Brevet FR2767668A1 — publié le 19990305

DISPOSITIF DE POSITIONNEMENT D'UN APPAREIL DE RADIOLOGIE La présente invention concerne le domaine du positionnement précis et reproductible de deux organes l'un par rapport à l'autre, notamment de deux organes d'un appareil de radiologie. Un appareil de radiologie, par exemple à usage neurologique ou vasculaire, se compose généralement: d'un tube à rayons X et d'un collimateur pour former et délimiter le faisceau de rayons X, d'un récepteur d'images, généralement un intensificateur d'images radiologiques plus une caméra vidéo, d'un positionneur portant l'ensemble tube à rayons X et collimateur, et intensificateur d'images radiologiques et caméra vidéo, mobile dans l'espace autour d'au moins deux axes orthogonaux, éventuellement autour de trois axes, et d'une table pourvue d'un plateau destiné à supporter le patient en position allongée. Dans le cas o le positionneur est pourvu de trois axes de rotation, l'orientation dans l'espace de deux axes dépend de l'angle de rotation autour d'un axe vertical. Ces angles 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. Le plateau de la table peut- être déplacé selon trois axes orthogonaux 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 de traitement d'images. 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 crânienne dans de petits trous forés dans l'os par le chirurgien. Le cadre de stéréotaxie est fixé solidement au plateau de la table et 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 précisément la tête du patient par rapport au cadre. Ce positionnement est impératif si le patient doit subir plusieurs examens successifs, ce qui se produit dans certains traitements et opérations. Il est donc nécessaire de repositionner avec précision le système radiologique par rapport au cadre de stéréotaxie, notamment pour des prises de clichés radiologiques orthogonaux de face et de profil, par exemple pour contrôler le positionnement correct des outils ou des instruments en cours d'opération. Les tables radiologiques et les positionneurs sont en général équipés de systèmes d'affichage de positions, positions linéaires pour la table et positions angulaires pour le positionneur. Ces valeurs de positions 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 peuvent être 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: - soit en mode manuel, l'opérateur commandant lui-même le déplacement des différents éléments en suivant les indications du dispositif d'affichage des positions jusqu'à l'obtention des positions désirées, - soit en mode automatique, pour les appareils les plus perfectionnés, en mémorisant les positions des différents axes et en les retrouvant automatiquement à la demande de l'opérateur. Quelque soit le mode de positionnement utilisé, la précision obtenue est d'environ plus ou moins 1 mm sur les positions de la table et plus ou moins un degré sur les angles du positionneur, dans le meilleur des cas. Ceci est dû à l'ensemble des erreurs introduites dans la chaîne de mesure: résolution des capteurs, jeu de transmission, etc... De plus, ces valeurs ne tiennent pas compte des flexions du plateau de table et d'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 ceci oblige l'opérateur à effectuer les opérations de repositionnement du système radiologique sous fluoroscopie, c'est-à-dire sous émission de rayons X ce qui occasionne une irradiation supplémentaire du patient et de l'opérateur. La présente invention a pour objet de remédier aux inconvénients des dispositifs existants en proposant un dispositif et un procédé de positionnement précis et s'affranchissant des différentes erreurs de la chaîne de mesures. La présente invention a également pour objet de réduire l'exposition du patient et de l'opérateur aux rayons X. Le dispositif de positionnement, selon l'invention, est prévu pour un appareil de radiologie du type comprenant un moyen d'émission d'un faisceau de rayons X, un moyen de réception du faisceau de rayons X après qu'il a traversé un corps radiographié pour obtenir une image dudit corps, un support du moyen d'émission et du moyen de réception, mobile en rotation autour d'au moins deux axes sécants, et une table supportant ledit corps et mobile en translation. Le dispositif de positionnement comprend une source lumineuse, au moins un miroir et une cible, la source lumineuse et la cible étant solidaires du support du moyen d'émission et du moyen de réception ou de la table, le miroir étant solidaire, respectivement, de la table ou du support du moyen d'émission et du moyen de réception, de façon que le faisceau lumineux émis par la source se réfléchisse sur le miroir et atteigne la cible, le support du moyen émission et du moyen de réception étant positionné en rotation lorsque le faisceau réfléchi atteint un point donné de la cible et la table étant positionnée en translation lorsque le faisceau incident atteint un point donnée du miroir. L'utilisation du dispositif de positionnement n'entraîne ainsi aucune irradiation supplémentaire. Le maintien du positionnement satisfaisant peut être contrôlé à tout moment, y compris au cours d'une opération. Avantageusement, le dispositif comprend deux miroirs perpendiculaires. Le positionnement peut être réalisé ainsi selon deux plans perpendiculaires. Dans un mode de réalisation de l'invention, la source lumineuse est disposée au centre de la cible. Dans un mode de réalisation de l'invention, le miroir est semi- transparent et pourvu d'une face de réception du faisceau lumineux et d'une face opposée à ladite face de réception. Ladite face opposée est pourvue d'une mire. On peut ainsi vérifier le centrage du faisceau incident sur le miroir du côté de ladite face opposée. Avantageusement, la source lumineuse et la cible ou le miroir sont montés sur un cadre de stéréotaxie solidaire de la table. Dans un mode de réalisation de l'invention, le cadre de stéréotaxie comprend au moins un élément de repérage radio-opaque. Le cadre de stéréotaxie peut également comprendre des moyens pour fixer une partie du corps d'un patient. Dans un mode de réalisation de l'invention, le miroir est monté sur un bord du cadre de stéréotaxie de façon que la distance séparant le centre dudit miroir et le faisceau de rayons X soit égal à la distance séparant la source lumineuse et le faisceau de rayons X. On évite ainsi les erreurs de parallaxe. De préférence, la source lumineuse et la cible sont solidaires du support du moyen d'émission et du moyen de réception et adjacentes au moyen d'émission du faisceau de rayons X, et le miroir est solidaire de la table. Celle-ci peut être mobile selon trois axes orthogonaux. Avantageusement, la source lumineuse est une diode laser. Dans un mode de réalisation de l'invention, le faisceau lumineux incident, est parallèle au faisceau de rayons X. L'invention a également pour objet un appareil de radiologie comprenant un dispositif de positionnement tel que décrit précédemment. Le procédé de positionnement, selon l'invention est prévu pour un appareil de radiologie du type comprenant un moyen d'émission d'un faisceau de rayons X, un moyen de réception du faisceau de rayons X, après qu'il a traversé un corps radiographié pour obtenir un image dudit corps, un support du moyen d'émission et du moyen de réception, mobile en rotation autour d'au moins deux axes sécants, et une table supportant ledit corps et mobile en translation. Le procédé comprend les étapes suivantes: émission d'un faisceau lumineux à partir d'un élément du support, le faisceau lumineux étant réfléchi par un premier élément de la table vers le support, - orientation du support de façon que le faisceau lumineux réfléchi atteigne un point donné du support, - centrage du faisceau lumineux incident sur un point donné du premier élément de réflexion de la table, - rotation du support d'un angle de T/2 radians par rapport à un axe longitudinal de la table, - émission d'un faisceau lumineux à partir de l'élément du support, le faisceau lumineux étant réfléchi par un second élément de la table vers un support, - orientation du support de façon que le faisceau lumineux réfléchi atteigne le point donné du support, centrage du faisceau lumineux incident sur un point donné du second élément de réflexion de la table. On peut ainsi reproduire de façon précise, une position relative de la table et du moyen d'émission d'un faisceau de rayons X indépendamment de la résolution des capteurs, des jeux de transmission et de flexion et des déformations possibles du plateau de la table et des éléments supportant les moyens d'émission du faisceau de rayons X. L'invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple nullement limitatif et illustré par les dessins annexés, sur lesquels la figure 1 est une vue en perspective d'un appareil de radiologie la figure 2 est une vue de détail en perspective d'un appareil de radiologie équipé d'un dispositif de positionnement conforme à l'invention; et la figure 3 est une vue similaire à la figure 2 montrant l'appareil de radiologie dans un position décalée d'un angle de t/2 par rapport à la figure 2. Comme on peut le voir sur la figure 1, l'appareil de radiologie comprend un socle 1 mobile en rotation par rapport à un bâti non représenté solidaire du sol, autour d'un axe vertical 2. Un bras 3 est articulé à rotation par rapport au socle 1 autour d'un axe horizontal 4. Les axes vertical 2 et horizontal 4 sont sécants orthogonalement au point 5, appelé isocentre de l'appareil de radiologie. Un élément de support 6 est articulé à rotation sur le bras 3 autour d'un axe 7 orthogonal à l'axe 4 et passant par l'isocentre 5. L'élément de support 6 est pourvu d'un rail 6a en forme d'arc de cercle qui coopère avec ui système de mâchoire 8 du bras 3 pour permettre la rotation de l'élément de support 6 par rapport audit bras 3. Le rail 6a peut être pourvu d'une crémaillère, non représentée, capable de coopérer avec des roues dentées, non représentées, du bras 3. L'extrémité inférieure de l'élément de support 6 est solidaire d'un tube à rayons X 9 et d'un collimateur 10 prévu pour former et délimiter le faisceau de rayons X. Le tube à rayons X 9 est relié à des moyens d'alimentation en énergie électrique et à des moyens de commande, non représentés. L'extrémité supérieur de l'élément de support 6 est solidaire d'un intensificateur d'images radiologiques 1 1 et d'une caméra vidéo 12. La caméra vidéo 12 est reliée à une alimentation électrique et à des moyens de traitement d'images non représentés. Pour réaliser des prises de vues satisfaisantes, la partie du corps du patient à radiographier doit être placée sur le trajet du faisceau de rayons X entre le collimateur 10 et l'intensificateur d'images radiologiques 11, à proximité immédiate de l'isocentre 5. Comme on peut le voir sur les figures 2 et 3, le faisceau de rayons X est émis à partir du collimateur 10 et selon un axe référencé 13. Une table 14 comprenant un plateau 15 est prévue pour supporter le patient, non représenté. Le plateau 15 est mobile en translation selon trois axes mutuellement orthogonaux. On peut ainsi amener la partie souhaitée du corps du patient à proximité de l'isocentre 5. Pour un traitement ou une opération de la tête d'un patient, la plus grande précision possible est requise. Dans le cas d'un traitement de l'épilepsie, on recherche la zone du cerveau atteinte avec des sondes enfoncées dans la tête du patient. Lors de l'enfoncement de ces sondes, il est indispensable d'éviter les vaisseaux sanguins irriguant le cerveau ce qui nécessite, d'une part, de bien les repérer et, d'autre part, de retrouver l'endroit o la sonde doit être placée, l'intervention étant généralement réalisée après des séances de radiologie et d'IRM destinées à l'étude approfondie du cerveau. On utilise à cet effet un cadre de stéréotaxie 16 fixé à l'extrémité libre du plateau 15 et disposé verticalement. Le cadre de stéréotaxie 16, rectangulaire, comprend quatre colonnes 17 disposées chacune à un angle dudit cadre 16 et pourvues chacune de vis 18 disposées dans un plan vertical et orientées vers l'axe 4. Ces vis 18 permettent d'immobiliser la tête du patient, les extrémités de ces vis étant insérées dans la boîte crânienne dans de petits trous forés dans l'os par le chirurgien. On garantit ainsi un positionnement précis de la tête du patient par rapport au cadre de stéréotaxie 16. Pour retrouver précisément le positionnement des vis 18, celle-ci sont pourvues de graduations. Sur le côté du collimateur 10 et solidaire de celui-ci, est montée une source lumineuse 19, par exemple une diode laser émettant un faisceau lumineux parallèle à l'axe 13 du faisceau de rayons X et dirigé vers le cadre de stéréotaxie 16. Le faisceau lumineux provenant de la source 19 se propage selon un axe 20 en direction d'un miroir semi- transparent 21 solidaire du cadre de stéréotaxie 16. Le miroir 21 est monté de façon à être perpendiculaire au cadre 16 et sensiblement horizontal dans le prolongement du plateau 15. Le faisceau réfléchi par le miroir 21 se dirige vers la source lumineuse 19 et heurte une cible circulaire 22 disposée autour de la source lumineuse 19 qui forme son centre. Le miroir 21 est pourvu d'une mire formée de cercles concentriques dessinés sur la face 21a du miroir 21 opposée à la face 21b de réception du faisceau lumineux issu de la source 19. Ainsi, un opérateur peut apercevoir la trace du faisceau lumineux sur la face opposée 21a du miroir 21 et apprécier le centrage du faisceau lumineux grâce à la mire. Pour éviter des erreurs de parallaxe, le centre du miroir 21 est monté sur le cadre de stéréotaxie 16 de façon que la distance le séparant de l'axe vertical 2 soit égale à la distance séparant la source lumineuse 19 de l'axe 13 d'émission du faisceau de rayons X, les axes 2 et 13 étant confondus dans la position de la figure 2. Après la fixation de la tête du patient sur le cadre de stéréotaxie 16 et avant toute émission de rayons X, on envoie un faisceau lumineux le long de l'axe 20 grâce à la source lumineuse 19. On repère la trace du faisceau lumineux réfléchi sur la cible 22 puis on modifie l'orientation du bras 3 et de l'élément de support 6 de façon que le faisceau lumineux réfléchi atteigne un point donné de la cible 22, par exemple le point d'émission de la source lumineuse 19. On repère la trace du faisceau lumineux incident sur la mire du miroir 21. On déplace le plateau 15 en translation de façon que le faisceau lumineux incident atteigne le centre de la mire. On a ainsi positionné de façon précise le cadre de stéréotaxie par rapport aux moyens d'émission de rayons X dans un plan sensiblement vertical. En fait, ce plan correspond à un plan passant par un axe orthogonal au miroir 21 qui peut dévier légèrement de l'horizontale en raison de la flexion du plateau 15 et de jeux pouvant se produire dans la table 14. On tourne ensuite le bras 3 d'un angle de ir/2 radians par rapport à l'axe 4. L'appareil de radiologie se trouve ainsi dans la position illustrée sur la figure 3, les axes 2 et 7 se trouvant confondus. On répète la même opération de positionnement par rapport à un second miroir 23 identique au premier miroir 21 mais disposé sur un bord vertical du cadre de stéréotaxie 16 de façon à présenter une face de réception 23b sensiblement verticale et perpendiculaire à l'axe 20 du faisceau lumineux incident dans la position de la figure 3. Après avoir effectué le centrage angulaire puis le centrage linéaire dans la position illustrée sur la figure 3, le moyen d'émission de rayons X est positionné selon deux plans orthogonaux par rapport au cadre de stéréotaxie. On obtient ainsi une précision de positionnement inférieure à 0,5 mm sur les trois axes du plateau de table et inférieure à 0,1 degré sur les axes de rotation de l'appareil de radiologie. Bien entendu, il est possible d'obtenir d'autres positions en plaçant des miroirs différemment sur le cadre de stéréotaxie 16 o en ajoutant des miroirs supplémentaires. Il serait également possible de fixer le ou les miroirs sur un autre élément que le cadre de stéréotaxie 16, le plateau 15 par exemple. Pour parfaire ce positionnement, on peut le compléter par la technique du repérage par éléments radio-opaques, par exemple en plaçant une bille de plomb solidaire du collimateur dans le faisceau de rayons X et en l'alignant avec un trou foré dans une plaque métallique solidaire du plateau. On peut également laisser la source lumineuse 19 active pendant toute la durée de l'opération ce qui permet de surveiller une éventuelle modification du positionnement et par conséquent de revenir au positionnement souhaité. On peut également réaliser le positionnement par un système automatique, par exemple à l'aide de caméras CCD repérant la trace du faisceau lumineux sur le miroir 21 et sur la cible 22 et agissant au moyen d'un dispositif de commande et de régulation sur les moteurs du socle 1, du bras 3, de l'élément de support 6 et de la table 14. On peut ainsi effectuer un repositionnement automatique ce qui permet de gagner du temps et de réduire les tâches de l'opérateur. Grâce à l'invention, on positionne l'émetteur de rayons X par rapport à un organe du patient en s'affranchissant des imprécisions dûes aux fléchissements des organes mécaniques et à la résolution des capteurs de différents organes ce qui permet un gain considérable de précision. O REVENDICATIONS 1. Dispositif de positionnement d'un appareil de radiologie du type comprenant un moyen d'émission d'un faisceau de rayons X, un moyen de réception du faisceau de rayons X après qu'il a traversé un corps radiographié pour obtenir une image dudit corps, un support (6) du moyen d'émission et du moyen de réception, mobile en rotation autour d'au moins deux axes sécants, et une table (14) supportant ledit corps et mobile en translation, caractérisé par le fait qu'il comprend une source lumineuse (19), au moins un miroir (21) et une cible (22), la source lumineuse et la cible étant solidaires du support du moyen d'émission et du moyen de réception ou de la table, le miroir semi-transparent étant solidaire, respectivement, de la table ou du support du moyen d'émission et du moyen de réception, de façon que le faisceau lumineux émis par la source se réfléchisse sur le miroir et atteigne la cible, le support du moyen d'émission et du moyen de réception étant positionné en rotation lorsque le faisceau réfléchi atteint un point donné de la cible, et la table étant positionnée en translation lorsque le faisceau incident atteint un point donné du miroir. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend deux miroirs perpendiculaires. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la source lumineuse est disposée au centre de la cible. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que, le miroir est semi-transparent (21) et pourvu d'une face de réception (2 lb) du faisceau lumineux et d'une face opposée (21a) à ladite face de réception, ladite face opposée est pourvue d'une mire. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la source lumineuse et la cible ou le miroir sont montés sur un cadre de stéréotaxie (16) solidaire de la table. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le cadre de stéréotaxie comprend au moins un élément de repérage radioopaque. Il 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, caractérisé par le fait que le miroir est monté sur un bord du cadre de sté- réotaxie de façon que la distance séparant le centre dudit miroir et le fais- ceau de rayons X soit égale à la distance séparant la source lumineuse et le faisceau de rayons X. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la source lumineuse et la cible sont solidaires du support du moyen d'émission et du moyen de réception et adjacentes au moyen d'émission du faisceau de rayons X, et le miroir est solidaire de la table. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait la source lumineuse est une diode laser. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait le faisceau lumineux incident est paral- lèle au faisceau de rayons X. 11. Appareil de radiologie comprenant un dispositif de positionnement selon l'une quelconque des revendications précédentes. 12. Procédé de positionnement d'un appareil de radiologie du type comprenant un moyen d'émission d'un faisceau de rayons X, un moyen de réception du faisceau de rayons X après qu'il a traversé un corps radiographié pour obtenir une image dudit corps, un support du moyen d'émission et du moyen de réception, mobile en rotation autour d'au moins deux axes sécants, une table supportant ledit corps et mobile en translation, caractérisé par des étapes de: - émission d'un faisceau lumineux à partir d'un élément du support, le faisceau lumineux étant réfléchi par un premier élément de la table vers le support, - orientation du support de façon que le faisceau lumineux réfléchi atteigne un point donné du support, - centrage du faisceau lumineux incident sur un point donné du premier élément de réflexion de la table. 13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé par des étapes de: rotation du support d'un angle de r/2 radians par rapport à un axe longitudinal de la table, - émission d'un faisceau lumineux à partir de l'élément du support, le faisceau lumineux étant réfléchi par un second élément de la table vers le support, - orientation du support de façon que le faisceau lumineux réfléchi atteigne le point donné du support, centrage du faisceau lumineux incident sur un point donné du second élément de réflexion de la table.