Brevet FR2412858A1 — publié le 19790720

La présente invention se rapporte à un dispositif pour le réglage automatique de la dose instantanée (ADR), dans lequel l'écran d'entrée de l'amplificateur d'images de rayons X optique électronique constitue le capteur, -tandis que la photocathode sert de transducteur. Le dispositif convient en particulier pour les amplificateurs d'images chirurgicaux. On connaît déjà des régulateurs de dose instantanée dans lesquels le capteur est formé par une chambre dtionisation. A 11 aide de cette méthode, on peut maintenir la dose instantanée a une valeur constante derriere le patient. Compte tenu du fait toutefois que le courant de signal fourni par la chambre dtioni- sation est-inde-pendant de lténergie des rayons X (de la tension du tube a rayons X), mais que, par contre, le facteur de transformation en dépend a un haut dégré, la clarté de l'image visible est très différente en cas de patients (parties du corps) de dif férentes grosseurs et de différentes transparences aux rayons. Par ailleurs, on connaît des dispositifs de réglage automatique de dose instantanée dans lesquels le capteur est constitué par l'écran de sortie-de l'amplificateur d'iflages. Dans ces dispositifs, le signal de contrôle-necessaire à la régulation est obtenu par prélevement et transformation optiques compliqués (signal lumineux -signal optique) de sorte que ces dispositifs ne pourraient que tres difficilement être adaptés aux appareils existant déjà mais ne disposant pas d'un régulateur automatique de dose instantanée. La modification de la construction du diviseur d'images, l'incorporation du multiplicateur d'électrons et l'alimentation en tension-seraient absolument indispensables. Les exigences spéciales de l'unité de l'alimentation du multiplicateur d'electrons devraient également être satisfaites. Ce dispositif maintient la luminance de l'écran de sortie de l'amplificateur d'images à un niveau constant, mais il y a toutefois lieu de remarquer que du fait que le facteur de transformation de l'amplificateur d'images dépend de la tension du tube à rayons X, il se produit, derriere le patient, une dose instantanée augmentée, en particulier en cas. de faibles KV. Dans un autre groupe de régulateurs de instantanée connus, on utilise un élément photoactif (élément photo-électrique, photodiode etc.). Dans ces variantes également, on admet la modification de la oonstruction du diviseur d'images ainsi que la solution du captage de la lumiere. Dans un autre groupe de régulateurs de dose instantanée, le signal de contrôle (courant de signal du Vidicon de la caméra TV, signal vidéo) est dérivé de la channe de télévision fermée. L'intervention dans la chaine de télévision peut affecter le fonctionnement du systeme de télévision de sorte que cela ne peut être réalisé qu'à l'aide de circuits complémentaires appropriés.Si, à vrai dire, le signal dérivé de la channe de télévision pouvait permettre une régulation différenciée (au prix d'une électronique compliquée), cela pourrait, dans le cas des dispositifs d'amplification d'images chirurgicaux, être considéré comme superflu (exagérément cher) attendu que dans ce cas la radioscopie avec amplification d'images sert en particulier au contr8le pendant les opérations. Comme inconvénient on peut indiquer que la probabilité de détérioration dans la chaîne de télévision constituée de nombreux composants est beaucoup plus grande que dans l'amplificateur d'images, la déterioration produisant une perturbation dans le fonctionnement du dispositif de réglage automatique de la dose instantanée qui aurait pour conséquence une augmentation de la dose instantanée et du rayonnement.En utilisant le courant due photocathode de l'amplificateur dtimages,on peut mieux maitriser la dose instantanée, attendu que, dans ce cas, à l'inverse des nombreuses solutions précitées, la dose instantanée mesurable dans le plan d'entrée de l'amplificateur d'images constitue la caractéristique réglée et que le signal de contrôle est, de façon tres simple, disponible à l'état terminé. La présente invention a par conséquent pour objet de trouver une solution qui, pour toute la gamme des grosseurs et des transparences aux rayons des malades, telles qu'elles existent dans la pratique, fournisse une image de bonne qualité avec radiation minimale du malade et du- personnel de service et=-qui puisse êtré,- soit incorporée dans l'appareil à rayons X ou, en tant qu'adaptateur, entre adaptée de façon simple, en particulier aux installations d'amplification d'images de rayons X chirurgicales, bien que cette solution doive pouvoir être également utilisée avantageusement dans les appareils à rayon X de la médecine interne. La présente invention part du fait connu que le courant de photocathode de l'amplificateur d'images de'rayions X est proportionnel à la dose instantanée mesurée dans le plan d'entrée de l'am- plificateur images. L'écran d'entrée en CsI constitue la capteur qui, sous l'effet des photons des rayons X, émet une quantité de photons lumineux correspondant au rendement quantique. Les photons lumineux liberent des électrons de la photocathode, le résultat peut être indiqué en unités nA/mR/s. Lorsqu'on utilise la résistance R, le signal de contre est obtenu sous la forme d'une tension.La figure 1 représente la relation existant entre le signal de contrôle UKE et la dose instantanée mesurée dans le plan d'entrée de l'amplificatenr d'images. Sur la figure, on peut voir également la relation entre le facteur de transformation de l'écran d'entrée de l'amplificateur d'images et la tension du tube à rayons X. Compte tenu du fait que le facteur de transformation de l'amplificateur images dépend en premier lieu du facteur de transformation-de l'écran d'entrée, la densité lumineuse de l'image de sortie de l'amplificateur d'images reste constante, bien que, à un signal de contrôle déterminé appartiennent des valeurs de dose instantanée légerement différentes. A une tension déterminée Uro des tubes à rayons X et à une dose instantanée Do > on peut associer un signal de contrôle bien définé UKEo. Le signal d'un ordre de grandeur de -quelques mV est, dans l'amplificateur à courant continu, amplifié à la grandeur V et parvient, avec le signal de base, au comparateur.Le signal de contrôles"écarte du signal de base conformément au degré de l'écart de la caractéristique réglée et, tant que cet écart mentionné existe, le signal de correction du comparateur maintient en fonctionnement l'organe exécuteur et l'or- gane d'intervention qui font varier la valeur des caractéristiques modifiées jusqu a ce que la caractéristique réglée atteigne la valeur de base préalablement considérée comme appropriée. Dans les dispositifs d'amplification d'images chirurgicaux, la source de rayonnement est réalisée en un seul systeme de sorte que l'invention n' est possible que du côté primaire et que les caractéristiques modifiées représentent les tensions primaires du transformateur haute tension ou du transformateur de chauffage. L'organe de réglage est un transformateur à tore qui est entraîné en rotation avec un servomoteur. Dans le dispositif on peut enclencher trois modes de fonctionnement ; le réglage automatique simultanée de mA et de kV ; le réglage automatique de mA, réglage manuel de kV ou le réglage de mA et réglage automatique de kV. La figure 2 représente le mode de réalisation du dispositif selon l'invention pour le réglage automatique de la dose instantanée. Le courant de photocathode de l'amplificateur 1 d'images de rayons X produit, sur la résistance 2, une tension proportionnelle à la dose instantané. L'amplificateur à courant continu 3 présente- une résistance d'entrée tres élevée, une amplification de haut degré, et -une stabilité et supression élevées communes du signal -, attendu que des parametres éventuellement plus faibles pourraient provoquer une augmentation de la dose instantanée et une détèrioration de la qualité de l'image. Le signal de sortie de l'amplificateur parvient à l'organe comparateur 4.Cette unité est un comparateur à fenêtre dont le niveau de basculement peut être réglé à l'aide des générateurs de signaux de base 5 et 6. Le générateur de signaux de base 5 détermine le niveau inférieur de la zone des valeurs de base, et le générateur 6 le niveau supérieur. La différence entre les deux niveaux caractérisent la sensibilité du dispositif de réglage automatique de la dose instantanée. Si la dose instantanée tombe entre les deux valeurs, l'organe degré glage se troùve dans un état stationnaire, mais si par contre la dose est inférieure ou supérieure, le comparateur à fenêtre 4 actionne l'unité de commutation 7 qui à son tour actionne l'or- gane exécuteur 8 (servomoteur). Le servomoteur tournant dans un sens ou dans l'autre exerce une influence sur l'organe de réglage 9 de sorte que la dose instantanée augmente ou diminue jusqu'à ce que la zone des valeurs de base soit atteinte.Le transformateur de réglage à tore fournit la tension primaire du transformateur haute tension de la position finale inférieure à la position finale supérieure (U - -U ) et assure la variation nécessaire de la mrn maxtension du tube (Ur - Urax). mln max Un systeme de transformateur auxiliaire produit, à partir de la variation de tension du tore la variation de tension de chauffage nécessaire au réglage du courant du tube à rayon X dans la zone comprise entre Ir . et Ir . Tandis que la tension du min max tore varie de Umin à U , la tension de chauffage varie de mln max U + U = U à U + U = Uf , U étant constant. c fi fmin c f2 max c A l'aide de l'unité de commutation 13, on peut procéder au réglage automatique de kV et mA, au réglage manuel ou automatique de kV, et au réglage manuel de mA, (source de rayonnement 10, réglage manuel mAIl, transformateur à gradins 12). Le chauffage de la cathode du tube à rayon X ne peut s'effectuer qu'avec une constante de temps relativement élevée de sorte qu'il est nécessaire de trouver une solution spéciale en vue d'obtenir un réglage rapide et extremement sensible.En cas d'un réglage rapide, la caractéristique réglée atteint déJà la zone des valeurs de base alors que le courant du tube n'a pas encore atteint la valeur mA réglée par la tension partielle, de sorte que le signal de con trôle et la caractéristique réglée -continuent encore à augmenter apres l'arrêt de l'organe d'exécution ou de réglage. Si la zone des valeurs de base n'est pas suffisamment large, il se produit un état transitoire, mais si, par contre, on choisit une zone trop large, la sensibilité diminue. La solution selon l'invention consiste à prévoir deux zones de valeurs de base dont l'une est plus large tandis que l'autre, plus étroite, se situe à l'intérieur de cette derniere. Jusqu a ce que soit atteint le niveau moins sensible, le réglage s'effectue en continu puis, le niveau plus sensible, que l'unité de commutation 7 commute en synchronisation avec le comparateur 4, est rapproché par degré par le systeme. De cette façon, on obtient un compromis optimal entre la vitesse et la sensibilite. Si on utilise différentes ouvertures de tubes de-rayonsx, il convient de modifier le rapport du signal de base et de la valeur de base dans chaque cas individuel, car sinon la dose serait trop forte et la qualité de l'image s'en ressentirait. Dans le dispositif de réglage automatique de la dose instantanée, on peut avec des bouton-poussoirs correspondants aux trois ouvertures de tubes, (grande, moyenne, petite) choisir trois signaux de base fixes (zones de signal de base). Sur la figure 2, la référence 10a désigne le tube à rayons X. Lorsqu'on utilise un diaphragme, le signal de base doit etre également modifié. Si l'ouverture du diaphragme peut être réglée en continu, le signal de base varie avantageusement en continu, mais si le réglage s'effectue par degrés, la variation du signal de base s'effectue également par degré. Lors de l'enclenchement de chaque radioscopie, le systeme de réglage part de la position finale inférieure (Urmin et min ou Irmin > ou ton- formément aux différents modes de fonctionnement) et, après déclen- chement, retourne dans cette position finale. Cette solution est considérée comme favorable aussi bien du point de vue de la protection du dispositif (amplificateur d'images vidicon) que du point dr vue de la protection contre les rayonnements. Lors de ltarret, on a la possibilité de fixer à chaque fois l'état. Il en ressort de ce qui précede que le dispositif peut tre facilement raccorde a n importe quel appareil à rayons X contenant un amplificateur d'images. Le signal de contra le peut, sans intervention séparée, être obtenu de façon simple sans que le prélèvement du signal sous quelque forme que ce soit, gêne le fonctionnement de la chaîne de transmission d'images. Le dispositif assure une image de qualité moyennement bonne dans toute la zone de la variation de la transparence aux rayons ce qui est d au réglage automatique commun judicieusement choisi de la tension et du courant du tube à rayons X. Grâce à la possibilité de réglage des différents parametres du dispositif de réglage automatique de la dose instantanée à l'intérieur de larges limites, on peut également satisfaire aux différentes exigences médicales individuelles. Le dispositif ne renferme qu un assez petit nombre de composants ce qui a été rendu possible par l'emploi de circuits électriques intégrés de grande fiabilité. Tout en assurant la commodité du médecin, l'emploi du dispositif automatique de réglage de la dose instantanée permet une diminution extrêmement importante de cette dernière et de la dose intégrée comparée aux radioscopies traditionnelles et ce du fait que la dose instantanée représente la caractéristique réglée derrière le malade. REVENDICATIONS I. Régulateur automatique de la dose instantanée- pour appareils à rayons X avec amplificateur d'images de rayons X, caractérisé par le fait que le signal de contrôle nécessaire au réglage est obtenu à partir de la photocathode de l'amplificateur d'images de rayons X. 2. Régulateur automatique de la dose instantanée selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte un amplificateur, un comparateur, des organes formant le signal de base, une unité commandant le servomoteur ainsi qu'un organe de réglage actionné par le servomoteur. 3. Régulateur automatique de la dose instantanée selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'organe servant à effectuer la comparaison est un comparateur à fenêtres dont le niveau de basculement peut être réglé à l'aide des organes formant le signal de bas-e stable. 4. Régulateur automatique de la dose instantanée selon la revendication 3, caractérisé par le fait qu'à l'aide des organes formant le signal de base on peut régler deux zones de valeurs de base (une large et une étroite à l'intérieur de cette dernière) qui sont commutées par l'unité de commande du servomoteur suivant le rapport existant entre la caractéristique réglée en synchronisme avec les phases du déplacement du servomoteur et les zones des valeurs de base. 5. Régulateur automatique de la dose instantanée selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le réglage s'effectue en continu jusqu'à ce que la plus large zone des valeurs de base soit atteinte, après quoi il s'effectue par degré jusqu'à ce que soit atteinte la zone plus étroite assurant la dose instantanée nominale. 6. Régulateur automatique de la dose instantanée selon la revendication 1 ou 5, caractérisé par le fait que différents signaux de base fixes peuvent être choisis conformément aux différentes ouvertures du tube. 7. Régulateur automatique de la dose instantanée selon la revendication 1 ou 5, caractérisé par le fait que le signal de base est modifié par degrés ou en continu en synchronisme avec la variation s'effectuant par degrés discrets ou en continut de l'ouverture du diaphragme. 8. Régulateur automatique de la dose instantanée selon l'une quelconque des revendications 1, 5, 6 ou 7, caractérisé par le fait qu'à partir de la variation de tension, réglant automatiquement la tension du tube à rayons X, du transformateur de réglage, un système de transformateur produit la variation de tension de chauffage nécessaire au réglage automatique du courant du tube à rayons X. 9. Régulateur automatique de la dose instantanée selon l'une quelconque des revendications 1, 5, 6, 7 ou 8, caractérisé par le fait que le système de réglage, à l'enclenchement de toutes les radioscopies pat de la position finale inférieure à laquelle il revient à l'achèvement du cycle de radioscopie.