Brevet FR2302712A1 — publié le 19761001

L'invention a pour objet un procédé et un dispositif de détection de tumeurs oculaires susceptibles de fixer des radioéléments. Dans la communication I.A.E.A.S.M. 164/267, "Medical Radioisotopes Scintiqraphy 1972, IAEA Vienne, 2, 1973, 497, intitulée "La Scintigraphie Oculaire", les demandeurs ont déjà proposé un dispositif permettant de déceler certaines tumeurs oculaires et consistant à faire fixer Dar ces tumeurs une molécule marquée par un émetteur qamma, puis e effectuer une scintigraphie à l'aide d'un appareil d'imagerie nucléaire classique, tel qu'une caméra à rayonnements qamma, associé à un collimateur particulier. Ce procédé n'est pas entièrement satisfaisant pour diverses raisons. Il ne permet de déceler que les tumeurs sur lesquelles se fixent sélectivement les molécules marquées dis- ponibles, dans lesquelles ltémett.eur gamma est généralement 131 I. De nombreuses tumeurs échappent ainsi au diaqnostic. Par ailleurs, ce procédé se prête mal a une adaptation permettant de localiser l'emplacement de la tumeur. L'invention vise notamment a fournir un procédé de détection répondant mieux que ceux antérieurement connus aux exigences de la pratique, notamment en ce qu'il permet de détecter des tumeurs ou lésions, en particulier du lobe postérieur de l'oeil, que ne permettent de détecter ni l'examen clinique, ni le procédé de scintiqraphie ci-dessus défini. Dans ce but, l'invention propose un procédé de détection caractérisé en ce que l'on Introduit dans le système circulatoire d'un patient examiner une molécule marquée par un radio-élément émettant des rayonnements bêta dont le spectre d'énergie s'étend au-dela du seuil Cerenkov dans l'humeur vitrée de l'oeil et en ce que l'on mesure l'émission Cerenkov à travers le c-ristallin et la pupille. On peut notamment utiliser un radio-élement émetteur et en particulier 32P cui est énergiquement fixé par les tissus a activito métabolique élévée. 32 p présente un spectre bêta s'étendant largement au-dessus du seuil Cervenkov dans l'humeur vitrine, nui est d'environ 264 KeV..On peut également utiliser des metteurs # 5 d'énergie levée.Etant donnez leur courte pgriode, ces metteurs devront en général être préparés sur place, par exemple a l'aide d'un faisceau de cyclotron en milieu hospitalier, puis injects dans le système circulatoire n unemplacement permettant un accès rapide = l'oeil (jugulaire par exemple). Au lieu d'un simple comptage, on peut effectuer une visualisation soit sur écran, soit sur film photographique. Lorsque l'on effectuera uniquement une détection, il sera en général Drnfyrahle d'effectuer des mesures comparatives entre le deux yeux d'un même patient, de façon à disposer d'une reference. La détection peut s'accompagner d'une localisation de la tumeur, a l'aide d'un système optique et d'un système d'imagerie statique, un système de balayage devant en général être écarté du fait du rendement insuffisant auquel il conduirait. L'invention propose également un dispositif permettant de mettre en oeuvre le procédé ci-dessus défini, comportant un système dioptrique assurant la transmission de la lumière produite dans l'humeur vitrée par effet Cerenkov à un détecteur de lumière d'un type permettant d'intégrer le flux lumineux qu'il reçoit. L'invention sera mieux comprise a la lecture de la description qui suit de dispositifs qui en constituent des modes particuliers de réalisation donnés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux dessins qui l'accompagn-ent, dans lesquels - la figure 1 est un schéma de principe d'un dispositif simple de détection de l'effet Cerenkov dans les deux yeux d'un meme#.patient .et de comparaison entre les deux yeux, - la figure 2 est un schéma de principe d'un dispositif de localisation des tumeurs oculaires, - la figure 3 est un schéma montrant une variante possible d'une fraction du dispositif. de la figure 2. Te dispositif illustré en figure 1 comporte un bloc optoélectronique de détection 10 et une électronique associée qui seront successivement décrits. Le bloc 10 comporte, dans un boîtier en plusieurs pièces assemblées, deux ensembles identiques associés chacun a un oeil. Chaque ensemble comporte un photomul tiplicateur 11 enfermé dans le boîtier, qui- le protège contre la lumière ambiante, et un guide de lumière qui traverse la plaque avant 13 du boîtier.Ce guide de lumière se compose d'un faisceau 14 de fibres optiques s'tendant de la fenêtre d'entrée du photornultiplicateur 11 jusnuta une fenêtre de collection menagee dans un masque destiné a recouvrir la face du patient sur une surface suffisante pour éviter l'entrée de lumière parasite dans le faisceau 14. Le faisceau de fibres optiques peut être souple, pour permettre l'adaptation de l'appareil à des patients n'ayant pas tous le meme écartement inter-oculaire. 32 Si le radio-élément utilisé est P, ce qui sera le cas le plus fréquent, le spectre de l'émission Cerenkov se placera dans l'ultraviolet et le visible (322 nm à 750 nm environ). Il suffit d'un guide de lumière dont le facteur de transmission dépasse 30 environ pour les longueurs d'ondes considérées et que le photomultiplicateur ait une efficacité de détection en photon unique supérieure à 206 pour obtenir en cas de présence d'une tumeur, et#en n'injectant au patient que des doses raisonnables, une augmentation de comptage parfaitement décelable en présence du bruit de fond.On peut notamment utiliser un photomultiplicateur type RTC 56 DIVP dont l'efficacité de détection a 20# en photon unique est supérieurevet dont l'efficacité de collection est de l'ordre de 806. Pour diminuer le bruit et augmenter le rapport signal/bruit, le bloc 10 illustré en figure 1 comporte un boîtier dans lequel est ménagé, autour de chacun des photomultiplicateurs 11, un chemisage 15 parcouru par un fluide réfrigérant dont la température est réglée par un cryostat 16. Il-' suffit d'abaisser la température à + 5CC pour obtenir une amélioration déjà notable du rapport signal/bruit. Chaque photomultiplicateur Il est muni d'un pré-amplificateur 9 faisant partie du bloc 10. Ltelectronique associée comporte une alimentation haute tension 17 pour les photomultiplicateurs et une chaîne de traitement des signaux. La chaîne représentée comporte un aiguilleur a deux voies 18 qui oriente les signaux de sortie sur un sélecteur d'amplitude (a deux fois 200 canaux par exemple) qui accumule les résultats pendant toute la durée de l'expérience. Enfin, la chaîne peut comporter une imprimante numérique 20 qui fournit a la fin de la période d'observation les résultats sous forme d'un tableau du nombre de coups pour chaque oeil dans une fenêtre d'Fn-ergie détermi- née. La chaîne peut être complétée par un snositif de visualisation donnant un histogramme de l'enregistrement en fonction de l'énergie simultanément pour les deux yeux et/ou par un organe de calcul faisant le rap-port des signaux reçus par les deu; yeux. Le procède, dans sa mise en oeuvre a l'aide de l'appareil ci-dessus défini, comporte alors les étapes suivantes. Le patient est préparé par injection dans le système circulatoire d'un produit marqué au 32P (phosphate de sodium en général). On pourra utiliser une dose correspondant à environ 10 microcuries par kilogrammè de poids du patient. Au bout de 24 heures environ, le 32P est fixé à l'état élémentaire par les tissus a activité métabolique élevée. On immobilise l'oeil, cristallin au repos et pupille dilatée, par emploi des produits habituels. La dilatation de la pupille peut d'ailleurs être obtenue simplement par maintien à l'obscurité. Le masque est ensuite placé sur le patient, guide optique face à la pupille. Celle-ci joue le rôle de diaphragme#, le cristallin jouant le rôle de lentille de focalisation de sorte que l'oeil constitue un détecteur Cerenkov complet. On effectue ensuite le.comptage pendant une durée qui peut être de plusieurs dizaines de minutes. L'expérience a montré que la courbe représentative du signal Cerenkov, même pour un oeil normal, en fonction du seuil d'énergie prévu sur l'analyseur, se place très nettement au dessus de la courbe représentative du bruit d-e fond et lui est approximativement parallèle. Elle a de même montré que la fixa tion sélective du phosphore sur les tissus néoplastiques permet de détecter ceux-ci. Le dispositif illustré en figure 1 ne permet qu'une simple détection, sans localisation précise de l'emplacement de la tumeur. Les modes de réalisation des figures 2 et 3-utilisent le fait que le parcours moyen des particules ts ou p émises par les radio-émetteurs courants est extrêmement cou.rt dans l'humeur vitrée, de sorte que la tumeur se présente, pour le cristallin de l'oeil > #comme une- source lumineuse dont les dimen sions sont a peine supérieures a celles de la tumeur. Le dispo sitif de la figure 2 peut encore être regardé comme comportant un bloc optoélectronique, qui fournit une visualisation directe, et une électronique associée.On a montré schématiquement sur la figure 1 les éléments principaux d'un oeil 21 dont le lobe postérieur est affecté d'une tumeur 22 ayant fixé un radio élément émetteur bêta. Ce rayonnement bêta donne naissance, dans la partie immédiatement adjacente de l'humeur vitrée 23, à une émission Cerenkov schématisée #ar le faisceau 24. Ce faisceau est transformé en un faisceau de rayons quasi parallèles par le cristallin 2-5, diaphragmé par la pupille de l'iris 26 et transmis par la cornée transparente 27. L'organe d'entrée du bloc optoélectronique îOa est constitué par un système dioptrique schématisé par une lentille ~28 dont l'ouverture et la distance focale sont telles qu'elle forme l'image de la rétine sur la face d'entrée 29 d'un dispositif sensible a la lumière 30 et qui fournit, sur sa face de sortie 31, une image dont la luminance est amplifiée par rapport à l'image formée sur la face d'ent-rée 29. Le dispositif .30 peut avoir des constitutions très diverses.Celui qui a été repré senté schématiquement sur la figure 2 comporte successivement, dans le sens de propagation de la lumière : - une galette 32 de fibreshoptiques destinée à coupler l'image formée sur la face d'entrée avec la photocathode d'un premier étage d'amplification 33, - un premier étage d'amplification 33, qui doit être choisi d'un type dont la photocathode d'entrée est à faible bruit photoélectronique et à sensibilité élevée : cet étage est avantageusement d'un type sans multiplication d'électrons entre sa photocathode et son écran scintillant de sortie, tel qu'un tube pré-amplificateur de caméra de télévision, comportant une optique électronique qui augmente l'énergie des électrons avant refocalisation sur l'écran scintillant de sortie, - une galette 34 de fibres optiques qui couple l'écran scintillant de l'étage 33 au second étage d'amplification 34, - un second étage d'amplification 34 couplé point par point à l'écran scintillant par les fibres optiques et qui est avantageusement à gain très élevé :: il peut notamment s'agir d'une galette deumicrocanaux, qui fournit, à partir des électrons créés par les photons d'entrée, des électrons de faible énergie, mais avec une multiplication par un facteur qui peut être de - enfin, un dispositif 36 d'accélération des électrons et -de focalisation de ceux-ci sur un écran scintillant- de sortie 37, complété par une galette 38 de fibres optiques. L'image de luminosité très accrue apparaissant à la sortie du dispositif 30 est reprise par un système dioptrique 39 et projetée sur un écran de visualisation ou un film photosensible 40. Le bloc optoélectronique peut comporter, comme celui décrit en figure 1, une chemise 15a de circulation de liquide réfr-iqérant placé autour du dispositif 30. L'électronique se réduit ici à un générateur 17a fournissant les diverses tensions électriques -nécessaires au fonctionnement. Le dispositif peut comporter encore un écran de correction 41 constitué par un filtre optique destiné à compenser les défauts d'homogénéité de la chaîne d'amplification optique. Ce filtre peut par exemple être constitué par une trame d'éléments suffisamment fins pour ne pas perturber la restitution dont la densité détermine le facteur d'absorption locale du filtre. Le procédé suivant l'-invention-est mis en oeuvre à l'aide du dispositif de la figure 2 de façon 'similaire à celle déjà décrite si ce n'est que l'on observe uniquement l'oeil suspect, une comparaison n'étant en général pas nécessaire. Le patient est placé dans une enceinte obscure 42 contenant également l'appareil. Les photons émis par effet Cerenkov à proximité de la tumeur 22 sont repris par le cristallin, puis par le système dioptrique 28. Ce système est #ajustable de manière a former une image nette de la rétine sur la face d'entrée 29 du dispositif sensible à là lumière 30. Le système dioptrique 39 reprend l'image qui s'est formée sur la face de sortie plane 31 de la galette de fibres optiques 38 et forme l'image définitive sur le film 40. Celui-ci fournit donc une image du fond de la rétine où toute tumeur apparaîtra sous forme d'une zone fortement éclairée. Le filtre correcteur 41 de transparence variable permet d'éliminer les défauts d'uniformité dûs è la structure même du dispositif 30. Le dispositif de la figure 2 fournit ainsi une image qui intègre l'ensemble des phnomnes au cours de la période d'examen. Il est possible d'évaluer en même temps l'activité de la tumeur et de ses diverses fractions en substituant au film 40 un système d'analyse tel que celui illustré en figure 3 et qui se rapproche de celui décrit dans l'article "Détecteur photoélectronique analogique de la position de scintillations faiblement lumineuses" par G. ROUX et autres, dans "Advances in Electronics and Electron Physics", Vol 33, page 10.17, auquel on pourra se reporter. Les scintillation.s qui apparaissent sur la face de sortie 3 sont détectée-s par deux couples de photomultiplicateurs 43 et 44 disposés suivant deux plans perpendiculaires passant par l'axe-de l'appareil. Les photomultiplicateurs 44, d'uné part, 43, d'autre#part, permettent de déterminer la position de chaque scintillation en coordonées cartésiennes. Les signaux électriques fournis #par les shotomultiplicateurs 44 par exemple ont des relatives amplitudes/qui sont fonction de la position en abscisses de la scintillation sur la face de sortie 12 et leur comparaison permet de déterminer la position de cette scintillation. Cette détermination est effectuée dans un calculateur 45 qui peut être de type très simple.Les coordonnées X et Y pour chaque scintillation sont émises sur des sorties 46 et 47. En même temps, pour chaque scintillation, le calculateur émet sur sa sortie 48 un signai de commande. Les sorties 46, 47 et 48 sont reliées à un dispositif de visualisation, qui peut être un tube à rayons cathodiques 50. Dans ce cas, la sortie 48 commande le pinceau électronique. Un appareil photographique 51 permet d'intégrer l'ensemble des scintillations apparues sur l'écran du tube cathodique. Le calculateur peut présenter une sortie supplémentaire 51 reliée un compteur d'impulsions 52 permetta#nt d'enregistrer le nombre d'e total de scinti'llations/superieure c# un seuil prédéterminé, de façon à avoir une indication globale d'activité. L'invention ne.se limite pas aux modes particuliers de réalisation qui ont été représentés et#décrits à titre d'exemples et il doit être entendu que la portée du présent brevet s'étend aux variantes restant dans le cadre des équivalences. REVLNDICATIONS Procédé de détection de tumeurs oculaires susceptibles de fixer des radio-él##-ments, caractéris en ce qu'on introduit dans le système circulatoire du patient un radio-élément fixable par la tumeur à d tecter et émettant des rayonnements bêta dont le spectre d'énergie s'étend au-delà du seuil Cerenkov dans l'hu- meur vitrée et que l'on mesure l'émission Cerenkov à travers le cristallin et la pupille. 2. Procédé de détection suivant la revendication i lv caractrissé en ce qu'on utilise le phosphore 32 comme radio-élément. 3. Procédé suivant la revendication l ou 2, caractérisé en ce qu'on effectue une mesure comparative entre les deux yeux du patient. 4. Procédé suivant la revendication i ou 2, caractérisé en sce qu'on effectue une amplification de lumière suivie d'une visualisation sur écran ou sur une surface photosensible. 5 Dispositif de détection de tumeurs oculaires susceptibles de fixer des radio-éléments émetteurs bêta, caractérisé en ce qu'il comporte un bloc de détection sensible aux rayonnements Cerenkov produits par le radio-élément dans l'humeur vitreuse de l'oeil, des moyens de couplage optique entre la face d'entrée du bloc et la face avant de l'oeil, et des moyens de compta#ge ou de visualisation des signaux de sortie du bloc. 6. Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le dispositif comporte, pour chaque oeil, un photomultiplicateur couplable à l'oeil correspondan-t par un conduit de lumière, le photomultiplicateur étant associe à un circuit de comptage, éventuellement à sélection en énergie. 70 Dispositif suivant la revendication l de détection et de localisation de tumeurs oculaires, caractérisé en ce qu'il comprend des systèmes dioptricues d'entrée et de sortie c#opé- rant avec le bloc de détection pour fournir sur un cran ou un support photosensible une image intensifie du fond de l'oeil. 8. Dispositif suivant la revendication 7, caractéris- en ce que ledit.bloc comporte un système optoélectronique amplificateur d'image. 9. Dispositif suivant la revendication 8, caractérisé par un système de lodalisation ce scintillations sur la face arrière du bloc optoélectronique constitu' par un écran scintillant.