Brevet FR2608416A1 — publié le 19880624

Dispositif de commande de radiographie dont les doses du rayonnement du tube à rayons X sont modu- lées en fonction des données morphologiques du patient examiné ". L'invention concerne un dispositif de commande automatique de radiographie pour le diagnos- tic radiologique comprenant la cassette, le détecteur de rayonnement, le temps d'exposition du tube à rayons X et de l'appareil radiologique multipulsatoire. On utilise actuellement pour la simplification du maniement des appareils radiologiques surtout au cours de la radiographie de routine des ap- pareils automatiques d'exposition qui mesurent la dose de rayonnement traversant un patient. L'opérateur doit mettre au point la valeur de la tension d'exposition supposée qu'il doit estimer avant. La valeur de la dose de rayonnement mise au point, l'appareil automa- tique finit l'exposition de la radiographie. Les expériences cliniques avec l'utilisation de ces automates ne sont pas bonnes. L'es- timation fausse de la tension de l'exposition radiogra- phie provoque soit que l'exposition extrêmement longue avec le manque de netteté causée par le mouvement, soit que le noircissement optimal du film n'est pas atteint. Au cours de la radiographie du même organe en deux plans par exemple frontal et laté- ral, il est nécessaire d'ajuster pour le noircissement optimal des deux radiographies non seulement les ten- sions d'exposition différentes, mais aussi le degré de noircissement différent sur l'automate d'exposition. On connatt encore d'autres réali- sations, o les valeurs d'exposition typiques - kV, mAs ou mA et le temps - pour un type d'examen demandé et pour un patient moyen enregistrées en mémoire dans l'appareil radiographique sont commandées à l'aide de la sélection de l'organe en les corrigeant selon le poids du patient déterminé, selon la dimension réelle de l'organe et selon la distance choisie entre le focus du tube à rayons X et la cassette. On connaît que les patients de même poids, dont les organes examinés ont les mêmes dimensions, présentent une grande différence en absorp- tion de rayonnement X totale selon la proportion volu- mique du squelette, des tissus mous et de la graisse sous-cutanée. Entre autres, le calcul ne respecte pas l'état réel du rendement de rayonnement du tube à rayons X. La réalisation de la commande pleinement automatique qui respecte l'absorption réelle dy rayonnement par le patient et toutes les influences de la chatne radiographique entière, exige l'utilisa- tion d'un détecteur avec le dépouillement du débit d'exposition. Le dispositif équipé par tel détecteur cité en AO 233963 "Dispositif de la commande automati- que pour la radiographie et pour l'examen", accomplit toutes les exigences mentionnées. Ce dispositif con- vient surtout pour les cabinets d'examen o on prati- que soit l'examen fluoroscopique automatique, soit la radiographie des organes choisis par exemple du thorax et des poumons, o les durées d'expositiond'absorption ordinaire qui sont typiques pour ce type d'examen. Les valeurs d'exposition diffèrent beaucoup des valeurs ordinaires jusqu'ici au cours de l'utilisation du dispositif mentionné d'absorption très large par exemple au cours de l'examen des membres ou des patients obèses. En conséquence de ce fait, c'est le changement de la structure ordinaire de la gradation de noircissement des radiographiques qui arrive dans ce cas à laquelle les cliniciens sont accoutumés de leur pratique jusqu'ici. Tous les défauts mentionnés sont éliminés à l'aide du dispositif selon l'invention per- mettant de pratiquer la radiographie automatique dans toute la gamme d'absorption, au cours de toutes sortes d'examen dans les limites des valeurs d'exposition uti- lisées juqu'ici, dont le principe consiste dans le fait que la sortie du détecteur est accouplé en même temps avec l'entrée de tension de l'intégrateur et avec l'en- trée du comparateur à seuil, dont la sortie est accou- plée avec l'entrée de temps de l'amplificateur -modula- teur. L'entrée de tension de cet amplificateur-modula- teur est en même temps accouplée avec la borne de mesu- re par l'entrée de la troisième non-linéarité, la sor- tie de l'amplificateur -modulateur est accouplée avec l'entrée de la première non-linéarité, la sortie de la première non-linéarité est accouplée à l'entrée de ten- sion du premier étage de commutation, l'entrée de blo- cage de premier étage de commutation est accouplée en même temps à la borne du démarrage de l'exposition par le commutateur du démarrage de l'exposition et avec l'entrée de remise à zéro de l'intégrateur. La sortie du premier étage de commutation est accouplée à la bor- ne de commande, la sortie de l'intégrateur est accou- plée à la première entrée du comparateur de la dose, la deuxième entrée du comparateur de la dose est accou- plée à la sortie de multiplicateur, la sortie du compa- 4- rateur de la dose est accouplée à l'entrée du deuxième étage de la commutation, la sortie du deuxième étage de la commutation est accouplée à la borne de l'achè- vement de l'exposition à la radiographie. La borne de commande est accouplée pour le noircissement à la pre- mière entrée de multiplicateur et la sortie de troi- sième non-linéarité est accouplée avec la deuxième entrée de multiplicateur. Une autre variante consiste en fait que la sortie de l'amplificateur-modulateur est accouplée sur l'entrée de deuxième nonlinéarité, dont la sortie est liée à la première entrée de com- parateur de brillance. La deuxième entrée de compara- teur de brillance est accouplée à l'entrée de tension du premier étage de commutation. - L'exemple de la réalisation con- crête de ce dispositif selon l'invention est représen- té après simplification à la figure 1. L'exemple de la relation utilisée entre l'absorption de rayonnement et les valeurs d'exposition utilisées pour les groupes des organes P et H est représenté graphiquement à la figu- re 2. L'appareil radiographique 5 est raccordé à l'aide de la borne d'alimentation 55 au ré- seau du secteur, à l'aide de la borne négative de sor- tie 57 sur la cathode du tube à rayons X 4, à l'aide de la borne positive de sortie 56 sur l'anode du tube à rayons X 4 et il est encore équipé par la borne de commande 6, par la borne de mesure 7, par la borne 8 pour l'achèvement de l'exposition et enfin par la bor- ne 9 pour le démarrage de l'exposition. La sortie de détecteur 2 est en même temps accouplée avec l'entrée de tension 172 de l'intégrateur 17 et l'entrée du comparateur à seuil , dont la sortie est accouplée à l'entrée de temps 111 de l'amplificateur-modulateur 11. L'entrée de ten- - 5 sionsion 112 de l'amplificateur-modulateur 11 est en même temps liée à la borne de mesure 7 et à l'entrée de la troisième non-linéarité 22. La sortie de l'am- plificateur -modulateur 11 est accouplée à l'entrée de la première nonlinéarité 12, sa sortie est accou- plée avec l'entrée de tension 131 du premier étage de commutation 13. L'entrée de blocage 132 du premier étage de commutation 13 est en même temps liée à la borne 9 du démarrage de l'exposition, avec le commuta- teur 16 du démarrage de l'exposition et à l'entrée de remise à zéro 171 de l'intégrateur 17. La sortie du premier étage de commutation 13 est accouplée à la borne de commande 6. La sortie de l'intégrateur 17 est accouplée à la première entrée 181 du comparateur de la dose, la deuxième entrée 182 du comparateur de la dose 18 est accouplée à la sortie de multiplicateur 21. La sortie du comparateur de la dose 18 est accou- plée à l'entrée du deuxième étage de commutation 19. La sortie du deuxième étage de commutation 19 est accouplée à la borne 8 d'achèvement de l'exposition. La borne de commande de noircissement est accouplée à la première entrée 211 du multipli- cateur 21, la sortie de la troisième non-linéarité 22 est accouplée à la deuxième entrée 212 du multiplica- teur 21. La figure 1 montre encore - à l'aide de la ligne interrompue - la deuxième variante du dispositif selon l'invention, o la sortie de l'amplificateur- modulateur 11 est accouplée à l'entrée de la deuxième non-linéarité 14, dont la sortie est accouplée à la première entrée 151 du comparateur de brillance 15. La deuxième entrée 152 du comparateur de brillance 15 est accouplée à la sortie du détecteur 2 et avec la sortie du comparateur de brillance 15, c'est l'entree de tension 131 du premier étage de commutation 13 qui y est reliée. Le dispositif fonctionne ainsi: L'intégrateur 17 sera remis à zéro par la commutation du commutateur 16 du démarrage de l'exposition, c'est-à-dire après l'achèvement de la préparation, la tension positive de l'entrée de blo- cage 132 du premier étage de commutation 13 est trans- mise à travers la résistance - non désignée - sur la sortie du premier étage de commutation 13 et sur la borne de commande 6 et sur l'appareil radiographique 5. Celui-ci commence à augmenter la tension du tube à rayons X 4. Simultanément avec l'accroissement de la tension du tube à rayons X 4 commence à accroître le débit d'exposition de rayonnement jusqu'au moment, ou sa valeur Um produit après la pénétration par le pa- tient sur la sortie du détecteur 2 la valeur de seuil ajustée du signal le débit d'exposition Dm m A ce moment, le comparateur à seuil émet l'impulsion, dont la durée représente plusieurs s, dans l'entrée de temps 111 de l'amplificateur- modulateur 11 qui tout de suite transmet la valeur de la tension mesurée du tube à rayons X U à l'entrée de m tension 112 de l'amplificateurmodulateur 11 sur sa sortie et l'entrée de la première non-linéarité 12. Pour pratiquer la radiographie du groupe des organes donnés il existe la relation en- tre l'absorption de rayonnement par ce groupe des or- ganes donnés et les valeurs d'exposition utilisées. La figure 2 représente l'exemple de la relation utilisée entre l'absorption de rayonne- ment et les valeurs d'exposition utilisées pour les groupes des organes P et H. L'affaiblissement de rayonnement est exprimé sur l'axe horizontal en mesure logarithmi- que, à la partie supérieure de la figure, on a la fonc- tion de la charge électrique d'exposition Q en mesure 7. logarithmique, dans la partie inférieure, on trouve l'allure de la tension d'exposition Us. s La première non-linéarité 12 forme le signal Us sur sa sortie de la valeur de la tension Um mesurée pour la commande de la tension d'ex- position du tube à rayons X en valeur Justement corres- pondante à l'absorption de rayonnement mesurée et au groupe des organes donné. La relation entre les valeurs U s et Um peut être simplifiée: U Dl 4,65 m m ou D' représente le débit d'exposition de rayonnement s au cours de la radiographie et D' représente le débit m de seuil d'exposition de rayonnement. Au moment de l'achèvement de la mesure de la tension Um par l'amplificateur-modulateur 11 et de la transmission de cette tension par la pre- mière non-linéarité 12 sur l'entrée du premier étage de commutation 13 comme la tension U s, le premier étage de commutation 13 affaiblit son impédance de sortie et transmet la tension d'entrée Us sur sa sortie et sur la borne de commande 6. Maintenant l'appareil radiodia- gnostique 5 continuera a augmenter la tension du tube à rayons X 4 seulement Jusqu'à la valeur Us. s Le débit d'exposition de rayonne- ment nécessaire D pour la réalisation du radiogramme s' o D o e peut être calculé de la relation: Ds = t, o D re- e présente la dose du rayonnement nécessaire pour le noircissement demandé du radiogramme Dos et te repré- sente la durée de l'exposition du radiogramme. Si on peut mesurer le courant I sur le tube à rayons X sous la tension donnée Us, la durée de l'exposition du radiogramme nécessaire pour accomplir les conditions pour la valeur de la charge électrique donnée Q doit être: 0 D ' i te I D d'o provient Ds =D L'allure du courant I nécessaire peut être assurée à l'aide du choix de régime de ré- glage du courant I du tube à rayons X 4 en fonction de la tension d'exposition Us. En plusieurs cas, il peut être plus avantageux d'ajuster la tension radiographique indirecte U s, dont l'allure est repré- sentée sur la figure 1 par le trait interrompu. Dans ce cas, la tension U mesurée sur la sortie de l'am- m plificateur-modulateur 11 est transmise sur l'entrée de la deuxième non-linéarité 14, dont la sortie four- nit le signal de la valeur demandée du débit d'exposi- tion Ds au cours de la réalisation du radiogramme se- s lon la réalisation simplifiée: 4,65 = Dw( s Ds m Car la sortie de la deuxième non- linéarité 14 est accouplée avec la première entrée 151 du comparateur de brillance 15 sur la deuxième entree 152 duquel la valeur réelle du débit d'exposition de rayonnement est transmise du détecteur 2, et après la transmission de la sortie du comparateur de brillance, par le premier étage de commutation 13 sur la borne de commande 6 arrive le couplage de la réaction de commande. En ce moment, le comparateur de brillance 15 augmente la tension d'exposition du tube à rayons X 4 9. jusqu'à la valeur Us, o la sortie de la deuxième non- linéarité 14 sera la même que la valeur réelle du débit d'exposition Ds et les relations précédentes recommen- cent à fonctionner. Au commencement de l'action du signal du débit d'exposition du détecteur 2, l'intégra- teur 17 se met à intégrer la dose de rayonnement. La tension croissante sur la sortie de l'intégrateur 17, accouplée avec la première entrée 181 du comparateur de la dose 18, est comparée avec le signal de la dose demandée Ud de la deuxième entrée 182 qui est donné par le produit combinatoire Ud = Udp. ns o Udp repré- sente le signal de noircissement demandé du film radio- graphique sur la borne de commande 20 de noircissement et sur la première entrée 211 du multiplicateur 21 et ns représente l'efficacité spectrale relative de la combinaison des feuilles amplificatrices utilisées, du film radiographique dans la cassette 1 sous la tension d'exposition U. $ D S D so o Ds représente la dose du rayonnement nécessaire pour le noircissement demandé sous la tension d'exposition Us et o Dso représente la dose de rayonnement néces- saire pour le même noircissement sous la tension d'ex- position de 80 kV. Le produit combinatoire: Ud = Udp. ns est pratiqué par le multiplicateur 21, le signal Udp est accouplé avec la première entrée 211 dp de la borne 20, le signal de la valeur ns qui est for- mé par la troisième non-linéarité 22 en fonction de la valeur de la tension d'exposition Us est accouplé avec la deuxième entrée 212. Le dispositif selon l'invention permet de pratiquer la radiographie automatique dans toute la gamme de l'absorption de rayonnement par le patient dans le cadre des valeurs d'exposition utili- sées selon les tables, en respectant les valeurs réel- les d'absorption, y compris la valeur réelle du ren- dement rayonnant du tube à rayons X 4. Ce dispositif n'a besoin d'aucune correction à l'égard de la masse du patient, la dimen- sion de l'organe radiographié et la distance: le tube à rayons X - la cassette. 1 1 R E V E ND I C A T I 0 N S 1 ) Dispositif de la commande auto- matique de la radiographie comprenant la cassette, le détecteur avec le dépouillement du débit d'exposition, le tube à rayons X et l'appareil radiographique multi- pulsé, caractérisé en ce que la borne d'alimentation est accouplée au réseau du secteur, la borne positive de sortie est accouplée avec l'anode du tube à rayons X, la borne de sortie négative avec la cathode du tube à rayons X, repéré par le fait que la sortie du détec- teur (2) est accouplée en même temps avec l'entrée de tension (172) de l'intégrateur (17) et avec l'entrée du comparateur à seuil (10), dont la sortie est accou- plée à l'entrée de temps (111) de l'amplificateur-mo- dulateur (11), l'entrée de tension (112) de l'amplifi- cateur-modulateur (11) est en même temps accouplée à la borne de mesure (7) et l'entrée de la troisième non-linéarité (22), la sortie de l'amplificateur-modu- lateur (11) est accouplée à l'entrée de la première non-linéarité (12), la sortie de la première non-li- néarité (12) est accouplée à l'entrée de tension (131) du premier étage de commutation (13), l'entrée de blo- cage (132) du premier étage de commutation (13) est en même temps accouplée à la borne (9) du démarrage de l'exposition par le commutateur (16) du démarrage de l'exposition et à l'entrée de remise à zéro (171) de l'intégrateur (17), la sortie du premier étage de com- mutation (13) est accouplée à la borne de commande (6), la sortie de l'intégrateur (17) est accouplée à la pre- mière entrée (181) du comparateur de la dose (18), la deuxième entrée (182) du comparateur de la dose (18) est accouplée à la sortie de multiplicateur (21), la sortie du comparateur de la dose (18) est accouplée à l'entrée du deuxième étage de commutation (19), la sortie du deuxième étage de commutation (19) est accou- plée à la borne pour l'achèvement de radiogramme, la borne de commande (20) de noircissement est accouplée à la première entrée (211) du multiplicateur (21), la troisième sortie de non-linéarité (22) est accouplée à la deuxième entrée (212) de multiplicateur (21). 2 ) Dispositif de commande automa- tique de radiograpgie selon la revendication 1, carac- térisé en ce que la sortie de l'amplificateur-modula- teur (11) est accouplée à l'entrée de la deuxième non- linéarité (14), la sortie de la deuxième non-linéarité (14) est accouplée à la premiere entrée (151) du com- parateur de brillance (15), la deuxième entrée (152) du comparateur de brillance (15) est accouplée à la sortie de détecteur (2), la sortie du comparateur de brillance (15) est accouplée à l'entrée de tension (131) du premier étage de commutation (13).