Brevet FR2710986A1 — publié le 19950414

"Masque pour la reconstruction d'images de coupes planes d'un objet" DESCRIPTION Domaine techniaue La présente invention conceme un masque pour la reconstruction d'images de coupes planes d'un objet. Ce masque est essentiellement utilisé pour la reconstruction d'images de coupes planes et parallèles d'un objet contenant des sources émettrices de rayonnement gamma, à l'aide d'une gamma-caméra à détecteur plan, parallèle aux plans de coupes. II est plus précisément utilisé dans la reconstruction d'images tomographiques d'une ou plusieurs coupes parallèles d'un organe du corps humain contenant des sources émettrices de rayonnements gamma. Etat de la technique antérieure On connaît l'architecture d'un masque utilisé notamment en tomographie par rayonnements gamma. Ce masque est décrit par exemple dans le brevet français N"2 606160 dont la demande a été déposée le 31 octobre 1986. II est de forme plane et fabriqué dans un matériau opaque aux rayonnements. II comporte une mosaïque d'éléments transparents aux rayonnements, constituée par des trous traversant le masque. Le principe de base utilisé dans l'obtention d'une image à partir d'une mosaïque de trous dans un plan opaque est simple: une source ponctuelle de rayonnements provoque l'apparition d'une image de chaque trou sur le détecteur. La dimension de l'image d'un trou dépend de la distance de la source par rapport au détecteur, tandis que l'emplacement de l'image sur le détecteur dépend de la position de la source par rapport au trou du masque. Si le masque comporte une pluralité de trous, on obtient respectivement pour chaque source une pluralité d'images des trous sur le détecteur. II en résulte que pour chaque source ayant une position prédéterminée dans un plan de coupe d'un objet parallèle au détecteur, et pour un éloignement prédéterminé de ce plan de coupe par rapport au détecteur, des images de chaque trou du masque se forment sur le détecteur en des emplacements codés qui dépendent de la position de la source dans le plan de coupe de l'objet. Ces emplacements codés dépendent aussi des emplacements des trous du détecteur. Enfin, I'intensité des rayonnements reçus par le détecteur aux emplacements des images, pour chaque source éclairant le masque, est un paramètre important qui permet lui aussi de caractériser l'éloignement de la source par rapport au détecteur. Les emplacements codés des images des trous sur le détecteur, ainsi que les valeurs des intensités des rayonnements reçus à ces emplacements, pour les différentes sources contenues dans un même plan de coupe de l'objet, sont traités par de puissants moyens de calculs, afin d'obtenir la reconstruction de l'image de la coupe de l'objet. Pour les masques connus, les intensités des rayonnements reçus aux emplacements des images d'un trou sur le détecteur, pour différentes sources de même intensité dans un même plan de coupe de l'objet, ne sont pas uniformes. En effet, les valeurs des intensités des rayonnements reçus par le détecteur aux emplacements d'images correspondant respectivement à l'éclairement d'un même trou d'un masque, par différentes sources de même intensité, appartenant au même plan de coupe de l'objet, sont inversement proportionnelles aux éloignements de ces sources, dans le plan de coupe, vis-àvis d'une normale au masque passant par le trou. Pour chaque source d'un plan de coupe, il est possible de définir un angle solide caractéristique de l'éloignement de cette source vis-à-vis de la normale au masque passant par un trou de ce masque. C'est de cet angle solide que dépend la sensibilité du détecteur aux rayonnements reçus de différentes sources d'un même plan de coupe, éclairant un même trou du masque. La figure 1 est un diagramme qui représente, pour un masque percé d'un trou, la variation en pourcentage de la sensibilité du détecteur, en fonction de la valeur de l'angle solide dans lequel se situe une source d'intensité constante, pour un plan de coupe prédéterminé. Cette sensibilité est maximale (100 %) au voisinage de la normale au masque passant par le trou réalisé dans celui-ci; elle décroit rapidement quand l'angle solide augmente. La décroissance de la sensibilité du détecteur lorsque l'angle solide augmente est un inconvénient majeur dans la reconstruction d'images de coupes planes d'un objet contenant des sources émettrices de rayonnements. Cette décroissance de sensibilité peut être expliquée à l'aide du diagramme de la figure 2. Sur cette figure on a désigné par M un masque percé de deux trous identiques T1 et T2, éclairés par une source S située dans un plan de coupe C. Aux trous TI et T2, éclairés par la source S, correspondent respectivement deux images M1, M2, dans un plan détecteur D, d'aires respectives AI, A2. R1 et Q2 désignent les angles solides de propagation des rayonnements émis par la source S et traversant respectivement les trous T1 et T2. Enfin, dl et d2 désignent respectivement les distances séparant les images M1 et M2 et la source S. O désigne l'angle sous lequel la source S éclaire le plan du détecteur D à travers le trou T2, par rapport à la normale N à ce plan et au plan du masque; cette normale est confondue avec l'axe du trou TI. On sait en optique, qu'une image telle que MI, d'aire AI éclairée par la source S d'intensité I, dans un angle solide fli, pour une distance dl entre la source et le détecteur D, présente un éclairement E1 I Q AI Or l'angle solide: Ai d12 donc: EI=- d12 Pour l'image M2, I'éclairement du détecteur est désigné par E2 = A2 A2 avec: A2=AlCosA et: d2- dl CosO II en résulte que soit E2 = El.Cos36 L'inconvénient majeur mentionné plus haut est bien vérifié: pour un plan de coupe d'un objet, l'éclairement d'un détecteur par une source de ce plan de coupe, à travers un trou d'un masque, diminue lorsque l'angle solide a dans lequel se situe la source lorsqu'elle éclaire le trou du masque augmente. Cet éclairement, qui représente aussi la sensibilité du détecteur, est maximal au voisinage de la normale au masque, passant par le trou du masque. L'invention a justement pour but de remédier à cet inconvénient. A cette fin, elle propose un masque muni de trous de forme prédéterminée, partiellement obturés par des moyens permettant d'obtenir une sensibilité uniforme du détecteur, lorsqu'une source éclaire un trou, en étant située au voisinage de la normale au masque passant par ce trou, ou lorsque cette source éclaire le trou sous un angle d'incidence assez important vis-à-vis de cette normale. ExDosé de l'invention L'invention a précisément pour objet un masque pour la reconstruction d'images de coupes planes d'un objet contenant des sources émettrices de rayonnements, ce masque étant plan et opaque aux rayonnements et étant interposé entre l'objet et un plan de détecteurs de rayonnements, ce masque étant percé d'au moins un trou pour qu'à une pluralité de sources émettrices correspondent respectivement une pluralité d'images du trou dans le plan de détecteurs, caractérisé en ce que le trou a une forme de cylindre tronconique de révolution ayant un axe perpendiculaire au plan du masque, ce cylindre ayant un diamètre plus important en regard des sources qu'en regard du plan de détecteurs de sorte que toutes les sources de l'objet éclairent les détecteurs, ledit trou contenant un obturateur situé à un emplacement prédéterminé, cet obturateur ayant la forme d'un cylindre de révolution ayant un axe identique à celui du trou, ce cylindre étant fabriqué dans un matériau opaque ou partiellement opaque aux rayonnements, la forme de l'obturateur, son emplacement dans ledit trou, ainsi que ledit matériau étant choisis pour que des rayonnements obliques par rapport au masque soient moins atténués que des rayonnements perpendiculaires au masque lorsqu'ils atteignent les détecteurs. Selon une autre caractéristique de l'invention, le masque comporte en outre un moyen pour positionner et maintenir ledit obturateur à son emplacement dans le trou. Selon une autre caractéristique, le masque est opaque au rayonnements gamma. Dans un premier mode de réalisation de l'invention, I'obturateur est partiellement opaque aux rayonnements, tandis que dans une autre mode de réalisation cet obturateur est totalement opaque aux rayonnements. Brève descriDtion des dessins - La figure 1 a déjà été décrite; elle représente la variation de la sensibilité d'un détecteur, lorsqu'un masque est éclairé par une source à travers un trou de ce masque, cette source de rayonnement étant plus ou moins proche de la normale au masque passant par le trou, tout en restant située dans un même plan de coupe d'un objet; -la figure 2, qui a déjà été décrite, représente une coupe transversale schématique d'un masque muni de trous, éclairé par une source de rayonnements; cette figure permet de mieux comprendre la variation de sensibilité d'un détecteur en fonction de la position d'une source dans le plan de coupe d'un objet, le masque étant situé entre l'objet et le détecteur; - la figure 3 est une coupe transversale schématique d'un premier mode de réalisation d'un masque conforme à l'invention; - la figure 4 est un diagramme qui montre la variation de sensibilité d'un détecteur, lorsqu'un masque conforme à l'invention est utilisé pour la reconstruction de coupes d'objets contenant des sources émettrices de rayonnements; - la figure 5 est une coupe transversale schématique d'un deuxième mode de réalisation d'un détecteur conforme à l'invention. Exposé détaillé de l'invention La figure 3 représente schématiquement et en coupe transversale, un premier mode de réalisation d'un masque I conforme à l'invention. Ce masque est utilisé, de façon connue, dans la reconstruction de coupes planes P d'un objet contenant des sources émettrices de rayonnements; ces rayonnements émis par les sources sont reçus par un détecteur sensible D à des emplacements correspondant aux images de trous du masque éclairés par les sources émettrices. Le détecteur foumit des signaux caractéristiques de ces images. Ces signaux sont traités pour reconstruire des coupes planes de l'objet. Le plan de coupe de l'objet est représenté en C, tandis que le détecteur est schématisé par son plan D. Le masque représenté sur la figure est percé d'un trou 2. Il est évident que dans la reconstruction d'images de coupes d'un objet, le masque est percé d'une pluralité de trous, pour qu'à une pluralité de sources dans un plan de coupe de l'objet correspondent, sur un détecteur, une pluralité d'images des trous. Selon l'invention, le trou 1 présente une forme de cylindre tronconique de révolution ayant un axe 3 perpendiculaire au plan 4 du masque. Le cylindre tronconique a un diamètre D1, en regard des sources du plan P, plus important que le diamètre D2 en regard du plan D du détecteur. Cette forme tronconique du trou permet aux rayonnements émis par les sources du plan P, qui présentent un angle d'incidence assez important, vis-à-vis de la normale à l'axe du trou, d'atteindre le plan D du détecteur. Ainsi, toutes les sources du plan C éclairent le détecteur. Le trou contient un obturateur 5 ayant la forme d'un cylindre de révolution dont l'axe est identique à l'axe 3 du trou. De manière plus précise, cet obturateur comporte un premier plateau cylindrique 6 à faces parallèles au plan 4 du détecteur, et une tige 7 solidaire du plateau 6. Cette tige 7, qui est engagée dans un trou 8 d'une plaque 9, permet de maintenir l'obturateur 5 à un emplacement prédéterminé dans le trou 2 du masque. La plaque 9 assure aussi la protection et le maintien de la rigidité du masque 1. Une autre plaque 10 est disposée sur l'autre face du masque. Ce masque qui est essentiellement utilisé dans la reconstruction de coupes planes d'objets, en tomographie par rayonnements gamma, est de préférence en plomb, matériau opaque à ces rayonnements. L'obturateur est de préférence en tungstène, matériau lui aussi opaque à ces rayonnements et facilitant la fabrication de l'obturateur. Les plaques 9 et 10 sont fabriquées dans un matériau transparent aux rayonnements gamma, tel qu'un matériau connu sous l'appellation commerciale "Plexiglas". La présence de l'obturateur, correctement positionné le long de l'axe du trou, permet d'atténuer l'éclairement du détecteur, et donc sa sensibilité, lorsque les sources éclairent le trou au voisinage de la normale au plan du masque lorsque celle-ci est confondue avec l'axe du trou. Les rayonnements obliques par rapport à la normale sont moins atténués. II en résulte que la sensibilité du détecteur est sensiblement uniforme pour des rayonnements perpendiculaires au plan du masque ainsi que pour des rayonnements présentant des angles d'incidence assez important, visà-vis de ce plan. La figure 4 est un diagramme qui montre, pour un trou du masque, l'uniformité de cette sensibilité en fonction de l'angle solide dans lequel est située une source, par rapport à la normale au plan du masque, passant par l'axe du trou. On voit que cette sensibilité est presque constante pour des rayonnements présentant des angles d'incidence compris entre l'incidence normale au plan du masque et 30". L'angle A du cylindre tronconique doit bien entendu être supérieur à 30". A titre d'exemple le masque I a une épaisseur de 4 mm; les plaques 9 et 10, une épaisseur de 3 mm; le plateau 6 une épaisseur de 0,4 mm et un diamètre de 1,6 mm. Le diamètre D2 est égal à 2 mm. La figure 5 représente un autre mode de réalisation du masque conforme à l'invention. Les mêmes moyens sont désignés par les mêmes références sur cette figure et sur la figure 3. Dans ce mode de réalisation, le plateau 6 de l'obturateur 5 est fabriqué dans un matériau absorbant partiellement les rayonnements reçus. C'est par exemple un alliage de tungstène, dans le cas des rayonnements gamma. Alors que dans le mode de réalisation précédent l'épaisseur de ce plateau est uniforme, ici cette épaisseur décroît en fonction de la distance avec l'axe du trou. II en résulte que les rayonnements d'incidence voisine de la normale au plan du masque sont plus absorbés que les rayonnements d'incidence oblique vis-à-vis de la normale, et que la sensibilité du détecteur est sensiblement constante dans une large plage d'angles d'incidence des rayonnements. REVENDICATIONS 1. Masque pour la reconstruction d'images de coupes planes (C) d'un objet contenant des sources (S) émettrices de rayonnements, ce masque (1) étant plan et opaque aux rayonnements et étant interposé entre l'objet et un plan (D) de détecteurs de rayonnements, ce masque étant percé d'au moins un trou (2), pour qu'à une pluralité de sources émettrices (S) correspondent respectivement une pluralité d'images du trou dans le plan (D) de détecteurs, caractérisé en ce que le trou (2) a une forme de cylindre tronconique de révolution ayant un axe (3) perpendiculaire au plan (4) du masque, ce cylindre ayant un diamètre (Dl) plus important en regard des sources (S) qu'en regard du plan (D) de détecteurs, de sorte que toutes les sources de l'objet éclairent les détecteurs, ledit trou (2) contenant un obturateur (5) situé à un emplacement prédéterminé, cet obturateur ayant une forme de cylindre de révolution ayant un axe identique à celui du trou, ce cylindre étant fabriqué dans un matériau opaque ou partiellement opaque aux rayonnements, la forme de l'obturateur (5), son emplacement dans ledit trou (2), ainsi que ledit matériau étant choisis pour que des rayonnements obliques par rapport au masque (1) soient moins atténués que des rayonnements perpendiculaires au masque, lorsqu'ils atteignent les détecteurs. 2. Masque selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un moyen (7, 8, 9) pour positionner et maintenir ledit obturateur (5) à son emplacement dans le trou. 3. Masque selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il est opaque au rayonnements Gamma.