Brevet FR2728154A1 — publié le 19960621

APPAREIL DE RADIOLOGIE A SYSTèME OPTIQUE DE GUIDAGE DE POSITIONNEKENT La présente invention concerne un appareil de radiologie à système optique de guidage de positionnement. Elle s'applique en particulier aux appareils de radiologie équipés d'un cadre de stéréotaxie. Un appareil de radiologie numérique à usage neurologique ou vasculaire se compose généralement des éléments suivants - un tube à rayons X et un collimateur pour former et délimiter le faisceau de rayons X, - un récepteur d'images, généralement un Intensificateur d'Image Radiologique (IIR) plus une caméra vidéo, - un positionneur portant l'ensemble formé par le tube à rayons X, le collimateur, 1'IIR et la caméra vidéo, lequel est mobile dans l'espace autour d'axes xx' et yy' et éventuellement d'un troisième axe zz'. L'orientation dans l'espace des axes xx' et yy' dépend de l'angle de rotation autour de zz'. Celle de l'axe yy' dépend également de l'angle de rotation autour de xx'. Ces axes de rotation sont orthogonaux entre eux et se croisent en un point appelé isocentre du positionneur. Cette configuration permet d'orienter l'axe du faisceau de rayons X dans à peu près toutes les directions de l'espace, - une table pourvue d'un plateau destiné à supporter le patient en position allongée. Ce plateau peut être déplacé selon les trois directions x, y et z de l'espace de façon à positionner correctement le patient par rapport à l'isocentre du positionneur. Le tube à rayons X est alimenté par un générateur haute tension et les images issues de la caméra vidéo sont traitées, visualisées et stockées dans un système numérique de traitement d'image. Un tel appareil radiologique peut notamment être utilisé pour pratiquer des interventions à l'aide d'un dispositif appelé cadre de stéréotaxie. Ce dispositif permet d'immobiliser la tête du patient à l'aide de quatre pointes en métal insérées dans la boîte cranienne dans de petits trous forés dans l'os par le chirurgien. Le cadre est fixé solidement au plateau de la table. Le cadre peut être muni d'éléments de repérage radio-opaques qui permettent de situer avec précision dans l'espace les structures anatomiques. Un tel dispositif permet de repositionner avec une très grande précision la tête du patient par rapport au cadre. Cette faculté est impérative si le patient doit subir plusieurs examens successifs, ce qui est le cas pour certains traitements ou opérations. I1 est nécessaire pour certaines applications de stéréotaxie de repositionner avec précision le système radiologique par rapport au cadre, généralement pour des prises de clichés radiologiques orthogonaux face et profil, par exemple pour le contrôle du positionnement correct des outils ou instruments en cours d'opération. Les tables radiologiques et les positionneurs sont en général équipés de systèmes d'affichage de leur position par rapport aux axes de référence. La position linéaire d'une table radiologique par rapport aux axes x, y et z s'exprime en millimètres. La position angulaire de rotation du positionneur autour des axes xx', yy' et zz' s'exprime en degrés. Ces valeurs de position de table et d'angles du positionneur sont données soit par rapport à une référence déterminée à l'installation, soit par rapport à une référence déterminée par l'utilisateur en fonction de ses besoins. Les mesures des positions sont généralement obtenues à partir de capteurs potentiométriques (ou similaires) montés sur les équipements. Le repositionnement dans une configuration donnée du système radiologique peut se faire de deux façons en mode manuel ou en mode automatique. En mode manuel, l'opérateur commande lui-même le déplacement des différents éléments en suivant les indications du dispositif d'affichage des positions jusqu'à l'obtention des positions désirées. En mode automatique, pour les appareils les plus perfectionnés, il est possible de mémoriser les positions des différents axes et de les retrouver automatiquement à la demande de l'opérateur. Quel que soit le mode utilisé, la précision de repositionnement obtenue est d'environ plus ou moins 1 mm sur les positions du plateau et plus ou moins un degré sur les positions angulaires du positionneur, dans le meilleur des cas. Ceci est dû à l'ensemble des erreurs introduites dans la chai ne de mesure résolution des capteurs, jeux de transmission etc. De plus, ces valeurs ne tiennent pas compte des flexions du plateau de table et autres déformations possibles sous charge de la table et du positionneur. Un contrôle plus précis du positionnement peut être fait en utilisant des marqueurs de visée radio-opaques, mais ceux-ci obligent l'opérateur à effectuer les opérations de repositionnement du système radiologique sous fluoroscopie. Ceci occasionne une irradiation supplémentaire du patient et de l'opérateur. La présente invention a précisément pour objet d'apporter une solution à ce problème de repositionnement du plateau de la table et du positionneur. Elle met en oeuvre pour cela une source émettrice d'un faisceau laser fixée au positionneur et des éléments de réflexion de ce faisceau fixés au plateau de la table. L'invention a donc pour objet un appareil de radiologie comprenant - un système radiologique comportant des moyens d'émission d'un rayonnement radiologique suivant un axe donné, - un positionneur supportant le système radiologique et mobile en rotation autour d'axes de l'espace xx', yy' et éventuellement zz' se croisant en un point appelé isocentre du positionneur, - une table pourvue d'un plateau destiné à recevoir un patient et à le positionner par rapport à l'isocentre du positionneur, le plateau étant mobile en translation le long de chacun desdits axes de l'espace, - des moyens de repositionnement du système radiologique par rapport au plateau de la table, caractérisé en ce que les moyens de repositionnement comprennent un dispositif optique de guidage comportant un ensemble constitué - d'une partie solidaire du positionneur et comprenant une source émettrice d'un faisceau laser selon une direction déterminée par rapport à l'axe du rayonnement radiologique, - d'au moins une partie réflectrice solidaire du plateau et comprenant des moyens miroir comportant une cible et apte à réfléchir ledit faisceau laser, l'ensemble comprenant en outre des moyens permettant, grâce à la réflexion du faisceau laser sur les moyens miroir, de disposer ces moyens miroir dans une position de référence par rapport au faisceau laser. Un moyen simple de réaliser les moyens permettant de disposer les moyens miroir dans une position de référence est d'utiliser un élément servant de surface de réception du faisceau laser réfléchi, cette surface entourant la fenêtre d'émission de la source laser. De préférence, ladite position de référence est une position où les moyens miroir sont dans un plan perpendiculaire au faisceau laser. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages et particularités apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, accompagnée des dessins annexés parmi lesquels - la figure 1 représente, de façon sommaire, un appareil de radiologie selon la présente invention et dans une première position de réglage, - la figure 2 représente le même appareil dans une deuxième position de réglage. En se référant aux figures 1 et 2, l'appareil de radiologie représenté comprend un tube 1 à rayons X qui délivre, via un collimateur 2, un faisceau 4 de rayons X selon un axe 3. Le faisceau 4 est émis vers l'intensificateur d'image radiologique 5 auquel est adjointe une caméra vidéo 6. Un positionneur 7, en forme d'arc, porte le tube 1 et le collimateur 2 à l'une de ses extrémités et l'intensificateur d'image radiologique 5 et la caméra 6 à son autre extrémité. Le positionneur 7 est mobile dans l'espace autour des axes xx', yy' et zz'. Ces axes sont orthogonaux entre eux et se croisent à l'isocentre I du poisitonneur. L'axe 3 du faisceau de rayons X passe par l'isocentre I. Dans le cas de la figure 1, cet axe 3 est confondu avec l'axe vertical zz'. La table 8 est équipée d'un plateau 9 transparent aux rayons X et destiné à recevoir un patient en position allongée. La table est fixe mais le plateau peut être déplacé le long des trois directions x, y et z de l'espace pour amener la partie du corps du patient à examiner à l'isocentre du positionneur. On a également représenté, fixé au plateau 9, un cadre de stéréotaxie 10 équipé des quatre pointes 11 d'immobilisation de la tête du patient. Sur la figure 1, le positionneur 7 est dans une position permettant d'acquérir une vue de face du patient, le tube à rayons X et le collimateur étant sous le plateau 9 et l'intensificateur d'image radiologique et la caméra vidéo étant au-dessus. Selon un mode de réalisation de l'invention, une diode laser 12 est fixée rigidement sur le collimateur 2 de façon qu'elle puisse émettre un faisceau lumineux 13 vers le cadre de stéréotaxie 10. Le faisceau lumineux 13 est réglé pour être parallèle à l'axe 3 du faisceau de rayons X et à une distance d de cet axe 3. Cette distance d n'est pas critique. Elle est essentiellement imposée par la taille du collimateur 2 et par la taille du cadre de stéréotaxie 10. Deux petits miroirs 14 et 15 sont fixés sur le cadre de stéréotaxie 10, perpendiculairement au plan du cadre, respectivement sur le bord inférieur et sur le bord latéral droit. Le centre de chaque miroir, ou cible, est également à la même distance d de l'axe 3 que le faisceau laser 13, lorsque ce miroir se trouve être en vis-à-vis de la diode laser 12. Les miroirs 14 et 15 sont pourvus de gravures en cercles concentriques autour de leur centre. Ces gravures sont destinées à guider l'opérateur. Pour des raisons de commodité de réglage, les miroirs sont constitués chacun par une couche réflectrice partiellement transparente et déposée sur un support en matériau transparent. On peut ainsi observer l'impact lumineux du faisceau 13 également sur la face arrière du miroir. La figure 2 représente le même appareil avec le positionneur 7 orienté pour acquérir une vue de profil du patient. Le tube 1 et le collimateur 2 sont situés à droite, l'intensificateur d'image radiologique et la caméra vidéo sont à gauche, l'axe 3 du faisceau de rayons X est horizontal et confondu avec l'axe yy'. Les figures 1 et 2 représentent les deux positions de réglage les plus couramment utilisées. I1 serait bien sûr possible d'obtenir d'autres positions en plaçant les miroirs différemment sur le cadre 10 ou en ajoutant des miroirs supplémentaires. I1 est également possible de les fixer sur un autre élément que le cadre, sur le plateau lui-même par exemple. On va maintenant décrire la procédure de réglage de l'appareil selon 1 'invention. On suppose qu'un patient est allongé sur le plateau 9 et que sa tête est fixée dans le cadre par l'intermédiaire des pointes 11 dans la position choisie par le chirurgien. On commence par exemple le réglage avec le positionneur 7 dans la position représentée à la figure 1 (axe 3 du faisceau de rayons X vertical), puis avec le positionneur 7 dans la position représentée à la figure 2 (axe 3 du faisceau de rayons X horizontal). Cet ordre peut bien sûr être inversé. Le plateau 9 et le positionneur 7 sont d'abord prépositionnés en utilisant les organes de positionnement habituels : guidage manuel avec lecture des afficheurs de position ou prépositionnement automatique. Une fois ce prépositionnement effectué, il apparaît sur le disque 16 entourant la diode laser 12 une tache lumineuse qui correspond au faisceau laser 13 réfléchi par le miroir 14. On agit alors sur les commandes du positionneur en faisant tourner lentement celui-ci autour de l'axe xx' selon F1 et/ou de l'axe yy' selon F2 pour amener le faisceau 13 réfléchi par le miroir 14 dans la fenêtre d'émission du laser 12. Une fois cette opération effectuée, le plan du miroir 14 se trouve parfaitement perpendiculaire à l'axe du faisceau 13 du laser 12 et, par conséquent, perpendiculaire à l'axe du faisceau 3 de rayons X. L'opérateur déplace ensuite le plateau 9 de façon à amener la tache lumineuse visible sur le miroir 14 au centre de la gravure faite sur ce miroir, c'est-à-dire dans la cible. Une fois ce premier réglage effectué, on fait tourner le positionneur 7 autour de l'axe xx' selon F1 pour le prépositionner, en mode manuel ou automatique, dans la configuration de la figure 2 (axe 3 du faisceau de rayons X horizontal). On règle ensuite comme précédemment les positions angulaires du positionneur de façon que le faisceau 13 de la diode laser 12 réfléchi par le miroir 15 revienne dans la fenêtre d'émission du laser. Cette configuration permet de régler la position du plateau 9 suivant son axe vertical z et son axe horizontal x. L'invention permet de retrouver des positions définies du système radiologique incluant les déformations et flexions des différents éléments (plateau de table, positionneur). Les précisions de repositionnement relevées expérimentalement sont les suivantes 4 + 0,5 mm sur les trois axes du plateau de la table, # 0,1 sur les axes du positionneur. Ceci constitue une très grande amélioration par rapport à l'art antérieur. REVENDICATIONS 1. Appareil de radiologie comprenant - un système radiologique comportant des moyens d'émission (1, 2) d'un rayonnement radiologique (4) suivant un axe donné (3), - un positionneur (7) supportant le système radiologique et mobile en rotation autour d'axes de l'espace xx', yy' et éventuellement zz' se croisant en un point appelé isocentre (I) du positionneur, - une table (8) pourvue d'un plateau (9) destiné à recevoir un patient et à le positionner par rapport à l'isocentre (I) du positionneur, le plateau (9) étant mobile en translation le long de chacun desdits axes de l'espace, - des moyens de repositionnement du système radiologique par rapport au plateau de la table, caractérisé en ce que les moyens de repositionnement comprennent un dispositif optique de guidage comportant un ensemble constitué - d'une partie solidaire du positionneur et comprenant une source (12) émettrice d'un faisceau laser (13) selon une direction déterminée par rapport à l'axe (3) du rayonnement radiologique, - d'au moins une partie réflectrice solidaire du plateau (9) et comprenant des moyens miroir (14, 15) comportant une cible et apte à réfléchir ledit faisceau laser (13), l'ensemble comprenant en outre des moyens permettant, grâce à la réflexion du faisceau laser sur les moyens miroir, de disposer ces moyens miroir dans une position de référence par rapport au faisceau laser. 2. Appareil de radiologie selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens permettant de disposer les moyens miroir dans une position de référence sont constitués par une surface (16) de réception du faisceau laser réfléchi, cette surface entourant la fenêtre d'émission de la source laser (12). 3. Appareil de radiologie selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite position de référence est une position où les moyens miroir (14, 15) sont dans un plan perpendiculaire au faisceau laser. 4. Appareil de radiologie selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite direction déterminée du faisceau laser (13) est une direction parallèle à l'axe (3) du rayonnement radiologique (4). 5. Appareil de radiologie selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens miroir (14, 15) d'une partie réflectrice sont constitués par un miroir plan. 6. Appareil de radiologie selon la revendication 5, caractérisé en ce que le miroir plan est constitué par une couche réflectrice partiellement transparente déposée sur un support en matériau transparent. 7. Appareil de radiologie selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que la cible est entourée de cercles concentriques. 8. Appareil de radiologie selon la revendication 7, caractérisé en ce que les cercles concentriques sont gravés sur le miroir plan. 9. Appareil de radiologie selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le plateau (9) supporte au moins deux parties réflectrices faisant entre elles un angle déterminé. 10. Appareil de radiologie selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'angle déterminé entre les deux parties réflectrices vaut 900. 11. Appareil de radiologie selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie réflectrice est solidaire du plateau (9) par l'intermédiaire d'un cadre de stéréotaxie (10).