Brevet FR2491629A1 — publié le 19820409

"Dispositif de radioscopie pour l'enregistrement dOimages de couches d'un objet tridimensionnel." La présente invention concerne un disposi- tif permettant une représentation par couches d'un objet, comportant un grand nombre de sources de rayonnement disposées dans un plan de sources de rayonnement dont les faisceaux de rayons se recoupent d'une manière telle qu'ils se recouvrent presque complètement dans un plan de radioscopie selon des sections à peu près égales l'une à l'autre, et un porteur d'enregistrement placé d'un cbté opposé de l'objet pour enregistrer des images en perspective produites par les faisceaux de rayons, une matrice de visualisation comportant des éléments de visualisation étant placée derrière ce porteur d'enregistrement pour superposer les images en perspective sur un dispositif de représentation d'images. Un tel dispositif, par exemple pour un diag- nostic médical ou pour l'examen de matériaux est décrit dans la demande de brevet allemand publiée OS 2740035. A l'aide de ce dispositif, on peut obtenir des images de couches d'un objet tridimensionnel dans un domaine de cet objet qui a au préalable été traversé en même. temps par un grand nombre de faisceaux de rayons, en particulier un domaine dé cet objet dans lequel tous les faisceaux de rayons provenant de directions ou de perspectives différentes se superposent les uns aux autres. La formation d'images de couches peut s'effectuer en temps réel, c'est-à-dire que l'objet est traversé en continu par les rayons,tandis que dans un volume d'objet reconstruit, par exemple une plaque en verre dépoli peut être déplacée à volonté pour la représentation de diverses couches de l'objet. La position du plan de radioscopie ou la position du domaine de superposition commun de tous les faisceaux de rayons n'est ainsi pas modifiée par rapport à l'objet. Le domaine de l'objet traversé en même temps par les faisceaux de rayons (domaine de superposition) présente une géométrie "rhombique" sur base de la disposition géométrique des sources de rayonnement. A partir du plan de radioscopie qui se trouve à l'intérieur de l'objet, dans lequel les sections des faisceaux de rayons sont environ d'égales grandeurs et se recouvrent mutuellement presque complètement et o le domaine de superposition commun présente son extension plane maxi- mum, le domaine de superposition commun de tous les faisceaux de rayons va en diminuant des deux côtés à me- sure que la distance jusqu'à ce plan de radioscopie augmente. En conséquence, un volume d'objet reconstruit au moyen de la matrice de visualisation à partir des ima- ges en perspective a également une forme qui va en dimi- nuant. La qualité d'image des images de couches recon- struites diminue à mesure que ces images sont plus éloig- nées du plan de radioscopie parce que des artefacts qui perturbent l'image se forment dans un domaine de couche qui n'est plus traversé en même temps par tous les fais- ceaux de rayons et qui devient de plus en-plus grand. C'est pourquoi un objet à examiner ne peut donner qu'un certain nombre d'images de couches de qualités d'image différentes. L'invention a pour but de procure-r un dispositif de radioscopie au moyen duquel, même dans le cas de grands -25 objets, des images de couches de la totalité de l'objet puissent être représentées avec une même qualité. Ce but est atteint, suivant l'invention, par le fait qu'un dispositif du type précité comporte des moyens de déplacement pour l'exécution d'un mouvement relatif entre le plan de radioscopie et l'objet, tels que pour chaque position du plan de radioscopie par rapport à l'objet, les éléments de visualisation et le dispositif de représentation d'images sont réglés pour une visuali- sation optimale du plan de radioscopie. Cela étant, il est possible d'obtenir aussi d'un grand objet, à partir de couches situées en différents endroits dans cet objet, des images présentant une même qualité d'image élevée. L'objet est à cet effet tra- versé par le rayonnement en continu ou par impulsions, tandis que la position du plan de radioscopie par rapport à l'objet varie et que la couche de l'objet se trouvant dans le plan de radioscopie est chaque fois reconstrui- te.-Les images de couches sont alors produites directe- ment (real-time) à partir des images codées. Il faut faire en sorte que le plan de radioscopie ne se rapproche pas trop de la surface de l'objet parce que la dose de rayons reçue par l'objet pourrait alors devenir exces- sive. La position du plan de radioscopie dans l'objet peut, par exemple, être indiquée au moyen d'un marquage lumineux sur l'objet lui-même. Un domaine déterminé de l'objet, dans lequel le plan de radioscopie peut être déplacé, peut cependant aussi être indiqué au préalable. Les images de couches obtenues peuvent, par exem- ple, être traitées par voie électronique et peuvent être représentées sur un moniteur pour l'établissement d'un diagnostic, puis être stockées ou enregistrées électro- niquement. Après radioscopie de l'objet, on peut alors rappeler des images de couches distinctes pour les étu- dier en détail. A cet effet, le dispositif de représen- tation d'images est couplé à des dispositifs servant à reproduire ou à stocker les images de couche. Cette méthode de synthèse Gomoradioscopique est, entrç autres, intéressante pour établir un diagnostic en cas d'accident, parce qu'un diagnostic peut être posé par le médecin très rapidement et sans dévelop- pement de film fastidieux. A cet effet, il est avanta- geux que les- sources de rayonnement puissent être en- clenchées séparément (électriquement ou mécaniquement), de telle sorte que diverses prises de vues d'ensemble de l'objet puissent aussi être réalisées. Pour la synthèse tomoradioscopique, on peut naturellement aussi obtenir de la manière décrite dans la demande de brevet allemand publiée 27 46 035 plu- sieurs images de couches pour chaque position du plan de radioscopie par rapport à l'objet. A cet effet, le porteur d'enregistrement présente, par exemple, pour l'enregistrement des images en perspective, un temps de persistance ou un effet de mémoire d'image impor- tant, de sorte que, pendant la formation de l'image de couche, l'objet ne doit pas être traversé en continu par les rayons. Cette opération peut être répétée pour diverses positions du plan de radioscopie dans l'objet. Suivant une forme d'exécution avantageuse de l'invention, la table objet est montée déplaçable pas à pas ou en continu par rapport au plan de sources de rayonnement ou les sources de rayonnement situées dans le plan de sources de rayonnement peuvent être dépla- cées pas à pas ou en continu en commun avec le porteur d'enregistrement par rapport à l'objet. Le plan de radioscopie peut ainsi être déplacé au choix d'une manière simple par rapport à l'objet sans que la position de ce plan soit modi- fiée de cette façon par rapport au plan de rayonnement ou au porteur d'enregistrement. Ceci est avantageux parce que l'on obtient alors chaque fois des images codées à des échelles égales entre elles, à partir des- quelles on peut reconstruire des images de couches à la même échelle. Dans ce cas, par exemple, une matrice de visualisation peut être placée à une distance fixe du porteur d'enregistrement et un dispositif de repré- sentation d'images de couches (par exemple une plaque de verre dépoli) peut être fixé par rapport à cette ma- trice de visualisation. Aux dessins annexés qui illustrent des formes d'exécution de l'invention: la Fig. 1 est une vue d'un dispositif de radioscopie pour la formation d'images de couches en temps réel d'un objet tridimensionnel; la Fig. 2 illustre une plaque de diaphragme pouvant être déplacée en hauteur en vue de déplacer le plan de radio-exposition par rapport à l'objet; la Fig. 3 illustre un autre dispositif à diaphragme servant à déplacer le plan de radio-exposi- tion par rapport à l'objet, et la Fig. 4 illustre une forme d'exécution spéciale de. cet autre dispositif à diaphragme. Un dispositif de radioscopie conforme à l'invention destiné à produire des images de couches en temps réel d'un objet tridimensionnel est repré- senté sur la Fig. 1. Ce dispositif comporte plusieurs, par exemple vingtcinq, sources de rayonnement 2 disposées dans un plan de sources de rayonnement- 1, dont les faisceaux de rayons 4 diaphragmés par les diaphragmes 3 traversent un objet 6 placé sur une ta- ble 5 selon diverses perspectives. Les sour- ces de rayons 2 peuvent, par exemple, être des sources de rayons X placées dans une rampe commune 7 et l'objet peut être un corps humain à examiner. Les faisceaux de rayons 4 t1raversent l'objet 6 d'une ma- nière telle que les sections des faisceaux de rayons4 présentes dans un plan- de radio-exposition 8 qui vient se placer à l'intérieur de l'objet 6, soient environ de même grandeur et se recouvrent presque complètement. Les faisceaux de rayons 4 ont alors un domaine de superposition commun 9 dont l'extension maximum se situe dans le plan de radio-exposition 8 et qui va en diminuant de façon conique à mesure que l'on s'écarte de ce plan (domaines 9a, b). Après avoir traversé 1l'objet 6, les fais- --35 ceaux de rayons 4 parviennent à un porteur d'enregis- trement 10 permettant de reproduire une image codée 12 formée d'images en perspective 11 distinctes, séparées ou superposées. Le porteur d'enregistrement 10 peut, par exemple, être formé par un écran radioscopique plan parallèle au plan de sources de rayonnement 1, qui transforme, par exemple, les rayons X en lumière visible, ou un tube amplificateur d'image qui produit du côté de sa sortie une image visible du motif de rayons parvenant à son entrée (amplificateur d'image de rayons X équipé de préférence d'un écran d'entrée plan). Une trame pour le rayonnement dispersé (non représentée)peut éventuellement encore êtreprévue. de- vant le porteur d'enregistrement 10 pour diminuer le rayonnement parasite parvenant à ce porteur d'enre- gistrement. Une matrice de visualisation 13, par exem- ple une matrice de lentilles, est prévue à une dis- tance fixe derrière le porteur d'enregistrement 10 et parallèlement à celui-ci, les éléments de visualisa- tion 14 de cette matrice (par exemple des objectifs rapides) étant placés conformément à la répartition plane des sources de rayonnement 2 dans le plan matri- ciel à plus petite échelle. Les images en perspective il sont à nouveau superposées au moyen des éléments de visualisation 14 de sorte que le volume de l'objet traversé par les faisceaux de rayons 4 est reconstruit. Sur la Fig. 1, seul le volume d'objet 9a est représenté comme volume reconstruit 9'a. Naturellement, en vue de la reconstruction des images de couches, on peut aussi utiliser d'autres dispositifs comme matrices de visualisa- tion, par exemple des dispositifs à diaphragmes à trous, tels que décrits dans la demande de brevet allemand publiée OS-27 46-035. Le dispositif de reproduction des images de couches 15, par exemple une plaque de verre mat ou un enregistreur d'images électronique adéquat (ampli- ficateur d'image), qui peut être positionné dans le volume d'objet reconstruit pour la reproduction d'ima- gesde couchesest placé à une distance fixe du porteur d'enregistrement 10 ou de la matrice de visualisation 13 telle que sur le plan d'entrée 16 de préférence plat de cette matrice, soit reconstruite précisément la couche de l'objet se trouvant dans le domaine de superposition commun 9 de tous les faisceaux de rayons 4. Si. diverses couches de l'objet 16 doi- vent être reproduites ou reconstruites, il faut que le plan de radioexposition 8 ou le domaine de superposition 9 soit déplacé par rapport à l'objet 6. A cet effet, la rampe de sources de rayons 7, le por- teur d'enregistrement 10, la matrice de visualisation 13 et le dispositif de reproduction d'image de couches peuvent être groupés en une unité structurelle et peuvent occuper une position fixe les uns par rap- port aux autres. Le déplacement entre le plan de radio-exposition 8 et l'objet 6 s'effectue alors par déplacement de la totalité de l'unité structurelle -par rapport à l'objet 6 stationnaire. Par ailleurs, l'objet 6 peut naturellement stationnaire, par exemple rapport à l'unité structurelle par modification de la distance séparant la table de support de l'objet 5 du plan 1 des sources de rayons ou par inclinaison ou rotation de cette table 5. Il va de soi que l'unité structurelle peut aussi, en outre, être inclinée ou tournée par rapport à l'objet 6 stationnaire. Le déplacement, l'inclinaison ou la rotation peut être assuré à l'aide de moyens de déplacement mécaniques ou électromécaniques adé- quats (non représentés pour plus de clarté) ainsi que pendant l'étude des images de couches du moment. Pendant le déplacement du plan de radio- exposition 8 et de l'objet 6 l'un par rapport à l'au- tre, toutes les sources de rayonnement peuvent être activées en continu, c'est-à-dire qu'elles sont en- clenchées sans interruption. L'objet 6 est alors traversé continuellement par les rayons et les images de couches 17 reproduites chaque fois au moyen du dis- positif de reproduction d'images de couches 15 peuvent être observées directement (18), être visualisées sur un moniteur 19 ou être stockées électroniquement dans une mémoire 20 (par exemple une bande vidéo ou un vidéo- disque) ou directement sur un film 21. Les images élec- troniques peuvent cependant être transférées aussi au moyen d'un appareil d'impression sur un film. Pour le traitement, les images de couches 17 reproduites au moyen du dispositif de reproduction d'images de couches à la sortie peuvent être enregistrées au moyen d'une caméra électronique 22. Les trajets des rayons entre les éléments de traitement d'image distincts 15, 18, 21 et 22, etc ne sont ici représentés que schématiquement et peuvent comprendre les moyens de visualisation (len- tilles 23) et les diviseurs de faisceau ou éléments déflecteurs de rayons 24 courants. Les sources de rayons 2 peuvent cependant aussi être activées chaque fois en commun par impulsions, c'est-à-dire qu'elles peuvent être enclenchées les unes -à la suite des autres à intervalles pendant de courts laps de temps. Ceci est avantageux lorsque de très nom- breuses images 'de couches doivent être, produites à tra- vers un objet. L'objet est chaque fois déplacé pendant les pa-ses de radio-exposition. La charge de rayonnement pour l'objet est alors diminuée par rapport à celle pro- duite par une radio-exposition continue. Le mouvement relatif entre le plan de radio-exposition 8 et l'objet 6 peut, par exemple, s'effectuer automatiquement et à une vitesse constante, notamment pour donner une série d'images de couches parallèles. Toutes les images de couches produites au moyen du dispositif suivant l'invention,représenté sur la Fig. 1 ont la même échelle et la même qua- lité d'image parce que, lors du mouvement relatif entre le plan de radioexposition 8 et l'objet 6, la géométrie du rayonnement n'est pas modifiée. Lors de. l'utilisation de lentilles comme éléments de visuali- sation 14, les images de couches sont toujours re- construites avec la netteté maximale dans le domaine de la profondeur de champ des lentilles ou dans le domai- ne de visualisation. Pour le dispositif décrit dans la demande de brevet allemand publiée OS 27 46 035, ceci n'était valable que pour des images de couches espacées d'une distance relativement fai- ble du plan de radio-exposition. Les couches de l'ob- jet se trouvant à une plus grande distance du plan de radio-exposition étaient dans ce cas reconstruites d'une manière manquant de netteté. Le plan d'entrée du dispositif de reproduc- iion d'images de couches 15 peut, en outre, être agencé de manière à pouvoir tourner de telle sorte qu'il soit aussi possible de reconstruire les couches dites obliques situées obliquement par rapport au plan de radio-exposition 8 qui se trouvent cependant-encore dans le domaine de profondeur de champ des lentilles 14 de la matrice. La Fig. 2 illustre une autre source de rayons multiple qui, pour plus de clarté, ne comporte que deux sources de rayons X 2' disposées dans un plan de sources de rayonnement 1'. Une plaque de diaphrag- me 25 est disposée parallèlement au plan de sources de rayons 1', comme décrit déjà dans la demande de bre- vet allemand publiée AS 27 28 999, pour produire ou diaphragmer les faisceaux de rayons 4' traversant l'objet (non représenté), les sections des faisceaux de rayons dans un plan de radio-exposition 8' commun étant de même grandeur et se recouvrant com- plètement. Les ouvertures 26 du diaphragme sont ré- parties dans la plaque de diaphragme 25 à une échelle réduite en fonction de la répartition plane des sour- ces de rayons. Pour le déplacement du plan de radio-exposi- tion 8' par rapport à l'objet, la plaque de diaphragme est montée déplaçable perpendiculairement au plan de sources de rayonnement 1'. Si ce plan est, par exem- ple déplacé de la position l dans la position 2, et est donc davantage éloigné du plan de sources de rayonne- ment le, le plan de radio-exposition 8' se déplace si- multanément de la position 1' vers la position 2' qui se trouvent toutes deux dans l'objet stationnaire (non représenté). Etant donné que, dans ce cas, le plan de radio-exposition 8' est déplacé non seulement par rap- port à l'objet, mais aussi par rapport au plan de sour- ces de rayonnement 1' ou par rapport au porteur d'en- registrement 10 (Fig. 1), la position des images en perspective 11 dans le plan d'entrée du porteur d'en- registrement 10 se modifie aussi. Pour pouvoir chaque fois reconstruire la couche de l'objet qui-se trouve dans le plan de radio-exposition 8', il faut, par con- séquent, modifier de manière correspondante les distan- ces séparant la matrice de visualisation 13 et le dis- positif de reproduction d'images de couches 15 du por- teur d'enregistrement 10 ou bien il faut que, pour une distance fixe entre la matrice dle visualisation 13 et le porteur d'enregistrement l0, les distances séparant les éléments de visualisation 1i les uns des autres puis- sent être modifiées chaque fois à l'échelle dans le plan de la Matrice (comme décrit, par exemple, dans la demande de brevet allemand P 29 46 442.^) et, qu'en outre, la distance entre le porteur d'enregistrement et le dispo- sitif de reproduction d'images de couches puisse être modifiée. Il en est de mêmse pour le dispositif à diaphrag- me représenté sur les Fig. 3 et 4 qui est formé de deux plaques de diaphragme 27, 28 parallèles l'une à l'autre et parallèles au plan de sources de rayonnement 1'. Il est possible au moyen de ce dispositif à diaphragme, de modifier à l'échelle la répartition des ouvertures 29 de diaphragme dans le plan du dispositif à diaphragme, ili la répartition de ces ouvertures correspondant à nou- veau à la répartition plane des sources de rayonnement 2'. A cet effet, la plaque de diaphragme 27 disposée en dessous de la plaque de diaphragme 28 à la Fig. 4 et représentée pour cette raison en traits interrompus, présente des ouvertures en forme de fente 31 qui s'éten- dent radialement par rapport au centre 30 de la plaque de diaphragme 27, tandis que la plaque de diaphragme 28 présente des ouvertures en forme de fente 32 dispo- sées en hélice, qui recoupent les fentes radiales 31. Dans le domaine d'intersection des deux ouvertures 31 et 32 est engagée une came permettant d'obtenir l'ou- verture de diaphragme 29 souhaitée, qui est pourvue en -outre d'une manchette 33 destinée à couvrir d'autres ouvertures résultantes des fentes 31, 32. Par rotation des deux plaques de diaphragme 27 et 28 autour d'un axe perpendiculaire au plan de la plaque et passant par le centre 30, centre qui correspond au centre de la répar- tition des sources de rayonnement, la répartition des ouvertures de diaphragme 29 peut être modifiée à l'échel- le. Pour plus de clarté et à titre de variante de la Fig. 3, la Fig. 4 illustre au total trois ouvertures de diaphragme 29. 2 2491629. REVEND I CAT IONS 1.- Dispositif permettant une représentation par couches d'un objet (6), comportant'un'grand nom- bre de sources de rayonnement (2) disposées dans un plan de sources de rayonnement (1) dont les faisceaux de rayons (4) se recoupent d'une manière telle qu'ils se recouvrent presque complètement dans un plan de radioscopie (8) selon des sections à peu près égales l'une à l'autre, et un porteur d'enregistrement (10) placé d'un côté opposé de l'objet pour enregis- trer les images en perspective produites par les fais- ceaux de rayons, une matrice de visualisation (15) comportant des éléments de visualisation (14) étant placée derrière ce porteur d'enregistrement pour superposer les.images en perspective sur un disposi- tif de représentation d'images (15), caractérisé en ce que le dispositif comporte des moyens de déplacement pour l'exécution d'un déplacement du plan de radio- scopie dans l'objet qui sont réalisés de manière que, pour chaque position du plan de radioscopie par rap- port à l'objet, les éléments de visualisation et le dispositif de représentation d'images soient réglés pour une visualisation optimale du plan de radioscopie. 2.- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les sources de rayonnement (2) disposées dans le plan de sources de rayonnement (1) peuvent être déplacées en commun avec le porteur d'en- registrement (10) par rapport à l'objet (6). 3.- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'un dispositif à diaphragme en forme de plaque est prévu pour produire les faisceaux de rayons (4') traversant l'objet (6), la répartition des ouvertures de diaphragme (29) pour le déplacement du plan de radioscopie (8') pouvant être modifiée à l'échelle dans une direction perpendiculaire au plan de sources de rayonnement (li) dans le plan de la plaque de diaphragme. 4.- Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que pour la reproduction de la couche de l'objet se trouvant chaque fois dans le plan de radio- scopie (8'), il est possible de modifier les distances des éléments de visualisation (14) réciproquement à l'échel- le à une distance fixe entre la matrice de visualisation (13) et le porteur d'enregistrement (10) ainsi que la dis- tance entre ces éléments et le dispositif de représentation d'images (15). 5.- Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les sources de rayonnement (2,2') au moins sont montées de manière à pouvoir tourner en commun avec le porteur d'enregistrement (10) par rapport à l'objet (6). 6.- Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le porteur d'enregistrement (10) présente un temps de persistance relativement grand. 7.- Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le dispositif de représenta- tion d'images (15) est un amplificateur d'images. 8.- Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le dispositif de représenta- tion d'images (15) est couplé à des dispositifs servant à reproduire (19) ou à stocker (20,21) les images de couches.