Brevet FR2558272A1 — publié le 19850719

APPAREILLAGE DENTAIRE DE DETECTION DE RAYONS X COMPORTANT UN OUTIL DENTAIRE DE PRELEVEMENT EN BOUCHE D'IMAGES PHOTONIQUES L'invention concerne un appareillage dentaire de détec- tion de rayons X permettant d'acquérir en temps réel des images d'un champ opératoire couvert par un faisceau de rayonsX issu d'une source de rayons X, comprenant un scintillateur associé par des moyens opti- ques à un amplificateur-de luminance. En dentisterie, il est connu de réaliser des images radioscopiques en temps réel en utilisant une source derayons Xextra- orale et un détecteur de rayons X extra-oral constitué d'un amplifi- cateur de luminance supportant un écran qui réalise la conversion rayons X-photons. Ceci est décrit dans la thèse de Docteur en chirur- gie dentaire soutenue le 23 janvier 1980 par P. BERTREUX devant la faculté de chirurgie dentaire de Lille, thèse dont le titre est: "Contribution à l'étude de la radioscopie dentaire avec intensifica- teur d'image en vision directe". Ily est décrit un système de détec- tion de rayons X constitué d'un écran à base de grenat d'yttrium, fixé sur un conduit d'images à fibres optiques, accolé à l'entrée d'un inten- sificateur d'images. La source de rayons X et le système de détection sont extra-oraux, c'est-à-dire disposés de part et d'autre de la tête du patient. Pour élargir le champ d'entrée de l'intensificateur d'ima- ges, il est prévu d'interposer un conduit d'images à concentration à l'entrée de l'intensificateur d'images. Cette disposition conduit à un certain nombre d'inconvénients. Tout d'abord le faisceau de rayons X issu de la source doit traverser une épaisseur importante de tissus tels que ceux de la langue, du plancher de la bouche, et même parfois des tissus minéralisés, etc... en plus de la zone à observer. Du fait des zones traversées successivement par le faisceau de rayons X, la qualité des images obtenues est limitée par la présence d'un rayonne- ment diffusé important. On est contraint d'irradier une épaisseur de tissus importante et de maintenir une dose de rayons X suffisante pour assurer un contraste convenable à l'image finale. D'autre part, l'ensemble du matériel est volumineux, peu mobile, et le patient doit être disposé en fonction de ce maté- riel. Le praticien est ainsi fortement limité dans les mouvements qu'il peut effectuer. Il lui est très difficile de conserver dans un positionnement correct, pendant la période de travail, un maté- riel volumineux de part et d'autre de la tête du patient. Egalement ceci ne permet pas au praticien d'avoir la possibilité d'effectuer des observations répétées fréquentes au cours d'une intervention telle que l'alésage d'un canal dentaire ou de suivre, quasiment en continu, par exemple le remplissage de ce canal, tout en étant en conformité avec les règles de sécurité relatives à la protection contre les rayonnements ionisants. Un des buts de l'invention est d'assurer au praticien des conditions de travail souples en rendant le matériel déplaçable i5 et léger s'adaptant à un patient immobile. Un autre but de l'invention est de permettre au pra- ticien de ne pas s'écarter du patient, sans enfreindre les règles de sécurité concernant l'exposition aux rayonnements ionisants, pour effectuer des observations répétées, en temps réel, par les rayons X, et lui assurer ainsi un contrôle quasi-continu de ses interven- tions. Ceci implique de diminuer la dose de rayons X utilisée pour couvrir le champ opératoire et de restreindre au domaine stricte- ment nécessaire le volume irradié par le faisceau de rayons X. L'invention concerne ainsi un appareillage dentaire du genre décrit dans le préambule caractérisé en ce qu'il comporte un outil dentaire comprenant le scintillateur associé à des moyens optiques de prélèvement en bouche d'images photoniques réunis par des moyens optiques complémentaires à l'amplificateur de luminance, couplé par des moyens optiques spécifiques àun dispositif à trans- fert de charges qui fournit des signaux électriques d'images, le scintillateur étant placé à l'extrémité en bouche des moyens opti- ques de prélèvement en bouche. Ces moyens optiques de prélèvement en bouche sont constitués d'un conduit d'images rigide à fibres optiques. Il peut posséder un raccord d'images à fibres optiques ou un coude dans la zone en bouche. Il peut porter le scintillateur sur une face biseau- tée. Selon une variante les Mioyens optiques complémentaires comprennent un conduit d'imagessouple àfibres optiquesetdes moyens optiques d'adaptation d'indices. Selon une autre variante les moyens optiques complé- mentaires sont constitués des moyens optiques d'adaptation d'indices. L'outil dentaire possède une très grande maniabilité. L'ouverture buccale assure une bonne accessibilité pour une interven- tion dentaire dans la mesure o les matériels que l'on désire y in- troduire sont de faibles dimensions ettrès maniables. Pour permettre cette grande maniabilité, l'outil dentaire en disposant d'une bonne préhension par la main du praticien, comprend un conduit d'images rigide à fibres optiques, transparent optiquemient, suffisamment long pour atteindre l'ensemble du champ opératoire, et pouvant détecter et transformer les rayons X en photons, puis véhiculer les images photoniques détectées vers l'extérieur de la bouche du patient. Ce conduit d'images rigide à fibres optiques est muni d'un scintilla- teur à l'extrémité en bouche. Les dimensions de celui-ci sont pro- portionnées aux dimensions de la zone à étudier. Le conduit d'images rigide à fibres optiques peut être muni dans la zone en bouche d'un raccord à fibres optiques à concen- tration qui permet de réduire les dimensions des images photoniques de la zone étudiée pour leur acheminement vers l'extérieur du champ opératoire. Egalement pour que l'outil dentaire soit léger, de fai- bles dimensions, et assure une facilité maximale d'accès aux diffé- rentes zones à atteindre dans le champ opératoire, on peut, dans la partie en bouche, munir le conduit d'images rigide à fibres optiques d'une zone coudée ou d'un raccord à renvoi d'angle. Le conduit d'images rigide à fibres optiques est pourvu d'une gaine externe empêchant la pénétration de tout flux lumineux parasite. La partie de la gaine externe qui se trouve irradiée par le faisceau de rayons X peut être constituée d'un matériau absorbant les rayons X afin que les rayons X présents au-dela du scintillateur soient absorbés pour ne pas irradier inutilement les tissus situés au-dela. Le praticien a la possibilité de prendre en main l'ou- til dentaire et d'opérer la prise d'images photoniques. Egalement lorsqu'une observation globale du champ opératoire s'impose oulors- que le praticien désire effectuer simultanément d'autres interven- tions en bouche, l'outil dentaire peut être monté sur un arceau porté par la source de rayons X. L'outil dentaire et la source de rayons X se trouvent ainsi positionnés correctement et rigidement l'un par rapport à l'autre. La source est montée sur une potence mobile qui permet au praticien de déplacer solidairement l'outil dentaire et le faisceau de rayons X dans la zone à étudier et d'observer et/ou de stocker dans un dispositif de stockage, le panoramique ainsi pré- levé. Pour permettre le contrôle en temps réel, l'outil den- taire travaille avec une dose très faible de rayons X irradiant le volume de champ opératoire strictement nécessaire, ceci étant dû à une intensité de faisceau faible, àune collimation précisé et à une utilisation d'un détecteur de rayons X sensible, disposé très près de la zone à analyser, et pourvu d'un blindage arrière. Les photons qui sont émis par le scintillateur sont acheminés vers l'amplificateur de luminance, qui donne un gain de luminance important àl'image produite. Celle-ci est reprise par un dispositif à transfert de charges qui transforme les informations optiques de l'image en signaux électriques d'image traités par un dispositif de traitement électronique, pour être visualisés sur l'écran d'un téléviseur et/ou stockés dans un dispositif destocka- ge, par exemple la bande magnétique d'un magnétoscope. I1 est ainsi possible d'acquérir une trame d'image de télévision en un temps de 20 millisecondes avec une source de rayons X travaillant avec un courant de 0,2mA sous 65kV alors que les techniques photographiques nécessitent des temps de 0,2 à 1 seconde environ pour une source de rayons X travaillant avec un courant de 6mA sous 65 kV. A temps de pose équivalent, la dose de rayons Xnéces- saire à l'acquisition d'une image unique se trouve ainsi réduite C358272, d'un facteur 30 environ. En outre, si l'on considère le temps d'acquisition de 20 millisecondes comparé aux temps'de 0,2 à 1 seconde pratiqués dans les systèmes photographiques conventionnels, nécessaires pour obtenir une qualité d'image comparable, la durée du temps d'exposi- tion se trouve ainsi réduite d'un facteur 10 à 50. Par conséquent, globalement, les diminutions conjointes du courant de source et de la durée d'acquisition permettent d'atténuer la dose de rayons X d'un facteur 300 à 1500. Le conduit d'images à fibres optiques doit assurer une transmission avec une définition d'image suffisante. Des condi- tions correctes d'observation ont été obtenues avecun conduitd'ima- ges ayant des fibres optiques espacées avec un pas d'environ 6 pm, avec lequel il est possible de distinguer sur l'image finale des objets métalliques, tels que des fils, ayant un diamètre de 60 pm. L'observation en temps réel sur l'écran du téléviseur permet au praticien d'opérer la prise des images utiles après un réglage préalable aisé, car il lui suffit de placer l'outil dentaire en observant sa position sur l'écran du téléviseur. Il peut opérer par des prises successives et courtes d'images uniques qu'il resti- tue à l'aide du magnétoscope. Il peut ainsi positionner parfaite- ment le conduit d'images à fibres optiques, ce qui permet de colli- mater la source de rayons X sur la seule zone à étudier alors que les techniques habituelles nécessitent un faisceau couvrant une plus grande surface lorsque l'on ne dispose pas de cette possibilité de réglage en temps réel ou de préréglage dans la disposition en arceau. Le flux de rayons X et donc la dose est très faible dans la zone à étudier, et la dose de rayons X diffusés est abais- sée de sorte que le praticien se trouve ainsi protégé. L'amplificateur de luminance est de type classique constitué d'une photocathode d'entrée effectuant la transformation photons-électrons, puis d'un multiplicateur d'électrons, parexemple à microcanaux, et d'un écran luminescent. Cet écran est couplé au dispositif à transfert de charges qui effectue la transformation de l'image de l'écran luminescent en des signaux électriques d'images visualisés sur le téléviseur à l'aide d'un dispositif de traitement électronique. L'invention sera mieux comprise à l'aide des figures suivantes qui représentent: Figure 1: une vue en coupe d'un conduit d'images rigide à fibres optiques coudé muni d'un scintillateur afin d'assu- rer le prélèvement en bouche d'images photoniques. Figure 2: une vue en coupe d'un conduit d'images rigide à fibres optiques muni dans la zone en bouche d'un raccord de conduit d'images à fibres optiques à renvoi d'angle portant à son extrémité le scintillateur. Figure 3: une vue en coupe d'un conduit d'images rigide à fibres optiques droit avec l'extrémité en bouche portant le scintillateur sur une face biseautée. Figure 4: une vue de l'extrémité du conduit d'images rigide à fibres optiques portant le scintillateur muni d'un raccord de conduit d'images à fibres optiques à concentration. Figure 5: une vue de l'outil dentaire comprenant le conduit d'images rigide à fibres optiques relié par un raccord de conduit d'images à fibres optiques à concentration à un conduit d'images souple à fibres optiques réuni à l'amplificateur de lumi- nance puis au dispositif à transfert de charges. Figure 6: une vue de l'outil dentaire comprenant un conduit d'images rigide à fibres optiques associé à un amplifica- teur de luminance et à un dispositif à transfert de charges. Figure 7: une vue de l'outil dentaire mis en bouche, positionné, par un arceau, par rapport à la source de rayons X. Figure 8: une représentation de la chaine d'acquisi- tion d'images comprenant un outil dentaire, un dispositif de trai- tement électronique, un téléviseur et un magnétoscope. Sur la figure 1 est représenté un conduit d'images rigide à fibres optiques 11 dont l'extrémité destinée à être mise en bouche est munie d'un scintillateur 12 ayant un support protec- teur 13. L'ensemble est protégé par une gaine 15, 15' destinée à assurer la protection mécanique duconduit d'images rigide àfibres optiques 11 et à empêcher à tout rayonnement photonique parasite de pénétrer dans le conduit d'images rigide à fibres optiques 11, et pour la partie 15' de la gaine, à absorber, en outre, les rayonne- ments X de la source de rayons X qui n'auraient pas été convertis par le scintillateur. La gaine 15, 15' et le support protecteur 13 qui lui est fixé, par exemple par une colle époxyde, servent aussi de protection contre les agents corrodants lors des opérations de stérilisation du conduit d'images rigide à fibres optiques 11. Celui- ci est coudé pour faciliter sa manipulation dans la cavité buccale. Sur la figure 2 est représenté le conduit d'images rigide à fibres optiques Il muni dans la zone en bouche d'un rac- cord de conduit d'images à fibres optiques 30 constitué d'un ren- voi d'angle. Celui-ci porte le scintillateur sur une face sensible- ment parallèle à la direction X X' représentant la direction de tenue en bouche. Cette disposition présente l'intérêt d'assurer un faible encombrement à la partie en bouche de l'outil dentaire, et autorise la prise d'images photoniques sous des angles variés néces- sités par l'application elle-même. Des moyens optiques d'adaptation d'indices 14 sont disposés entre le conduit d'images rigide ll et le raccord de conduit d'images 30. Sur la figure 3 le conduit d'images rigide à fibres optiques ll ne diffère de celui de la figure 1 que dans la mesure o il est droit et possède une face biseautée à l'extrémité en bou- che qui supporte le scintillateur 12. Cette face fait un certain angle avec la direction X X' représentant la direction de tenue en bouche. Cet angle peut varier dans de grandes proportions, c'est- à-dire que des outils différents peuvent utiliser des angles diffé- rents en fonction de la zone à explorer à laquelle ils sont desti- nés. La restitution des proportions de l'objet implique l'applica- tion d'une règle d'isométrie. Ceci revient à dire que la bissec- trice de l'angle formé par la direction X X' et la direction du faisceau de rayons X incident doit passer sensiblement par le plan du scintillateur 12. Si la direction du faisceau de rayons X inci- dent coincide avec la direction X X' la valeur de l'angle du biseau n'intervient plus. t 5 5 8 2 7X Sur les figures 2 et 3 la gaine 15, 15' remplit les mêmes fonctions que pour le cas de la figure 1. Sur la figure 4 est représentée selon une variante l'extrémité qui pénètre en bouche du conduit d'images rigide à fi- bres optiques 11. Cette extrémité est munie d'un raccord de conduit d'images à fibres optiques à concentration 30 qui supporte le scin- tillateur 12. Ce raccord de conduit d'images à fibres optiques est relié au conduit d'images rigide à fibres optiques ll par un moyen optique d'adaptation d'indices 14 constitué, par exemple, d'une mince pellicule d'huile silicone ou de baume du Canada, ou de produits donnant le même résultat. La gaine 15, 15' assure également dans ce cas la fonction de tenue mécanique de l'ensemble. Sur la figure 5 est représenté l'outil dentaire 10 comprenant le conduit d'images rigide à fibres optiques ll relié par un raccord de conduit d'images à fibres optiques 30 muni de moyens optiques d'adaptation d'indices 14, à un conduit d'images souple à fibres optiques 31 qui est réunià l'amplificateurdelumi- nance 21 puis au dispositif à transfert de charges 26. L'amplifica- teur de luminance 21 possède une fenêtre d'entrée 23 et un fenêtre de sortie 22. Pour réunir optiquement ces fenêtres respectivement au conduit d'images souple à fibres optiques 31 et au dispositif à transfert de charges 26 il est nécessaire d'interposer également des moyens optiques d'adaptation d'indices 14 constitués par exem- ple d'une lame d'huile silicone ou de baume du Canada oude produits donnant le même résultat. Le conduit d'images souples à fibres opti- ques 31 possède une longueur suffisante, par exemple environ 1 mètre, pour permettre au praticien de disposer de suffisamment de liberté de mouvement pour opérer. L'amplificateur de luminance 21 et le dis- positif à transfert de charges 26 se trouvent alors situés dans la partie de l'appareillage dentaire disposée àproximité. Un faisceau électrique 27 regroupe les signaux électriques d'alimentation, de contrôle et d'informations d'images. Sur la figure 6 est représenté l'outil dentaire 10 selon une variante compacte. I1 comprend le conduit d'images rigide à fibres optiques 11 muni du scintillateur 12, du support protecteur 255827. 13, et de la gaine 15, 15' (voir figure 1), le conduit d'images rigide à fibres optiques pouvant être fixé mécaniquement à un boî- tier 28 à l'aide d'une bague filetée 20. Celle-ci vient s'appuyer, par l'intermédiaire du joint élastique 19 sur une portée hémisphé- rique 18 solidaire du conduit d'images rigide à fibres optiques 11, tout en étant vissée au boîtier 28. A l'intérieur de celui-ci, se trouve monté l'amplificateur de luminance 21 de telle sorte que lorsque le montage est achevé l'extrémité du conduit d'images rigi- de à fibres optiques ll qui fait face à l'amplificateur de luminance 21 se trouve être mise optiquement en contact avec la fenêtre d'en- trée 23 de l'amplificateur de luminance par des moyens optiques d'adaptation d'indices 14 tels que par exemple une mince lamed'huile silicone ou de baume du Canada ou autres. Le dispositif à transfert de charges 26 est fixé mécaniquement à l'aide d'une vis de poussée 24 montée sur un cavalier 25 solidaire de l'enveloppe de l'amplifi- cateur de luminance 21. A travers le boîtier 28 passe un faisceau électrique 27 regroupant les signaux électriques d'alimentation, de contrôle et d'informations d'images. Sur la figure 5 est représenté un raccord de conduit d'images à fibres optiques à concentration 30 destiné à adapter les dimensions des faces de sortie des conduits d'images rigide et sou- ple à fibres optiques 11, 31, afin de ne pas perdre d'informations d'images. Dans cette fonction ce raccord de conduit d'images est réuni à chaque extrémité par deux moyens optiques d'adaptation d'in- dices 14, par exemple une lame d'huile silicone ou de baume du Canada ou autres. Un tel raccord de conduit d'images en assurant la même fonction peut également être utilisé à d'autres jonctions optiques de l'outil dentaire sans s'écarter du but de l'invention. Ainsi la jonction optique entre le conduit d'images souple à fibres optiques 31 et la fenêtre d'entrée 23 de l'amplificateur de luminance 21 ou encore la jonction optique entre la fenêtre de sortie 22 de l'am- plificateur de luminance 21 et le dispositif à transfert de charges 26, peuvent utiliser également un raccord de conduit d'images à fibres optiques muni des mêmes moyens optiques d'adaptation d'in- dices. a2 5827 Il est d'autre part évident que sans sortie du but de l'invention le raccord de conduit d'images à fibres optiques présenté sur la figure 5 sous une forme à concentration peut également être remplacé par l'homme de l'art, dans tous les cas cités en fonction des dimensions des surfaces à raccorder optique- ment, par un raccord de conduit d'images à épanouissement ou par un raccord de conduit d'images à simple transfert d'images. Sur la figure 7 est représentée une vue de l'outil dentaire 10 monté sur un arceau 65 fixé à la source de rayons X 60. Cette fixation rigide de la source de rayons X60 et de l'outil dentaire est telle que les axes de symétrie respectifs 63, 62 de ces derniers concourent juste en arrière du scintillateur. L'angle que font ces deux axes entre eux est voisin de 90 . La figure 7 représente un mâchoire inférieure 61 vue de dessus avec l'outil dentaire disposé sur la partie gauche de cette mâchoire inférieure. L'outil dentaire 10, en étant fixé à la source de rayons X 60 par l'intermédiaire de l'arceau 65, utilise la mobilité assurée par la potence qui soutient la source pour pouvoir être déplacé par le praticien dans tout le champ opératoire. Lepositionnement del'ou- til dentaire par rapport à la source de rayons X est ainsi préré- glé de sorte que les réglages d'intensité de faisceau, et decolli- mation peuvent être prédéterminés pour la disposition adoptée. La figure 8 représente la chaîne d'acquisition d'ima- ges comprenant un outil dentaire 10, un dispositif de traitement électronique 40, un téléviseur 45 et un magnétoscope 50. L'outil dentaire 10 échange, avec le dispositif de traitement électronique 40 par l'intermédiaire du faisceau élec- trique 27, des signaux constitués des signaux d'alimentation et de contrôle que reçoit l'outil dentaire et des signaux d'informa- tions d'images que restitue l'outil dentaire. Ces derniers sont traités par le dispositif de traitement électronique 40 afin de les transformer en signaux vidéofréquences compatibles avec les caractéristiques techniques du téléviseur 45 ou d'un moniteur et du magnétoscope. Ce dernier peut être utilisé pour enregistrer des images par l'intermédiaire ou non du téléviseur et simulta- il nément ou non avec le téléviseur. Il peut être utilisé pour resti- tuer, ultérieurement après les prises de vues, les images qu'il permet de stocker. Le magnétoscope peut être remplacé par tout autre dispositif de stockage tel qu'un disque numérique, une mé- moire électronique, etc... REVENDICATIONS: 1. Appareillage dentaire de détection de rayons X permet- tant d'acquérir en temps réel des images d'un champ opératoire cou- vert par un faisceau de rayons X issu d'une source de rayons X, com- prenant un scintillateur associé par des moyens optiques à un ampli- ficateur de luminance, caractérisé en ce qu'il comporte un outil dentaire (10) comprenant le scintillateur (12) associé à des moyens optiques de prélèvement en bouche d'images photoniques, réunis par des moyens optiques complémentaires à l'amplificateur de luminance (21) couplé par des moyens optiques spécifiques à un dispositif à transfert de charges (26) qui fournit des signaux électriques d'ima- ges, le scintillateur étant placé à l'extrémité en bouche des moyens optiques de prélèvement en bouche. 2. Appareillage dentaire selon la revendication 1, carac- térisé en ce que les moyens optiques de prélèvement en bouche de l'outil dentaire sont constitués d'un conduit d'images rigide à fi- bres optiques (11). 3. Appareillage dentaire selon la revendication 2, carac- térisé en ce que le conduit d'images rigide à fibres optiques (11) est coudé. 4. Appareillage dentaire selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que le conduit d'images rigide à fibres optiques (11) porte le scintillateur (12) sur une face biseautée de l'extrémité en bouche. 5. Appareillage dentaire selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le conduit d'images rigide à fibres optiques (11) porte à l'extrémité en bouche, à l'aide de moyens opti- ques d'adaptation d'indices (14), un ou plusieurs raccords de con- duits d'images à fibres optiques (30). 6. Appareillage dentaire selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens optiques complémentaires sont constitués d'un conduit d'images souple à fibres optiques (31) réuni à chaque extrémité par des moyens optiques spécifiques. 7. Appareillage dentaire selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens optiques complémentaires :5'8272 sont constitués des moyens optiques spécifiques. 8. Appareillage dentaire selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les moyens optiques spécifiques sont constitués demoyens optiques d'adaptation d'indices (14). 9. Appareillage dentaire selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les moyens optiques spécifiques sont constitués d'un raccord de conduit d'images à fibres optiques (30) et de moyens optiques d'adaptation d'indices (14). 10. Appareillage dentaire selon l'une des revendications 5 à 7 ou la revendication 9, caractérisé en ce que le raccord de conduit d'images à fibres optiques (30) est à épanouissement ou à concentration ou à transfert direct ou à renvoi d'angle. 11. Appareillage dentaire selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les signaux électriques d'images sont traités par un dispositif de traitement électronique (40) pour four- nir des informations vidéofréquences à un téléviseur (45) ou à un moniteur et/ou à un dispositif de stockage.