Brevet FR2703237A1 — publié le 19941007

-1 MAMMOGRAPHE EQUIPE D'UN DISPOSITIF DE PRISES DE VUES STEREOTAXIQUES A DETECTEUR NUMERIQUE ET PROCEDE D'UTILISATION D'UN TEL MAMMOGRAPHE. La présente invention concerne un mammographe équipé d'un dispositif de prises de vues stéréotaxiques à détecteur numérique et un procédé d'utilisation d'un tel manmographe Le domaine d'utilisation de l'invention est essentiellement médical puisque les mammographies permettent de détecter les tumeurs du sein et de réaliser certains traitements médicaux. Un mammographe comprend un tube à rayons X, situé à l'extrémité d'un premier bras qui est mobile autour d'un axe et émettant un rayonnement X vers un récepteur situé à l'extrémité d'un autre bras Un plateau portesein et un plateau de compression du sein, assurant le maintien en place du sein, lors des mammographies, sont disposés entre le tube et le récepteur Le récepteur d'images peut être un film photographique ou un récepteur numérique, tel une caméra CCD Pour réaliser des prises de vues stéréotaxiques, il est nécessaire que le tube à rayons X soit mobile en rotation, autour des plateaux porte-sein et de compression, pour être incliné successivement selon deux orientations opposées de part et d'autre de sa position initiale qui est perpendiculaire au plan du récepteur d'images, afin que deux images soient prises par le récepteur Grâce à un dispositif de localisation stéréotaxique réalisant le traitement par ordinateur des deux images obtenues après développement des clichés photographiques, on calcule la position en trois dimensions d'une zone déterminée du sein, o se trouve une lésion par exemple Un mammographe équipé d'un tel dispositif de prises de vues stéréotaxiques est décrit dans le brevet européen publié sous le numéro O 390 653 Bt au nom de la demanderesse. Afin de réduire le temps de l'examen radiologique relativement pénible pour la patiente, notamment lors des traitements médicaux au cours desquels il faut développer le film photographique, calculer la position de la zone à traiter, guider l'aiguille de biopsie par exemple avant d'arrêter la compression du sein, le film t O est remplacé par un détecteur numérique Actuellement, les détecteurs numériques sont réalisés à partir de capteurs CCD, qui permettent d'obtenir une image numérisée en quelques secondes ou centaines de millisecondes de l'objet examiné mais qui présentent l'inconvénient d'avoir une surface sensible trop petite pour l'application aux prises de vues stéréotaxiques, de l'ordre de 4 à 10 mm 2 Il est possible d'augmenter le champ de vue par l'utilisation d'un dispositif optique, comme une combinaison de lentilles ou un réducteur d'images par fibres optiques Cependant, malgré cela, le champ de vue final reste plus petit que celui obtenu dans les systèmes utilisant le film photographique, ce qui entraîne une réduction du volume de l'objet accessible par la prise de vue stéréotaxique. L'invention a pour but de pallier ces inconvénients en utilisant un détecteur numérique se déplaçant en même temps que le tube à rayons X lors des prises de vue stéréotaxiques, dans le but d'optimiser le volume accessible du sein à examiner. Pour cela, l'objet de l'invention est un mammographe comportant un tube à rayons X d'une part, un dispositif positionneur comprenant un plateau porte-sein et un récepteur d'images d'autre part, le tube étant porté par un bras mobile en rotation autour d'un axe qui lui est perpendiculaire pour orienter le faisceau de rayons X émis par ce tube, caractérisé en ce que le récepteur d'images est un détecteur numérique et est placé sur un dispositif permettant son déplacement latéral dans une direction opposée à la direction de déplacement du tube lors des orientations du faisceau selon des directions faisant un angle + a par rapport à la normale au plan du récepteur, de telle sorte qu'il soit totalement éclairé par le faisceau de rayons X émis, les déplacements du tube et du récepteur étant simultanés. Un second objet de l'invention est un procédé d'utilisation d'un tel mammographe pour réaliser des prises de vues stéréotaxiques, comportant les étapes suivantes: mise en place d'un sein à radiographier entre le tube à rayons X et le plateau porte-sein; déplacement du tube à rayons X dans une direction assurant une orientation du faisceau de rayons X faisant un angle +a par rapport à la normale au plan du récepteur et déplacement simultané du récepteur dans la direction opposée de telle sorte qu'il soit totalement éclairé par le faisceau de rayons X; acquisition et mémorisation de l'image obtenue sur le récepteur par un dispositif de traitement électronique de l'image; déplacement du tube à rayons X dans une direction contraire à la direction du déplacement précédent, assurant une orientation du faisceau de rayons X faisant un angle -a par rapport à la normale au plan du récepteur, et déplacement simultané du récepteur d'images dans la direction opposée, de telle sorte que le récepteur soit totalement éclairé par le faisceau de rayons X; acquisition et mémorisation de la seconde image ainsi obtenue, par le dispositif de traitement de l'image; calcul de la position dans l'espace d'une zone déterminée du sein par le dispositif de traitement de l'image effectuant la localisation stéréotaxique à partir des deux images mémorisées. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lumière de la description de l'exemple de réalisation illustré par les figures suivantes: la figure 1 est une représentation schématique d'une vue de face d'un mammographe selon l'invention, pendant une prise de vue stéréotaxique; la figure 2 est une vue dans un plan de coupe vertical du faisceau de rayons X émis lors de prises de vues stéréotaxiques par le mammographe selon l'invention; les figures 3, 4, et 5 sont des représentations schématiques en coupe, selon respectivement une vue de profil, une vue de dessus et une vue de face, du dispositif de déplacement du récepteur d'images selon l'invention. Les éléments portant les mêmes références dans les différentes figures, remplissent les mêmes fonctions en vue des mêmes résultats. D'après la figure 1, le mammographe selon l'invention comporte un tube 1, placé à l'extrémité d'un premier bras fe 1 mobile autour d'un axe qui lui est perpendiculaire et émettant un faisceau 2 de rayons X vers un sein 3 à examiner, placé sur un plateau porte-sein 4, devant un récepteur d'images 5 Un plateau de compression 6 permet de maintenir en place le sein lors de l'examen radiologique; il est transparent aux rayons X et peut être doté d'un dispositif porte-aiguille percé d'un orifice pour l'insertion d'une aiguille de biopsie utilisée dans les traitements médicaux Ces deux plateaux 4 et 6 sont réglables en hauteur l'un par rapport à l'autre et sont fixés sur un autre bras P 2 indépendant du premier Les bras Pl et P 2 sont référencés sur la figure 3 Le récepteur d'images 5 est un détecteur numérique, placé sur un dispositif de déplacement 7 Lors d'une prise de vue normale, le tube 1 à rayons X est placé au-dessus du récepteur 5 de façon à émettre un faisceau dont l'axe 6 est perpendiculaire au plan W du récepteur 5 Lors des prises de vues stéréotaxiques, le tube est tout d'abord incliné de telle sorte que l'axe S du faisceau 2 émis ait une direction faisant un angle +a avec sa précédente direction qui était normale au plan W du récepteur 5, puis le tube est incliné selon une direction opposée de telle sorte que l'axe 6 du faisceau 2 fasse un angle -a avec la normale au plan W du récepteur. Le faisceau de rayons X émis lors des prises de vues stéréotaxiques est représenté dans un plan de coupe vertical sur la figure 2. Dans l'art antérieur pour lequel le récepteur est un film photographique dont la surface sensible aux rayons X est suffisamment grande pour recevoir la totalité du faisceau de rayons X, symbolisé par des traits mixtes, le volume accessible par les rayons X est un cône C défini par l'intersection des deux faisceaux émis dans les deux directions Dans le cas d'un détecteur numérique, comme une caméra CCD, dont la surface sensible S est plus petite que celle d'un film, et en l'absence de déplacement de ce détecteur par rapport à sa position initiale dans son plan w, on constate, dans le plan de coupe vertical, que la plus grande surface accessible par le faisceau 2 de rayons X se trouve à la base du cône C' porté par le récepteur 5, obtenu par recouvrement des deux parties du faisceau issues du tube 1 et reçues par le récepteur 5, ces deux parties étant symbolisées par des traits fins continus Or cette partie est inutilisable car elle correspond à un vide qui existe entre le plateau porte-sein 4 et le récepteur 5 De plus, la partie la plus importante cliniquement correspond souvent à la pointe supérieure du triangle: en effet, il est important que la distance accessible à l'entrée du sein soit la plus courte possible, c'est pourquoi le radiologue essaiera toujours de placer le sein de façon à minimiser le trajet entre la lésion et l'entrée du sein. A cet effet, l'invention prévoit de déplacer le détecteur 5 dans son plan w, en même temps que le tube 1 à rayons X, lors des prises de vues stéréotaxiques, dans une direction opposée à la direction de déplacement du tube Dans un cas particulier non limitatif, le déplacement est tel que, lorsque la caméra arrive en butée à la suite d'un déplacement vers la droite, respectivement vers la gauche, le bord droit 51, respectivement gauche 52, de la zone image du récepteur CCD 5 coïncide avec la position du bord droit, respectivement gauche, de la zone image dans le cas du film photographique, définie par la base du cône C. Ainsi le volume accessible par le faisceau est engendré par un pentagone référencé (PQRST), obtenu par l'intersection des deux faisceaux délimités par des tiretés aboutissant chacun sur la totalité du détecteur 5 déplacé à chaque prise de vue Dans le cas précis illustré par la figure 2, la partie supérieure de ce pentagone se confond avec la partie supérieure du cône C obtenu lors des prises de vues stéréotaxiques sur film photographique, la différence entre les deux volumes accessibles apparaissant à la base. Dans l'exemple proposé sur les figures 3, 4 et 5, le détecteur numérique 5 est placé sur un dispositif de déplacement 7 comprenant un support réalisé à partir d'une plaque métallique 9, et auquel le détecteur 5 est fixé, par des vis 8 par exemple Ce support repose sur deux rails 10 parallèles à la direction de déplacement du détecteur, au bout desquels sont disposées deux butées il dont la position est réglable lors de l'installation du mammographe, par des vis 12 par exemple De plus, ce support 9 est rendu solidaire d'un organe de manoeuvre 13, par l'intermédiaire de deux barrettes 14 perpendiculaires aux rails 10 de déplacement, cet organe pouvant être par exemple une barre dont les extrémités 15 sont recourbées afin que l'opérateur puisse s'en saisir aisément pour la déplacer Ce dispositif de déplacement comprend aussi un plateau 16 de recouvrement de l'ensemble placé au-dessus de la partie sensible du détecteur numérique 5, transparent aux rayons X et présentant deux découpes 17 latérales au-dessus de l'organe de manoeuvre pour en faciliter le déplacement, ainsi qu'un capot métallique 18 situé sous le détecteur et destiné à le préserver le récepteur d'images des agressions extérieures Pour que l'opérateur puisse repérer les trois positions possibles du récepteur par rapport aux positions du tube à rayons X, il existe un système de repérage tactile 19, comportant une bille 20 se logeant dans une encoche centrale 21 pour le repérage de la position centrale, les deux autres positions extrêmes étant obtenues en amenant la caméra en butée Son déplacement hors de l'encoche se fait sous l'action d'un effort. Le dispositif de déplacement pourrait être commandé automatiquement par un système de motorisation synchronisé sur les déplacements du tube à rayons X. Dans la pratique, on incline le tube de telle sorte que l'angle a entre l'axe 6 du faisceau de rayons X et la normale au plan v du détecteur numérique soit d'environ 150. Les performances obtenues par le manmographe selon l'invention sont comparées à celles obtenues par les mammographes de l'art antérieur dans le tableau suivant. Le cas 1 correspond à un mammographe dont le récepteur d'images comporte un film photographique de forme carrée, de 7,5 cm de côté, alors que le cas 2 correspond à un mammographe dont le récepteur d'images est un détecteur numérique fixe, de forme carrée de 6 cm de côté Le cas 3 correspond à un mammographe selon l'invention, dont le récepteur d'images est un détecteur numérique de mêmes dimensions que le précédent, mais se déplaçant en même temps que le tube à rayons X Dans les trois cas, la distance entre le tube à rayons X et le récepteur d'images 5 est 480 mm, la distance entre le plateau porte-sein 4 et le détecteur 5 est 10 mm, l'angle de rotation du tube à rayons X pour les prises de vues stéréotaxiques est 150 et la largeur de la fenêtre de biopsie est 5,6 cm. Selon l'exemple ainsi décrit, on constate que l'invention, représentée par le cas 3, présente les avantages suivants La distance à l'entrée du sein d'épaisseur 6 cm est identique dans ce cas 3 et dans le cas 1 correspondant à un système avec film; par contre, cette distance est réduite dans le cas 2 Quant au volume utile du sein accessible par le mammographe lors des prises de vues stéréotaxiques, il est réduit de moins de 10 % dans l'invention par rapport à celui obtenu avec un film, alors que ce même volume est réduit de près de 40 % dans le cas 2. L'invention a également pour objet un procédé d'utilisation d'un mammographe dont le récepteur d'images est un détecteur numérique, destiné à réaliser des prises de vues stéréotaxiques, comportant les étapes suivantes: mise en place d'un sein à radiographier entre le tube à rayons X et le plateau porte-sein; déplacement du tube à rayons X dans une direction faisant un angle +a par rapport à la normale au plan Cas 1 Cas 2 Cas 3 Taille du détecteur 7,5 x 7,5 6 x 6 6 x 6 en cm fixe fixe avec déplacement Distance à l'entrée d'un sein d'épaisseur 2,9 1,6 2,9 6 cm, en cm Surface totale dans le plan de coupe 44,3 28,5 39,1 vertical en cm 2 Surface utile dans le plan de coupe verti 40,4 25,5 36,9 cal en cm 2 Volume total en cm 3 332 171 235 Volume accessible utile en cm 3 226 143 207 du récepteur et déplacement simultané du récepteur dans la direction opposée de telle sorte qu'il soit totalement éclairé par le faisceau de rayons X; acquisition et mémorisation de l'image obtenue sur le récepteur par un dispositif de traitement de l'image; déplacement du tube à rayons X dans une direction contraire à la direction du déplacement précédent, faisant un angle -a par rapport à la normale au plan du récepteur, et déplacement simultané du récepteur d'images dans la direction opposée, de telle sorte que le récepteur soit totalement éclairé par le faisceau de rayons X; acquisition et mémorisation de la seconde image ainsi obtenue; calcul de la position dans l'espace d'une zone déterminée du sein par le dispositif de localisation stéréotaxique à partir des deux images mémorisées. Grâce à la précision obtenue pour la localisation d'une lésion du sein, le mammographe selon l'invention permet non seulement l'examen d'un sein en vue de la localisation d'une tumeur éventuelle mais aussi la réalisation d'un acte médical, tel qu'un repérage préopératoire, une ponction cytologique, ou une microbiopsie à des fins histologiques Cet acte médical s'opère à l'aide d'une aiguille positionnée sur un porte aiguille à déplacement mécanique qui se fait à l'aide de potentiomètres par un opérateur Cet acte est rendu possible grâce au calcul en temps réel, de l'écart entre la position de la pointe de l'aiguille et la position de la cible que constitue la tumeur par exemple, calcul effectué par un calculateur électronique, qui délivre l'information à un dispositif d'affichage placé devant l'opérateur L'aiguille dont est doté un dispositif porte-aiguille de biopsie, qui est fixé au plateau de il compression, est ainsi guidée pour s'approcher le plus près possible de la lésion dans laquelle on veut faire un prélèvement Pour cela, on dispose une référence de position du porte-aiguille par rapport au sein qui doit être visible sur toutes les images acquises par le détecteur, et le procédé d'utilisation du mammographe comporte en plus les étapes suivantes: une étape de calcul de la position de l'aiguille de biopsie; une étape de calcul et d'affichage de l'écart entre la position de ladite aiguille et la position de la cible à atteindre par l'aiguille; une étape de positionnement de l'aiguille sur le sein par déplacement du dispositif porte-aiguille. Le mammographe selon l'invention offre l'avantage d'utiliser un détecteur numérique donnant des images de l'objet à examiner preque en temps réel, soit une image toutes les 0,5 à 10 secondes avec un champ de vue final aussi important que celui offert par les mammographes à film photographique de l'art antérieur. REVENDICATIONS 1 Mammographe comportant un tube ( 1) à rayons X d'une part, un dispositif positionneur comprenant un plateau porte-sein ( 4) et un récepteur d'images ( 5) d'autre part, le tube étant porté par un bras (Pi) mobile en rotation autour d'un axe qui lui est perpendiculaire pour orienter le faisceau ( 2) de rayons X émis par ce tube, caractérisé en ce que le récepteur d'images ( 5) est un détecteur numérique et est placé sur un dispositif ( 7) permettant son déplacement latéral dans une direction opposée à la direction de déplacement du tube lors des orientations du faisceau selon des directions faisant un angle + a par rapport à la normale au plan (w) du récepteur, de telle sorte qu'il soit totalement éclairé par le faisceau de rayons X émis, les déplacements du tube et du récepteur étant simultanés. 2 Mammographe selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de déplacement du détecteur numérique ( 5) comprend un support ( 9) auquel le détecteur est fixé, reposant sur au moins deux rails ( 10) parallèles à la direction de déplacement du détecteur, au bout desquels sont disposées deux butées ( 11) réglables, et solidaire d'un organe de manoeuvre ( 13). 3 Mammographe selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif de déplacement du détecteur numérique ( 5) comprend de plus un plateau de recouvrement ( 16) placé au-dessus de la partie sensible du détecteur ( 5), transparent aux rayons X et présentant deux découpes ( 17) latérales au-dessus des extrémités de l'organe de manoeuvre ( 13) pour en faciliter le déplacement par un opérateur, et un capot en métal ( 18) situé sous le détecteur ( 5) pour le protéger des agressions extérieures. 4 Mammographe selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif de déplacement du détecteur numérique ( 5) comporte de plus un système de repérage tactile ( 19), comportant une bille ( 20) se logeant dans une encoche ( 21) correspondant à la position centrale du détecteur ( 5) lors des prises de vues stéréotaxiques, sous l'action d'un effort. 5 Mammographe selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'organe de manoeuvre est une barre disposée parallèlement à la direction de déplacement du détecteur ( 5), dont les deux extrémités sont recourbées. 6 Mammographe selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le dispositif positionneur comprend de plus un plateau de compression du sein muni d'un plateau porte-aiguille de biopsie, relié à un calculateur électronique calculant en temps réel la position de l'aiguille de biopsie et délivrant l'écart entre la position de ladite aiguille et la position de la cible à atteindre par l'aiguille, à un dispositif d'affichage. 7 Procédé d'utilisation d'un mammographe selon l'une des revendications 1 à 5 pour réaliser des prises de vues stéréotaxiques, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes: mise en place d'un sein à radiographier entre le tube à rayons X et le plateau porte-sein; déplacement du tube à rayons X dans une direction faisant un angle +a par rapport à la normale au plan du récepteur et déplacement simultané du récepteur dans la direction opposée de telle sorte qu'il soit totalement éclairé par le faisceau de rayons X; acquisition et mémorisation de l'image obtenue sur le récepteur par un dispositif de traitement électronique de l'image; déplacement du tube à rayons X dans une direction contraire à la direction du déplacement précédent, faisant un angle -a par rapport à la normale au plan du récepteur, et déplacement simultané du récepteur d'images dans la direction opposée, de telle sorte que le récepteur soit totalement éclairé par le faisceau de rayons X; acquisition et mémorisation de la seconde image ainsi obtenue; calcul de la position dans l'espace d'une zone déterminée du sein par le dispositif de traitement de l'image à partir des deux images mémorisées. 8 Procédé d'utilisation d'un mammographe selon les revendications 6 et 7, caractérisé en ce qu'il comprend de plus: une étape de calcul de la position de l'aiguille de biopsie; une étape de calcul et d'affichage de l'écart entre la position de ladite aiguille et la position de la cible à atteindre par l'aiguille; une étape de positionnement de l'aiguille sur le sein par déplacement du dispositif porte-aiguille.