Brevet FR2604083A1 — publié le 19880325

La présente invention concerne des dispositifs de rayonnement et plus particulièrement des dispositifs destinés à être utilisés avec des rayonnements ionisants capables de fournir une image de référence étalonnée à laquelle des éléments d'une image détectée peuvent être comparés. Comme cela est bien connu, les techniques de tomo- graphie assistée par ordinateur (TAO) utilisent une source de rayonnements ionisants disposée à un premier emplacement par rapport à un corps et un ou plusieurs détecteurs positionnés du côté opposé du corps. La source et les détecteurs sont déplacés ensemble selon un arc de balayage autour du corps tandis que les sorties des détecteurs sont mémorisées en tant que mesures de l'atténuation du corps pour plusieurs positions sur l'arc. Typiquement, l'arc embrasse un cercle de 360 autour du corps et des mesures d'atténuation sont effectuées, par exemple, à des intervalles de 1 . Les techniques de balayage ci-dessus produisent une matrice de valeurs d'atténuation pour les divers angles classi- quement traités par l'ordinateur pour fournir des images recons- truites ayant des densités d'image associées à l'atténuation du tissu dans au moins une tranche tranverse du corps. Certaines applications de la tomographie par ordinateur nécessitent des résultants plus quantitatifs que les applications de formation d'image décrites ci-dessus. Par exemple, le brevet des Etats-Unis d'Amérique 4 124 799 décrit une ceinture élastique contenant des corps de test fixés autour d'un patient dans le champ de visée de l'appareil de balayage. Les corps de test con- tiennent des concentrations étalonnées de matériaux dont la présen- ce dans l'image reconstituée résultante fournit un ensemble de valeurs de référence connues pour comparaison avec les images des tissus voisins pour calculer un dosage de rayonnement pour un traitement ultérieur par rayonnement. La technique de fixation d'une ceinture élastique autour du corps du patient est moins que satisfaisante pour la tomographie quantitative par ordinateur d'une colonne vertébrale humaine. Une application notable de telles techniques réside dans la détermination du contenu chimique de l'os spongieux, également appelé os trabéculaire, dans la colonne vertébrale. La quantité de composés contenant du calcium dans l'os est particulièrement inté- ressante. Une mesure quantitative de calcium dans l'os spongieux permet un diagnostic et un traitement de certaines maladies à dégé- aérescence osseuse. Un fantôme de référence contenant des concentrations étalonnées de matériaux de référence d'os pour la formation d'image quantitative de la colonne vertébrale est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique 4 233 507 cédé à la demanderesse. D'autres fantômes de référence sont décrits dans les articles inti- tulés "Comparison of Vertebral and Peripheral Mineral Losses in Disuse Osteoporosis in Monkeys"; Cann CE, Genant HK, Young DR; RADIOLOGY, 134:525-529, février 1980; présenté comme des travaux en cours lors de la réunion de la société radiologique d'Amérique -du nord en novembre 1978; et "Integral Approach to Vertebral Bone Mineral Analysis by X-Ray CT"; Kalendar WA, Suess C, Kotz E; présenté comme des travaux en cours et une présentation scienti- fique lors du congrès de la société radiologique d'Amérique du nord en novembre 1985. Les fantômes de référence mentionnés ci-dessus compren- nent des plaques rigides logées ou disposées parallèlement à la table support et contenant le matériau de référence. Dans le brevet et les articles ci-dessus, le matériau de référence est incorporé dans, ou posé sur, la partie haute d'une table plane ou à courbure transversale. La courbure de la colonne vertébrale humaine produit un espace entre le fantôme de référence et le dos du patient. Cet espace induit des artéfacts en forme de stries capable d'affecter les valeurs de référence entrainant ainsi des erreurs possibles quant à la quantification des résultats des mesures. Les brevets ci-dessus proposent de réduire la dimension de l'espace en élevant les genoux du patient pour réduire l'angle du pelvis. Toutefois, même quand ceci est effectué, une courbure notable et un espace résultant demeurent. Les articles ci-dessus proposent qu'une précision améliorée de détermination de valeurs minérales d'os soit réalisée en couplant le fantôme de référence au patient en utilisant, par exemple, un matériau intermédiaire remplissant sensiblement l'intervalle d'air et présentant une réponse proche de celle de l'eai. Un matériau qui semble satisfaisant dans ce but est un bo s, ou récipient flexible, rempli d'eau et disposé entre le fantôme de référence et le dos du patient. L'addition d'un bolus de mater-au équivalent à de l'eau n'est pas souhaitable puisque qu'il atténue la partie du faisceau de rayons X qui passe au travers d'un facteur aussi élevé que 3 et augmente l'erreur statis- tique dans les mesures par suite du bruit de photons accru. En plus d'un sac flexible rempli d'eau, d'autres matériaux de coupla- ge tels que, par exemple, des gels et des poudres ayant des pro- priétés correspondant à celles l'eau ont été utilisés. De telles autres matériaux de couplage, présentant des propriétés équiva- lentes à celles de l'eau partagent les résultats indésirables de l'eau elle-même. Il est également proposé que les effets de bord provoqués par les rayonnements en dehors de l'axe soient minimisés en encapsulant les matériaux échantillons du fantôme de référence dans un matériau presque équivalent à de l'eau tel que, par exemple, un produit acrylique. Ainsi, un objet de l'invention est de prévoir un fan- tôme de référence pour une tomographie quantitative par ordinateur qui pallie les inconvénients de l'art antérieur. Un autre objet de l'invention est de prévoir un fantôme de référence comprenant des moyens pour coupler étroitement la région de la colonne vertébrale d'un être humain sans nécessiter de matériau de couplage intermédiaire. Un autre objet de la présente invention est de prévoir un fantôme de référence comprenant des moyens pour conformer le fantôme de référence à la région de la colonne vertébrale d'un être humain. Un autre objet de la présente invention est de prévoir un fantôme de référence comprenant des matériaux de référence encapsulés dans un ensemble flexible agissant pour se conformer à la région de la colonne vertébrale d'un être humain. Un autre objet de la présente invention est de prévoir un montage de fantôme de référence dans lequel un fantôme de réfé- rence flexible est enfermé dans un matériau élastique. Le matériau élastique présente une élasticité en relation avec la flexibilité du fartôme de référence agissant pour conformer le fantôme de référence au dos d'un être humain sous le poids de l'être humain. En bref, la présente invention prévoit un système de fantôme de référence pour une tomographie quantitative par ordi- nateur utilisant un fantôme de référence flexible avec des moyens pour presser le fantôme de référence flexible en contact avec la surface courbe de la région lombaire d'un patient humain. Dans un premier mode de réalisation, le fantôme de référence est pré- courbé selon un arc supérieur à ce qui est requis. La pression liée au poids d'un patient reposant sur le fantôme de référence agit pour réduire la courbure de façon suffisante pour réaliser un contact notable le long de la région lombaire. La courbure du fantôme de référence peut en outre être distordue par un plot élastique entre le fantôme élastique et une table pour le presser en contact avec la région lombaire. Dans un second mode de réalisa- tion de l'invention, un fantôme de référence flexible est disposé dans une fente dans la partie supérieure d'un coussin élastique. La flexibilité du fantôme de référence et la raideur du coussin élastique sont adaptées de sorte que le fantôme de référence soit déformé tandis qu'il est pressé en contact avec la région lombaire d'un patient, d'o il résulte qu'un contact sensiblement continu est réalisé avec le fantôme de référence sensiblement sur toute la longueur contiguë sur la région lombaire. Le coussin élastique et le fantôme de référence peuvent être enfermés dans un récipient flexible. Un fantôme de référence partiellement courbe dans une fente dans un coussin élastique est également envisagé. Selon un mode de réalisation de l'invention, il est prévu un fantôme de référence pour tomographie quantitative par ordinateur comprenant: une barre flexible contenant une pluralité de matériaux de référence et des moyens pour déformer la courbure de la barre flexible en contact sensiblement continu avec une région contiguë du corps d'un patient. Selon une caractéristique de l'invention, il est prévu un fantôme de référence pour une tomographie quantitative par ordi- nateur comprenant: une barre flexible contenant une pluralité de matériaux de référence, un coussin élastique ayant une dimension corresponderi sensiblement à une région contiguë d'un patient, une fente dans une surface supérieure du coussin élastique, la barre flexible étant disposée dans la fente, la flexibilité de la barre et la raideur du coussin élastique agissant, en combinaison, pour presser une surface du fantôme de référence au contact pratique- ment de toute la région contiguë. Ces objets, caractéristiques et avantages ainsi que d'autres de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée faite en relation avec les dessins joints dans lesquels de mêmes références désignent de mêmes éléments et parmi lesquels: la figure 1 est une vue en coupe transverse d'un patient et d'un fantôme de référence selon l'art antérieur; la figure 2 est une vue en coupe longitudinale selon la ligne II-II de la figure 1; la figure 3 est une vue en -coupe transverse d'un patient et d'un fantôme de référence selon un autre mode de réali- sation de l'art antérieur; la figure 4 est une vue en coupe transverse d'un patient et d'un fantôme de référence selon un mode de réalisation de la présente invention; la figure 5 est une vue en coupe longitudinale d'un patient et d'un fantôme de référence selon un autre mode de réali- sation de l'invention; la figure 6 est une vue en coupe transverse d'un patient et d'un fantôme de référence selon un autre mode de réali- sation de l'invention; la figure 7 est une vue en coupe selon la ligne VII-VII de la figure 6; et la figure 8 est une vue en coupe transverse agrandie du système de fantôme de référence des figures 6 et 7. La figure 1 désigne par la référence 10 un fantôme de référence selon l'art antérieur. Un matériau encapsulant 12 con- tient une pluralité de corps de référence 14 présentant des propriétés d'arttnuation des rayons X correspondant à celles étu- diées. Une tab 16 soutient le fantôme de référence 10 ainsi que le poids d'un patient 18 qui y repose, la colonne vertébrale 20 du patient étant centrée sur le fantôme de référence 10. En se référant maintenant également à la figure 2, la courbure normale de la colonne vertébrale 20, en particulier dans la région lombaire, produit un intervalle d'air notable 22 entre le fantôme de référence 10 et le patient 18. Un bolus flexible 24 en un matériau présentant une caractéristique d'atténuation des rayons X correspondant à celle de l'eau pour toutes les énergies de rayons X concernés est disposé entre le patient 18 et le fan- tôme de référence 10 d'o il résulte que l'espace ou l'intervalle d'air 22 est sensiblement rempli. Le bolus flexible 24 peut être un récipient en caoutchouc ou en matière plastique flexible rempli d'eau, d'un gel ou d'un matériau poudreux présentant des caracté- ristiques équivalentes d'atténuation des rayons X. Comme on l'a noté précédemment, bien que cela résolve certains problèmes, la présence du bolus flexible 24 atténue les rayons X qui y passent et dégrade la possibilité de reconnaître certaines concentrations de matériaux dans la colonne vertébrale 20. Par exemple, le rayon- nement X dans la région concernée est atténué d'environ 50 % quand il passe à travers un matériau équivalent à de l'eau d'une épais- seur de- 2,5 cm (1 pouce). Des courbures de colonnes vertébrales nécessitant des épaisseurs de 3,7 à 5 cm du bolus flexible 24 pour le couplage se rencontrent fréquemment. En se référant maintenant à la figure 3, un fantôme de référence 10, contenant des corps de référence 14 et 14', repose sur la table 16. Des plots en mousse élastique 26 et 26', le long des bords opposés du fantôme de référence 10 soutiennent des par- ties d'un bolus flexible 24 surmontant le fantôme de référence 10 et aident à supporter le patient 18. Ce mode de réalisation de l'art antérieur souffre de la même exigence de couplage utilisant un bolus flexible équivalent à de l'eau 24 pour remplir l'espace 22. En se référant maintenant à la figure 4, un mode de réalisation de la présente invention utilise un fantôme de réfé- rence flexible 28 '- oqué en contact avec le patient 18 en utili- sant une pluralité de plots 26 en mousse élastique. L'élasticité du fantôme de référence 28 lui permet de se déformer sur une forme qui s'adapte à la forme de la région lombaire 30. Le contact résul- tant élimine sensiblement l'intervalle d'air 22 de l'art antérieur (figure 3). Ainsi, un couplage direct entre le fantôme flexible 28 et pratiquement toute la longueur de la région lombaire 30 du patient 18 est réalisé sans les effets indésirables d'un matériau de bolus équivalent à de l'eau. Comme le représente la figure 5, un autre mode. de réalisation d'un fantôme de référence flexible 28 présente une forme non déformée constituant une arche de hauteur sensiblement supérieure à la hauteur requise pour obtenir un contact sensible- ment sur toute la longueur de la région lombaire 30 du patient 18. Le poids du patient 18 disposé sur le fantôme de référence flexi- ble 28 tend à comprimer et à réduire le fantôme de référence flexi- ble 28 jusqu'à ce qu'il se trouve en contact avec la région lom- baire 30 pratiquement sur toute sa longueur. Un plot élastique 32, par exemple une mousse de polyuréthance à cellules ouvertes, peut être utilisé entre la table 16 et le fantôme de référence flexible 28 pour aider à conformer le fantôme de référence flexible 28 à la région lombaire 30. La vue transverse du fantôme de référence flexible 28 (non représenté) est similaire au fantôme de référence de la figure 3. L'élasticité et la forme courbe non contrainte du fan- tôme de référence flexible 28 permet son utilisation sans néces- siter de bolus flexible 24 et les effets indésirables correspon- dants qui y sont associés. Comme le représentent les figures 6 et 7, le montage de fantôme de référence flexible 34 comprend un fantôme de référence flexible 36 disposé dans une fente 38 d'un coussin élastique 40. Le coussin élastique 40 est soutenu sur une table 16. En l'absence de contraintes, le fantôme de référence 36 est sensiblement droit mais présente une flexibilité suffisante pour se déformer en conformation avec la région lombaire 30 du patient 18 sous le pois, du patient 18 contrebalancé par la force liée à l'élasticité du coussin élastique 40. Le matériau et la raideur du coussin élastique 40 sont adaptés à la flexibilité du fantôme de référence 36 pour atteindre le résultat souhaité de con- tact entre le fantôme de référence 36 sensiblement sur toute la longueur de la région lombaire 30. Ainsi, si la fantôme de, réfé- rence 36 est très flexible, la raideur du coussin élastique 40 peut être faible tout en obtenant un contact complet. Au con- traire, si le fantôme de référence 36 est relativement moins flexi- ble, une raideur accrue est nécessaire pour le coussin élastique pour obtenir un contact complet sans intervalle d'air notable entre la région lombaire 30 et le fantôme de référence 36. Bien que toute matière convenable puisse être utilisée comme coussin élastique 40, une matière appropriée est une mousse de polyuréthane à cellules ouvertes. En plus du fait qu'il présente une élasticité contrôlable, ce matériau est sensiblement transparent aux rayons X et ne présente donc pas les effets néfastes d'un bolus équivalent à de l'eau. Il est envisagé selon la présente invention qu'une combinaison du mode de réalisation précourbé de la figure 5 et du mode de réalisation raide des figures 6 et 7 puisse être utilisée. Ainsi, un fantôme de référence flexible précourbé 36 ayant une courbure s'approchant de la courbure de la région lombaire normale peut être disposé dans la fente 38 des figures 6 et 7. Dans ce mode de réalisation constituant une combinaison, seule la courbure ou le raidissement supplémentaire du fantôme de référence flexible 36 nécessaire pour adapter la courbure du fantôme de référence flexible 36 à la différence entre la courbure normale et celle d'un patient particulier 18 est requis. Comme le représente maintenant la figure 8, un montage de fantôme de référence flexible 34 est de préférence logé dans un couvercle 42 en tout matériau approprié, par exemple du tissu. Dans un but de propreté, le revêtement 42 est de préférence en matière plastique. Cette matière plastique doit être choisie pour sa transparence aux rayor.s X et avoir une composition facile à nettoyer. Un matériau appr-orié peut être par exemple du chlorure de polyvinyle. On peut voir que, dans les modes de réalisation de l'in- vention des figures 4 à 8, contrairement aux agencements de l'art antérieur des figures 1 à 3, les matériaux de référence du fantôme de référence peuvent être positionnés de façon pratiquement adja- cente au corps du patient. Ainsi, il n'est plus nécessaire d'uti- liser un matériau de couplage tel que de l'eau. La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui ont été explicitement décrits mais en comprend les variantes et combinaisons incluses dans le domaine des revendi- cations ci-après. REVENDICATIONS 1. Fantôme de référence pour tomographie quantitative par ordinateur, caractérisé en ce qu'il comprend: une barre flexible comprenant une pluralité de maté- riaux de référence; et des moyens pour déformer la courbure de la barre flexi- ble en contact sensiblement continu avec une région contiguë du corps d'un patient. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la barre flexible présente une courbure non contrainte et en ce que lesdits moyens de déformation comprennent un raidissement au moins partiel de la barre flexible par le poids du patient. 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de déformation comprennent en outre un matériau élastique (32, 40) entre la barre flexible et une surface suppor- tant le poids du patient. 4. Appareil selon 1l Revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de déformation comprennent: un coussin élastique (40) ayant une dimension qui correspond sensiblement à ladite région; une fente (38) dans une surface supérieure du coussin élastique; la barre flexible (36) étant disposée dans la fente; la flexibilité de la barre flexible et la raideur du coussin élastique agissant, en combinaison, pour presser une surface du fantôme de référence en contact sensiblement avec toute la région contiguë. 5. Appareil selon la revendication 4, comprenant en outre un revêtement (42) sur la barre flexible et le coussin élastique. 6. Fantôme de référence pour tomographie quantitative par ordinateur, caractérisé en ce qu'il comprend: une barre flexible (36) contenant une pluralité de matériaux de référence; un coussin élastique (40) ayant une dimension qui correspond sensiblement à une région contiguë d'un patient (18); une fente (38) dans une surface supérieure du coussin élastique; la barre flexible étant disposée dans ladite fente; la flexibilité de la barre flexible et la raideur du coussin agissant en combinaison pour presser une surface du fantôme de référence en contact sensiblement avec toute la région contiguë. 7. Fantôme de référence pour tomographie quantitative par ordinateur comprenant un élément flexible incluant une plura- lité de matériaux de référence, caractérisé en ce que l'élément flexible peut être disposé en cours d'utilisation en contact pratiquement continu avec une région contiguë du corps d'un patient. 8. Procédé de préparation d'un patient pour une tomogra- phie quantitative par ordinateur, caractérisé en ce qu'un élément flexible comprenant une pluralité 'a matériaux de référence est disposé en contact sensiblement continu avec une région contiguë du corps du patient. 9. Support d'un patient pour tomographie quantitative par ordinateur comprenant une surface support et un élément flexible disposé sur la surface support de façon à venir en contact sensiblement continu avec une portion contiguë du corps du patient quand le patient est soutenu sur la surface support, l'élément flexible comprenant une pluralité de matériaux de référence.