Brevet FR2545955A1 — publié le 19841116

la présente invention concerne des circuits de fixation de niveau, et elle porte plus particulièrement sur de tels circuits destinés à être utilisés dans les canaux de détecteurs de dispositifs de génération d'images tomographi ques au moyen d'un ordinateur. Il existe de nombreux circuits électroniques dans lesquels il est souhaitable de fixer le niveau du signal de sortie du circuit afin de maintenir la tension ou le courant d'un certain dispositif à un niveau spécifié. Dans des sys tèmes tels que des circuits de génération d'images tomogra phiques au moyen d'un ordinateur, il est extrêmement important de faire en sorte que des artefacts produits par du bruit n'apparaissent pas sur 11 image. Les concepteurs de tels circuits s'efforcent donc continuellement d'obtenir des rapports signal à bruit élevés.Ceci est particulièrement vrai lorsque le signal de sortie de la combinaison scintillateur/ phototransducteur est faible pour une raison ou pour une autre, comme par exemple dans le cas d'une adaptation spectrale inférieure à l'optimum entre le scintillateur et le phototransducteur. Il est donc nécessaire de disposer, dans les circuits électroniques d'entrée de tomodensitomètres ou "scanners", de moyens permettant d'améliorer notablement le rap- port signal à bruit pour, entre autres, permettre l'utilisation de combinaisons scintillateur/phototransducteur qui peuvent ne pas être adaptées de façon optimale.De tels circuits offrent une plage de tolérance plus étendue que celle qu'on peut habituellement utiliser dans les dispositifs détecteurs et ils produisent néanmoins des images ayant une bonne résolution avec des artefacts minimaux Conformément à un mode de réalisation préféré de l'invention, le circuit électronique d'un système détecteur d'un tomodensitomètre comprend - Un détecteur d'entrée destiné à détecter le rayonnement traversant un sujet et à convertir ce rayonnement en signaux électriques, - les moyens d'amplification destinés à amplifier ces signaux électriques, - Ces moyens d'amplification comprenant des moyens de fixation de niveau destinés à fixer le niveau des signaux à une certaine cadence sélectionnée, et - les moyens destinés à transmettre ces signaux à d'autres circuits pour un traitement ultérieur de façon à donner des tomographies. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre d'un mode de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels La figure 1 est un schéma synoptique d'un système détecteur d'entrée d'un tomodensitomètre, la figure 2 est un schéma synoptique montrant des détails du sous-ensemble amplificateur de la figure 1, et les figures )4 33 et 30 sont des représentation de divers signaux apparaissant et utilisés dans le circuit de la figure 20 L'étage d'entrée de tomodensitomètres, comme celui représenté en 11 sur la figure i, comprend généralement un détecteur 12.Le détecteur représenté comprend un ensemble de cristaux scintillateurs, comme ceux indiqués en 13a et Ibo les cristaux scintillent lorsqu'ils reçoivent des photons de rayons X provenant d'une source de rayons X 14, qui ont traversé le sujet ou patient 16. Les cristaux sont couplés à des phototransducteurs, portant la référence 17, qui ont pour fonction de convertir l'énergie lumineuse émise par les cristaux en énergie électrique. L'énergie électrique provenant de chacun des phototransducteurs est transmise à des moyens amplificateurs, par l'intermédiaire de conducteurs, tels que le conducteur 19. le signal de sortie de l'amplificateur 18 est transmis à un dispositif de traitement 24 par un circuit qui comprend un conducteur 21, un multiplexeur 22 et un conducteur 23o le dispositif de traitement 24 accomplit de façon générale l'opération nécessaire pour obtenir l'image tomographique du patient 16. Les valeurs qui sont appliquées au dispositif de traitement doivent etre relativement exemptes de bruit pour améliorer la fidélité de l'image finale. les moyens de fixation de niveau sont donc ajoutés au circuit amplificateur 18, comme l'indique un sous-ensemble 26. Les moyens de fixation de niveau 26, représentés de façon plus détaillée sur la figure 2, sont relativement simples et économiques, mais procurent néanmoins une réduction du bruit de basse fréquence, y compris le bruit impulsionnel. Un avantage supplémentaire des moyens de fixation de niveau consiste en ce qu'ils éliminent l'injection de charge qui est normalement présente dans l'étage d'entrée-de l'amplificateur 18. Entre autres avantages, ceci procure une dynamique accrue. la représentation détaillée de l'amplificateur qui est fai#te sur la figure 2 fait apparatre un circuit intégrateur commandé 27 en tant que premier étage de l'amplificateur 18. Le second étage est représenté sous la forme d'un amplificateur à gain variable prédéterminé, 28, suivi par le circuit de fixation de niveau 26 travaillant à l'entrée de l'amplificateur séparateur 29. le circuit intégrateur commandé 27 comprend un amplificateur opérationnel 51 qui comporte un condensateur d'intégration 32 qui relie sa sortie, correspondant au conducteur 33, à son entrée, correspondant au conducteur 19. Un interrupteur de commande 34 utilisé pour restaurer le circuit est également connecté entre l'entrée et la sortie de l'amplificateur 31. le second étage 28 comprend un amplificateur opérationnel 36 qui comporte un circuit de réaction à diviseur à résistances, effectuant une commande de gain, qui relie la sortie de l'amplificateur, correspondant au conducteur 37, à son autre entrée 38, par l'intermédiaire d'une résistance 39o Une résistance variable 41 connecte l'entrée 38 à la masse pour complèter le circuit diviseur. Le circuit de fixation de niveau 26 comprend un circuit temporisateur constitué par une résistance 42 et un condensateur 43 connectés en série. le circuit temporisateur est branché entre le conducteur 37 et l'entrée 44 de l'amplificateur séparateur 29. le niveau de l'entrée 44 est fixé sélectivement au niveau de la masse, comme l'indique l'interrupteur de fixation de niveau 46. L'amplificateur séparateur 29 est représenté avec un dispositif 47 destiné à maintenir un gain égal à l'unité et utilisé dans un but de stabilisation. Les graphiques des figures 3A - 30 indiquent le fonctionnement avantageux du circuit de fixation de niveau de la figure 2. Sur la figure 3A, la ligne continue 51 montre le signal de sortie sur-le conducteur 21 lorsqu'il n' y a pas de fixation de niveau. Cette forme de signal apparaît à la sortie de l'intégrateur commandé. Lorsque l'interrupteur de commande 34 s'ouvre, le signal augmente immédiatement (verticalement), à cause de l'injection de charge par le condensateur 32 (0,50 pF). le signal augmente ensuite en rampe jusqu'à ce que l'interrupteur 34 se ferme. l'interrupteur 34 est actionné par l'impulsion de manoeuvre de l'interrupteur de commande, ou impulsion de restauration, représentée sur la figure 3B. la ligne en pointillés 52 du signal de la figure 3A représente la forme de signal avec le circuit de fixation de niveau 26 en place et l'interrupteur de fixation de niveau actionné par l'impulsion de fixation de niveau représentée sur la figure 30. Comme il est représenté, le circuit de fixation de niveau a pour action d'éliminer l'injection de charge et de réduire le bruit produit, entre autres, par l'instabilité de l'injection de charge qui se manifeste par ailleurs. le circuit de fixation de niveau décrit améliore donc d'une manière inattendue le signal de sortie des circuits amplificateurs d'entrée utilisés dans des tomodensitomètres. Il va de soi que de nombreuses modifications peu vent être apportées au dispositif décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Circuit électronique d'un système détecteur destiné à être utilisé pour produire des tomographies par ordinateur, caractérisé en ce qu'il comprend : un détecteur (12) destiné à détecter le rayonnement qui a traversé un sujet et à convertir ce rayonnement en signaux électriques ; des moyens amplificateurs (18) destinés à amplifier les signaux électriques ; des moyens de fixation de niveau (26) destinés à fixer le niveau des signaux à une cadence sélectionnée et des moyens (21, 22, 23) destinés à transmettre les signaux à d'autres circuits (24) pour un traitement ultérieur ayant pour but de produire des tomographies. 2. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'amplification (18) comprennent un intégrateur commandé (27), et en ce que les moyens de fixation de niveau (26) comprennent des moyens destinés à augmenter la dynamique des moyens d'amplification (18). 5. Circuit selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'intégrateur commandé (27) comprend des moyens de commutation de commande (34) destinés à restaurer l'intégrateur commandé à des premiers intervalles de temps sélectionnés. 4. Circuit selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de fixation de niveau (26) comprennent un circuit temporisateur (42, 43) connecté en série dans les moyens d'amplification (18), et des moyens de commutation (46) destinés à connecter le circuit temporisateur à la masse à des seconds intervalles de temps sélectionnés. 5. Circuit selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens destinés à augmenter la dynamique comprennent les seconds intervalles de temps sélectionnés, apparaissant après le début des premiers intervalles de temps sélectionnés et se terminant après la fin des premiers in tervalles de temps sélectionnés. 6. Circuit selon l'une quelconque des revendica tions 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens d'amplification (18) comprennent un amplificateur (28) qui comporte un réseau diviseur à gain réglable (39, 41), prévu pour le réglage du gain, 7. Circuit selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les moyens de fixation de niveau (26) comprennent un amplificateur séparateur (29), l'intégrateur commandé (27) est connecté à l'amplificateur à gain réglable (28), et l'amplificateur séparateur (29) est connecté à la sortie de l'amplificateur à gain réglable (26) par l'intermédiaire du circuit temporisateur (42, 43).