Brevet FR2595561A1 — publié le 19870918

INSTALLATION DE RADIOLOGUE A DETECTEUR, NOTAMMENT UN PHOTOMULTIPLICATEUR, POUR LE CONTROLE DES IMAGES L'invention est relative à une installation de radiologie comportant un détecteur, notamment un photomultiplicateur, pour la lumière transmise au(x) dispositif(s) de visualisation ou d'enregistrement afin de contrôler la puissance, ou l'énergie, du rayonnement X. On sait qu'une installation de radiologie peut être utilisée pour effectuer de la radioscopie et/ou de la radiographie. Pour la radioscopie on prévoit un écran de contrôle du type récepteur de télévision tandis que pour la radiographie on enregistre des images, par exemple sur des films photographiques ou cinématographiques. En raison des dangers présentés par les rayons X pour les patients il est indispensable de contrôler le rayonnement X. Dans le cas de la radioscopie, on surveille la puissance du rayonnement X, par exemple en contrôlant le niveau de la haute tension fournie au tube générateur; pour la radiographie on contrôle l'énergie du rayonnement. C'est pourquoi on prévoit habituellement un détecteur de la lumière transmise au(x) dispositif(s) de visualisation ou d'enregistrement, disposé après le convertisseur de rayonnement X en rayonnement visible. Ce détecteur est généralement constitué par un photo multiplicateur fournissant un courant électrique dont l'intensité représente la puissance du rayonnement X.Cette intensité étant de l'ordre du A la liaison du photo multiplicateur aux circuits de contrôle et de commande du fonctionnement de l'installation de radiologie s'effectue par l'intermédiaire d'un câble coaxial et de connecteurs d'un prix élevé. Les circuits de contrôle et commande comportent, dans la voie de radioscopie, un convertisseur de cette intensité en une tension qui est comparée à une tension de référence afin d'asservir la puissance du tube à une consigne affichée par l'utilisateur. Dans la voie de radiographie l'intensité de sortie du photomultiplicateur charge un condensateur et cette charge est comparée à une autre référence afin d'arrêter l'exposi- tion quand l'énergie lumineuse reçue est suffisante. La longueur de la connexion entre le photomultiplicateur et les circuits de contrôle et commande peut atteindre plusieurs dizaines de mètres; ainsi le coût du câble coaxial et des connecteurs associés entre pour une part non négligeable dans le coût général de l'installation. L'invention permet de réduire sensiblement le coût du câble de connexion entre le photomultiplicateur et l'électronique de commande. Elle permet également de simplifier la réalisation des circuits de contrôle et commande. Elle est caractérisée en ce qu'un convertisseur intensitéfréquence est disposé directement à la sortie du photomultiplicateur et que c'est ce signal de fréquence qui est transmis aux circuits de contrôle et commande de l'installation. Le signal de fréquence fourni par le convertisseur peut être acheminé par des conducteurs bon marché, par exemple une simple paire de fils torsadés. On peut également prévoir une transmission par fibre optique, à condition bien entendu de prévoir les convertisseurs appropriés. La conversion intensité-fréquence est de préférence linéaire, la fréquence étant proportionnelle à l'intensité. La fréquence de sortie du convertisseur est, par exemple, comprise entre zéro et 500 Khz. Outre la diminution du coût, I'invention permet la simplification des circuits de contrôle et commande. En effet il est avantageux que les mêmes éléments soient utilisés pour les voies de radioscopie et de radiographie; dans ce cas on prévoit, d'une part, un compteur effectuant le comptage des impulsions du signal de fréquence et, d'autre part, un microprocesseur exploitant le contenu du compteur. Pour la radioscopie le microprocesseur est, dans une réalisation, programmé de façon telle qu'il lit périodiquement, par exemple toutes les vingt millisecondes, le contenu du compteur qui est remis à zéro à l'issue de cette lecture. Le nombre lu à l'issue de la période représente la puissance du rayonnement reçu par le photo multiplicateur. Ce nombre peut alors être utilisé pour déter miner la haute tension fournie au tube à rayons X.Pour la radiographie le temps d'exposition est déterminé (grâce au microprocesseur) quand le nombre enregistré par le compteur atteint une valeur prédéterminée par l'opérateur. Pour tenir compte du courant de noir, c'est-à-dire du courant fourni par le photo multiplicateur en l'absence de rayonnement, en radioscopie, avant l'exposition on détermine périodiquement le contenu du compteur à la même fréquence que celle de la lecture du contenu du compteur lors de l'exposition aux rayons X. Ensuite, lors d'un examen radioscopique, à chaque période on soustrait systématiquement le dernier nombre enregistré avant l'exposition du nombre apparaissant dans le compteur. En radiographie pour effectuer le correction de l'erreur dûe au courant de noir du photomultiplicateur on peut procéder de la même manière qu'en radioscopie, c'est-à-dire soustraire à l'issue de chacune desdites périodes le nombre correspondant au courant de noir pour cette période. On peut aussi, au lieu de soustraire du nombre enregistré, ajouter à la valeur de référence ledit nombre correspondant au courant de noir. II est vrai qu'en soustrayant, à l'issue de chaque période, le courant de noir du nombre enregistré par le compteur (ou en additionnant ce courant de noir à la consigne) la dernière fraction de période ne sera en général pas corrigée. Malgré ce défaut le résultat obtenu est tout à fait satisfaisant. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparattront avec la description de certains de ses modes de réalisation, celle-ci étant effectuée en se référant aux dessins ci-annexés sur lesquels: - la figure 1 est un schéma d'une installation de radiologie, - la figure 2 est une illustration du perfectionnement de l'invention, et, - les figures 3a à 3c sont des diagrammes montrant le fonction nement du perfectionnement de la figure 2. Une installation de radiologie comporte, de façon en soi connue (figure 1), un tube 10 générateur de rayons X alimenté par un circuit de puissance 11 avec deux entrées 12 et 13 dont l'une permet d'agir sur la haute tension et l'autre sur l'intensité du courant fourni au tube. Le rayonnement X est transmis à travers un ou plusieurs filtres 14 et un collimateur 15 vers le patient 16. Le rayonnement ayant traversé le patient est transmis à un amplificateur d'image 17 par l'intermédiaire d'une grille 18 s'opposant au rayonnement diffusé. Le rayonnement visible fourni par l'amplificateur d'image 17 est transmis à un objectif 19 et, de là, vers une caméra vidéo 20 précédée par un diaphragme réglable 21. Entre l'objectif 19 et le diaphragme 21 on prévoit un miroir escamotable 22 qui, lorsqu'il est en place, modifie la direction du rayonnement visible fourni par l'objectif 19 de façon à former l'image sur la surface sensible d'un appareil photographique 23 ou d'un appareil cinématographique. A la sortie de l'objectif 19 est disposé un tube photomultiplicateur PM 24 qui fournit un signal représentant l'intensité du rayonnement lumineux sortant de l'objectif 19. Le perfectionnement de l'invention consiste à associer au photomultiplicateur 24 un convertisseur courant-fréquence 25 (figure 2) qui transforme le courant de sortie du photomultiplicateur 24, qui est de l'ordre du FA, en un signal de fréquence de niveau sensiblement plus élevé. Ce convertisseur 25 peut être intégré au boîtier du photomultiplicateur sans fil de liaison entre la sortie du PM 24 et l'entrée du convertisseur 25. On peut également prévoir une connexion par un câble de très courte longueur entre la sortie du PM 24 et l'entrée du convertisseur 25. Le signal de sortie du convertisseur 25 est acheminé vers l'électronique de commande de l'installation par un conducteur 26 constitué par exemple par une simple paire de fils torsadés d'un coût peu élevé. La longueur du conducteur (ou des conducteurs) 26 est dans un exemple comprise entre 10 et 30 mètres. Le signal acheminé par le conducteur 26 est transmis à lten- trée de comptage 271 d'un compteur 27 associé à un micro processeur 28. Le compteur 27, de préférence microprogrammable, est du type présentant une entrée-sortie 272 reliée à- une entréesortie 281du microprocesseur 28. La sortie du compteur 27 apparaît sur l'entrée-sortie 272. Cette dernière reçoit par ailleurs des signaux de commande du microprocesseur 28, notamment pour la remise à zéro. Lors de l'utilisation en radioscopie, c'est-à-dire quand on fait appel à la caméra vidéo 20, le contenu N du compteur 27 est lu périodiquement, par exemple toutes les vingt millisecondes, et, à l'issue de la période, ce compteur 27 est remis à zéro. Le contenu du compteur à la fin de la période, avant la remise à zéro, représente l'intensité du courant de sortie du PM 24, c'est-à-dire l'intensité du rayonnement sortant de l'objectif 19. Toutefois pour tenir compte du courant de noir du PM 24 le nombre N obtenu à l'issue de la période de 20 millisecondes est diminué du même nombre obtenu à l'issue d'une période antérieure de 20 millisecondes, lorsque le tube à rayons X 10 ne fonctionnait pas. Le diagramme de la figure 3a représente le mode de fonctionnement en radioscopie. En abscisses on a porté le temps t et les fins des périodes T, 2 T, etc... et en ordonnées on a porté le nombre N qui est le contenu du compteur 27. Le nombre N1 représente une valeur de consigne qui est, par exemple, l'intensité lumineuse désirée. Selon que le nombre obtenu à l'issue de la période T de 20 millisecondes est inférieur ou supérieur à N1 on augmente ou diminue l'alimentation en tension du tube 10 pour obtenir le résultat convenable. L'action sur cette alimentation est de préférence effectuée de façon automatique par une boucle de réaction (non montrée). En variante au lieu de remettre à zéro le compteur à chaque période, à l'issue de chaque période T on lit raugmentation du contenu du compteur 27 par rapport à la période précédente. Pour obtenir une bonne image en radioscopie on peut, en plus de la tension du tube, agir sur les paramètres suivants: I'intensité de ce tube, la sensibilité du photomultiplicateur 24, I'ouverture du diaphragme 21 et le gain de la chaîne vidéo dans, ou après, la caméra 20. Pour la radiographie le fonctionnement est celui représenté par les diagrammes des figures 3b et 3c Dans le cas de la figure 3b on n'effectue pas de correction du signal de noir. Sur ce diagramme le temps t est porté en abscisses et le nombre N, contenu du compteur 27, est en ordonnées. Le nombre N2 du diagramme de la figure 3b correspond à la luminance choisie pour fournir une bonne image pour l'opérateur. L'irradiation du patient 16 est interrompue quand le contenu du compteur atteint la valeur N2. Le segment 30 sur la figure 3b représente l'évolution du contenu du compteur pour un rayonnement d'intensité déterminée et le segment 31 représente la même variation du contenu du compteur 27 pour une intensité plus faible. Dans le premier cas le nombre N2 est atteint au bout d'un temps T1 plus court que le temps T2 nécessaire pour atteindre la même valeur N2 dans le second cas. Quand le nombre N2 a été atteint le compteur est remis à zéro. En variante le compteur 27 est préalablement chargé, grâce au microprocesseur 28, à la valeur N2 désirée, et ce compteur fonctionne en décompteur. L'exposition du patient est alors interrompue quand le contenu du compteur atteint la valeur 0. Pour tenir compte du courant de noir on procède comme représenté sur la figure 3c Sur ce diagramme le segment 32 représente la variation du contenu N du compteur 27 en fonction du temps t et le segment 33 la variation, mesurée avant l'exposition, du nombre correspondant au courant de noir. Au bout d'une période T de 20 millisecondes on ajoute à la valeur de consigne N2 la quantité n correspondant au courant de noir au bout de la même période T. La valeur de consigne est alors N'2 = N2 + n. A l'issue de la période 2T on ajoute encore la valeur n à la consigne. On obtient donc une valeur de consigne N"2 = N2 + 2n. Dans l'exemple le nombre N"2 est atteint peu de temps après l'instant 2T. Au cours du temps Z entre l'instant 2T et rinstan? où le nombre N"2 est atteint il n'a pas été de nouveau tenu compte du niveau de noir. Mais il ne s'agit pas là d'une erreur gênante car avec une correction toutes les vingt millisecondes, la qualité de l'image obtenue est largement suffisante. On peut d'ailleurs, la plupart du temps se passer d'une telle correction due au niveau de noir lors du fonctionnement en radiographie. Quoi qu'il en soit pour augmenter la précision il suffit de diminuer la période T au bout de laquelle on effectue la correction. En variante au lieu de déplacer vers le haut la valeur de consigne on déplace vers le bas le contenu du compteur 27 à la fin de chaque période T. L'avantage de Pinvention est quelle permet de diminuer le coût de l'installation par la diminution du prix du câble 26 et par la simplification des circuits de contrôle. En outre le caractère numé- rique de ces circuits peut permettre une meilleure qualité, notamment, comme on l'a vu, en prenant en compte de façon précise le courant de noir du photomultiplicateur. REVENDICATIONS 1. Installation de radiologie comportant un détecteur (24), notamment un photo multiplicateur, de la lumière transmise vers les dispositifs de visualisation (20) ou d'enregistrement (23) fournissant un courant de faible intensité représentant l'intensité de la lumière reçue et, à distance de ce détecteur, un circuit de contrôle et/ou commande de l'installation en fonction du signal fourni par le détecteur, caractérisée en ce qu'au détecteur (24) est associé un convertisseur (25) courant-fréquence, le signal de fréquence étant acheminé vers le circuit de contrôle ou commande de l'installation. 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la sortie du convertisseur (25) courant-fréquence est acheminée vers le circuit (27, 28) de contrôle ou commande par deux conducteurs torsadés (26). 3. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le signal de fréquence est transmis au cicuit de contrôle ou commande par des fibres optiques. 4. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le circuit de contrôle ou commande comporte un compteur ou décompteur (27) des impulsions du signal de fréquence et un calculateur, tel qu'un microprocesseur (28), pour effectuer le contrôle ou la commande en fonction du contenu du compteur (27), ce compteur et ce calculateur étant utilisables pour la radioscopie et pour la radiographie. 5. Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que, pour le contrôle ou la commande de l'installation fonctionnant en radioscopie, le calculateur (28) détermine périodiquement (T), par exemple toutes les vingt millisecondes, le contenu du compteur qui représente alors l'intensité du rayonnement reçu par le détecteur (24). 6. Installation selon la revendication fi, caractérisée en ce que, préalablement à la réception du rayonnement, on détermine le courant de noir du détecteur (24) grâce au contenu du compteur (27) à l'issue de la période (T), et en ce que, lors du fonctionnement en radiosocpie, on soustrait, à l'issue de chaque période, le nombre correspondant au courant de noir du nombre obtenu à l'issue de cette période. 7. Installation selon la revendication 4, fonctionnant en radiographie, caractérisée en ce que la fin de la période d'exposition au rayonnement des appareils d'acquisition d'image correspond au comptage d'un nombre prédéterminé (N2) d'impulsions du signal de fréquence. 8. Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que, de façon périodique, on soustrait du contenu du compteur (27), ou en ce qu'on ajoute à un signal de consigne (N2), une valeur (n) correspondant au nombre emmagasiné à l'issue de la même période de temps avant réception du rayonnement. 9. Installation selon les revendications 6 et 8, caractérisée en ce que la période (T) au bout de laquelle le contenu du compteur (27) est lu en fonctionnement radioscopique est la même que la période (T) à l'issue de laquelle on tient compte du courant de noir en fonctionnement radiographique.