Brevet FR2486242A1 — publié le 19820108

La présente invention concerne des perfectionnements à de récents types de tomodensitomètres utilisant l'effet de diffusion produit par le corps ou l'objet à examiner sur des rayonnements venant le frapper de l'extérieur. Elle concerne plus particulièrement des perfectionnements aux moyens d'irradiation, ou irradiateurs, qui permettent d'envoyer sur le corps a' examiner des pinceaux de rayonnements ionisants tels que des rayons Gamma par exemple. Il est en effet bien connu maintenant, d'utiliser, pour visualiser section par section un objet, un corps ou un patient, l'effet de diffusion produit par la matière sur des rayonnements ionisants, et plus particulièrement sur les rayons X ou Gamma. La diffusion de rayonnements électromagnétiques par effet Compton a été principalement utilisée jusqu'à maintenant ; mais il est à noter que la diffusion type Thomson-Rayleigh pourrait également être utilisée, notamment dans le cadre de la présente invention. Différents types de tels tomodensitomètres a' - diffusion de rayonnements sont déjà connus jusqu'à présent. Certains d'entre eux, tels que par exemple l'appareil décrit dans un article de MIRELL S.G., ANDERSON G.N. et BLAHD W.H. paru dans IA EA MEDICAL RADIO NUCLID IMAGING Volume 1 pages 225 à 261 et intitulé "A tomographic brain imaging system using Compton scattered Gamma rays" consistent à irradier l'objet ou le patient à examiner section après section par un faisceau en éventail de rayons Gamma, tandis qu'une caméra à scintillations, classique en elle-même, regarde les rayonnements diffusés à 900. Cette technique d'irradiation par faisceau en éventail présentant de graves inconvénients, et notamment une irradiation trop importante du patient, des tomodensitomètres plus élaborés ont cherché à eviter ces inconvénients. Ces tomodensitomètres à diffusion de rayonnements plus élaborés, consistaient essentiellement à remplacer le faisceau en éventail irradiant la totalité de la section à examiner, par un très fin pinceau de rayonnements ionisants balayant cette section. L'analyse des rayonnements diffusés se fait alors en synchronisme avec le balayage du faisceau d'irradiation. La demande de brevet internationale PCT/FR 00079/00047 déposée par Jean-Luc MORETI, Evelyne MATHIEU, Jean-François CAVELIER, Pierre GALLE et Georges ROUX, le 7 Juin 1979 décrit un tomodensitomètre à diffusion de rayonnements utilisant cette technique d'un pinceau fin balayant la section à examiner, l'analyse du rayonnement diffusé étant fait en synchronisme avec ce balayage, par une caméra de scintigraphie hybride telle que celle décrite par la demanderesse dans son brevet français NO 74.00#12 déposé le 10 Janvier 1974 publié sous le NO 2.323.158.Le tomodensitomètre décrit dans cette demande de brevet internationale présente un certain nombre d'avantages dus, les uns, au seul fait d'utiliser un pinceau fin d'irradiation, les autres à la caméra hybride elle-même, et notamment à son système de collimation qui facilite l'obtention d'une bonne définition de l'image et qui assure en outre un angle de détection autour de 900 degrés bien défini. Ce tomodensitomètre, que perfectionne la présente invention, sera décrit plus en détail dans la description donnée ci-après, de manière à mieux comprendre comment s'y insèrent les perfectionnements de la présente invention. Ces perfectionnements concernent des améliorations aux différents moyens qui permettent d'élaborer les rayonnements diffusés porteur des informations qui permettront de reconstituer l'image de la section à analyser. Ces moyens sont essentiellement les irradiateurs permettant d'obtenir le (ou les) pinceau fin de rayonnements ionisants. Selon la présente invention un irradiateur pour tomodensitomètre à diffusion de rayonnements électromagnétiques pour l'exa- men ligne par ligne, de sections d'un objet ou d'un corps à examiner et comportant une source radio-active logée dans un bloc de protection absorbant les rayonnements ionisants, sauf le long d'une direction définissant chaque liane d'examen, le bloc de protection comportant pour cela, un trou de collimation interne, est caractérisé en ce que la source radio-active est logée dans un porte-source disposé dans le bloc de protection, ce porte-source étant susceptible de se déplacer dans le bloc de protection sous l'action de moyens de commandes de manière à avoir au moins deux positions : une première position dite "active" dans laquelle la source est alignée avec le trou de collimation interne du bloc de protection, et une deuxième position dite "obturée" dans laquelle la source n'est plus alignée avec le trou de collimation interne. D'autres objets caractéristiques et résultats de l'invention ressortiront de la description suivante donnée à titre d'exemple non limitatif et illustrée par les figures annexées qui représentent: - la figure 1, une vue très schématique d'un tomodensitomètre à diffusion de rayonnements utilisant une caméra de scntillation hybride; - la figure 2, une vue en coupe d'un exemple de réalisation d'irradiateur perfectionné selon l'invention; - la figure 3, une vue arrière très schématique Aun irradiateur conforme à la figure 2; - la figure 4, une vue schématique d'un dispositif de collimation annexe susceptible d'être associé à l'irradiateur de la figure 2; - la figure 5, un schéma très simplifié montrant comment les irradiateurs de l'invention peuvent être montés sur le harnais support de la caméra hybride de la figure 1 ;; La figure 1 représente schématiquement un tomodensitomètre à diffusion de rayonnements pratiquement identique à celui décrit dans la demande de brevet internationale précitée, sauf en ce qui concerne les moyens de fixation des irradiateurs sur le harnais de la caméra qui, comme il sera expliqué plus loin, à propos de la figure S notamment, sont ici légèrement perfectionnés. Le patient 1 dont on veut par exemple examiner les poumons 2 par des coupes longitudinales 3 est placé sur une table d'examen schématiquement représentée en 4. Pour réaliser cet examen, un pinceau fin 5 de rayonnements électromagnétiques incidents est dirigé le long d'une direction L constituant la ligne d'examen, dans la section à examiner. Les moyens d'irradiations peuvent être constitués d'une source unique émettant son rayonnement le long de L. Dans la variante préférée illustrée ici, il consiste en deux irradiateurs 5 et 7, symétriquement disposés par rapport au patient et contenant chacun une source radio-active, d'irridium 192 par exemple, noyée dans un bloc de protection qui comporte un blindage suffisant pour réduire l'irradiation externe dans toutes les directions autres que la direction L.Un fin pinceau d'irradiation collimaté est défini par des ouvertures respectivement pratiquées dans les irradiateurs, coaxiales et opposées, séparées par une distance suffisante pour laisser le passage au corps du patient. Dans l'exemple illustré ici, la fixation des deux irradiateurs 6 et 7 au harnais 20 est faite par l'intermédiaire de pièces 8 et 9 coulissant sur des glissières de guidage 10 et 11 de manière que la distance entre les deux sources soit réglable, ce qui présente, comme il sera expliqué plus loin, un certain nombre d'avantages. Le harnais 20 qui supporte ici les deux irradiateurs 6 et 7, sert encore de support à la caméra 21 qui va permettre de détecter et mesurer les rayonnements diffusés par la ligne L examinée dans le patient. La caméra 21 représentée ici, est, comme c'était le cas dans la demande de brevet internationale précitée, une caméra hybride telle que décrite dans le brevet français N 74/00812 déposé le 10 Janvier 1974 par la demanderesse et publié sous le N0 2.323.158. Cette caméra étant décrite en détail dans ce brevet, elle ne sera que brièvement rappelée ici. Il faut d'ailleurs noter, que d'autres caméras "en barreau" susceptibles de détecter et d'analyser une ligne de rayonnements diffusés, pourraient également être utilisées sans sortir du cadre de l'invention. La caméra "en barreau" utilisée ici, comporte à l'intérieur d'un bottier 22 fixé au harnais 20, un cristal scintillateur allongé "en barreau" 23 et un nombre n de photomultiplicateurs 24 alignés derrière le cristal, dont les signaux de sortie seront convenablement traités pour reconstituer l'image de la ligne, puis de la section à examiner. Le cristal scintillateur 23 reçoit les rayonnements diffusés par la ligne L à travers un collimateur 25 tel que décrit dans le brevet français précité, dont les ouvertures 26 sont trapézoîdaies. La caméra 21 est positionnée sur le harnais 20 de manière que la ligne L définie par le pinceau 5 de rayonnements incidents soit confondue avec la ligne focale du collimateur 25. Grâce à cette disposition, toute la partie du patient irradiée est détectée. Il suffit, pour observer ligne par ligne toute une section d'examen, de déplacer le harnais perpendiculairement à la figure comme indiqué par la flèche 27 par tout moyen classique 28. Chaque position définit une direction L ; l'ensemble des directions L, parallèles entre elles, définit de la section d'examen. Il est à noter qu'un tel appareil permet aussi bien de réaliser des coupes longitudinales comme il vient d'être dit, que des coupes transverses; il suffit pour réaliser l'examen de différentes sections-côté à côte, qu'elles soient longitudinales ou transverses, de réaliser un déplacement relatif entre la table support du patient 4 et le harnais 20. Les figures 2 et 3 illustrent respectivement dans une vue en coupe et dans une vue arrière, la manière dont la présente invention perfectionne les irradiateurs 6 et -7 de manière d'une part, à améliorer leurs performances, et de manière d'autre part à faciliter leur utilisation aussi bien pour réaliser la localisation, sur le patient, de la ligne d'irradiation, que pour éviter toute irradiation inutile et néfaste en dehors des périodes d'examen proprement dit. La caractéristique essentielle des irradiateurs ainsi perfectionnés, consiste à avoir prévu une structure et une organisation du bloc de protection telles que la source radio-active peut très facilement être dans l'une ou l'autre de deux positions, une première position "active" où sera réalisée l'irradiation par le fin pinceau 5 nécessaire aux examens, et une deuxième position dite "obturée" dans laquelle le blindage réalisé par le bloc de protection se trouvera effectif dans la totalité de l'angle solide entourant la source. En effet, il est clair qu'il n'est pas souhaitable que des rayonnements ionisants incidents viennent frapper le patient, ou même l'opérateur, tant que les réglages et positionnements préalables à tout examen n'ont pas été terminés. Il est connu de placer des sources radioactives dans des blocs de protection comportant un trou de collimation interne définissant le faisceau d'irradiation ; il est également connu d'obturer ce trou de collimation interne en dehors des périodes d'utilisation des sources, par des bouchons que l'on vient placer dans le trou de collimation par exemple. il est clair que de tels dispositif s sont d'un usage très malaisé, et ne permettent aucune automaticité et aucune relation entre le fait par exemple que la caméra est en fonctionnement, ce qui nécessite que la source soit en position "active", ou au contraire le fait que la caméra ne fonctionnant pas, il est préférable que la source soit en position "obturée". Le collimateur de la présente invention, grâce au fait que la source radio-active est placée dans un porte-source mobile dans le bloc de protection, permet de passer très facilement et de façon automatique de l'une à l'autre des deux positions, ce passage étant commandé avantageusement par le fait que la caméra est, ou non, en fonctionnement. Pour cela, dans l'exemple de réalisation illustré sur la figure 2, le bloc de protection comporte à l'intérieur d'une enceinte 30 en denal par exemple, constituée de deux morceaux permettant un assemblage facile, une sphère en plomb 31 inscrite dans cette enceinte et constituant la partie essentielle du blindage. Un trou de collimation interne 32 est pratiqué dans la sphère de plomb 31, trou à travers lequel passeront les rayonnements ionisants utilisés pour l'examen. A l'intérieur de la sphère en plomb 31 est réalisée une ouverture cylindrique 34 se prolongeant dans l'enceinte 30 par une ouverture circulaire correspondante, l'intérieur de ce cylindre creux étant par exemple habillé d'un cylindre en bronze 35. Dans le logement cylindrique 34 est disposé un barillet 36, en denal par exemple, qui constitue le porte-source précité.Ce barillet ou portesource 36 est susceptible de tourner à l'intérieur du cylindre 35. La manière dont sera commandée cette rotation sera expliquée plus loin. A l'intérieur du porte-source 36 est prévu un logement cylindrique 37 dans lequel vient prendre place la source radio-active 38. Cette source est disposée dans son logement 37 au voisinage du centre 33 de la sphère 31 ; elle est maintenue en place dans cette position par un cylinore plein 39, en denal par exemple qui constitue en même temps un blindage vers l'arrière de Mirradiateur. La source 38 et le cyclindre de blindage 39 sont par exemple logés à l'intérieur d'un autre cylindre 40 en denal qui facilite le montage dans le portesource 36. Dans l'exemple de réalisation illlustré ici, le trou de collimation interne 32 est décentré par rapport au centre 33 de la sphère 31 et à l'ensemble du bloc de protection. Quant au cylindre 40 à l'intérieur duquel viennent se loger la source 38 et son blindage 39, il est également disposé dans le porte-source 36 de manière décentrée par rapport à l'axe de symétrie de ce porte-source. L'excentration du trou de collimation 32 et du cylindre 40 portant la source 38 par rapport au centre 33 #e la sphère, sont identiques, de telle manière que dans la position du porte-source 36 illustrée sur la figure 2, qui est la position "active", la source 38 se trouve exactement en face du trou de collimation 32. Par contre, il est clair que lorsqu'on fait tourner le portesource 36 de 180C autour de son axe de symétrie passant par le centre 33 de la sphère, la source 38 ne se trouve plus en face du trou de collimation 32 et n'émet plus aucune radiation. Ainsi il suffit de faire tourner le barillet ou porte-source 36 de 180C autour de son axe pour obtenir l'une ou l'autre des deux positions dites "active" ou "obturée". On a illustré sur les figures 2 et 3 un moyen particulier pour obtenir cette rotation de 180C ; il est bien évident que tout autre moyen pourrait aussi bien être utilisé. Dans l'exemple illustré ici, un flasque 41 est solidaire du barillet rotatif 36 et est actionné en rotation au moyen d'un moteur 42 dont le mouvement est transmis au flasque 41 par une poulie et une courroie 43 et 44. La rotation du barillet porte-source 36 est avantageusement faite de façon automatique en corrélation avec le fonctionnement de la caméra 21 servant aux prises d'informations. En effet il est inutile d'irradier le patient tant que la caméra n'est pas en fonctionnement. Un système de came et de contacteur schématiquement représenté figure 3 permet de réaliser cette commande automatique. Une came 50 est fixée sur la poulie 43 tandis que deux contacteurs 51 et 52 susceptibles d'être actionnés par cette came lorsqu'elle passe devant eux, sont disposés sur le carter 53 du collimateur. Le contacteur 51 correspond lorsqu'il est enfoncé par la came 50 à la position active illustrée sur les figures 2 et 3. Le contacteur 52 correspond au contraire à la position obturée. Quand, partant se la position active représentée sur les figures 2 et 3, la caméra 21 s'arrête, le moteur 42 est automatiquement commandé pour faire tourner le barillet 36 ; la rotation s'arrête lorsque le contacteur 52 est enfoncé par la came 50, la source 38 étant alors masquée par le plomb de la sphère 31. Un dispositif de centrage de la source 38 dans son porte-source 36 a été schématiquement représenté sur les figures 2 et 3. Ce dispositif 54 consiste en une petite roue 55 montée dans un étrier 56, lui-même monté sur une lame élastique 57 solidaire du carter 53 du collimateur. Une pièce en U 58 également fixée au carter 53 maintient l'étrier 56 qui peut se déplacer légèrement sous l'action de la poussée du ressort 57 ou du flasque 41. Un décrochement 59 est pratiqué dans la partie périphérique du flasque 41 à un emplacement tel que lorsque la roue 55 est poussée dans ce décrochement sous l'action du ressort 57, la source radio-active 38 se trouve exactement alignée avec le trou de collimation interne 32.Lorsque le moteur entrasse la poulie et le flasque en rotation, la roue poussée par les bords du décrochement 59, se recule légèrement de manière à autoriser la rotation du porte-source. Le collimateur de la figure 2 comporte en outre un dispositif de visée optique 60 permettant de localiser par un reoèrage optique projeté sur le patient, la ligne exacte selon laquelle aura lieu l'irradiation. Pour cela, une pièce 61 en laiton par exemple, ce qui permet de filtrer certaines radiations parasites, est fixée à l'enceinte 30 dans le prolongement du trou de collimation interne 32. Dans cette pièce 61 peut venir se fixer un dispositif de projection optique 62 à ampoule 63 et lentille 64 illuminant un repère en croix 65 projeté sur le patient. La figure 4 représente une variante de collimateur de faisceau dans laquelle un collimateur supplémentaire 70 est ajouté à la sortie du trou de collimation interne 32 du bloc de protection de l'irradia teur. Un tel collimateur auxiliaire peut être nécessaire dans certaines applications où il est nécessaire d'augmenter la résolution spatiale. Pour faciliter l'utilisation dun tel collimateur, la pièce 61 qui reste en place sur l'enceinte 30 et qui servait à la fixation du projecteur du repère optique sert également à la fixation du collimateur auxiliaire 70. Ce collimateur 70 est lui-même conçu de manière à permettre la réinsertion, à son extrémité libre, du projecteur de repère. Il comporte par exemple une partie cylindrique creuse 71 qui vient se fixer sur la pièce 61 solidaire de l'enceinte 30. A l'intérieur de cette pièce cylindrique 71 se trouve un cylindre 72 en plomb ou denal de manière à assurer la fonction de blindage du collimateur. Cette pièce 72 comporte en son centre un trou de collimation 73 dans le prolongement du trou de collimation 32 de l'irradiateur lui-même. Ce trou de collimation 72 peut être légèrement conique comme représenté sur la figure. Le projecteur de repère optique 60 vient se fixer à l'extrémité du collimateur 70 lorsque cela est nécessaire. La figure 5 représente de façon très schématique comment les irradiateurs 6 et 7 de la présente invention peuvent être montés de façon mobile sur le harnais 20 supportant la caméra 21. Les irradiateurs sont montés sur des pièces formant glissières 10 et 11 par l'intermédiaire de chariots 8 et 9 montés sur roulements. Les deux sources en vis-à-vis sont ainsi à une distance réglable en fonction des dimensions du sujet à observer. Il est en effet impor tant d'éviter d'avoir des sources trop éloignées de manière à réduire le plus possible la divergence des faisceaux de rayonnements ioni sants venant frapper le sujet. REVENDICATIONS 1. Irradiateur pour tomodensitomètre à diffusion de rayonnement électromagnétique pour l'examen, ligne par ligne, de sections d'un objet ou d'un corps (1) à examiner, comportant une source radio-active (38) logée dans un bloc de protection (30, 3.1) absorbant les rayonnements ionisants sauf le long d'une direction (L) définissant chaque ligne d'examen, le bloc de protection comportant pour cela un trou (32) de collimation interne, caractérisé en ce que la source radio-active (38) est logée dans un porte-source (36) disposé dans le bloc de protection (30, 31), ce porte-source étant susceptible de se déplacer dans le bloc de protection sous l'action de moyens de commande (42) de manière à avoir au moins deux positions :: une première position dite "active" dans laquelle la source (38) est alignée avec le trou (32) de collimation interne du bloc de protection et une deuxième position dite "obturée" dans laquelle la source n'est plus alignée avec le trou de collimation interne. 2. Irradiateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le porte-source comporte un barillet (36) tournant sur lui-même dans un logement (35) du bloc de protection (30, 31), ce barillet comportant lui-même un logement (37) pour la source (32), décentré par rapport à l'axe de symétrie longitudinal du barillet (36), la position relative du barillet (36) et du trou (32) de collimation interne étant tels que, dans ladite première position du porte sourie lelogement (37) de la source est aligné avec le trou de collimation (32), tandis que dans la deuxième position obtenue par rotation du barillet sur lui-même, le logement (37) de la source n'est plus aligné avec le trou (32) de collimation. 3. Irradiateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le bloc de protection comporte une enceinte (30) à l'intérieur de laquelle est logée une sphère (31) en un matériau très absorbant des rayonnements émis par la source (38), en ce que le barillet (36) porte-source est logé dans la sphère (31) de manière que son axe de symétrie longitudinal passe par le cente de la sphère, et en ce que le trou (32) de collimation est décentré par rapport au centre de la sphère d'une distance égale à celle dont le logement (37) de la source (38) est décentré par rapport audit axe de symétrie du barillet (36). 4. Irradiateur selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (54) de centrage du logement (37) de la source (38) devant le trou (32) de collimation interne en position active. 5. Irradiateur selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits moyens de centrage (54) comportent une roue montée de façon élastique sur le carter de l'irradiateur et venant se loger, en position "active" dans un décrochement 6. Irradiation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bloc de protection (30, 31) comporte, à l'extrémité du trou (32) de collimation opposé à la source, une pièce (61) sur laquelle peut venir se fixer un projecteur optique (60) de repère permettant de repérer sur l'objet à analyser la ligne (L) qui va être irracliée, et de réaliser un positionnement relatif convenable de l'irradiateur et de l'objet à analyser. 7. Irradiateur selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite pièce (61) du bloc de protection peut être utilisée pour fixer un collimateur complémentaire (70) à la place du projecteur optique (60) de repère. 8. Irradiateur selon la revendication 7, caractérisé en ce que sur l'extrémité libre du collimateur complémentaire (70) peut venir se fixer le projecteur optique (60) de repère. 9. Tomodensitomètre à diffusion de rayonnement électromagnétique pour l'examen, ligne par ligne, de sections d'un corps à examiner, comportant deux irradiateurs (6, 7) placés de part et d'autre du corps (I) à examiner et envoyant chacun un fin pinceau de radiations définissant la ligne d'examen (L), une caméra -(21) en barreau détectant les rayonnements diffusés par le corps le long de la ligne d'examen (L) et des moyens (28) de déplacement, en synchronisme, des irradiateurs (6, 7) et de la caméra en barreau (21), caractérisé en ce que les deux irradiateurs (6 et 7) sont conformes à l'une quelconque des revendications précédentes. 10. Tomodensitomètre à diffusion de rayonnement selon la revendication 9, caractérisé en ce que le déplacement du portesource (36) dans le bloc de protection (30, 31) est commandé en synchronisme avec le fonctionnement de la caméra en barreau (21) de manière que le porte-source (36) est dans la position "active" lorsque, et seulement lorsque, la caméra (21) est en fonctionnement. 11. Tomodensitomètre selon la revendication 10, caractérisé en ce que le carter (53) de chaque irradiateur (6 et 7) comporte deux contacteurs (51) et (52) de position actionnés par une came (50) solidaire du porte-source (36) lorsqu'il est respectivement dans la position "active" et dans la position "obturée", ces contacteurs commandant l'arrêt des moyens de commande (42) de déplacement du porte-source (36) lorsque l'une ou l'autre des positions voulues est atteinte.