Brevet FR2342706A1 — publié le 19770930

La présente invention a trait à la radiographie, et elle concerne plus particulièrement cette branche de la radiographie qui est connue sous le nom de tomogranhie axiale à laide d'un calculateur, ou en abrégé C*A.T. Un app & eil po-ar effectuer une tomographie axiale à l'aide d'un calculateur a pour but d'évaluer# le coefficient d!absorption, par rapport au rayonnement utilisé, en chacun d'un ensemble d'endroits répartis sur une tranche planaire d'un corps à examiner. L'évaluation est h.abituellement effectuée en traitant de façon appropriée des signaux représentatifs de l'absorption subie par le rayounement lors de la traversée de chacun de; nombreux trajets de faisceau sensiblement linéaires à travers le corps dans le plan de la tranche. Pour obtenir les signaux nécessaires, il est courant de déplacer une source de rayonnement par rapport au corps et de détecter le rayonnement émergeant du c8té du corps opposé à la source, tandis que celle-ci prend de nombreuses positions différentes par rapport au corps, comme décrit dans un exemple donné dans le brevet français NO 6929050. Si l'on désire recueillir les signaux rapidement, il est commode d'utiliser une source étalée, planaire, en forme d'éven- tail, d'un rayonnement qui en#toure au moins une partie importante de la tranche du corps à examiner, les plans-de l'étalement de rayonnement et de la tranche du corps étant en co#cidence. Un tel étalement -peut être un éventail continu de rayonnement ou peut, si on le désire , être subdivisé par des collimateurs entre le corps et la source.Un réseau de dispositifs détecteurs est dis- --posé sur le coté du corps gposé à la source de sorte que chacun détecte le rayonnement- émergeant du corps le long d'un trajet de faisceau respectif, les -trajets étant divergents, et la source ainsi que les dispositifs détecteurs sont entraînés en rotation autour du corps autour d'un axe commun sensiblement perpendiculai- re aux plans de la tranche;et de l'étalement de rayonnement, de façon à délivrer des signaux ayant trait à l'absorption subie par le rayonnement lors de la traversée d'autres groupes de trajets de faisceau ; des signaux ayant trait à de nombreux groupes de trajets de faisceau étant obtenus par rotation de la source et des dispositifs détecteurs sur, par exemple, un angle dépassant de 1800 environ l'angle de l'éventail de rayonnement. Une telle technique est décrite et revendiquée dans le brevet français NO 6937963. De préférence, les signaux sont triés en jeux ayant trait à des faisceaux de trajet sensiblement parallèle et sont traités, un jeu à la fois, par la technique décrite et revendiquée dans la demande française NO 7414031, en tenant compte du fait que les trajets de faisceau parallèles ne sont pas uniformément répartis d'un bord à l'autre de la tranche. Les brevets français NO 6929050, 7418993 et 7414031 sont inclus ici à titre de référence.On comprendra que les données n'ont pas besoin d'être triées en jeux de trajets de faisceau parallèles, pourvu qu'un traitement approprié soit appliqué aux répartitions en éventail des trajets de faisceau. Une difficulté surgit, toutefois, du fait de la tendance de dispositifs détecteurs différents à présenter une dérive du gain les uns par rapport aux autres durant le temps pris pour recueillir les signaux, c'est-à-dire le temps d'analyse. Puisqu'un détecteur donné délivre toujours des signaux ayant trait à des trajets de faisceau à une distance perpendiculaire constante de l'axe de rotation, une telle dérive provoque la superposition d'anneaux parasites dans la représentation des coefficients évalués. C'est un des buts de la présente invention de réduire la difficulté précitée. Conformément à l'invention, on prévoit un appareil ra diographîque comprenant une source destinée à projeter un étalement en forme en éventail d'un rayonnement pénétrant à travers une tranche du corps d'un malade, des moyens pour amener ladite source à effectuer au moins un déplacement angulaire, par rapport au corps, autour d'un axe entrecoupant la tranche de façon à projeter le rayonnement à travers le corps depuis un ensemble de directions, un ensemble de dispositifs détecteurs disposés pour recevoir le rayonnement après projection à travers le corps et un ensemble de plaques disposées entre le corps et les dispositifs détecteurs pour réduire l'incidence, sur des dispositifs détecteurs irradiés, de rayonnement émis par ladite source le long de trajets indirects, appareil dans lequel ladite source et lesdites plaques sont agencées pour se déplacer par rapport auxdits dispositifs détecteurs, la disposition étant telle que lesdites plaques présentent sensiblement la même ouverture de sortie à chaque dispositif détecteur en dépit du mouvement relatif. Afin que l'invention puisse être clairement comprise et facilement mise en oeuvre, un de ses modes de réalisation sera maintenant décrit, à titre d'exemple seulement, en se référant aux dessins annexés. La figure 1 représente, en élévation antérieure schématique, un appareil selon un exemple de l'invention; la figure 2 montre la relation de plaques chicanes collimatrices par rapport aux dispositifs détecteurs; la figure 3 est un diagramme utilisé pour expliquer les caractéristiques des plaques chicanes collimatrices. On se réfère aux figures, un tube générateur de rayons X 1, typiquement un tube à anode rotative de construction classique, est monté sur un anneau 2 déplaçable angulalrement de façon à irradier une partie 3 du corps d'un malade. Le tube l est agencé pour délivrer un étalement 4 en forme d'éventail, sensiblement plan, de rayonnement X, et le corps est positionné de sorte que la partie 3, qui représente une tranche en coupe sur laquelle les coefficients drabsorption doivent être évalués, se trouve dans le plan de ltétalement 4. Le déplacement angulaire de l'anneau 2 se produit autour d'un axe 5 qui est disposé, dans cet exemple, sensiblement au centre de la partie 3 du corps et est perpendiculaire au plan de ltétalement 4.La force motrice pour réaliser le déplz- cernent angulaire de l'anneau 2 est un moteur électrique 6 qui en traque une roue dentée 7. Cette dernière coopère avec des dents d'engrenage réalisées tout autour de la périphérie interne de l'an neau 2. Le moteur 6 est monté sur un châssis principal station naire 8 concentrique à l'anneau 2 et suffisamment grand pour permettre au corps de passer au travers en position couchée. Le corps est supporté par un lit 10, qui est lul-meme supporté tel qu'en Il sur l'un et l'autre côté d'un portique d'analyse, et y est fixé au moyen d'une sangle 12. Un matériau de remplissage 13, qui peut contenir de l'eau ou un matériau visqueux ou particulare dans un ou plusieurs sacs en matière plastique, est placé entre le corps et le lit 10 dans la région d'examen de façon à réduire l'emprisonnement d'air entre la partie 3 du corps et le lit 10. Le matériau 13 présente de préférence une absorption au rayonnement X similaire aux tissus humains. Le chassis principal 8 supporte également une série 14 de dispositifs détecteurs, les dispositifs étant disposes sur un trajet circulaire concentrique à, mais de rayon plus grand que l'anneau 2, c'est--dire centré sur l'axe 5. Le réseau s'étend sur un angle qui, dans l'exemple, est sensiblement égal à la somme de 1800 et de l'angle d'ouverture de l'éventail. Puisque l'angle de l'étalement 4 en éventail du rayonnement est de 400 dans l'exemple, l'étendue du réseau détecteur 14 est approximativement 2200.Cette étendue est nécessaire afin que des signaux puissent etre obtenus, ayant trait à des jeux contenant des nombres égaux de trajets de faisceau parallèles répartis sur sensiblement 1800 ainsi qu'il est nécessaire pour un fonctionnement à précision élevée si les signaux doivent être traités selon la technique décrite et revendiquée dans la demande de brevet français précitée N0 7414031. Si on le désire-, le réseau détecteur peut s'étendre sur les 3600. Chaque dispositif détecteur dans le réseau 14 comporte typiquement un cristal scintillateur, par exemple de l'iodure de caesium activé au thallium, conjointement avec un élément photosensible tel qu'un tube photornultiplicateur ou une photodiode. Entre le réseau détecteur 14 et le corps est disposé un dispositif collimateur 15,16 pour réduire le rayonnement diffus tombant sur les dispositifs détecteurs. L'élément 15 du dispositif collimateur comporte une paire de plaques disposées parallèlement au plan de l'étalement 4 de rayonnement et l'élément 16 comporte une chicane consistant en un ensemble de plaques collimatrlces qui sont parallèles entre elles dans une direction et inclinées sur les lignes de jonction entre des cristaux détecteurs adjacents ainsi qu'il sera décrit plus en détail ci-après.La chicane 16, tout en réduisant la quantité de rayonnement diffus incident, ne définit pas un angle précis 4incidence pour chaque détecteur individuel. Ceci permet aux dispositifs détecteurs de recevoir le rayonnement projeté le long de différents faisceaux à l'intérieur de l'étalement 4 lorsque le rayonnement balaye les dispositifs durant le déplacement angulaire de l'anneau 2.Le pas des plaques chicanes n'est pas nécessairement lié à la distance entre des parties correspondantes de dispositifs détecteurs adjacents, toutefois il est typiquement de la même grandeur que ou inférieur au pas des détecteurs Les dispositifs détecteurs dans certaines parties du réseau 14 doivent pouvoir recevoir un rayonnement provenant d'un angle quelconque à l'intérieur de l'étalement 4 et ainsi chaque détecteur est agencé pour voir la source à travers une ouverture ayant un champ de vision de 400. On comprendra qu'il faut tenir compte, lors de la détermination de l'emplacement des dispositifs détecteurs, du fait que le tract circulaire sur lequel les dispositifs détecteurs sont situés est de diamètre plus grand que la trajectoire de la source ponctuelle de rayonnement effective. Dans un exemple, 660 détecteurs sont prévus, espacés angulairement de 1/3 par rapport à l'axe 5. En fonctionnement, l'analyse active commence avec l'éventail se trouvant dans une position pour irradier un groupe de détecteurs à une extrémité du réseau 14 et l'anneau 2, et avec lui la source 1, est déplacé angulairement autour de la partie 3 du corps autour de l'axe 5. En clair, lorsque le déplacement an gulaire progresse, le rayonnement balaye le réseau détecteur 14 les signaux de sortie délivrés par les dispositifs du réseau 14 étant échantillonnés à une vitesse déterminée par des impulsions de synchronisation délivrées par la coopération d'une cellule pho toélectrique 17, montée sur le chassis stationnaire 8,#et d'un graticule 18 monté sur l'anneau 2.A des intervalles réguliers, un dispositif détecteur à l'extrémité postérieure de l'étalement 4 est remplacé par un nouveau dispositif détecteur à l'extrémité antérieure de l'étalement 4, de sorte que des échantillons soient à chaque instant délivrés par le même nombre de-détecteurs. Afin de réduire les coûts, des détecteurs espacés les uns des autres de plus de l'angle d'éventail, ctest-à-dire des détecteurs qui ne peuvent pas être irradiés en meme temps, peuvent partager des photomulitplicateurs et/ou des circuits électriques en aval par multiplexage temporel. L'analyse est terminée lorsque tous les détecteurs ot été irradiés par le rayonnement qui a traversé le corps. Une telle disposition est représentée sur les figures des détecteurs espacés les uns des autres d'un angle de plus de 400 étant couplés, par l'intermédiaire de guides de lumière à fibre optique, tel que 19, à un photomultiplicateur commun, tel que 20, et chaque photomultiplicateur étant agencé pour alimenter un canal respectif comportant un amplificateur, tel que 21, un inté grateur, tel que 22, qui est lu et remis à zéro périodiquement par les impulsions de synchronisation précitées, un circuit convertisseur analogique-numerique, tel que 23, et un circuit convertisseur logarithmique, tel que 24.Tous les circuits convertisseurs logarithmiques, tel que 24, alimentent un circuit de traitement 25 qui est agencé pour trier les signaux qui lui sont appliqués en groupes ayant trait à des trajets de faisceau parallèles à travers la partie 3 du corps, pour ajuster les signaux afin de tenir compte de la non-uniformité précitée d'espacement des trajets de faisceau parallèles et pour traiter les signaux ainsi triés et ajustés conformément à la technique décrite et revendiquée dans la demande de brevet précitée pour évaluer le coefficient d'absorption en chacun d'un ensemble d'endroits répartis sur la tranche comportant la partie 3 du corps.De préférence, les coefficients ainsi évalués sont affichés sur un dispositif de visualisation tel qu'un tube à rayons cathodiques 26, qui possède des équipements pour photographier l'affichage s'y trouvant, et également délivrés à une mémoire à long terme 27. La mémoire 27 est de préférence une mémoire à bande ou disque magnétique. Le multiplexage temporel des différents photomultiplicateurs et canaux de circuits électriques en aval est effectué sous la commande d'un circuit de rythme 28 qui reçoit les impulsions de synchronisation précitées et développe d'autres signaux de synchroisatnon qui actionnent des portes dans le circuit 25 pour aiguiller les différents signaux vers leurs emplacements corrects. La disposition des chicanes 16 est schématiquement représentée en vue en plan à la figure 2a et, dans la même élévation qu'à la figure 1, à la figure 2b. Une partie du réseau détecteur 14 est également représentée. Comme à la figure 1, les chicanes et détecteurs sont chacun disposés sur des cercles centrés sur l'axe 5 et les jonctions entre des détecteurs individuels se trouvent sur des rayons à partir de cet axe. Les chicanes 16 sont, toutefois, radiales par rapport à I'orine des rayons X, de sorte qu'elles interceptent directement le rayonnement émis aussi peu que possible. Pour la même raison, elles sont relativement minces. De cette façon, elles permettent à un rayonnement direct, tel que 29, d'atteindre les détecteurs avec peu de perte, mais tendent intercepter un rayonnement diffus, tel que 30. La jonction entre des détecteurs Individuels est prévue pour comprendre un plan se trouvant à mi-chemin entre des détecteurs adjacents qui ne peuvent pas etre en contact physque réel. Il est néanmoins impossible d'empêcher les chicanes 15 d'intercepter au moins certains rayonnement émis directement depuis la source. De plus, les chicanes 96, au cours de la rota tion autour de l'axe 5, se déplacent par rapport aux détecteurs 14. Si les lectures de sortie provenant de chaque détecteur doivent etre d'importance égale, il est nécessaire de s'assurer que chaque détecteur perd la même proportion de rayonnement, sur des chicanes qtlelconques disposées sur son trajet, au cours de chaque période d'échantillonnage d'un intégrateur.En clair, pour des chicanes parallèics aux jonctions entre détecteurs (c'es > à-dire dans une direction perpendiculaire à la feuille de papier à la figure 2b), la synchronisation des intégrateurs doit être soigneusement régulée pour obtenir cet effet. Dans certaines circonstances, une erreur de synchronisation, équivalente à un déplacement circonférentiel de l'épaisseur d'une plaque chicane, pourrait conduire à une erretrqui peut être inacceptable. Dans la disposition de la figure 2, les chicanes 15 sont par conséquent placées de sorte qu'elles soient Inclinées par rapport aux jonctions entre détecteurs dans ladite direction. La quantité de chicane recouvrant chaque détecteur durant une période d'intégratIon est alors constante, en dépit d'erreurs de synchronisation, pourvu que l'espacement entre chicanes ne soit pas trop grand. La figure 3 montre la relation pour un cristal détecteur 14a, qui est blindé par plusieurs chicanes 16 dans la mesure indiquée en traits pleins. Si les chicanes se déplacent par rapport au détecteur vers la position indiquée par les pointillés, on peut voir que la longueur de chicane totale, masquant le détecteur, est sensiblement la même, On comprendra que d'autres formes et dispositions de chicanes peuvent etre utilisées, -par exemple des formes en S ou en chevron, pourvu que les chicanes présentent sensiblement la même ouverture de sortie pour le rayonnement vers chaque dispositif dé tecteur en dépit de leur déplacement relatif0 Cet effet nécessite que, lorsque la proportion d'une chicane quelconque masquant un dispositif détecteur augmente, la proportion de couverture ou de masquage d'une autre chicane doit diminuer sensiblement de la même quantité. Le pas des chicanes doit être suffisam#ent court pour procurer cet effet. Bien entendu, les chicanes peuvent entre disposées paral lèletrent aux lignes de jonction entre détecteurs si la synchronisation de l'intégrateur est commandée avec précision comme indiqué ciZdessus. Comme l'étalement 4 en forme d'éventail de rayonnement est plus aue suffisant pour embrasser la largeur de la partie 3 du corps dans le plan d'examen, chaque détecteur reçoit, au moins une fois durant l'examen, du rayonnement directement de la source 1. Les signaux de sortie obtenus à ces instants sont utilisés en tant que signaux d'étalonnage pour contrôler la sensibilité des détecteurs. Si le corps est trop grand dans certaines ou dans toutes ses dimensions pour permettre d'effectuer l'étallonnage précité pour tous les dispositifs détecteurs, une source auxiliaire 31 peut être montée sur l'anneau 2 au delà d'une extrémité de l'éven- tail de rayonnement et utilisée pour irradier les dispositifs détecteurs directement (c'est-à-dire sans traverser le corps) pour permettre d'obtenir des signaux d'étalonnage. La source auxiliaire 31 peut être un tube générateur de rayons X ou une source à radioisotope et peut projeter un rayonnement sur les dispositifs détecteurs le long d'un unique faisceau mince ou le long d'un étalement en éventail. Il est, bien entendu, nécessaire de tenir compte de la présence de la source auxiliaire lorsqu'on décide de quels dispositifs détecteurs peuvent partager les photomultiplicateurs etc. Si nécessaire, le rayonnement auxiliaire peut etre de répartition d'énergie différente de la source principale 1 de sorte qu'une information ayant trait aux deux sources, si elles sont appliquées dans un canal commun, peut être séparée en se basant sur l'énergie, une telle séparation étant bien connue dans la technique. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, plus d'une source de rayons X telle que 1 peuvent être prévues pour irradier le réseau détecteur tout entier au cours d'un déplacement angulaire moindre. REVENDICATIONS 1 - Appareil radiographique comprenant une source destinée à projeter un étalement en forme d'éventail de rayonnement pénétrant à travers une tranche du corps d'un malade, des moyens pour amener ladite source à accomplir au moins un déplacement angulaire par rapport au corps autour d'un axe entrecoupant la tranche de façon à projeter le rayonnement à travers le corps à partir d'un ensemble de directions, un ensemble de dispositifs détecteurs disposés pour recevoir le rayonnement après projection à travers le corps et un ensemble de plaques disposées entre le corps et les dispositifs détecteurs pour réduire l'incidence, sur des dispositifs détecteurs irradiés, du rayonnement émis depuis ladite source le long de trajets indirects, caractérisé en ce que ladite source et lesdites plaques sont agencées pour se déplacer par rapport auxdits dispositifs détecteurs, la disposition étant telle que lesdites plaques présentent sensiblement la même ouverture de sortie à chaque dispositif détecteur, en dépit du mouvement relatif. 2 - Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les dispositifs détecteurs sont disposés de sorte que les li indes de jonction entre détecteurs adjacents soient parallèles dans la direction de l'axe et en ce que lesdites plaques sont disposées dans des plans qui sont parallèles dans une direction inclinée par rapport à la direction de l'axe. 3 - Appareil selon une des revendications précédenis, caractérisé en ce que les dispositifs détecteurs sont disposés le long d'un trajet circulaire centré sur l'axe de sorte que les plans définis par les lignes de jonction entre détecteurs adjacents s'entrecoupent sur l'axe et en ce que lesdites plaques sont disposées sur un autre trajet circulaire centré sur l'axe à un rayon plus petit que le premier mais se trouvant dans des plans respectifs qui s'entrecoupent à la source. 4 - Appareil radiographique caractérisé en ce qu'il comprend une source destinée-à projeter un rayonnement en forme d'éventail de rayonnement pénétrant à travers une tranche du corps d'un malade ; des moyens pour déplacer angulairement la source par rapport au corps autour d'un axe, entrecoupant la tranche, de façon à projeter le rayonnement à travers le corps depuis un ensemble de directions ; des moyens détecteurs agencés pour mesurer l'intensité du rayonnement après passage à travers le corps, comprenant un ensemble de dispositifs détecteurs disposés en succession de sorte que les lignes de jonction entre des dispositifs détecteurs adjacents soient sensiblement parallèles audit axe ; un ensemble de plaques chicanes planes disposées entre le corps et la succession de dispositifs détecteurs et agencées de sorte que leurs plans s'entrecoupent sensiblement sur la source, sur une ligne Inclinée sur la direction dudit axe, le pas des plaques par rapport à l'espacement des détecteurs étant tel que les plaques présentent sensiblement la même ouverture de sortie à chaque détecteur irradié pour une position relative quelconque entre eux. 5 - Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que les dispositifs détecteurs sont disposés le long d'un trajet circulaire centré sur ledit axe et en ce que les plaques chicanes sont disposées le long d'un autre trajet circulaire centré sur ledit axe à un rayon plus faible que le trajet circulaire mentionné en premier lieu.