Brevet FR2740560A1 — publié le 19970430

"Système de caméra à rayons gamma pour l'acquisition simultanée de deux images d'un organe dans le corps d'un patient" L'invention se rapporte à des systèmes de caméra à rayons gamma et, plus particulièrement, à des systèmes utilisant des caméras comportant une paire de détecteurs mis en rotation autour d'un patient pour l'acquisition simultanée de deux images d'un organe. Les systèmes de caméra à rayons gamma à l'origine utilisaient une tête à un seul détecteur. D'abord, la tête à un seul détecteur était placée au dessus d'un organe dont l'image devait être prise. Par la suite, la tête à un seul détecteur était utilisée pour ce qui est connu comme une tomographie informatisée à émission de photon unique (SPECT) ou une tomographie informatisée à émission (ECT). La SPECT ou l'ECT impliquent le montage de la tête détectrice de la caméra dans un portique lui permettant de tourner ou d'orbiter autour du patient de manière à obtenir des données tomographiques et à fournir par ce moyen des images tomographiques. Un autre aspect du développement des caméras à rayons gamma est la prise d'image du corps entier dans laquelle la tête de caméra à rayons gamma est déplacée sur la totalité du corps pour obtenir une image complète du patient. Pour augmenter l'efficacité du balayage du corps entier et du balayage tomographique, des caméras multi-têtes ont été utilisées. D'abord, des caméras à double tête ont été utilisées dans lesquelles le système de caméra à rayons gamma comprenait une paire de têtes de caméra espacées et disposées de manière opposée pour permettre l'obtention d'images des deux côtés du patient simultanément. Par exemple, les têtes doubles étaient déplacées autour du patient avec une tête de chaque côté du patient. Récemment, des systèmes à rayons gamma à triple tête ont été utilisées. Dans les systèmes de caméra à rayons gamma à triple tête, les têtes sont montées de manière à former une disposition triangulaire, les trois plans des têtes étant chacun espacé de 600. Il a semblé que les caméras multi-tête devaient réduire le déplacement en rotation requis pour obtenir les données d'image à partir d'une orbite de ou d'une orbite de 360 . Il est vrai qu'avec deux têtes disposées de manière opposée, des données orbitales sur 360 peuvent être obtenues avec une rotation de 180 . Cependant, les données orbitales sur 180 ne peuvent pas être obtenues en un balayage de 90 . D'une manière similaire, avec le système de caméra à triple tête, un balayage de 360 peut être réalisé avec un déplacement orbital d'un peu plus de 120 . Les données orbitales sur 180 , cependant, nécessitent également un balayage de 1200. A partir des distances de déplacement de balayage requises il est clair que les temps de balayage sur 360 sont sévèrement réduits par les systèmes multi-tête. Cependant, lorsque des balayages de 180 sont nécessaires comme c'est le cas pour des études cardiaques, il n'y a que peu ou pas de gain de temps avec l'utilisation de caméra multi-têtes. Par conséquent, un système de caméra à double tête plus éfficace est nécessaire pour les études cardiaques. Un autre problème avec les systèmes de caméra à rayons gamma disponibles actuellement réside dans l'obtention d'image pendant des études d'exercices cardiaques. Dans ces études une image statique est prise pendant que le patient pédale sur un ergomètre, par exemple. Si une tête de caméra unique est utilisée pour l'acquisition de données pendant l'étude de l'exercice, elle est orientée.dans une position oblique antérieure gauche optimale. Cependant, le comportement de la paroi inférieure du coeur qui est d'un grand intérêt pour les cardiologues ne peut pas être vu à partir de cette orientation. Par conséquent, un système de caméra est nécessaire dans lequel l'image du coeur pendant l'exercice comprend également une bonne vue de la paroi inférieure du coeur. Ainsi, ce que les caméras actuelles ne fournissent pas, est un système de caméra à rayons gamma à double tête, les deux têtes étant orientées I'une par rapport à l'autre pour permettre des études ECT cardiaques dans un temps de balayage réduit. La disposition des deux têtes dans le système de caméra à rayons gamma doit garantir qu'il n'y a pas rayon de rotation minimal. Les systèmes à triple tête disponibles actuellement ont par nature un rayon minimal de rotation qui pose problème dans certaines études, comme dans les applications de pédiatrie. Egalement il manque actuellement des systèmes à rayons gamma qui peuvent prendre de manière efficace des images pendant des études d'exercice et obtenir des images du coeur incluant la paroi inférieure. Le système de caméra à rayons gamma qui surmonte les déficiences indiquées ci-dessus doit également fournir des vitesses de comptage augmentées pour améliorer les études de départ. Selon l'un des aspects de la présente invention, un système de caméra à rayons gamma est créé comportant deux têtes de détection. Les têtes sont montées de manière à constituer une forme angulaire comme une forme en L dans lequel les deux branches du "L" peuvent être de la même dimension. Ce type de caméra est approprié de manière idéale pour des études cardiaques sur 180 . L'orientation des deux têtes permet d'obtenir une acquisition de données à partir d'un arc de 1 80 avec un déplacement en rotation de 90 . Ce type de caméra est également idéalement approprié pour des études cardiaques ponctuelles dans un mode exercice. Ainsi, les deux détecteurs disposés en une forme en L sont montés de manière à ce qu'une image du coeur complet comprenant la paroi inférieure puisse être prise pendant le programme d'exercice. Sous un aspect large il est créé un système de caméra à rayons gamma unique à deux têtes pour convertir le rayonnement gamma émis à partir d'un patient en des données d'image, ledit système comprenant des moyens d'affichage d'une image basée sur lesdites données d'image; première tête et une seconde tête des moyens de montage de ladite seconde tête juxtaposée à ladite première tête pour définir entre elles un certain angle; et des moyens d'utilisation des données d'image. C'est une particularité de l'invention qu'un balayage puisse être obtenu en faisant tourner les têtes autour du patient sur 90 et qui donne l'équivalent d'un balayage de 180 , en un temps réduit effectivement de moitié. Une autre particularité de la présente invention, est d'utiliser un collimateur unique en forme de L auquel les deux têtes sont fixées. Selon encore une autre particularité de la présente invention, le système de caméra comprend deux détecteurs, ou têtes, montés avec un angle de 90 entre eux dans une caméra unique. Selon encore une autre particularité de la présente invention, les têtes détectrices de caméra à rayons gamma sont conformées de manière rectangulaire et l'un des côtés de rectangle de chacune des têtes est juxtaposé à un côté homologue de l'autre tête pour former un système de caméra en forme de L modifié. L'un des critères de la fixation étant d'obtenir la distance patient-détecteur la plus courte possible. Ceci est réalisé en disposant les côtés les champs de vision de manière à ce qu'ils coïncident avec, ou qu'ils soient très proches de, la ligne d'intersection des plans des détecteurs. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre à titre d'exemple en référence aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue de côté d'un mode de réalisation préféré de la caméra unique à double tête en forme de L modifié; la figure 2 en liaison avec la figure 1, montre de manière schématique la caméra à rayons gamma unique en forme de L utilisée pour obtenir des données d'image ECT cardiaque; la figure 3 montre la caméra à rayons gamma en forme de L modifié utilisée pour acquérir des données pendant une étude d'exercice cardiaque la figure 4 montre de manière schématique la caméra unique en forme de L modifié utilisée pour obtenir des données ECT; la figure 5 montre des détails de l'un des modes de r,alisation préférés de la caméra à deux têtes détectrices; la figure 6 représente schématiquement une limitation de la caméra à double tête de la technique antérieure, lorsqu'elle est utilisée pour acquérir des données dans un balayage ECT de 180 comme ceux utilisés pour des études cardiaques; et la figure 7 montre une disposition spéciale de collimateur à faisceau en éventail pour la caméra unique à double tête. la figure 1 représente une caméra à rayons gamma en forme de L modifié 11 constituée de deux têtes de caméra à rayons gamma 1 2 et 1 3. La disposition de caméra à rayons gamma en forme de L est idéalement appropriée pour la formation d'image cardiaque. La disposition de caméra à rayons gamma de la figure 1 comprend un collimateur sur chacune des caméras, comme le collimateur 14 sur la caméra 1 2 et le collimateur 1 6 sur la caméra 13. Chacune des caméras comprend un cristal, qui scintille en réponse au rayonnement gamma, comme le cristal 1 7 sur la caméra 1 2 et le cristal 18 sur la caméra 13. Derrière les cristaux, représentés seulement sous forme d'un bloc, se trouvent les têtes 1 9 et 21 pour les caméras 1 2 et 1 3 respectivement, constituées de tubes photomultiplicateurs et de composants calculateurs électroniques pour déterminer les localisations des événements; c'est-à-dire, les points d'impact de la radiation sur le cristal. Les caméras acquièrent des données de comptage, de localisation et d'énergie qui sont délivrées à l'unité de commande 15. L'unité de commande traite les données acquises pour délivrer des données d'image à l'unité d'affichage 25. Les caméras sont bien connues dans la technique. Voir par exemple, le brevet US 3011057 délivré à Anger. L'utilisation de la caméra d'Anger en tomographie informatisée d'une émission de photon unique est décrite, par exemple, dans IEEE Transactions on Nuclear Science, Vol. NS-23, Février 1976, pages 528 à 537 et IEEE Transactions on Nuclear Science, vol NS-28, février 1981, pages 69 à 80. A la figure 1, la caméra 12 est représentée comme étant placée directement au dessus du patient 22, le patient étant vu du côté des pieds comme cela se voit immédiatement en raison de la localisation du coeur 23. Le système de caméra à rayons gamma a la possibilité de faire tourner les têtes autour du patient comme cela est indiqué par une flèche 24. Le système a également la possibilité de déplacer les têtes en direction du patient ou en s'écartant du patient comme cela est indiqué par une flèche 26. En plus le système a la possibilité de faire pivoter les têtes fixées suivant une forme en L autour d'un axe 27, comme cela est indiqué par une flèche 28. La commande de l'unité de caméra à rayons gamma pour effectuer les mouvements indiqués est bien connue des personnes expérimentées dans la technique. Voir, par exemple, le brevet U.S.4 888 486 qui montre un exemple de mouvement de rotation et d'avance et recul, et le brevet U.S. 4 523 091 qui montre un exemple d'un mouvement de pivotement. Les procédures cardiologiques constituent une grande partie de la charge de travail clinique de la médecine nucléaire, spécialement pour la procédure clinique d'ECT. Jusqu'à présent il n'existe aucun système de caméra à rayons gamma ou nucléaire qui soit optimisée pour les études cardiologiques. Le système de caméra décrit ici est idéalement approprié pour les études cardiologiques en général et pour les études ECT cardiaques comme cela est montré aux figures 1 et 2. Au début de l'étude, le dispositif de caméra 11, par exemple, est dans la position montrée à la figure 2 et il tourne ou pivote comme indiqué par la flèche 24 sur 180 jusqu'à une position dans laquelle la tête 1 3 est située au dessous du patient et la tête 12 est située sur la gauche du patient. Par exemple, les caméras sont des caméras rectangulaires et la liaison entre les deux caméras s'effectue le long d'un côté du rectangle. La caméra en se déplacant de 900à partir de la position de la figure 2 effectue une acquisition d'image ECT cardiaque de 180 . La couverture de 180 est indiquée par la partie en trait renforcé (A) du patient à la figure 2. L'ECT cardiaque de 180 est réalisée dans la moitié du temps requis pour une caméra à tête unique puisqu'il est obtenu une valeur de données de 180 par une rotation de 90 . Egalement, toutes les données sont obtenues par des têtes qui sont relativement proches du coeur. Aucune caméra sur le marché n'offre cette particularité. La figure 6 montre une caméra à double tête de la technique antérieure mise en oeuvre pour effectuer un balayage ECT de 180 . Ici les deux têtes 1 2' et 1 3' sont séparées et disposées de manière opposée, le patient 22' se trouvant entre elles. A titre d'exemple, les positions initiales des têtes, disposées de manière opposée, sont au-dessus et au dessous du patient et elles sont indiquées par "initiale". En déplacant les têtes de 90 vers les positions indiquées "pivotée" il est fourni des données de sections du patient séparées de 90 . Ainsi, des données insuffisantes sont fournies pour un balayage de 180 et une rotation et une acquisition supplémentaire sont nécessaires. L'agencement de caméra 1 1, qui en outre obtient des études SPECT du coeur, est également idéalement appropriée pour une prise d'image cardiaque statique dans n'importe quelle position du patient. Ainsi, la prise d'image peut se produire pendant que le patient est assis et qu'il met en oeuvre une bicyclette d'exercice ou un ergomètre. Le patient étant monté sur la bicyclette sans aucun mouvement des têtes de caméra, deux vues significatives peuvent être obtenues: c'est à dire, la vue oblique antérieure gauche et la vue oblique postérieure gauche ou la vue oblique antérieure gauche et la vue oblique antérieure droite, en même temps, ce qui est particulièrement important pour des études dynamiques. Une position de la caméra par rapport au patient au cour de telles études cardiaques d'exercice est représentée à la figure 3. Ici, la tête 1 2 est montrée en position dans la position oblique antérieure gauche pour effectuer une prise de vue du patient 22. La tête 13 est dans une position de formation d'image oblique postérieure gauche. Des moyens, comme un élément fileté motorisé désigné par 29, peut être prévu pour faire varier l'angle entre les têtes. Ainsi, avec la caméra décrite ici il est possible d'obtenir des images cardiologiques pendant un exercice. Dans ces images, I'image statique du coeur est acquise pendant que le patient est en train de pédaler sur un ergomètre. La tête de caméra est orientée suivant un angle oblique antérieur gauche qui donne la meilleure vue du coeur. Dans les caméras de la technique antérieure à cet angle, le comportement de la paroi inférieure n'était pas visible. Avec la présente caméra la paroi antérieure est clairement représentée par la seconde tête en même temps que le reste du coeur. Le présent agencement, tel qu'il est montré à la figure 4, rend également possible de faire une SPECT générale de 360 avec un doublement de la vitesse de rotation sur 360 . Ainsi, à la figure 4 la tête de caméra 1 2 et la tête de caméra 13 sont montrées comme étant situées à lI'origine avec la tête de caméra 13 sur le côté gauche du patient et la tête de caméra 1 2 au-dessus du patient. Les têtes de caméra 1 2 et 13 sont entraînées en rotation sur 90 à partir de leurs positions d'origine indiquées sur la figure 3 suivant de nombreux angles comme un angle de 450 à un angle de 90 . La rotation de 90 donne un balayage d'acquisition de données SPECT de 180 . D'une manière similaire, une rotation de 360 à vitesse double permet une acquisition de données équivalente à un balayage de 360 . En utilisant les têtes doubles, presque deux fois le nombre requis de comptage est acquis dans la période de temps normal ou le nombre normal de comptage est acquis dans la moitié de la période de temps normale. Les deux têtes, par conséquent, permettent une accélération de la procédure et néanmoins l'acquisition de données suffisantes pour des images tomographiques. Le système de caméra peut également être utilisé, pour un simple balayage du corps entier. Cependant, elle est plus idéalement appropriée soit pour des balayages SPECT cardiologiques, des balayages avec exercice cardiologique, des balayages SPECT simples ou des balayages ponctuels, comprenant les balayages ponctuels doubles. La figure 5 montre un mode de réalisation préféré de la caméra unique à double tête 11. Dans ce MDR deux caméras 12 et 13 sont montées dans un boîtier unique en plomb 31. Le collimateur 14, le cristal scintillateur 17 et la tête de caméra 19, le calculateur de caméra 33 et les circuits électroniques photomultiplicateurs 34 constituent la caméra 12. D'une manière similaire, la caméra 13 comprend le collimateur 16, le cristal scintillateur 18 et la tête de caméra 21 en même temps que l'optique 36, le calculateur de caméra 37 et les circuits électroniques photomultiplicateurs 38. En plus des collimateurs à trous parallèles normaux, des collimateurs à faisceau en éventail asymétriques spéciaux peuvent être prévus pour permettre l'utilisation du système avec des faces de collimateur aussi proches que possible du patient. Les collimateurs spéciaux sont montrés à la figure 7. Plus particulièrement, les collimateurs 14' et 16' sont montrés comme ayant des points focaux sur une ligne droite parallèle et juxtaposée à la face de l'autre collimateur. Ainsi, les fentes du collimateur 14' sont toutes focalisées sur un point 41 qui est situé sur une ligne virtuelle 42 représentée sous la forme d'une ligne tiretée. La ligne 42 est parallèle et juxtaposée à la face du collimateur 16'. Les fentes du collimateur 16'sont focalisées sur un point 43 qui est situé sur une ligne virtuelle parallèle et juxtaposée à la face du collimateur 14'. Ainsi, les collimateurs d'une manière préférable ne sont pas les collimateurs usuels à faisceau éventail symétrique. Les collimateurs 14, 1 6 sont entourés par des rebords solides en plomb, comme les rebords 46, 47 pour le collimateur 14 et les rebords 48, 49 pour le collimateur 1 6. Une particularité des caméras est constituée par le moyen d'étendre le champ de vision (FOV) de chacune des caméras pratiquement jusqu'à son point de jonction avec l'autre caméra. Ainsi, le FOV de la caméra 1 2 s'étend jusqu'à son bord de collimateur 47 qui est pratiquement alligné avec la face du collimateur 1 6. Les rebords 47 et 48 des collimateurs 14 et 1 6 se confondent, sur la ligne diagonale 51 pour favoriser l'extension des FOV de chacune des caméras. La ligne 51 peut être une ligne en zig zag pour améliorer l'étanchéité aux radiations apportée par le boîtier en plomb. Comme variante, un collimateur en forme de L modifié unique peut être utilisé à la place des collimateurs 14 et 16. En pratique, deux caméras à rayons gamma sont montées à un angle tel que 90 en une tête unique de caméra. La liaison peut se faire le long du petit côté des rectangles. La caméra de base peut avoir trois degrés de liberté: la rotation, I'avance-recul et le pivotement. Les deux caméras sont montées sur le portique SPECT habituel qui possède des bras élargis afin de loger l'agencement de caméra plus large comprenant les deux caméras. Un mode de réalisation préféré utilise un collimateur unique en forme de L qui rend plus pratique le montage des deux caméras indépendantes sur le collimateur. L'agencement en caméra unique de manière idéale réalise une ECT de 180 par une rotation de 90 et une ECT de 360 par une rotation de 360 à vitesse double avec l'addition à la suite de paires d'images prises au même angle. Le contour du corps et/ou l'ECT elliptique est rendu possible en prévoyant un autre degré de liberté soit en motorisant le portique ou le lit ou les deux pour des déplacements de haut en bas et de droite à gauche. Les caméras décrites sont également idéalement appropriées pour une prise d'image du coeur incluant la paroi inférieure pendant une procédure d'exercice du patient. Il doit être compris que la caméra à double tête montée à 90 peut également être utilisée pour toute prise d'image ponctuelle et qu'elle procure des données supplémentaires. Ainsi, en résumé, les avantages du système de caméra unique en forme de L comprend l'aptitude à effectuer une ECT sur 180 avec 90 de déplacement. Dans le système décrit, il n'y a pas de rayon minimal de rotation comme dans les systèmes à triple tête ainsi, le système de l'invention décrite, est idéalement approprié pour des applications de pédiatrie aussi bien que pour des études cardiaques, par exemple. ll Bien que l'invention ait été décrite comme ayant une première tête et une seconde tête, la caméra multi tête unique peut avoir plus de deux têtes séparées par des angles de 90 ou davantage. Bien que l'invention ait été décrite en se référant au mode de réalisation préféré des modifications et des variations évidentes apparaîtront à des personnes expérimentées dans la technique à la lecture et à la compréhension de la description détaillée précédente. L'invention est supposée englober de telles variations et modifications du moment qu'elles se trouvent à l'intérieur du domaine des revendications ou de leurs équivalents. Revendications I.Système de caméra à rayons gamma pour l'acquisition simultanée de deux images d'un organe dans le corps d'un patient (22) émettant un rayonnement gamma pendant un balayage SPECT pour former une image SPECT de l'organe, ledit système de caméra à rayons gamma comprenant: une paire de détecteurs de rayons gamma ayant chacun une surface de collimateur plane pour recevoir des rayons gamma incidents, ces détecteurs étant agencés de manière permanente de sorte que les surfaces de collimateurs planes sont sensiblement perpendiculaires l'une à l'autre, et ledit système faisant tourner ladite paire de détecteurs autour dudit patient pendant que chaque détecteur de ladite paire de détecteurs acquière simultanément des données d'image au cours de la rotation. 2. Système de caméra à rayons gamma selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacun des détecteurs acquière séquentiellement et simultanément des données d'image à une pluralité de positions au cours de la rotation. 3.Système de caméra à rayons gamma selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite paire de détecteurs comprend un premier et un second détecteur de caméra à rayons gamma tous deux montés dans un boîtier unique en plomb à des fins de protection. 4. Système de caméra à rayons gamma selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour minimiser la distance entre ledit patient et chaque détecteur de ladite paire de détecteurs. 5. Système de caméra à rayons gamma selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits derniers moyens cités comprennent des moyens de collimateurs à faisceau en éventail asymétrique fixés à chacun desdits détecteurs. 6. Système de caméra à rayons gamma selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits derniers moyens cités comprennent le côté intérieur du champ de vision du collimateur du premier détecteur de ladite paire de détecteurs aligné sur et juxtaposé à la surface du collimateur du second détecteur de ladite paire de détecteurs. 7. Système de caméra à rayons gamma selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface de collimateur plane de chacun des détecteurs de rayons gamma comprend un collimateur unique en forme de L modifié. 8. Système de caméra à rayons gamma selon la revendication 1, caractérisé en ce que le balayage rotatif SPECT est un balayage de 180 effectué pendant la rotation de 90 des détecteurs.