plafond ainsi que de façon déplaçable selon sa longueur par rapport à ce premier axe (22). 3 - Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que le déplacement de l'arceau sur son aire étant également commandé par moteur, le couple exercé par l'arceau sur ledit organe de support est mesuré par un autre organe de mesure de force, le signal électrique correspondant à la valeur mesurée résultant de la force manuelle exercée étant utilisée après amplification à la oommande du moteur en sens et vitesse de rotation. 4 - Dispositif suivant l'une des revendicatons 1 ou 3, caracté- risé par le fait que l'on utilise comme organe de mesure de force un étrier métallique de forme convenable comprenant des jauges pour la mesure de l'élongation (jauges de contrainte) collées sur cet étrier. 5 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait quebdit récepteur d'image (20, 21) est monté sur l'une des extrémités dudit arceau (10) de manière b pivoter (24) autour d'un second axe perpendiculaire au rayon central de la source radiogène. 6 - Appareil de radiodiagnostic comportant, d'une part, un dispositif porte-tube suivant l'une quelconque des revendications 2 à 5, et, d'autre part, une table d'examen radiologique basculable autour d'un troisième axe horizontal fixé b l'aide d'un entradnement motorisé, caractérisé par le fait qu'il comporte des organes de prélèvement mesurant respectivement les positions angulaires de l'arceau (10) autour du premier ase (22) et de la table d'examen autour du troisième axe (28) ; un dispositif d'asservissement de la position angulaire de l'arceau (10) à celle de la table comprenant : un organe de mesure du décalage dans un plan vertical en coordonnées XY du premier axe (22) par rapport au troisième (28), un organe de calcul recevant, d'une part, une valeur correspondant à la position angulaire de ladite table et, d'autre part, des valeurs correspondant au décalage entre ces deux axes horizontaux (22, 28) et fournissant des valeurs déterminsnt, d'une part, la position angulaire de l'arceau (10) et, d'autre part, son déplacement parallblement au plancher et/ ou plafond afin de conserver le mdme angle d'incidence du faisceau des rayons X. 7 - Appareil suivant la revendication 6, caractérisé par le fait que lton utilise comme organe de mesure pour la détermination respective des positions du porte-tube et du plan inclinable de la table d'examen radiologique des potentiomètres à plusieurs tours montés sur les parties dlappareil correspondantes par des réducteurs mécaniques. 8 - Appareil suivant la revendication 6, caractérisé par le fait que l'on a prévu des cames solidaires de l'aie de basculement de la table d'examen radiologique, dont la variation radiale correspond reipectivement aux fonctions sinus et cosinus de l'angle dsin- clinaison de la table, ainsi que des potentiomètres parcourant le profil des cames mesurent des valeurs permettant de positionner aisément 11 arceau par rapport à la table 9 - Appareil suivant l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractbriaé par le fait que la table d'examen radiologique est cons tituée d'un berceau tournant recevant le patient, que le berceau tournant est tenu d'un cbté sur une fourche en forme de C enserrant les extrémitds à la tete et aux pieds et que les parties de la fourche en forme de C portant les extrémités à la titre et aux pieds sont réalisées de façon que le berceau tournant puisse tre incliné par rapport au plancher. 10 - Appareil suivant la revendication 9, caractérisé par le fait que les parties de la source radiogène et du récepteur d'image pouvant entrer en contact avec le berceau support de patient sont garnies d'une matière de rembourrage.