Brevet FR2275111A1 — publié le 19760109

L'invention concerne un diaphragme servant à délimiter le champ du rayonnement dans l'utilisation médicale des rayons X pour le diagnostic. Dans les deux dosaines principaux de l'application des rayons X au diagnostic médical, ctest-à-dire la radioscopie et la radiographie, le réglage de la section du faisceau de rayons utilisé sur les dimensions de la partie du corps dont on veut obtenir une image est particulièrement important. Les diaphrag nos à rayons X généralement utilisas résolvent ce probl#me par l'utilisation, dans deux directions perpendiculaires l'une à l'autre, de paires de plaques à fort affaiblissement du rayonne ment, réalisées avantageusement en plomb, qui se croisent en quel que sorte dans le champ des rayons.Ces deux éléments de déliel- tation perpendiculaires l'un i 1.1 autre produisent un faisceau de rayons de section généralement rectangulaire. Les paires de plaques se déplacent ensemble > solidairenent par rapport d l'axe du faisceau de rayons4 c'est-à-dire par rapport au rayon dit principal, et s'en rapprochent eé en éloignent symétriquement. COm#te#te#4 Compte tenu de-ce que,dans la source de rayons X, le tube à rayons X, il ne part pas des rayons X uniquement du foyer (antl- cathode), mais aussi d'autres parties du tube à rayons X, par exemple du disque de l'anode et de sa tige, ainsi que des parois du tube, une fonction important du diaphragme, en dehors du réglage de dimensions déjà signalé, est d'éliminer le plus possi ble des rayonnements extra-focaux.Le rayonnement extra-focal donne lieu,en effet, sur les bords du champ irradié, à des pénos- brefs gênantes, l'image du rayonnement émanant du foyer se trouve brouillée et on obtient une image qui manque de netteté, ce qui a une influence désavantageuse sur la qualité de l'image et pro voque pour le patient une irradiation superflue. La fonction du diaphragme à rayons est en conséquence d'éliminer autant que possible le rayonnement extra-focal pour supprimer ces phénomènes et de limiter à ce qui est inéVitable la zone de pénombre qui ré- sulte des dimensions finies du foyer. Les diaphragmes provoquent une réduction du rayonnement extra-focal par le fait qu'ils délimitent le faisceau de rayons non pas seulement dans un plan (diaphragme dans un plan), mais dans plusieurs plans, en sorte que le diaphragme agit sur les rayons à la façon d'un tube. C'est ainsi qu'on en arrive à des diaphragmes délimitant le faisceau dans deux plans (diaphragmes. doubles), puis à de tels diaphragmes doubles présentant aussi en plus une troisième paire de rideau ou volets de limitation du faisceau dont les éléments pénètrent dans l'ouverture prévue dans l'enveloppe du tube pour la sortie des rayons X. Ces rideaux constituent les diaphragmes dits de profondeur. La diminution de la zone de pénombre du foyer est principalement obtenue par le diaphragme qui en est le plus éloigné tandis que la diminution des zones de pénombre provenant du rayonnement extra-focal ainsi que l'éliEination la plus complète possible durayopnement extra-focal peuvent être obtenues,dans le cadre des possibilités de l'enve loppe du tube, par les éléments de délimitation les plus voisins du foyer, ctest-à-dire les diaphragmes dits de profondeur.Les diverses normes et réglementatiornde protection contre les radiations prescrivent, en liaison avec la réalisation des installations de rayons X les plus simples qui soient admissibles, l'utilisation des doubles diaphragmes et, dans la mesure du possible, des diaphragmes de profondeur. Une autre fonction des diaphragmes est de faciliter le réglage, plus prEcisdment le centrage du champ du rayonnement. Ce but rut obtenu par le fait que le champ irradié par le faisceau d.Jra#onsx es éclairé par la lumière d'une lampe à incan descencet Etznt donn que les.de#x çhantps, celui des rayons X et lu champ lumineux de centrage doivent coïncider pour toutes les ouvertures de diaphragmes, les diaphragmes dits à projections lumineuses fonctionnent avec un miroir, fait en une matière qui affaiblit peu les rayons X et placé sur le chemin des rayons X entre les deux plans qui délimitent le champ, qui réfléchit le faisceau de rayons lumineux émanant de la source lumineuse disposée sur le c8té du diaphragme de telle sorte que l'image virtuelle de ladite source lumineuse vienne se former sur la région focale des rayons X. Une autre fonction du diaphragme à rayons est d'offrir une possibilité pour monter des filtres adéquats. Le rayonnement utilisé pour les diagnostics médicaux est principalement un rayonnement dit de freinage qui contient des composantes de diverses longueurs d'ondes. L'extrémité du spectre du côté des courtes longueurs d'ondes est nette, mais le spectre s'étend sans interruption dans le domaine des grandes longueurs d'ondes. Les rayons X de grandes longueurs d'ondes contribuent à peine à la formation de l'image, ou même n'y contribuent pas du tout, mais ils augmentent d'une façon importante l'irradiation totale à laquelle est soumis le patient. C'est pourquoi les normes de protection contre les radiations prescrivent le filtrage des rayons X et les filtres à utiliser suivant les diverses tensions électriques avec lesquelles ils ont été produits.L'intervalle de tension généralement utilisé pour les applications de diagnostic médical se situe entre 40 et 125 kV, et éventuellement jusqu'à 150 kV. Cet intervalle rend nécessaire d'utiliser plusieurs filtres interchangeables, si bien qu'il faut subdiviser l'intervalle indiqué ci-dessus des tensions excitatrices en trois ou quatre intervalles partiels à chacun desquels doit être associé un filtre avec une valeur minimum. Les diaphragmes couramment utilisés résolvent ce problème par divers moyens. Une possibilité consiste à disposer le filtre à rayons X du côté de la sortie du diaphragme. Avec ce mode de réalisation, il se présente une difficulté dans le fait que la projection de lumière nécessite que le filtre à rayons X soit transparent à la lumière. Pour des filtres à rayons X transparents, on utilise principalement de minces couches d'éléments à nombre atomique élevé déposés par vaporisation de métal sur des surfaces supports transparentes. Outre les difficultés de la fabrication, cette méthode comporte l'inconvénient de ne pas permettre d'utiliser pour la couche filtrante l'aluminium ou le cuivre qui seraient avantageux dans cet intervalle de tensions. Une autre possibilité consiste à disposer le filtre devant l'ouverture d'entrée du diaphragme à rayons X.Avec cette disposition, il n'est naturellement pas possible d'utiliser un diaphragme de profondeur. Les deux procédés usuels présentent encore l'inconvénient supplémentaire qu'il faut changer à la main les filtres correspondant aux diverses gammes de tensions. En conséquence, l'opérateur chargé du réglage de la tension appliquée au tube procède à ce réglage avec un appareil de commande installé dans un local séparé de la source de radiation, tandis qu'il doit procéder à l'échange du filtre sur le tube à rayons X. Cette solution conduit souvent à des confusions et à l'utilisation de filtres qui ne conviennent pas, ce qui a pour conséquence une exposition inadéquate. Pour éliminer cet inconvénient, le personnel opérateur cesse bientôt d'utiliser les filtres, en conséquence de quoi les prescriptions de protection contre les radiations ne peuvent pas etre respectées bien qu'elles aient été établies à partir de considérations particulièrement étudiées de la nécessité d'une telle protection. L'autoFa- tisation de l'échange des filtres n'a pas encore été résolue sur les diaphragmes à rayons connus, en particulier sur les diaphragmes de profondeur. La raison en a été, entre autre chose, que dans les fabrications connues jusqu'à présent, la liaison mécanique entre les rideaux de diaphragmes ainsi que les dispositifs de commandes ne permettraient pas le montage d'un dispositif d'é- change pour plusieurs sortes de filtres. Le diaphragme à rayons X réglable, suivant l'invention, élimine les inconvénients si-dessus par le fait qu'il présente, monté sur des leviers oscillants, un système de volets qui délimitent le faisceau de rayons au voisinage du foyer et que les dits leviers oscillants sont couplés mécaniquement aux volets ou rideaux normaux du diaphragme. Cette idée de base de l'invention signifie pour le rayonnement extra-focal, en comparaison par exemple des mouvements de translation rectiligne, une délimitation considérablement plus efficace, tandis que le montage oscillant ménage la possibilité de monter un dispositif automatique d'échange des filtres.Une autre caractéristique est la possibilité de prévoir un châssis porte-filtres mobile portant plusieurs filtres différents sur lequel il y a des organes commandant l'ouverture et la fermeture de contacts électriques en Maison avec le dispositif de réglage haute tension du générateur de rayons X, et de prévoir en outre une liaison électrique du dispositif de commande du châssis porte-filtres avec le commutateur haute tension du générateur de rayons X. Cette idée de l'invention permet d'intercaler automatiquement sur le trajet des rayons les filtres qui correspondent aux diverses gammes de haute tension. Un mode de réalisation avantageux de l'objet de l'invention présente, sur les leviers oscillants du diaphragme de profondeur, une coulisse qui assure la liaison mécanique.Un mode de réalisation également avantageux de la solution suivant l'invention est celui dans lequel le déplacementsdu châssis porte-filtres est un mouvement de translation rectiligne. On comprendra mieux l'invention à partir de la description détaillée ci-après d'un de ses modes de réalisation,donné ici uniquement à titre illustratif et sans aucun caractère limitatif qui en sera faite à l'aide des dessins annexés sur lesquels: -La figure l est une coupe schématique du diaphragme se montant sur le tube à rayons X et délimitant le faisceau et -la figure 2 montre en perspective le châssis portant les filtres et les contacts électriques actionnés par le châssis, avec indication schématique de la liaison électrique avec le dispositif de réglage de la tension. ta figure 1 ne montre qu'une dimension des paires de plaques ou rideaux de diaphragme dont la direction de déplacement se trouve dans le plan du dessin; par contre, la direction de déplacement perpendiculaire à celle-ci n'est pas représentée. Les plaques de ce dernier système se trouvent dans un plan décalé de quelques millimètres, mais leur mode de fonctionnement est le même que celui des précédentes, mutatis mutandis. Dans la partie arrachée de la représentation schématique du tube à rayons Ide la figure 1, le repère 2 désigne l'anode et le repère 3 désigne l'image schématique du foyer d'émission des rayons X qui y est disposé. Le faisceau conique 4 découpé dans l'émission de rayons X sort du tube par la fenêtre de sortie 5. Le carter 6 du système de diaphragmes est monté sur le tube à rayons X 1.Le diaphragme de profondeur 7 s'engage dans l'ouverture 5 de sortie des rayons. Le diaphragme médian 8 ainsi que le diaphragme 9 éloigné du foyer sont couplés entre eux par les bras 10 ainsi que par les biellettes de liaison 11, qui portent leur volets ou rideaux.Les leviers 10 qui portent les rideaux 9 sont en même temps en liaison mécanique avec les leviers pivotants 12 qui portent les rideaux 7 du diaphragme de profondeur (par exemple par un système de coulisses comme représenté sur le dessin). Le miroir 13 réfléchit la lumière de la lampe de projection 14 dont il donne une image virtuelle sur le foyer 3 des rayons X. La figure 2 montre schématiquement les trois filtres 16 montés sur le châssis porte-filtres 15 de la façon représentée sur la figure ainsi que les cames 17 portées par ce châssis qui peuvent fermer et couper les contacts 18. Les contacts 18 sont en liaison électrique avec l'unité de commande 20 du commutateur haute tension 21 du générateur de rayons X par l'intermédiaire d'une conduite de raccordement 19. Egalement par l'intermédiaire de la conduite électrique 19, l'unité de commande est en liaison avec l'organe de commande 22 du châssis porte-filtres qui est, suivant la représentation du dessin, un moteur électrique.L'ensemble constitué par les cames 17, les contacts 18, le raccordement électrique 19, le commutateur de réglage de la haute tension 21 et l'organe de commande 22 du châssis portefiltres constitue un circuit de régulation automatique grâce auquel, en fonction de la gamme de tension choisie, le châssis porte-filtre 15 vient toujours se placer dans la position adéquate pour intercaler sur le trajet 4 du cône de rayons X le filtre qui convient. En disposant le châssis porte-filtres 15 qui doit se trouver au voisinage du diaphragme médian 8, entre celui-ci et le diaphragme 9 éloigné du foyer, on peut réaliser la commande du diaphragme de profondeur 7, prévue suivant l'invention par pivotement des leviers oscillants 12 qui portent les rideaux de ce diaphragme, en ménageant une place suffisante pour le montage du châssis porte-filtres. Les caractéristiques de l'invention sont également applicables indépendamment des autres particularités de la construction du diaphragme à rayons, indépendamment par exemple du fait que la commande du diaphragme est mécanique, électrique ou éventuellement pneumatique, ou encore que le réglage des dimensions du champ du diaphragme est automatique ou non. L'enveloppe ou carter du diaphragme peut présenter du côté de la sortie des pièces convenant pour recevoir des équipements spéciaux. Il est égaleameqqt possible d'équiper le dispositif de projection de lumière d'une minuterie ou d'un appareil à éclairs. La solution apportée par l'invention a par conséquentv par rapport aux diaphragmes à rayons X connus et utilisés jusqu'à présent, l'avantage que le système oscillant de commande des volets du diaphragme de profondeur permet d'affaiblir plus efficacement le rayonnement extra-focal et de monter un système d'échange automatique des filtres, cet appareil automatique de changement des filtres assurant l'utilisation du filtre adéquat et excluant tout risque d'erreur ou de fausse manoeuvre, ce qui est particulièrement important du point de vue de la protection contre les radiations. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. -REVENDICATIONS- 1.- Diaphragme à rayons X réglable disposé sur le tube à rayons X qui est relié à un générateur de rayons X muni d'une unité de réglage de la tension, présentant deux ou plusieurs systèmes de rideaux ou volets de diaphragme disposés les uns à la suite des autres dans le sens du rayonnement et muni en outre d'un filtre à radiation, lequel diaphragme est caractérisé par le fait qu'il comporte un diaphragme de profondeur (7) dont les volets sont portés par des leviers oscillants (12) couplés mécaniquement aux autres systèmes de rideaux (8,9) et qu'il comporte, disposé entre les plans de deux systèmes consécutifs de rideaux de diaphragme (7,8; 8,9), un châssis porte-filtres mobile (15)portant au moins deux filtres à rayons X (16). 2.- Diaphragme à rayons X suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le couplage mécanique des leviers (12) du diaphragme de profondeur (7) comporte une coulisse. 3.- Diaphragme à rayons X suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le déplacement du chassies porte-filtres (15) est un mouvement de translation rectiligne. 4.- Diaphragme à rayons X suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le châssis porte-filtres (15) est muni d'un dispositif de commande (22) dans le circuit électrique duquel sont intercalés l'unité de commande (20) du générateur de rayons X, 1'organe de commutation commandé par 1 'organe de réglage du régulateur de haute tension (21) et les contacts de positionnement commandés par des organes disposés sur le châssis porte-filtres (15).