Brevet FR2885728A1 — publié le 20061117

DISPOSITIF DE COLLIMATION D'UNE PROJECTION ELECTROMAGNETIQUE ET SYSTEME D'IMAGERIE RADIOGRAPHIQUE MEDICALE CORRESPONDANT La présente invention concerne d'une façon générale la projection d'énergie électromagnétique et, plus particulièrement, des collimateurs de projection de l'énergie électromagnétique. Un collimateur façonne et/ou bloque l'énergie électromagnétique projetée depuis une source de rayons X. Le collimateur limite l'énergie électromagnétique à une dimension plus petite ou égale à celles d'une zone active d'un détecteur de rayons X sur lequel est projetée l'énergie électromagnétique. La collimation est utile, par exemple, pour supprimer l'irradiation par des rayons X d'une partie de l'anatomie d'un patient dont on n'a pas besoin d'obtenir une image mais qui peut se trouver sur la zone active du détecteur. Une partie d'un collimateur de rayons X qui atténue la projection de rayons X est ordinairement constituée par un élément à numéro atomique élevé, tel que le plomb ou le tungstène. Le moyen d'atténuation a ordinairement un profil obtus. La projection de rayons X sur le détecteur peut présenter une transition très nette et brusque de la zone à atténuation par le collimateur, lequel assure un blocage presque complet des rayons X, à un niveau de signal presque nul, à la zone pour laquelle il n'y a pas d'atténuation par le collimateur. En particulier, le manque d'atténuation est particulièrement accentué là où il n'y a aucune anatomie du patient pour atténuer la projection des rayons X. La transition nette et brusque dans le champ de rayonnement incident sur le détecteur produit parfois des artefacts d'images sur les images ultérieures. Par exemple, dans les détecteurs de rayons X qui utilisent comme scintillateur de l'iodure de césium dopé au thallium, l'efficacité de la scintillation peut être temporairement modifiée par l'intensité de l'irradiation par les rayons X incidents. L'efficacité peut être modifiée ou changée de l'autre côté de l'arête du collimateur en raison du gradient de l'irradiation par les rayons X incidents. Lorsqu'une image radiographique ultérieure est prise d'une manière où l'anatomie du patient a été remise en place par-dessus la région obtenue, le changement temporaire d'efficacité de la scintillation provoque une transition indésirable du niveau du signal de l'autre côté de la limite où une image du collimateur a préalablement été réalisée. Si ce changement de niveau de signal (contraste) dépasse une certaine fraction du bruit de fond de l'image, cette transition se manifestera sous la forme d'un artefact. Les artefacts sont ordinairement des lignes perturbant l'image et, dans le pire des cas, obscurcissant des parties de l'anatomie qui sont malades ou lésées. L'obscurcissement risque de provoquer une erreur de diagnostic médical ou d'aboutir à un mauvais traitement de l'anatomie. Des artefacts peuvent apparaître en angiographie, en radiographie des membres et en mammographie avec de fortes doses de rayons X et avec différentes ampleurs de collimation. Une technique antérieure pour corriger les artefacts consiste en un processus de correction lors du traitement de l'image par le système radiographique. Cependant, la correction par logiciel nécessite des moyens financiers considérables pour la mettre au point et la gérer. Pour les raisons indiquées ci-dessus, et pour d'autres raisons présentées plus loin, qui apparaîtront aux spécialistes de la technique à la lecture de la présente description, on a besoin, dans la technique, d'un moyen pour réduire les artefacts sur des images, provoqués par de brusques transitions de la puissance d'une projection d'énergie électromagnétique entre des zones de la projection, sans le recours à une correction par logiciel des artefacts. Les insuffisances, inconvénients et problèmes sont résolus par la présente invention, qui apparaîtra clairement à la lecture et à l'étude de la description ci-après. Il est proposé des systèmes, des procédés et des dispositifs à l'aide desquels un collimateur a une ou plusieurs caractéristiques physiques variables qui ont pour effet de modifier l'absorption de l'énergie électromagnétique depuis une faible absorption sur une arête antérieure jusqu'à la même ampleur d'absorption sur le reste du collimateur. Dans certaines formes de réalisation, le collimateur a une arête conique. Les variations d'absorption de l'énergie électromagnétique en différents points le long du collimateur réduisent les brusques transitions de projection de l'énergie électromagnétique sur un détecteur d'énergie électromagnétique, ce qui réduit donc les artefacts à l'origine d'erreurs sur une image générée par le détecteur. Selon un premier aspect, un dispositif de collimation d'une projection électromagnétique comprend une lame de collimateur et une arête ayant au moins une propriété physique consistant en une aptitude variable à absorber l'énergie électromagnétique, l'arête étant fixée à la lame du collimateur. Dans certaines formes de réalisation, l'arête a une forme conique, ou encore une forme conique partiellement carrée. Dans certaines formes de réalisation, l'arête a une composition variable, étant constituée de matières ayant des masses atomiques différentes, la position des matières étant organisée dans un ordre allant de la matière ayant la masse atomique la plus élevée, située le plus près de la lame du collimateur, à la matière ayant la masse atomique la plus faible, située le plus loin de la lame de collimateur. Dans certaines formes de réalisation, l'arête a une densité variable, ou encore une forme de dimensions variables. Selon un autre aspect, un dispositif de collimation d'une projection électromagnétique comprend une lame de collimateur et une arête de forme conique, l'arête étant constituée d'une matière, et la matière ayant une densité à peu près uniforme dans toute l'arête, l'arête faisant partie de la lame du collimateur. Selon encore un autre aspect, un dispositif comprend une source servant à projeter des rayons X médicaux et un collimateur à bord antérieur et bord intérieur, le bord antérieur ayant une épaisseur inférieure à l'épaisseur du bord intérieur. L'invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple non limitatif et illustré par les dessins annexés sur lesquels: la Fig. 1 est un schéma en coupe qui donne une idée générale d'un collimateur d'énergie électromagnétique servant à réduire les artefacts sur une image projetée conjointement avec le collimateur; la Fig. 2 est un schéma en coupe d'un dispositif selon une forme de réalisation dans laquelle la forme de l'arête varie sur une certaine distance afin de faire varier l'atténuation d'un signal électromagnétique sur la distance; la Fig. 3 est un schéma d'un dispositif selon une forme de réalisation, dans lequel une forme monotone partiellement carrée de l'arête varie sur une certaine distance afin de faire varier l'atténuation d'un signal électromagnétique sur la distance; la Fig. 4 est un schéma d'un dispositif selon une forme de réalisation, dans lequel l'arête a une forme arrondie; la Fig. 5 est un schéma d'un dispositif selon une forme de réalisation, dans lequel l'arête a une forme irrégulière; la Fig. 6 est un schéma en coupe d'un dispositif selon une forme de réalisation, dans lequel la composition de l'arête varie sur une certaine distance afin de faire varier l'atténuation d'un signal électromagnétique sur la distance; la Fig. 7 est un schéma en coupe d'un dispositif selon une forme de réalisation, dans lequel la densité de la matière de l'arête varie sur une certaine distance afin de faire varier l'atténuation d'un signal électromagnétique sur la distance; la Fig. 8 est un schéma d'un dispositif selon une forme de réalisation, dans lequel l'arête a une forme variable de façon que le signal d'image de l'autre côté de l'arête décroisse de manière uniforme; la Fig. 9 est un schéma d'un système d'imagerie radiographique médicale selon une forme de réalisation, comportant un collimateur ayant une ou plusieurs propriétés physiques permettant de faire varier l'aptitude au blocage d'une projection de rayons X. La description détaillée est divisée en deux chapitres. Dans le premier chapitre est faite une présentation générale au niveau du système. Dans le deuxième chapitre, des formes de réalisation du dispositif sont décrites. Présentation générale au niveau du système La Fig. 1 est un schéma en coupe qui donne une idée générale du collimateur 100 d'énergie électromagnétique servant à réduire les artefacts sur une image projetée conjointement avec le collimateur. Le système 100 satisfait le besoin, dans la technique, de réduire les artefacts sur les images. Dans le système 100, sur une dimension donnée d'une arête du collimateur, une quantité d'énergie électromagnétique absorbée varie, et les propriétés physiques de l'arête provoquent la variation. Le système 100 comporte une lame de collimateur 102. Le système 100 comprend également une arête 104. L'arête 104 a une ou plusieurs propriétés physiques permettant de faire varier l'aptitude à absorber ou, inversement, à bloquer une fréquence particulière ou une gamme particulière de fréquences de l'énergie électromagnétique 106. Les propriétés physiques varient dans l'espace, non dans le temps. Les propriétés physiques varient d'une moindre ampleur de blocage de l'énergie électromagnétique 106 à une limite extérieure 108 de l'arête 104 à une plus grande ampleur de blocage à une interface 110 entre la lame 102 de collimateur et l'arête 104. Ainsi, l'arête 104 permet des niveaux croissants de blocage depuis la limite extérieure 108 jusqu'à la lame 102 du collimateur. Les niveaux de blocage électromagnétique croissants sont à leur tour à l'origine d'une transition moins notable, voire totalement indécelable, de l'atténuation depuis la limite extérieure 108 jusqu'à la lame 102 du collimateur. La transition d'atténuation la moins décelable réduit, voire supprime, les artefacts constituant des erreurs et des perturbations sur une image générée à partir d'une projection de l'énergie électromagnétique 106 sur un détecteur d'image. Ainsi, le système 100 satisfait le besoin, dans la technique, de réduire les artefacts sur les images. L'arête 104 peut être appelée arête de transition électromagnétique. La lame 102 du collimateur et l'arête 104 ne sont pas forcément des éléments séparés mais, dans certaines formes de réalisation, sont constituées d'un seul élément avec des parties identifiables séparément constituant la lame de collimateur et l'arête 104. Bien que le système 100 ne soit nullement limité de façon particulière à une lame 102 de collimateur, une arête 104, une énergie électromagnétique 106, une limite extérieure 108 et une interface 110, on décrira pour plus de clarté un exemple simplifié de lame 102 de collimateur, d'arête 104, d'énergie électromagnétique 106, de limite extérieure 108 et d'interface 110. Dispositifs selon une forme de réalisation Dans le chapitre précédent, on a donné une idée générale, au niveau du système, du fonctionnement d'une forme de réalisation. Dans le présent chapitre, les dispositifs particuliers selon une telle forme de réalisation sont décrits en référence à une série de schémas. La Fig. 2 est un schéma en coupe d'un dispositif 200 selon une forme de réalisation, dans lequel au moins une dimension d'une forme de l'arête varie sur une certaine distance afin de faire varier l'atténuation d'un signal électromagnétique sur la distance. Plus particulièrement, la forme est conique et monotone. La Fig. 2 est agrandie en comparaison de la Fig. 1 pour présenter plus de détails de l'arête. Le dispositif 200 répond à la nécessité, dans la technique. de réduire des artefacts sur les images. Le dispositif 200 comprend une arête 104 dont une propriété physique, la forme, varie. La variation de la forme amène l'ampleur d'un signal électromagnétique passant par l'arête à varier de manière directement proportionnelle à la forme. Plus particulièrement, dans la forme de réalisation illustrée par le dispositif 200, l'épaisseur 202 de l'arête varie sur une certaine distance 204. La variation de l'épaisseur 202 fait varier la mesure selon laquelle l'énergie électromagnétique est absorbée ou bloquée par l'arête 104. L'épaisseur des régions les plus épaisses 206 de l'arête 104 est plus grande que l'épaisseur des parties les plus minces 208 de l'arête 104. En particulier, l'épaisseur 202 d'un bord antérieur 212 de l'arête 104 est inférieure à l'épaisseur d'un bord intérieur 214. De plus, les propriétés d'absorption électromagnétiques d'une matière dont est composée l'arête 104 sont sensiblement uniformes sur toute l'arête. Ainsi, l'arête 104 bloque ou absorbe l'énergie électromagnétique 106 en n'importe quel point donné (non représenté) sur la distance 204 d'une manière directement proportionnelle à l'épaisseur de l'arête 104 en ce point. De la sorte, les régions les plus épaisses 206 de l'arête 104 bloquent ou absorbent une plus grande quantité de l'énergie électromagnétique 106 que les parties les plus minces 208 de l'arête 104. Dans certaines formes de réalisation, la distance 204 est de 0,5 millimètre (mm) à 2,0 mm. Dans certaines formes de réalisation, la distance 205 est réglable. La distance peut être déterminée par la distance de la source de rayons X du système à l'imageur (DSI) et le niveau d'exposition brute. Les matières dont est constituée l'arête 104 comprennent le tungstène, l'acier, le plomb, la magnésium, le cuivre et l'aluminium. La géométrie rectiligne conique d'une face 210 de l'arête 104 permet une gradation constante rectiligne conique des caractéristiques de blocage électromagnétique de l'arête 104 sur la distance 204. La Fig. 3 est un schéma du dispositif 300 selon une forme de réalisation, dans lequel une forme monotone partiellement carrée de l'arête varie sur une certaine distance afin de faire varier l'atténuation d'un signal électromagnétique sur la distance. Le dispositif 300 répond au besoin, dans la technique, de réduire les artefacts sur les images. Le dispositif 300 comprend une arête partiellement carrée 104. A la différence du bord antérieur 212 en forme de tranchant de l'arête 104, l'arête 104 partiellement carrée comporte une face 302 perpendiculaire à un axe longitudinal (non représenté) du dispositif 300. La face perpendiculaire 302 est à angle droit par rapport à l'axe longitudinal et l'angle droit crée une arête partiellement carrée. La face 302 est réunie à une autre face conique 304. Dans la forme de réalisation représentée par le dispositif 300, la longueur de la face 302 est d'environ 10 % de l'épaisseur du collimateur. Dans d'autres formes de réalisation, la longueur de la face 302 est de 1% à 99 % de l'épaisseur du collimateur. La Fig. 4 est un schéma d'un dispositif 400 selon une forme de réalisation, dans lequel l'arête 104 a une forme arrondie. Le dispositif 400 comprend une arête 104 à géométrie arrondie sur une face 402. La géométrie de la face 402 est, dans certaines formes de réalisation, une forme elliptique, une forme circulaire ou, comme représenté, une forme oblongue. La géométrie arrondie de la face 402 est, dans certaines formes de réalisation, une forme concave ou, comme représenté, une forme convexe. La Fig. 5 est un schéma du dispositif 500 selon une forme de réalisation, dans laquelle l'arête 104 a une forme irrégulière. Le dispositif 500 comporte une arête 102 à géométrie irrégulière sur une face 502. La Fig. 6 est un schéma en coupe du dispositif 600 selon une forme de réalisation, dans lequel la composition de l'arête varie sur une certaine distance afin de faire varier l'atténuation d'un signal électromagnétique sur la distance. Le dispositif 600 répond au besoin, dans la technique, de réduire les artefacts des images. Le dispositif 600 comprend une arête 104 dans laquelle la composition des matières varie. La variation de la composition des matières amène la quantité d'un signal électromagnétique passant par l'arête à varier d'une manière directement proportionnelle à la variation de l'aptitude des matières à absorber ou à bloquer l'énergie électromagnétique 106. Dans le dispositif 600, la position des matières est organisée dans un ordre allant de la matière ayant la masse atomique la plus élevée, située le plus près de la lame du collimateur, à la matière ayant la masse atomique la plus basse, qui se trouve le plus loin de la lame du collimateur. Plus particulièrement, dans la forme de réalisation représentée par le dispositif 600, la masse atomique de la matière de la lame 102 du collimateur est plus grande que la niasse atomique de la matière 602 dans l'arête 104, laquelle est plus grande que la masse atomique de la matière 604 dans l'arête 104. Par exemple, la matière de la laine 102 de collimateur est du plomb, la matière 602 est du tungstène et la matière 604 est du cuivre. La variation de la masse atomique des matières 602 et 604 fait varier l'ampleur de l'absorption du blocage de l'énergie électromagnétique par l'arête 104. En particulier, la masse atomique de la matière 604 du bord antérieur 212 de l'arête 104 est inférieure à la masse atomique (lu bord intérieur 214. De plus, les propriétés d'absorption électromagnétique des matières 602 et 604 dont est constituée l'arête 104 sont à peu près uniformes. Ainsi, l'arête 104 bloque ou absorbe l'énergie électromagnétique 106 en n'importe quel point (non représenté) sur la distance 204 d'une manière directement proportionnelle à la masse atomique de la matière de l'arête 104 en ce point. De la sorte, la région 206 de l'arête 104 bloque ou absorbe une quantité d'énergie électromagnétique 106 plus grande que ne le font les parties les plus minces 208 de l'arête 104. Le dispositif 600 présente une arête 104 constituée de deux matières 602 et 604. Cependant., d'autres formes de réalisations non illustrées comportent une arête 604 ayant un plus grand nombre de matières. La Fig. 7 est un schéma en coupe d'un dispositif 700 selon une forme de réalisation, dans lequel la densité de la matière de l'arête varie sur une certaine distance afin de faire varier l'atténuation d'un signal électromagnétique sur la distance. Le dispositif 700 répond au besoin, dans la technique, de réduire les artefacts sur les images. La variation de la densité des matières de l'arête 104 fait varier la quantité d'un signal électromagnétique passant par l'arête d'une manière directement proportionnelle à la variation de la densité de la matière de l'arête 104. Ainsi, l'arête 104 bloque ou absorbe l'énergie électromagnétique 106 en n'importe quel point (non représenté) sur la distance 204 d'une manière directement proportionnelle à la densité de la matière de l'arête 104 en ce point. De la sorte, la région 206 de l'arête 104 bloque ou absorbe une plus grande quantité de l'énergie électromagnétique 106 que ne le font les parties moins denses 208 de l'arête 104. La variation de densité consiste en une diminution constante de la densité depuis le bord intérieur 214 jusqu'au bord antérieur 212, ce qui assure une gradation constante des caractéristiques de blocage électromagnétique de l'arête 104 sur la distance 204. La Fig. 8 est un schéma d'un dispositif 800 selon une forme de réalisation dans lequel l'arête 104 a une forme variable, si bien que le signal d'image de l'autre côté de l'arête décroît de manière uniforme. Les dimensions de la section transversale de l'arête 104 sont décrites par la formule 1: s Smax(exp(- t)) formule 1 Sur la formule 1, s représente un signal, Smax représente un signal maximal, représente un coefficient d'atténuation de l'énergie électromagnétique 106 et t représente une épaisseur. Dans certaines formes de réalisation, t décroît progressivement, si bien que As/s est constant sur une image traitée, donnant la courbe 802. La Fig. 9 est un schéma d'un système d'imagerie radiographique médicale 900 selon une forme de réalisation, comprenant un collimateur ayant une ou plusieurs propriétés physiques faisant varier l'aptitude à bloquer une projection de rayons X. Le dispositif 900 répond au besoin, dans la technique, de réduire les artefacts sur les images. Le dispositif 900 comprend une source 902 de rayons X médicaux projetant un faisceau 106 de rayons X et un collimateur classique 904. Le dispositif 900 comprend également un collimateur 200 ayant une arête conique. L'utilisation de deux couches de lames de collimateur, à savoir une couche 904 sans arête conique et une couche 200 à arête conique, a pour but de commander l'une ou l'autre des lames de collimateur. Par exemple, une collimation conique n'est pas employée avec une faible exposition aux rayons X ou avec un champ de vision du collimateur entièrement ouvert pour couvrir une zone d'imagerie entière. Une collimation conique est nécessaire en cas d'imagerie à forte exposition et à champ de vision du collimateur ouvert dans la zone d'imagerie. Les collimateurs 200 et 904 peuvent également être combinés en un seul si une collimation conique est employée pour tous les cas du champ de vision d'imagerie. Ainsi, certaines formes de réalisation comprennent une seule lame à arête conique; d'autres ont deux lames, l'une à arête conique et l'autre sans arête conique. Les deux lames sont commandées séparément en fonction des conditions d'emploi. Dans d'autres formes de réalisation, le dispositif 900 comprend le collimateur 100, le collimateur 300, le collimateur 400, le collimateur 500, le collimateur 700 ou le collimateur 900 à la place du collimateur 200. Le collimateur 200 collimate le faisceau de rayons X projeté 106 et un détecteur 906 de rayons X détecte le faisceau de rayons X collimaté. Dans certaines formes de réalisation, le détecteur 906 de rayons X est un détecteur numérique de rayons X. Dans certaines formes de réalisation, le détecteur 906 de rayons X est un détecteur de rayons X à base de film. LISTE DES REPERES 100 Collimateur d'énergie électromagnétique 102 Lame de collimateur 104 Arête 106 Energie électromagnétique 108 Limite de l'arête 110 Interface entre la lame de collimateur et l'arête Dispositif dans lequel au moins une dimension d'une forme de l'arête varie sur une certaine distance afin de faire varier l'atténuation d'un signal électromagnétique sur la distance 202 Epaisseur de l'arête 204 Distance 206 Régions les plus épaisses 208 Parties les plus minces 210 Face 212 Bord antérieur en forme de tranchant 214 Bord intérieur 300 Dispositif dans lequel une forme monotone partiellement carrée de l'arête varie sur une certaine distance afin de faire varier l'atténuation d'un signal électromagnétique sur la distance 302 Face perpendiculaire à un axe longitudinal 304 Face conique 400 Dispositif dans lequel l'arête a une forme arrondie 402 Face 500 Dispositif selon une forme de réalisation, dans lequel l'arête a une forme irrégulière 502 Face 600 Dispositif dans lequel la composition de l'arête varie sur une certaine distance afin de faire varier l'atténuation d'un signal électromagnétique sur la distance 602 Matière dans l'arête 604 Matière dans l'arête 700 Dispositif dans lequel la densité de la matière de l'arête varie sur une certaine distance afin de faire varier l'atténuation d'un signal électromagnétique sur la distance 800 Dispositif dans lequel l'arête a une forme variable de façon que le signal d'image de l'autre côté de l'arête décroisse de manière uniforme 802 Courbe 900 Système d'imagerie radiographique médicale ayant un collimateur présentant une ou plusieurs propriétés physiques servant à faire varier l'aptitude à bloquer une projection de rayons X 902 Source de rayons X médicaux 904 Collimateur selon la technique antérieure 906 Détecteur de rayons X REVENDICATIONS 1. Dispositif (100) servant à collimater une projection électromagnétique, le dispositif comprenant: une lame (102) de collimateur; et une arête (104) ayant au moins une propriété physique permettant de faire varier l'aptitude à absorber l'énergie électromagnétique, l'arête étant fixée à la lame de collimateur. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la/les propriétés physiques permettant de faire varier l'aptitude à absorber l'énergie électromagnétique comprennent en outre: une forme conique (210). 3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel la/les propriétés physiques permettant de faire varier l'aptitude à absorber l'énergie électromagnétique comprennent en outre: une forme conique partiellement carrée (302). 4. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la/les propriétés physiques permettant de faire varier l'aptitude à absorber l'énergie électromagnétique comprennent en outre: une composition variable de la matière dans l'arête (602). 5. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la/les propriétés physiques permettant de faire varier l'aptitude à absorber l'énergie électromagnétique comprennent en outre: une pluralité de matières ayant des masses atomiques inégales (602, 604), la position des matières étant organisée dans un ordre allant de la matière ayant la masse atomique la plus élevée, située le plus près de la lame (602) du collimateur, à la matière ayant la masse atomique la plus faible, située le plus loin de la lame (604) de collimateur. 6. Dispositif selon la revendication 5, dans lequel les différentes matières sont en outre constituées par: deux matières (602, 604). 7. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la/les propriétés permettant de faire varier l'aptitude à absorber l'énergie électromagnétique comprennent en outre: une densité variable de la matière dans l'arête (700). 8. Dispositif selon la revendication 1, clans laquelle la/les propriétés physiques permettant de faire varier l'aptitude à absorber l'énergie électromagnétique comprennent en outre: une dimension variable d'une forme de l'arête (800). 9. Dispositif de collimation d'une projection électromagnétique, le dispositif comprenant: une lame (102) de collimateur; et une arête ayant une forme conique (200), l'arête (104) étant constituée d'une matière et la matière ayant une densité sensiblement uniforme dans toute l'arête, l'arête faisant partie de la lame (102) de collimateur. 10. Système d'imagerie radiographique médicale (900), comprenant: une source (902) servant à projeter des rayons X médicaux (106) ; et un collimateur (102) ayant un bord antérieur (212) et un bord intérieur (214) , le bord antérieur (212) ayant une épaisseur (208) inférieure à l'épaisseur (206) du bord intérieur (214).