Brevet FR2634094A1 — publié le 19900112

APPAREIL A RAYONS X A VISUALISATION DE LA GEOMETRIE DU FAISCEAU DE RAYONS X La présente invention est relative à un appareil à rayons X du type permettant des examens radiologiques dans le cadre du diagnostic médical. L'invention concerne particulièrement des moyens pour visualiser la géométrie du faisceau de rayons X servant à ces examens. L'examen radiologique d'un patient, c'est-à-dire l'obtention d'une image ou d'une suite images radiologiques de la zone examiner d'un patient, est effectué en plaçant le patient entre une source de rayonnement X et un récepteur de rayonnement X. La source de rayons X est constituée généralement par un tube radiogène dans lequel un faisceau d'électrons bombarde une cible anodique. Le point d'impact des électrons est appelé foyer, et il constitue la source du rayonnement X. Le récepteur de rayons X est couramment constitué par un film qui, soit est directement sensible aux rayons X (film radiographique), ou soit est sensible à la lumière visible, et dans ce cas on utilise un écran renforçateur (scintillateur) convertissant le rayonnement X en lumière. Des images radiologiques peuvent être également obtenues à l'aide d'autres types de récepteur de rayons X, tels que par exemple les amplificateurs de luminance qui utilisent également un écran scintillateur. L'amplificateur de luminance est d'un encombrement et d'un poids beaucoup plus grands qu'une cassette de film radiographique; par cotre, il présente l'avantage, par rapport à cette dernière, de permettre notamment une numérisation de l'image, et par suite, de visualiser cette dernière après un traitement des informations qui la constituent de sorte que des éléments caractéristiques peuvent être mis particulièrement en évidence sur l'image ainsi visualisée. Quels que soient la nature de l'examen radiologique effectué et le type de récepteur de rayonnement utilisé, un des soucis constants des opérateurs réside dans le positionnement correct du patient, à la fois par rapport à la source du rayonnement X et par rapport au récepteur de rayonnement X. La difficulté de ce positionnement est accrue notamment pour les raisons qui suivent a) Orientation de l'axe du faisceau X : le tube radiogène est contenu dans une gaine de protection qui est mobile, selon plusieurs axes, par rapport à la couchette support de patient; en conséquence, même si la position du patient sur la couchette est correctement repérée, les positions relatives entre la source de rayonnement X et le patient, et l'orientation de l'axe du faisceau de rayonnement X doivent être contrôlées d'un examen à un autre. b) Le rayonnement X sort du tube radiogène et de la gaine de protection qui contient ce dernier selon une forme souvent conique, de sorte que la zone du patient exposée au rayonnement X peut avoir des dimensions qui dépendent, d'une part, d'une distance entre la source de rayonnement X et la peau du patient, et qui dépendent d'autre part de l'ouverture du diaphragme servant à collimater le faisceau de rayons X. En effet, le rayonnement X en sortant de la gaine de protection passe par un dispositif de collimation et par 1'ouverture d'un diaphragme, cette ouverture est ajustable et détermine les limites d'un faisceau de rayons X, dit faisceau utile, auquel est exposé le patient.Le diaphragme sert à limiter le faisceau de rayons X à la surface de la zone à irradier, ce qui évite une irradiation inutile de zones non concernées par l'examen et réalise en outre une protection vis-å-vis des gens qui opèrent à proximité du patient. c) Il est nécessaire en outre de réaliser le positionnement du récepteur d'images X par rapport à l'ensemble formé par la source de rayonnement X et le patient. Ce positionnement du récepteur d'images X doit tenir compte des dimensions de la surface du plan de réception et des dimensions désirées de la surface de l'image radiologique : ceci exige de considérer également à la fois la distance entre la source de rayonnement X et le patient ainsi que la distance entre le patient et le plan de réception il doit être tenu compte également, pour le positionnement correct du récepteur, de l'incidence du rayonnement X. d) I1 doit être noté, en outre, que ces difficultés sont encore amplifiées dans le cas ou la nature des examens à effectuer est telle qu'elle nécessite l'injection de produits de constraste et la prise d'un certain nombre de cliches successifs qui permettent de représenter la progression du produit de contraste. En vue de faciliter le positionnement du patient, il est possible avec certains appareils d'examen à rayons X, de visualiser la géométrie du faisceau de rayons X en simulant le faisceau à l'aide d'un rayonnement de lumière visible; ceci permet de visualiser directement sur le patient une surface de ce dernier qui sera exposée au faisceau de rayons X. Ceci est accompli généralement à l'aide d'une source de lumière. La source de lumière est placée de telle façon que la lumière émise passe par le diaphragme destiné à délimiter le faisceau X utile de sorte que la partie ainsi eclairée du patient délimite en quelque sorte la géométrie du faisceau X ; il est alors possible d'ajuster l'ouverture du diaphragme et la position du patient sur la couchette porte-patient pour tenter de faire coïncider les dimensions de la partie irradiee avec la zone à examiner. Cependant, même si le faisceau de lumière a sensiblement la même géométrie que le faisceau de rayonnement X, l'observation par un opérateur de la partie ainsi éclairée du patient, quand l'opérateur est situé à côte du patient, ne permet pas de déterminer de façon precise les limites du volume qui sera traversé par le rayonnement X. I1 en résulte que, dans bien des cas, c'est au cours de l'examen radiologique lui-même que doivent être effectués les derniers réglages. En conséquence, l'invention a pour but de permettre la visualisation de la géométrie du faisceau de rayonnement X d'une manière nouvelle, pour faciliter notamment le positionnement précis du patient par rapport à la source et au récepteur de rayonnement X. L'agencement nouveau proposé, conformément à l'invention, permet en outre d'obtenir de manière simple des indications très importantes lors d'un examen radiologique telle que la mesure des dimensions géométriques du faisceau, la mesure de la distance source-peau, la calibration de l'image radiologique en scopie, la calibration de la géométrie du faisceau de rayonnement X par rapport au détecteur de rayonnement X, le réglage du centrage et de la perpendiculaire de l'axe du faisceau de rayonnement X par rapport au plan du récepteur de rayonnement X, etc... Selon l'invention, un appareil d'examen radiologique d'un objet, comportant une source X émettant un rayonnement X, un diaphragme délimitant un faisceau de rayonnement X utile à partir du rayonnement X émis par la source X , l'objet étant exposé au faisceau de rayonnement X utile, est caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour capter et afficher une image montrant l'objet comme s'il était vu depuis la source de rayonnement X, ladite image étant formée à partir d'un rayonnement de lumière visible ou proche du visible. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront à la lecture de la description qui suit d'un exemple particulier de réalisation en référence à l'unique figure annexée qui représente, schématiquement, un appareil d'examen à rayons X conforme à l'invention. La figure 1 montre un appareil d'examen 1 à rayons X conforme à l'invention. L'invention étant constituée par une combinaison nouvelle de moyens qui sont en eux-mêmes connus, ces moyens sont représentés uniquement de manière schématique. L'appareil d'examen 1 comporte un ensemble 2 émetteur de rayons X. Cet ensemble émetteur 2 de rayons comprend un tube radiogène 3 classique, délimité par un rectangle en pointillés sur la figure. Le tube radiogène comprend de manière classique, un foyer 4 (symbolisé sur la figure par un point), ce foyer 4 constituant la source d'un rayonnement X 5. Le tube radiogène 3 est contenu dans une gaine de protection 6 qui est solidaire d'un dispositif de collimation 7. La gaine de protection 6 et le dispositif de collimation 7 sont réalisés de manière classique avec des materiaux qui absorbent fortement le rayonnement X. Le rayonnement X 5 sort de la gaine de protection 6 par une fenêtre de sortie 8 et pénètre ensuite dans le dispositif de collimation 7. Le dispositif de collimation 7 comprend un diaphragme 10 qui a une ouverture 11 ajustable. Le passage du rayonnement X 5 par l'ouverture Il détermine au rayonnement X des limites 13, 14 qui représentent les limites d'un faisceau X 15 utile ayant un axe 16 et auquel est exposé une zone Z d'un patient 17. Le patient 17 est placé sur une table ou couchette 18 sous laquelle est disposé un récepteur de rayonnement X 19, par exemple un amplificateur de luminance classique. Le récepteur de rayonnement X 19 transmet de manière classique les signaux correspondant à une image radiologique de la zone Z du patient à un dispositif d'affichage d'images 20, un moniteur par exemple ; les signaux relatifs à l'image radiologique sont transmis au moniteur 20 éventuellement par l'intermédiaire d'un dispositif de traitement d'informations 21 Comme il l'a été expliqué dans le préambule, il est nécessaire de positionner correctement le patient 17 pour que la zone Z soumise au faisceau X utile 15 soit effectivement la zone que lton souhaite examiner.En outre, il est nécessaire de définir les dimensions de la zone Z én ajustant, d'une part, l'ouverture ll du diaphragme 10, et, d'autre part, la distance entre le patient 17 et la source ou foyer 4 qui est symbolisée par la longueur entre le foyer et la peau du patient. Il est nécessaire en outre de régler le centrage et la perpendiculaire de l'axe 16 du faisceau de rayons X utile 15 par rapport au plan 22 du récepteur de rayons X 19. En vue de faciliter ces différentes opérations, selon une caractéristique de l'invention, l'appareil d'examen 1 comporte un détecteur d'images 25 qui forme une image de la zone Z irradiée, de manière à visualiser la géométrie du faisceau X utile 16 tel que le verrait un observateur placé au foyer d'émission 4. Dans ce but, l'image de la zone Z du patient, est formée à partir d'une lumière visible ou proche du visible (éventuellement obtenue à l'aide d'une source de lumière en elle-même classique non représentée sur la figure, qui est réfléchie par un miroir 30 placée sur l'axe 16 du faisceau. Le miroir 30 est situé entre le diaphragme 10 et la source ou foyer 4, de sorte que l'image qui est réfléchie par le miroir 30 soit celle de la zone Z délimitée par le diaphragme 10 pour être exposée au faisceau X utile 15. Le miroir 30 est incliné d'un angle a par rapport à l'axe du faisceau 16 de manière à réfléchir l'image de la zone Z selon un axe optique 32 sur lequel est situé le détecteur d'images 25, l'axe optique 32 étant différent de l'axe 16 du faisceau de rayons X. Dans l'exemple décrit, l'angle a formé entre le plan du miroir 30 et l'axe 16 du faisceau 15 est de 45", de sorte que l'axe optique 32 fait un angle a2=2a de 90 ' avec l'axe 16 du faisceau. Bien entendu, l'axe optique 32 peut avoir une orientation différente conférée par une inclinaison différente du miroir 30. Dans l'exemple particulier de réalisation, le détecteur d'images 25 est une caméra du type CCD par exemple (de l'expression anglaise "Charge Coupled Device"), c'est-à-dire d'un type pouvant convertir la luminance de chaque point élémentaire d'image en un signal électrique. Le détecteur d'images 25 ou caméra est relié à un dispositif électronique 35 d'acquisition et de traitement de signaux. Le dispositif électronique 35 est relié lui-même au dispositif de traitement d'informations 21 auquel il transmet des signaux SI2 relatifs à l'image visible ou seconde image de la zone Z, de sorte que cette seconde image peut être affichée par le moniteur 20. Dans ces conditions, la seconde image de la zone Z captée par le détecteur d'images 25 et qui est affichée par le moniteur 20, correspond à l'image de la zone Z qui serait vue par un observateur situé au foyer 4 quand le détecteur d'images 25 est situé sur l'axe optique 32, à une distance D2 de l'axe 16 du faisceau qui est égale sensiblement à une distance D3 entre le foyer 4 et le point d'intersection 0 de l'axe optique 32 avec l'axe 16 du faisceau. Dans l'exemple décrit, le détecteur d'images 25 comporte un objectif 40 et, bien entendu, la distance D2 entre le détecteur d'images 25 et le point d'intersection 0 doit être comprise comme étant la distance entre le point d'intersection 0 et un centre optique A de l'objectif 40. L'image de la zone Z est formée dans le détecteur d'images 25 sur une surface photosensible 41. La surface photosensible 41 est déplaçable le long de l'axe optique 32, par des moyens classiques - (non représentés), de manière à pouvoir être placée sur un plan 43 où est formée une image nette de la zone Z. Le détecteur d'images 25 comporte des moyens pour mesurer les variations d'une distance D4 entre le centre optique A et le plan 43, une échelle graduee 45 par exemple liée à la surface photosensible 41 ou tout autre moyen en lui-même classique pour faire une mesure automatique. I1 est ainsi possible connaissant les caracteristiques de l'objectif 40 de connaître la distance D entre la source ou foyer 4 et le patient 17: cette distance D correpondant à la somme de la distance D2 (entre le centre optique A de l'objectif 40 et le point d'intersection 0) avec une distance D5 formée sur l'axe 16 du faisceau X entre le point d'intersection 0 et le patient 17. Les signaux SR et les signaux S12, qui sont appliqués au dispositif de traitement 21 et qui correspondent respectivement à l'image radiologique obtenue par l'amplificateur de luminance 19 et à l'image externe visible obtenue par le détecteur d'images 25, peuvent être traitées séparément, de sorte que l'une ou l'autre de ces deux images peut être affichée sur le moniteur 20. Mais ces deux types de signaux peuvent être traités de manière que ces deux images soient superposées et que cette superposition d'images soit affichée par le moniteur 20. A cette fin, le dipositif de traitement peut comporter un premier et un second amplificateur vidéo 45,46 auxquels sont appliqués respectivement les signaux SR relatifs à l'image radiologique et les signaux 512 relatifs à l'image externe visible.La sortie S1 du premier amplificateur vidéo 45 est connectée à une première entrée 48 d'un dispositif sommateur 49. Une sortie S2 du second amplificateur vidéo 46 est connectée à une seconde entrée 50 du sommateur 49, par l'intermédiaire d'un dispositif d'expansion ou calibration 52 qui permet de conférer à la seconde image ou image externe formée par le détecteur d'images 25, des dimensions compatibles avec une superposition correcte des deux images c'est-à-dire, une superposition de l'image interne (image radiologique) et de l'image externe (image de la surface de la zone Z captée par le détecteur d'image 25). I1 est alors possible notamment d régler le centrage de l'axe 16 du faisceau par rapport au plan d'entrée 22 du récepteur de rayons X 19 : ceci peut être obtenu, par exemple, à l'aide de repères 60 opaques au rayonnement X, places sur le plan d'entrée 22 du récepteur 19, et à l'aide de repères homothétiques 61, par exemple opaques à la lumière visible mais transparents au rayonnement X, et qui sont placés en sortie du diaphragme 10; puis on réalise ensuite une coïncidence entre les repères 61 portés par les images formées par le détecteur d'images 25 et les repères 60 portés par l'image radiologique. La mise en oeuvre de l'invention est particulièrement intéressante ou dans le cas d'un récepteur d'images radiologiques coopérant avec un dispositif d'affichage de cette image. Cette description constitue un exemple non limitatif, montrant l'intérêt de l'invention dans le cas d'une installation radiologique permettant l'affichage de l'image radiologique. Mais il est à remarquer que la mise en oeuvre de l'invention est intéressante même dans le cas ou l'installation ne comporte pas de moyens d'affichage instantane de l'image radiologique, c'est-å-dire par exemple dans le cas où l'unique détecteur de rayons X est un film radiographique mais à condition bien entendu de disposer d'un moyen d'affichage de l'image fournie par le détecteur d'images 25. Ceci est dû au fait que l'invention permet notamment de visualiser le champ reel collimaté par le diaphragme et permet en outre de mesurer la distance source-peau par mise au point, éventuellement automatique, de l'optique sur l'objet irradie. REVENDICATIONS 1. Appareil d'examen radiologique d'un objet, comportant une source (4) émettant un rayonnement X, un diaphragme (10) délimitant un faisceau de rayons X utile (15) auquel est exposé l'objet (17), caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour capter et afficher une image externe montrant l'objet (17) comme s'il était vu depuis la source X (4), ladite image externe étant formée à partir d'un rayonnement de lumière visible ou proche du visible. 2. Appareil d'examen selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un détecteur d'image (25) ayant un axe optique (32), et en ce qu'un miroir (30) est situé sur le trajet du faisceau de rayons X (15) entre le diaphragme (10) et la source de rayonnement (4), le miroir (30) réfléchissant l'axe optique (32) selon une direction confondue avec un axe (16) du faisceau de rayons X (15) de manière que le détecteur d'images (25) forme l'image externe de l'objet (17). 3. Appareil d'examen selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une distance (D2) entre le détecteur d'images (25) et l'axe (16) du faisceau de rayons X (15) est sensiblement égale à une distance (D3) entre la source du rayonnement X (4) et un point d'intersection (O) entre l'axe optique (32) et l'axe (16) du faisceau de rayons X. 4. Appareil d'examen selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le détecteur d'images (25) comporte des moyens (41, 43) pour mesurer une distance (D) entre la source de rayonnement X (4) et l'objet (17). 5. Appareil d'examen selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le plan du miroir (30) forme un angle de 45 avec l'axe (16) du faisceau de rayons X. 6. Appareil d'examen selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un récepteur radiologique (19) coopérant avec un dispositif d'affichage d'images (20), et en ce que ledit dispositif d'affichage d'images (20) est commun à l'affichage d'une image radiologique de l'objet (17) et à l'affichage d'une image externe de l'objet (17) obtenue par le détecteur d'images (25). 7. Appareil d'examen selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (45, 46, 52, 49) pour afficher sur le dispositif d'affichage (20) une superposition de l'image radiologique obtenue par le récepteur radiologique (19) et de l'image externe obtenue par le détecteur d'images (25). 8. Appareil d'examen selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte d'une part des repères (60) opaques au rayonnement X portés sur un plan d'entrée (22) du récepteur radiologique (19), et en ce qu'il comporte d'autre part des seconds repères (61) visibles à la lumière et disposés entre le diaphragme (10) et l'objet (17). 9. Appareil d'examen selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (52) pour faire coïncider les premiers et les seconds repères (60,61).