Brevet FR2770677A1 — publié le 19990507

Filtre de conformation de faisceau de rayons-X à surface variable et appareil d'imagerie pour rayons-X incorporant un tel filtre La présente invention concerne d'une manière générale un filtre pour rayons-X pour conformer le faisceau de rayons et compenser les différences d'absorption des rayons-X par une région sous examen d'un corps ayant des zones présentant des densités d'absorption différentes et ainsi éviter une surexposition de l'image obtenue dans les zones de l'image correspondant aux zones de faibles densités d'absorption. L'invention concerne également des appareils d'imagerie par rayons-X incorporant un tel filtre, en particulier les appareils d'imagerie médicale. Les appareils numériques d'imagerie par rayons-X utilisés pour l'imagerie vasculaire ou cardiaque sont généralement munis de filtres de conformation de champ (FC) insérés dans le trajet du faisceau de rayons- X, entre la source de rayons-X et la région sous examen du corps d'un patient, pour éviter une surexposition du contour de l'image obtenue due à une saturation de la caméra vidéo de l'appareil. En effet, dans certains cas, la région sous examen du corps d'un patient peut présenter des zones très denses contiguës à des zones de faibles densités. C 'est le cas, par exemple, des examens vasculaires pulmonaires o les zones de la colonne vertébrale et du coeur sont très denses comparées à la zone des poumons. L'insertion d'un filtre en matériau absorbant les rayons-X en face des zones de faible densité permet une égalisation du contraste de l'image dans les zones de celle-ci correspondant aux zones de faible densité de la région examinée. En se référant à la figure 1, qui représente schématiquement le principe de fonctionnement d'un filtre de conformation, une région I du corps d'un patient, comportant une zone 2 de faible densité d'absorption est traversée par un faisceau de rayons-X qui est ensuite recueilli par un intensificateur d'image dont les signaux de sortie sont traités dans l'appareil d'imagerie (non représenté) pour obtenir une image de la région 1 examinée. Un filtre de conformation 5, disposé dans le faisceau de rayons-X 3 entre la source de rayons-X et la région 1 examinée, comporte une ouverture centrale 6 définissant le champ de vision de l'image obtenue. Pour éviter une surexposition de l'image dans la zone de celle-ci correspondant à la zone de faible densité 2 de la région 1 sous examen, une lame mince mobile du filtre 5, en matériau absorbant les rayons-X, est déplacée par l'opérateur de telle sorte que cette lame recouvre une zone de l'ouverture centrale 6 du filtre correspondant à la zone de faible densité 2 de la région 1 examinée. Aussi, on évite une surexposition de l'image dans cette zone du fait de l'absorption des rayons-X par la lame mince qui compense la faible absorption par la zone 2 de faible densité. On a représenté sur la figure 2 un filtre de conformation 10 classiquement utilisé dans les appareils d'imagerie par rayons-X. Le filtre de conformation 10 comprend un cadre principal 11 ayant la forme d'un anneau plat comportant une ouverture circulaire centrale 12 pour le passage du faisceau de rayons-X. Deux rails de glissement rectilignes, parallèles 13, 14 sont fixés sur une des surfaces principales du cadre principal 1 1 dans des positions diamétralement opposées. Deux lames courbes de compensation 17, 18, en matériau absorbant les rayons-X, ayant la forme générale de croissants dont la courbure se conforme à celle de l'ouverture centrale 12, sont réunies par une de leurs extrémités au moyen d'un chariot (non représenté), chacune respectivement, à un des rails de glissement 13, 14 de manière à pouvoir être déplacées au-dessus du cadre principal 11 et l'une au-dessus de l'autre, par translation le long de leur rail respectif, entre une position de retrait dans laquelle les lames de compensation 17, 18 sont situées pratiquement en totalité au-dessus du cadre principal 1 1 et des positions actives dans lesquelles les lames 17, 18 se trouvent au- dessus de l'ouverture centrale 12. Comme le montre la figure 2, les lames de compensation 17, 18 sont disposées symétriquement par rapport au centre 15 du cadre principal 11. Lorsque les lames de la compensation 17, 18 sont dans leurs positions de retrait, les bords internes des lames 17, 18 définissent le champ de vision maximal 19 de l'image de rayons-X et lorsqu'elles sont dans des positions actives elles définissent le champ effectif de l'image de rayons-X. Aussi, en réglant la position des lames 17, 18 par translation le long des rails 13, 14, on définit le contour du champ de vision et on peut compenser les différences d'absorption. L'ensemble du filtre 10 peut tourner autour du centre 15 pour se conformer à l'orientation de la région examinée. Il serait souhaitable de pouvoir utiliser des filtres de conformation standard comme celui de la figure 2 pour définir le champ de vision et obtenir la compensation d'absorption voulue, mais le mécanisme de déplacement des lames 17, 18 de ces filtres limite la largeur maximale (x) des lames à la largeur (y) entre le champ de vision maximal 19 et le bord extérieur du cadre principal 11. Malheureusement, les larges zones de faible densité d'un patient (par exemple les poumons) excèdent les possibilités des filtres de conformation classique tels ceux de la figure 2. Il serait possible de concevoir un mécanisme entièrement nouveau mais cette solution serait coûteuse et augmenterait le volume du collimateur du faisceau de rayons-X dans des proportions inacceptables. La présente invention a donc pour objet un filtre de conformation de structure générale analogue à celle d'un filtre standard classique permettant la compensation pour de larges zones de faible densité du patient. L'invention a également pour objet un tel filtre de compensation qui n'élargisse pas indûment le collimateur du faisceau de rayons-X. Enfin, la présente invention a encore pour objet un appareil d'imagerie par rayons-X comportant un tel filtre. Les buts ci-dessus sont atteints selon l'invention en réalisant un filtre de conformation de faisceau de rayons-X à surface variable comprenant, un cadre principal ayant la forme d'un anneau plat comportant une ouverture circulaire centrale pour le passage d'un faisceau de rayons- X, au moins un rail de glissement fixé sur une des surfaces principales du cadre principal, et au moins une lame de compensation, en matériau absorbant les rayons-X, mobile le long du rail entre une position de retrait dans laquelle la lame de compensation se trouve hors d'un champ de vision maximal du faisceau de rayons-X et des positions actives dans lesquelles la lame de compensation se trouve au moins en partie à l'intérieur du champ de vision maximal du faisceau de rayons- X, caractérisé en ce que la lame de compensation comprend un premier et un second éléments de lame mobiles relativement l'un par rapport à l'autre de telle sorte que lorsque la lame est dans une position active, l'épaisseur de lame traversée par le faisceau de rayons-X soit constante. Dans une réalisation recommandée de l'invention, le filtre comprend deux rails rectilignes, parallèles, disposés diamétralement à l'opposé l'un de l'autre sur le cadre principal et deux lames de compensation réunies chacune respectivement à un rail. Dans une première réalisation du filtre selon l'invention, les éléments de lame sont mobiles en rotation l'un par rapport à l'autre. Dans une autre réalisation de l'invention, les éléments de lame sont mobiles en translation l'un par rapport à l'autre. La suite de la description se réfère aux figures annexées qui représentent, respectivement: figure 1, une vue schématique montrant le fonctionnement d'un filtre de conformation classique; figure 2, une vue de dessus d'un filtre de conformation de l'art antérieur; figure 3, une vue de dessus d'une réalisation d'un filtre de conformation selon l'invention avec une lame dans sa position de retrait et une lame dans sa position active fluide; figure 4, une vue de dessus du filtre de la figure 3 avec les lames dans des positions actives intermédiaires; figure 5, une vue schématique montrant le fonctionnement du filtre de conformation de la figure 3; figure 6, une vue schématique de la zone de recouvrement minimum des éléments de lame de compensation du filtre de la figure 3; figure 7, une vue de dessus d'une autre réalisation du filtre selon l'invention avec une lame en position initiale de retrait et l'autre lame dans une position active intermédiaire; et figure 8, une vue de dessus du filtre de la figure 7, avec une lame dans une autre position active intermédiaire et l'autre lame dans sa position active finale. Sur les figures, les mêmes éléments sont identifiés par les mêmes numéros de référence. En se référant plus particulièrement à la figure 3, on a représenté une première réalisation d'un filtre de conformation 10 pour faisceau de rayons-X à surface variable selon l'invention. Ce filtre, comme le filtre de l'art antérieur de la figure 2, comprend un cadre principal 1 1 muni de rails de glissement 13, 14 et deux lames de compensation 17, 18, en matériau absorbant les rayons-X. Cette structure générale étant analogue à celle du filtre classique de la figure 2, en particulier en ce qui concerne le montage des lames 17, 18 sur les rails 13, 14 au moyen de chariots (non représentés) on se référera à la description précédente de cette figure pour de plus amples détails. Le filtre de conformation 10 de la présente invention diffère essentiellement de celui de l'art antérieur par l'agencement des lames de compensation 17, 18. Etant donné que les lames de compensation 17, 18 sont identiques, la description suivante relative à une des lames s'applique in extenso à l'autre lame de compensation. La lame de compensation 17 selon l'invention comprend un premier élément de lame 17a ayant la forme générale d'un ménisque biconvexe comprenant une première extrémité réunie de manière classique à un chariot mobile par translation sur le rail 13 et une seconde extrémité opposée à la première pourvue d'un axe de pivotement 20. Un deuxième élément de lame 1 7b, ayant la forme générale d'une lame de faux, comporte une première extrémité montée à pivotement sur l'axe de pivotement 20 et une seconde extrémité élargie, opposée à la première, et comportant une fente allongée courbe 22. Un téton 23 fait saillie du premier élément de lame 17a pour pénétrer dans la fente courbe allongée 22 à la seconde extrémité élargie du second élément de lame 17b. Un ressort de contrainte 21, disposé autour de l'axe de pivotement 20, est réuni par une de ses extrémités, respectivement, aux premier et second éléments de lame 17a, 17b. Enfin une butée 24 est prévue sur le cadre principal 1 1 pour maintenir le second élément de lame 17b dans sa position initiale comme on le verra ci-après. Sur la figure 3, la lame 17 a été représentée dans sa position de retrait dans laquelle les premier et second éléments de lame 17a, 17b se trouvent dans leur position initiale o ces éléments de lame se recouvrent pratiquement en totalité. Au contraire, on a représenté la lame 18 dans sa position active finale et les éléments de lame dans leur position déployée maximale dans laquelle les premier et second éléments de lame 17a et 18b ne se recouvrent plus que sur une zone minimale 25 le long du bord extérieur du premier élément de lame 18a et le long du bord intérieur du second élément de lame 18b. Les parties des éléments de lame 18a et 18b correspondant à cette zone de recouvrement 25 sont chanfreinés de manière que la zone de recouvrement 25 ait une épaisseur identique au reste de la lame 18 comme on le voit sur la figure 6. Les éléments de lame 18a, 18b ont une épaisseur identique dans leurs parties non chanfreinées. Bien qu'on ait représenté les seconds éléments de lame 17b, 18b comme pivotant au-dessus des premiers éléments de lame 17a, 18a, on peut également les disposer de la même façon en dessous des premiers éléments de lame 17a, 18a. On va maintenant décrire le fonctionnement du filtre 10 selon l'invention en se référant aux figures 3 à 6. Initialement les lames se trouvent dans la position de retrait représentée à la figure 3 pour la lame 17 dans laquelle le premier élément de lame 17a est repoussé par glissement à une extrémité du rail 13 jusqu'à une position dans laquelle par rotation sous l'effet de la force d'appui de la butée 24 à l'encontre du ressort 21, le téton 23 s'appuie sur une extrémité de la fente 22 et les éléments de lame se trouvent dans leur position initiale et se recouvrent pratiquement en totalité. Lorsque l'utilisateur souhaite conformer le champ de vision d'une région i d'un patient sous examen comportant une large zone 2 de faible densité d'absorption, afin de compenser la plus faible absorption du faisceau de rayons-X 3 par la zone de faible densité 2 comme représenté à la figure 5, il déplace le premier élément de lame, par exemple 18a, par glissement le long du rail 14 pour venir au-dessus de la zone de faible densité. Sous l'action du ressort 21, le second élément de lame 18b pivote autour de l'axe 20 et se déploie, le glissement du téton 23 dans la fente 22 lors du pivotement du second élément de lame assurant un pivotement régulier de cet élément. A ce stade, la lame est dans une position active. En se référant plus particulièrement à la figure 4, la lame 17 est amenée par l'utilisateur dans une première position active intermédiaire dans laquelle la zone de recouvrement 25 des éléments de lame 17a et 17b est importante, mais comme on le voit sur la figure 4 cette zone de recouvrement 25, relativement importante, se trouve du fait de la forme et de la dimension des éléments de lame en totalité située au-dessus du cadre l 1 et, par conséquent, seule une partie de l'élément de lame 17a se trouve dans le champ de vision 19 du faisceau de rayons-X et est active pour absorber une partie de ce faisceau de rayons-X. L'épaisseur de cet élément de lame 17a étant constante, la compensation réalisée est uniforme. L'autre lame 18, dans le cas de la figure 4, se trouve dans une position active intermédiaire proche de la position active finale et comme on le voit sur la figure 4, l'élément de lame 1 8b s'est déployé sous l'effet du ressort 21 et la zone de recouvrement des éléments de lame 18a, 18b est pratiquement minimum, mais se trouve située légèrement à l'intérieur du champ de vision 19. Toutefois, du fait que cette faible zone de recouvrement 25 correspond à des parties chanfreinées appropriées des éléments de lame 1 8a, 1 8b, l'épaisseur dans cette zone de recouvrement 25 est pratiquement égale à l'épaisseur du reste de l'élément de lame 18a se trouvant dans le champs de vision 19. On obtient donc une compensation uniforme sur toute la partie voulue du champ de vision 19. En se référant à nouveau à la figure 3, la lame 18 a été représentée dans sa position active finale dans laquelle le ressort 21 a fait pivoter l'élément de lame 1 8b jusqu'à ce que l'extrémité de la fente 22 bute contre le téton 23. Dans cette position la surface du champ de vision 19 recouverte par la lame est maximale. La zone de recouvrement 25 des éléments de lames 18a, 18b est minimum et comme précédemment du fait du chanfreinage des parties correspondantes des éléments de lame a une épaisseur égale aux restes des éléments de lame. Ainsi on obtient une compensation uniforme sur toute la surface du champ de vision couverte par la lame 18. On a représenté aux figures 7 et 8 une autre réalisation d'un filtre selon l'invention qui diffère du filtre décrit ci-dessus essentiellement par le fait que les éléments de lame 17a, 17b et 18a, 18b sont relativement mobiles en translation les uns par rapport aux autres et par les moyens permettant cette translation relative des éléments de lame. Le second élément de lame 18a, 18b est une plaque courbe de largeur pratiquement constante pourvue à ses deux extrémités de fentes rectiligne parallèles 31, 32. Les fentes 30, 31 permettant au second élément de lame 18a, 18b de se déplacer par translation le long de deux tétons 32, 33 fixés au premier élément de lame 17a, 17b. Des ressorts de rappel 34, 35 sont fixés à la fois à la plaque de support et au second élément de lame 17b, 18a. Sur la figure 7, on a représenté la lame 17 dans sa position de retrait initiale dans laquelle le recouvrement des éléments de lame est maximum. Dans cette position, la lame repose sur les butées 36. Lorsque l'utilisateur déplace par glissement sur le rail le premier élément de lame 18a pour l'amener dans une première position active intermédiaire telle que représentée à la figure 7, le second élément de lame 18b demeure immobile. La zone de recouvrement 25 reste importante mais se trouve située entièrement au-dessus du cadre principal 11 et seule une partie du premier élément de lame se trouve dans le champ de vision 19. Du fait de l'épaisseur constante de l'élément de lame, on obtient donc une atténuation uniforme du faisceau de rayons-X. Lorsque l'utilisateur amène le premier élément de lame dans la position représentée pour la lame 18 de la figure 8, le second élément de lame 18b n'a toujours pas bougé, mais les tétons 32, 33 butent contre l'extrémité avant des fentes 30, 31. La zone de recouvrement 25 des éléments de lame est minimale et du fait que les éléments de lame comportent des parties chanfreinées appropriées dans cette zone de recouvrement 25 minimale, l'épaisseur demeure constante. Lorsque l'utilisateur amène par glissement le premier élément de lame dans la position active finale de la lame 17 de la figure 8, le second élément de lame 17b est entraîné par le premier élément de lame 17a sous l'action des tétons 32, 33 sur les extrémités avant des fentes 30, 31 et à l'encontre de la force de rappel des ressorts 34, 35. Bien évidemment, des moyens classiques de blocage sont prévus pour maintenir les lames dans les positions choisies par l'utilisateur. Dans la position de la lame 17 représentée à la figure 8, la surface du champ de vision couverte par la lame est maximale. Bien que la zone de recouvrement minimale 25 se trouve dans le champ de vision, l'épaisseur de matériau traversée par le faisceau de rayons-X demeure constante pour les raisons précédentes et on obtient une atténuation uniforme. Bien qu'on ait décrit l'invention avec des filtres comportant deux rails et deux lames, on peut selon l'invention réaliser des filtres comportant un seul rail et une seule lame, ou plus de deux rails et de deux lames, par exemple quatre rails et quatre lames diamétralement opposées deux à deux. REVENDICATIONS 1. Filtre de conformation de faisceau de rayons-X à surface variable comprenant un cadre principal (11) ayant la forme d'un anneau plat pourvu d'une ouverture circulaire centrale (12) pour le passage d'un faisceau de rayons-X, au moins un rail de glissement (13) fixé sur une des surfaces principales du cadre principal et au moins une lame de compensation (17), en matériau absorbant les rayons-X, mobile le long du rail entre une position de retrait dans laquelle la lame de compensation se trouve hors d'un champ de vision maximal (19) du faisceau de rayons-X et des positions actives dans lesquelles la lame de compensation (17) se trouve au moins en partie à l'intérieur du champ de vision maximal du faisceau de rayons-X, caractérisé en ce que la lame de compensation comprend un premier (17a) etun second (17b) éléments de lame mobiles relativement l'un par rapport à l'autre de telle sorte que lorsque la lame (17) est dans une position active, l'épaisseur de matériau absorbant les rayons-X traversée par le faisceau de rayons-X soit constante. 2. Filtre selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments de lame (17b, 17b) sont mobiles en rotation. 3. Filtre selon la revendication 2, caractérisé en ce que le premier élément de lame (17a) est réuni par une première de ses extrémités au rail de glissement (13), et le deuxième élément de lame (1 7b) est réuni à pivotement par une première de ses extrémités à une seconde des extrémités du premier élément de lame (17a) opposée à la première extrémité. 4. Filtre selon la revendication 3, caractérisé en ce que la rotation du second élément de lame (1 7b) par rapport au premier élément de lame (I 7a) s'effectue par pivotement du second élément de lame (1 7b) par rapport à un axe de pivotement 20 relié à la seconde extrémité du premier élément de lame (17a) et à une première extrémité du second élément de lame (17b). 5. Filtre selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'une seconde extrémité du second élément de lame (17b) comporte une fente allongée courbe (22) coopérant avec un téton (23) fixé au premier élément de lame (17a) et glissant dans la fente (23) pour guider le second élément 1l de lame (17b) lors de sa rotation. 6. Filtre selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que la lame (17) comprend un ressort sous contrainte (21) réuni respectivement par une de ses extrémités aux premier et second éléments de lame (1 7a, 17b) de sorte que la rotation du second élément de lame par rapport au premier élément de lame s'effectue automatiquement sous l'action du ressort lors du déplacement de la lame de sa position de retrait jusqu'à une position active. 7. Filtre selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'une butée (24) est fixée au cadre principal (1) de sorte que, lorsque la lame est dans sa position de retrait, le second élément de lame (17b) est maintenu à l'encontre de la force exercée par le ressort (21). 8. Filtre selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments de lame (17a, 17b) sont mobiles relativement en translation. 9. Filtre selon la revendication 8, caractérisé en ce que le second élément de lame (17b) est une plaque courbe de largeur constante. 10. Filtre selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que la translation relative entre le premier élément de lame (17a) et le second élément de lame (17b) est assurée par une paires de tétons (32, 33) fixés au premier élément de lame (17) coopérant avec deux fentes rectilignes parallèles (31, 32) ménagées dans le second élément de lame (17b). 11. Filtre selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les éléments de lame (17a, 17b) présentent une zone de recouvrement minimal (25) dans le champ de vision maximale (19) du faisceau de rayons-X et en ce qu'ils sont chanfreinés dans leurs parties correspondant à la zone de recouvrement minimal (25) de telle sorte que l'épaisseur de matériau absorbant traversée par le faisceau de rayons-X soit constante. 12. Filtre selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'il comporte deux rails (13, 14), rectilignes, parallèles diamétralement opposés et deux lames de compensation (17, 18) mobile chacune respectivement sur un des rails. 13. Appareil d'imagerie à rayons-X caractérisé en ce qu'il comprend un filtre de conformation selon l'une quelconque des revendications 1 à 12.