Brevet FR2372618A1 — publié le 19780630

L'invention corerne la radiographie et spécialement, mais non exclusivement, la branche de la radiographie appelée "tomographie axiale commandee par ordinateur". La tomographie axiale commandée par ordinateur permet d'évaluer le coefficient d'absorption, relativement aux rayons d'exploration utilise, en chacun d'une multitude de points distribues dans une tranche disposée suivant une section d'un corps à examiner. Une forme d'appareil capable d'effectuer cette evaluation est décrite dans le brevet français n0 69 29050. Il est usuel dans les appareils de ce genre de proJeter des rayons venant d'une source à travers la tranche mentionnée, suivant de multiples parcours et de détecter la quantité de rayons sortant du corps suivant chaque parcours. Par ces moyens, on peut déterminer l'absorption subie par les rayons sur chaque parcours et on traite les valeurs d'absorption ainsi déterminées pour évaluer les coefficients susdits. Afin que les rayons puissent être obligés à passer à travers la tranche susdite, il est usuel de prévoir une disposition de collimateur àtravers laquelle les rayons doivent passer après avoir quitte' la source et avant d'atteindre le corps. Toutefois, des considérations pratiques imposent habituellement une petite extension du collimateur entre la source et le corps relativement à la distance totale parcourue par les rayons lorsqu'ils traversent le corps pour arriver à la région où ils sont détectés. Cela donne lieu à un inconvénient, à savoir que si une quantité notable des rayons irradie la tranche, une partie des rayons s'étalent hors de la tranche et ne sont donc pas détectés, bien qu'ils contribuent évidemment au dosage de rayons administrés au corps. L'un des buts de l'invention est d'atténuer l'inconvénient susdit en réduisant l'étalement de rayons hors de la tranche. L'invention a pour objet une disposition de collimateur pour rayons pénétrants caractérisée par le fait qu'elle comprend un passage à travers lequel les rayons peuvent être transmis dans une direction donnée ou une direction moyenne donnée a au moins unélématplrcéà l'intérieur du passage et situé dans la direction donnée ou la direction moyenne donnée de sorte que #'étale- ment des rayons dans une direction pratiquement perrendiculaire à la direction donnée ou à la direction moyenne donnée est réduit en comparaison de l'étalement qui se produirait en l'absence du ou des éléments. Afin que l'invention puisse être clairement comprise et facilement mise en oeuvre, on décrira maintenant un mode d'exécution, à titre d'exemple seulement, à propos des dessins annexés sur lesquels la figure 1 montre en élévation un appareil radiographique d'un type auquel l'invention est spécialement applicable la figure 2 une coupe d'une disposition de collimateur de type connu, illustrant l'inconvénient susdit la figure 3 une vue similaire à la figure 2 montrant une disposition de collimateur selon un exemple de l'invention et la figure 4 une perspective de la disposition de collimateur de la figure 3. L'appareil représenté par la figure 1 comprend un plateau tournant annulaire 1 présentant en son centre une ouverture 2. Un corps 3 à examiner est supporté dans l'ouverture, habituellement de telle sorte que l'axe de rotation 4 du plateau tournant 1 passe au travers. Le corps 3 est supporté en position couchée sur une couchette 5 de section généralement semi-cylindrique et y est fixé au moyen d'une sangle 6 ou par tout autre moyen approprié. Un bourrage 7 est introduit entre le corps 3 et la couchette 5 de manie à exclure l'air (dans la mesure du possible) de la région qui entoure immédiatement le corps. Le plateau tournant 1 porte une source 8 de rayons X et une batterie 9 de détecteurs sensibles aux rayons tels que des cristaux scintillateurs munis chacun d'un collimateur respectif, les collimateurs étant disposés en une rangée 10. Il y a par exempleirente détecteurs dans la batterie 9 et l'angle total sous-tendu à la source 8 par cette batterie est par exemple de 100. Les détecteurs de la batterie 9 sont bien entendu disposés côte à côte dans un plan d'épaisseur finie. Dans certaines circonstances, les détecteurs sont trop nombreux et trop grands pour être disposés exactement cote à c8te et dans ces conditions, on peut les disposer de façon qu'ils soient pratiquement côte à côte dans le plan susdit en les pla çant à des distances différentes de la source. Les variations de distance sont maintenues aussi petites que possible. Afin que tous les détecteurs de la batterie 9 puissent être irradiés simultanément sans émission de rayons non nécessaires, il faut que la source 8 engendre un faisceau de rayons en éventail 11 et à cet effet, une disposition de collimateur 12 est interposée entre la source 8 et le corps 3. Grâce aux collimateurs de la rangée 10, le faisceau de rayons 11 est divisé en pinceaux au nombre de trente (dans cet exemple) et afin que ces pinceaux puissent effectuer un balayage relativement au corps 3 de manière à permettre la mesure de l'absorption subie par les rayons sur de nombreux parcours à travers le corps 3, la source 8 et la batterie de détecteurs 9 (ainsi que la rangée de collimateurs 10) sont capables d'effectuer des mouvements de translation en va-et-vient dans le plan du dessin. A cet effet, la source 8 et la batterie de détecteurs 9 sont montés sur un étrier de balayage 13 qui peut effectuer un mouvement de va-et-vient sur des guides linéaires 14 et 15 prévus sur le plateau tournant 1.L'étrier 13 est entratné au moyen d'une courroie crantée 16 à laquelle il est accouplé par un support 17, la courroie 16 étant tendue entre deux rouleaux dentés 18 et 19 montés dans des consoles (non représentées) fixées au plateau tournant 1. Le rouleau 18 est simplement un rouleau fou mais i #rouleau 19 est entratné au moyen d'un moteur électrique réversible 20 qui est monté de façon fixe sur le plateau tournant 1 au moyen d'une disposition de support 21. Outre le mouvement de translation de balayage mentionné plus haut, la source 8 et l'ensemble de détecteurs 9 et de collimateurs 10 peuvent exécuter un mouvement de rotation de balayage autour du corps 3 car le plateau tournant 1 peut tourner autour de l'axe 4 sous l'action d'un moteur 22 qui entrasse une roue dentée 23 conçue pour coopérer avec une denture (non représentée) prévue sur toute la périphérie du plateau tournant 1. Deux roues folles 24 et 25, similaires à la roue dentée 23, servent à supporter le plateau tournant 1 dans un plan vertical. On peut aussi utiliser un grand payer annulaire dans l'ouverture 2 pour supporter le plateau 1. Etant donné que le plateau tournant 1 et ses annexes sont mis en rotation autour du corps, il est nécessaire de compenser les forces déséquilibrés qui seraient engendrées chaque fois que le mouvement de translation communiqué à l'étrier 13 amènerait le centre de gravité de la source 8 d'un côté ou de l'autre de la ligne verticale passant par l'axe 4. A cet effet, un contrepoids 26 est fixé à la courroie 16, en son brin opposé à la source 8. En service, le mouvement de rotation communiqué au plateau tournant 1 par le moteur 22 s'effectue par étapes de 100 (correspondant à l'angle du faisceau de rayons 11) et entre les étapes de mouvement orbital, l'étrier 13 est entraîné par le moteur 20, par l'intermédiaire de la courroie 16, de manière à effectuer un seul balayage en rotation (du faisceau 11 relativement au corps) dans un sens ou dans l'autre. A mesure que le balayage se déroule, les rayons sortant du corps 3 par de multiples parcours différents sont détectés par la batterie de détecteurs 9 et chaque détecteur alimente un circuit respectif de prétraitement comme celui qui est indiqué à l'intérieur du contourentireté 27.Chaque circuit de prétraitement tel que 27 comprend un amplificateur 28, un intégrateur 29, un circuit convertisseur analogique-numérique 30 et un circuit convertisseur logarithmique 31. Les circuits tels que 31 appartenant à chacun des circuits de prétraitement tels que 27 sont couplés à un circuit de traitement approprié, qui n'est pas représenté car il peut entre constitué par toute disposition permettant de traiter les données qui lui sont amenées afin d'levai luer les coefficients d'absorption susdits. Afin qu'il soit possible de surveiller le progrès du balayage, le plateau tournant 1 porte dans cet exemple un réticule annulaire 32 et une cellule photoélectrique fixe 33, ainsi qu'une source lumineuse associée (non représentée) de manière à fournir des impulsions de rythme indiquant le passage des traits du réticule entre la source lumineuse et la cellule photoélectrique. De même, l'étrier 13 porte un réticule linéaire 34 et une deuxième cellule photoélectrique 35, fixée cette fois au plateau tournant 1, est prévue pour coopérer avec une source lumineuse respective (non représentée) de manière à surveiller le progrès des balayages de translation et à fournir des impulsions de rythme indiquant ce progrès. Les impulsions de rythme tirées de la cellule photoélectrique 35 sont appliquées aux intégrateurs 29 de chacun des circuits de prétraitement 27 de manière à lire et à remettre à zéro les intégrateurs. Les impulsions de rythme sont aussi appliquées au circuit de traitement en même temps que les signaux de sortie des circuits convertisseurs logarithmiques tels que 31. ia figure 2 montre en fait, mais non à l'échelle, une coupe prise perpendiculairement au plan du plateau tournant 1 de la figure 1, montrant le collimateur de source 12, le faisceau de rayons 11, la rangée de collimateurs 10 et la batterie de détecteurs 9, la coupe étant prise suivant une ligne correspondant à la direction moyenne suivant laquelle les rayons venant de la source 8 sont transmis à travers le collimateur 12. Les éléments de la figure 2 qui correspondent à ceux de la figure 1 portent les mêmes références, mais dans le cas du collimateur lOr et du détecteur 9r de la figure 2, le suffixe r indique que la coupe est celle d'un collimateur et d'un détecteur particuliers. Dans ce cas, le détecteur 9r est un détecteur central de la batterie 9. Comme le montre la figure 2, les limites de l'é- tendue utile du faisceau de rayons dans une direction perpendiculaire au plan du faisceau sont indiquées par les traits mixtes parallèles. Toutefois, les extrémités réelles du rayonnement, dues à l'inconvénient d'étalement mentionné plus haut, sont indiquées par les tiretés divergents. Cet étalement des rayons signifie qu'il existe une "pénombre" de rayonnement indiquée en 36 qui n'est pas détectée par les détecteurs et qui n'est donc pas utile à l'examen mais représente une exposition superflue du corps 3 aux rayons. En particulier, s'il s'agit d'examiner plusieurs tranches adjacentes du corps 3, il est possible qu'une tranche particulière tembe dans la pénombre de plusieurs examens et reçoive donc une dose non négligeable de rayons. Selon cet exemple de l'invention et comme le montre la figure 3, une plaque diviseuse de faisceau 37 est prévue à l'intérieur et au centre du collimateur 12, parallèlement aux plaques supérieure et inférieure de celui-ci. La plaque 37 est formée de matière absorbant les rayons X comme le plomb, un alliage plombantimoine ou le molybdène et elle est de préférence placée dans des gorges prévues dans les parois verticales du collimateur 12. Ou encore, la plaque 37 pourrait être supportée par des croisillons appropriés formés sur une matière transparente aux rayons X, La plaque 37 doit être aussi rigide que possible.La figure 3 montre que l'étendue de la pénombre, comme indiqué en 38, est notablement inférieure à l'étendue 36 de la pénombre sur la figure 2 ; les pinceaux les plus divergents de la disposition de la figure 3 proviennent du centre de la source linéaire de rayons et non des extrémités comme dans la disposition des la figure 2. On peut encore réduire l'étendue de la pénombre en prévoyant d'autres plaques diviseuses de faisceau parallèles à la plaque 37. Par exemple, on pourrait utiliser trois ou cinq de ces plaques. La figure 4 montre en perspective la disposition de collimateur de la figure 3 et indique comment la plaque 37 est placée à l'intérieur du passage de rayons formé par le collimateur 12 ; la plaque 37 part de l'extrémité du collimateur 12 qui serait voisine en service de la source de rayons X et se dirige vers l'extérieur dans une direction qui correspond à la direction moyenne suivant laquelle les rayons sont transmis à travers le passage. On a décrit l'invention à propos d'un appareil dans lequel on utilise un faisceau de rayons 11 en éventail, mais ce n'est pas nécessairement le cas et la source 8 pourrait, si on le désire, être collimatée de manière à fournir un seul pinceau de rayons dirigé vers un seul détecteur au lieu d'une batterie de détecteurs. Selon une autre variante, la source peut être con çue pour engendrer un faisceau de rayons assez large pour embrase tout le corps à examiner, une batterie de détecteurs de dimension appropriée étant prévue de façon qu'aucun mouvement de translation ne soit nécessaire. Dans certaines conditions, il peut être avantageux de prévoir une masse atténuatrice de forme appropriée entre la source et le corps et/ou entre le corps et les détecteurs de manière à réduire la gamme dynamique de rayons incidents atteignant les détecteurs. On peut prévoir une telle masse, si on le désire, sans sortir du cadre de 1'inwntion. C'est lorsqu'elle est mince qu'une plaque telle que 37 assure le plus efficacement la géométrie correcte dans le but visé, mais les plaques minces tendent à Etre fragiles et instables. Il se produit une très faible perte des pinceaux utiles de rayons X si l'on utilise des éléments de forme appropriée pour supporter le plateau latéralement. Ces éléments doivent aussi être minces et ne pas être situés de manière à occulter les rayons X en direction d'un détecteur plus que d'un autre. Une structure appropriée est formée par l'enveloppe d'une famille de courbes partant du foyer du tube perpendiculairement à la ligne focale et disposées de manière à intercepter les rayons X approximativement dans une mesure égale sous tous les angles du faisceau. On peut donc utiliser une forme comme celle de l'éventail classique en papier. Si un tel éventail remplit l'espacement du collimateur fondamental 12, la plaque 37 étant omise, il assure par lui-même une certaine diminution de la pénombre. Plusieurs éventails assureraient une meilleure diminution de la pénombre. On pourrait ainsi utiliser un ou des ventilateurs avec ou sans une ou des plaques. Evidemment, si l'on utilise une plaque, il n'est pas nécessaire que l'élément support parcourt toute la longueur de la plaque et on pourrait utiliser un ressort en fil métallique en zigzag. REVENDICATIONS 1 - Disposition de collimateur pour rayons pénétrants caractérisée par le fait qu'elle comprend un passage à travers lequel les rayons peuvent être transmis dans une drection donnée ou une direction moyenne donnée et au moins un élément placé à l'intérieur du passage et situé dans la direction donnée ou la direction moyenne donnée de sorte que l'étalement des rayons dans une direction pratiquement perpendiculaire à la direction donnée ou à la direction moyenne donnée est réduit en comparaison de l'étalement qui se produirait en l'absence du ou des éléments. 2 - Disposition selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le passage est définie par des plaques collimatrices en éventail pratiquement parallèles et superposées et par des éléments de paroi latérale reliant les côtés de ces plaques. 3 - Disposition selon la revendication 2, caractérisée par le fait que l'élément est constitué par au moins une plaque collimatrice supplémentaire disposée entre les premières et pratiquement parallèle à celles-ci. 4 - Disposition selon la revendication 3, caractériséspar le fait que les éléments de paroi latérale sont munis de supports destinés à supporter la ou les plaques collimatrices supplémentaires. 5 - Disposition selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisée par le fait que la ou les plaques oollimatrices supplémentaires ont pratiquement la même extension, dans la direction donnée ou la direction moyenne donnée, que les premières plaques collimatrices mentionnées. 6 - Appareil de tomographie axiale commandée par ordinateur comprenant une disposition selon l'une des revendications 1 à 5. 7 - Appareil de tomographie axiale commandée par ordinateur, comprenant des moyens qui définissent une position du patient, une source de rayons X disposée de manière à projeter les rayons à travers une région choisie de ladite position, des moyens permettant d'imprimer à la source un mouvement angulaire autour de la position du patient pour irradier la région par de multiples directions différentes, des moyens permettant de détecter les ra yons sortant du corps suivant de nombreux parcours pratiquement linéaires traversant la région au cours du mouvement angulaire des moyens permettant de traiter les signaux qui indiquent les rayons ainsi détectés pour donner une représentation de la variation d'absorption des rayons sur une tranche du corps d'un patient disposée dans la région, et une disposition de collimateur prévue entre la source et la position du patient, conçue pour participer au mouvement angulaire de la source et à travers laquelle les rayons sont transmis, appareil caractérisé par le fait que la disposition de collimateur comprend une première et une deuxième plaques collimatrices superposées et pratiquement parallèles dont l'espacement est pratiquement égal à l'épaisseur de la tranche et au moins une plaque collimatrice supplémentaire disposée entre les premières et pratiquement parallèle à celles-ci.