Brevet FR2588745A1 — publié le 19870424

y 2588745 APPAREIL DE RADIOLOGIE A FAISCEAU DE RAYONS X DE DIRECTION VARIABLE L'invention est relative à un appareil d'observation du corps humain aux rayons X. Pour l'examen de certaines parties du corps humain, notam- ment les vaisseaux sanguins, on fait appel à un faisceau de rayons X de direction variable de manière à pouvoir observer ces parties sous diverses incidences. Ainsi pour examiner une zone quasi ponctuelle du corps le faisceau de rayons X peut tourner- de préférence selon toutes les directions possibles- autour d'un point géométrique, appelé "iso- l 0 centre", qui est attaché à l'appareil d'exploration et qu'on fait coïncider avec la zone à examiner. Par ailleurs il est nécessaire que l'isocentre soit aussi déplaça- ble selon une courbe de forme quelconque, par exemple pour examiner un vaisseau sanguin. Un appareil assurant ces fonctions est appelé un statif d'explo- ration à isocentre mobile. Il comporte une source de rayons X et un détecteur fixes l'un par rapport à l'autre; pour la commodité de l'exposé on se référera dans ce qui suit à un vecteur R-X dont la direction est celle du faisceau produit par la source vers le détecteur. En plus de la mobilité du faisceau un tel appareil d'exploration doit satisfaire aux exigences suivantes: il faut pouvoir passer d'une position d'exploration à une autre en un temps relativement res- treint sans avoir à arrêter l'exploration; l'encombrement doit être modéré afin que la salle d'examen ne soit pas de dimensions trop importantes; de plus il peut être souhaitable de faire varier le grandissement, c'est-à-dire de faire varier la position de la zone à observer sur le vecteur RX. En outre les mouvements du praticien chargé de l'examen ne doivent pas être entravés. Un appareil réalisant ces fonctions comprend un support, habituellement un arceau, pour l'ensemble source-détecteur et per- mettant la rotation du vecteur RP> dans un plan. Ce support est solidaire d'un bras pouvant tourner autour d'un axe horizontal distinct de celui autour duquel peut tourner le vecteur RX dans le plan. Ce bras est luimême solidaire d'une colonne verticale le long de laquelle il peut se déplacer. Par ailleurs l'appareil comporte une table sur laquelle repose le patient à examiner. Dans le brevet US 4 481 656 est décrit un appareil de ce type qui remplit les conditions indiquées ci-dessus. Mais cet appareil est complexe et onéreux. L'invention remédie à cet inconvénient. Elle est caractérisée en ce que le déplacement de l'isocentre est obtenu par la combinaison du déplacement du support, portant l'ensemble sourcedétecteur, en direction verticale le long de la colonne, d'un déplacement de la table et/ou de la colonne (de préférence seulement un déplacement de la table) selon une direc- tion horizontale et d'un déplacement de la colonne selon une autre direction horizontale, perpendiculaire à la direction de déplacement de la table. Le statif d'exploration permet ainsi trois degrés de liberté pour les mouvements de l'isocentre: un degré de liberté par le déplacement de la table (direction OX), un degré de liberté par le déplacement de la colonne (direction OY) perpendiculairement à la direction OX et un degré de liberté par le déplacement le long de la colonne verticale (direction OZ). Ainsi l'isocentre peut parcourir une courbe de forme quelconque. En outre le déplacement selon la direction OY s'effectue de façon particulièrement simple par un déplacement de la colonne, cette dernière coopérant, par exemple, avec des rails au plancher et au plafond de la salle d'examen. Enfin les deux rotations permises au vecteur R autorisent une orientation quelconque pour ce vecteur. Les divers déplacements sont commandables à l'aide d'un calculateur. La colonne étant déplaçable perpendiculairement à la table il peut arriver que les positions relatives de la colonne et de la table soient telles que soient limités les mouvements du support, en général l'arceau, de l'ensemble source-détecteur, c'est-à-dire qu'il ne soit pas possible de passer d'une inclinaison du vecteur RX a une autre de façon simple, sans interrompre l'examen. Mais la tête du patient étant dirigée vers la colonne cette limitation des mouve- ments du vecteur RX'ne se produit pas pour l'examen de la partie supérieure du corps à partir de l'abdomen car, pour l'examen de cette partie, l'extrémité de la table est éloignée de la colonne et, ainsi, les mouvements du support ne sont pas gênés. La limitation des mouvements de la direction du faisceau risque seulement d'intervenir pour l'examen de la partie inférieure du corps; il ne s'agit pas là d'un inconvénient gênant car, pour ce type d'examen, on n'a besoin en général que d'un faisceau perpendiculaire au plan de la table ou s'écartant peu de cette direction. De préférence la source de rayons X et le détecteur sont à l'extrémité de bras s'éloignant dans la direction OY (direction du déplacement horizontal de la colonne) d'une face latérale de l'arceau afin que cet arceau et la colonne gênent le moins possible le déplacement de la table. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaî- tront 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'un appareil selon l'invention, la figure 2 est une vue selon la flèche f de la figure 1, - la figure 3 est une vue selon la flèche F de la figure 1, - la figure 4 est une vue en perspective de l'appareil représen- té sur les figures I à 3, et - la figure 5 est une vue analogue à celle de la figure 4 mais pour une autre position d'examen. L'exemple que l'on va décrire en relation avec les figures se rapporte à un appareil d'examen des vaisseaux sanguins appelé statif d'exploration vasculaire. Un tel appareil comprend une source de rayons X 10 émettant un faisceau de rayons X vers un ensemble détecteur 11 associé à des moyens d'imagerie (non représentés) permettant la photographie ou la reproduction d'une image sur un écran de visualisation tel que celui d'un tube à rayons cathodiques et, éventuellement, la mémori- sation dans un ordinateur. La source 10 et le détecteur 11 sont chacun solidaires de bras parallèles, respectivement 12 et 13, qui sont en saillie de la face latérale 14 d'un support 15 en forme d'arc de cercle ou arceau. Le support 15 peut coulisser dans une glissière ménagée à l'extrémité d'un bras support 21. Le faisceau lumineux produit par la source 10, qui est représenté par le vecteur RXe sur la figure 1, peut ainsi tourner autour d'un point 20 dans un plan parallèle au plan de l'arceau 15. Par ailleurs le bras support 21 peut tourner autour d'un axe horizontal 22 et ce bras 21 s'appuie sur un autre support 23 pouvant coulisser le long d'une colonne verticale 24. La colonne 24 est guidée pour pouvoir se déplacer horizontale- ment dans une direction perpendiculaire à l'axe 22. A cet effet la partie inférieure 241 de cette colonne coopère, par exemple grâce à des roulettes, avec des rails 25 au plancher et sa partie supé- rieure 242 coopère, également par exemple grâce à des roulettes, avec des rails 26 au plafond. L'appareil comporte aussi une table à plateau horizontal 30 destinée à recevoir le patient 31. Le plateau 30 présente un axe longitudinal 32 parallèle à l'axe 22. Ce plateau 30 est déplaçable selon cet axe 32, le patient 31 présentant sa tête dirigée vers la colonne 24. La source 10 et le détecteur 11 étant solidaires d'un même support 15 les mouvements du vecteur RX sont ceux dudit support. Ainsi ce vecteur RX peut tourner autour du point 20 selon deux degrés de liberté: une rotation dans un plan parallèle à celui de l'arceau 15, autour du point 20, et une rotation correspondant au pivotement autour de l'axe 22. Le point 20 constitue l'isocentre, c'est-à-dire le point autour duquel doit tourner le vecteur RX>pour l'examen d'une zone quasi ponctuelle du patient 31. Du fait des deux degrés de liberté la zone à examiner peut être observée sous n'importe quel angle. Pour l'examen d'une zone on fait coincider le centre 20 avec cette zone du patient. Etant donné que l'isocentre 20 n'est pas situé sur l'axe 22, quand on fait tourner le support 21 autour de l'axe 22 cet isocentre se déplace si le support 23 et la colonne 24 restent au même emplacement au cours de la rotation; ainsi pour maintenir la coïncidence entre Ie centre 20 avec la zone du patient à examiner il est nécessaire, quand on fait tourner le vecteur RX, de déplacer le support 23 le long de la colonne 24 et de déplacer la colonne 24 sur ses rails. Autrement dit pour maintenir l'isocentre 20 dans une position fixe par rapport au patient il faut, lorsqu'on fait tourner le vecteur RX autour de l'axe 22, conjuguer cette rotation avec un déplacement vertical et un déplacement horizontal selon la direc- tion des rails. Cette conjugaison de mouvements est effectuée de façon automatique par des moyens de commande non représentés, un calculateur agissant sur les moteurs d'entraînement des diverses parties mobiles de l'appareil. L'isocentre 20 est déplaçable selon trois degrés de liberté: un premier degré de liberté est la direction X de l'axe 32 de la table; un second degré de liberté est le déplacement selon la direction horizontale Y, celle des rails 25, 26, perpendiculaire à la direc- tion X; le troisième degré de liberté est la direction verticale Z par le déplacement du support 23 sur la colonne 24. Il est ainsi possible de déplacer l'isocentre 20 selon une courbe de forme quelconque si l'on conjugue des mouvements selon les directions X, Y et Z. Ces mouvements sont aussi commandés par calculateur. Toutefois les mouvements de l'isocentre sont, dans l'exemple, limités par le déplacement relatif de la colonne 24 selon l'axe Y et du plateau 30 selon l'axe X. Pour la même raison certains mouve- ments du vecteur RX ne sont pas possibles. Par exemple dans la position représentée sur la figure 5, o le plateau 30 a son extrémité antérieure 35 au voisinage de la colon- ne 24, il n'est pas possible, sans déplacer le plateau 30, de tourner le vecteur R-Xde 180 , c'est-à-dire d'inverser les positions de la source et du détecteur. On pourrait obtenir ce résultat en déplaçant le -plateau 30 c'est-à-dire en interrompant momentanément la visuali- sation. Mais lorsque le plateau 30 est dans la position représentée sur la figure 5 l'appareil est utilisé pour l'examen de la partie inférieure du corps, en-dessous de l'abdomen. Or, pour de tels examens il n'est en général pas nécessaire de disposer d'incidences s'écartant beaucoup de la perpendiculaire au plateau 30. Ainsi la limitation mentionnée n'est pas gênante. Par contre cette limitation n'existe pas pour l'examen de la partie supérieure du corps, au-dessus de l'abdomen. En effet dans ce cas l'appareil est dans la position représentée sur la figure 4, c'est- à-dire que l'extrémité 35 du plateau 30 est éloignée de la colonne 24 et, dans ce cas, il est possible de conférer une orientation quel- conque au vecteur e sans interrompre l'examen, ce qui est utile notamment pour l'examen de la zone du coeur et l'examen de la tête. En d'autres termes encore on pourrait considérer que la simplicité de réalisation de l'appareil de l'invention est obtenue au détriment de ses performances; mais il n'en est rien car la limitation de ses possibilités pour l'examen de la partie inférieure du corps est sans conséquence particulière pour l'utilisateur de l'appareil. Il est possible de faire suivre au point 20 une courbe quelcon- que afin d'examiner, par exemple, un vaisseau sanguin suivant une ligne gauche. Cette visualisation peut même être effectuée de façon automatique. Dans ce dernier cas on détermine tout d'abord par radioscopie, c'est-àdire par visualisation directe de l'image, le trajet à suivre que l'on met au fur et à mesure en mémoire du calculateur. Ensuite le calculateur commande les mouvements des divers organes de l'appareil pour suivre le trajet ainsi mis en mémoire de façon, par exemple, à mettre en mémoire les images du vaisseau sanguin à une vitesse déterminée d'observation. Il est également à noter qu'il est possible de faire varier le grandissement de l'image par un déplacement selon les seules directions Z et Y. L'appareil de l'invention permet un examen en continu d'un patient de la tête aux pieds à condition, comme on l'a déjà vu ci- dessus, que pour la partie inférieure du corps l'incidence du faisceau de rayons X ne soit pas trop éloignée de la normale au plateau 30. L'appareil selon l'invention est d'une grande simplicité, son encombrement est restreint et ces avantages ne sont pas obtenus au détriment des performances. REVENDICATIONS 1. Appareil d'observation du corps humain aux rayons X, no- tamment pour l'examen des vaisseaux sanguins, dans lequel, d'une part, le faisceau (R-X de rayons X peut tourner autour d'un iso- centre (20) pour permettre l'observation d'une zone du corps humain sous une incidence variable et, d'autre part, l'isocentre (20) est mobile, cet appareil comprenant une table horizontale (30) pour recevoir le corps à examiner, et un support de l'ensemble source de rayons X (10)-détecteur (Il) qui permet le pivotement du faisceau de rayons X et qui est déplaçable verticalement sur une colon- ne (24), caractérisé en ce que le déplacement de l'isocentre (20) est obtenu par la combinaison du déplacement du support en direction verticale (Z) le long de la colonne (24), d'un déplacement de la table (30) et/ou de la colonne selon une direction horizontale (32, X) et d'un déplacement de la colonne (24) selon une autre direction horizontale (Y) perpendiculaire à la direction (X) du premier dépla- cement horizontal. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la direction horizontale (X) de déplacement de la table (30) est celle de l'axe longitudinal (32) de cette table. 3. Appareil selon la revendication I ou 2, caractérisé en ce que, pour permettre le déplacement de la colonne (24) dans une direction horizontale (Y) perpendiculaire à la direction de déplace- ment (X) de la table, les parties inférieure (241) et supérieure (242) de cette colonne présentent des moyens destinés à coopérer avec des rails (25, 26). 4. Appareil selon l'une quelconque des revendications I à 3, caractérisé en ce que le support de la source de rayons X (10) et du détecteur (Il) comprend un bras (21) pouvant tourner autour d'un axe horizontal (22) parallèle à la direction longitudinale (32) de la table et portant un arceau (15) pouvant coulisser, selon une trajec- toire circulaire, par rapport au bras (21) et portant l'ensemble source de rayons X (10)-détecteur (11). 5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que la source (10) et le détecteur(Il) sont chacun à l'extrémité d'un bras (12, 13) en saillie d'une face latérale (14) de l'arceau (15).- 6. Appareil selon l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisé en ce qu'il comporte un calculateur pour la commande des déplacements de l'isocentre (20) et de l'orientation du faisceau de rayons X (RX. 7. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de mise en mémoire de trajets de 'isocen- tre (20) pour la commande automatique de déplacements selon ces trajets prédéterminés. 8. Appareil selon la revendication 6 ou 7, Caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour faire varier le grandissement de l'image par un déplacement de la colonne selon ladite direction (Y) horizontale et un déplacement du support de l'ensemble source- détecteur le long de cette colonne. 9. Appareil selon l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que le premier déplacement horizontal (X) s'effectue par le seul déplacement de la table. 10. Installation d'observation du corps humain comprenant un appareil selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle compor- te des rails (20) au sol ainsi que des rails (26) au plafond.