Brevet FR2908625A1 — publié le 20080523

SYSTEME A CAPTEUR D'IMAGE DENTAIRE INTRA-ORAL A MULTIPLES LEDs L'invention concerne les systèmes radiologiques dentaires utilisant un capteur d'image intra-oral, c'est-à-dire placé dans la bouche d'un patient, une source de rayons X étant placée à l'extérieur de la joue du patient pour émettre des rayons X dans la direction du capteur. De manière habituelle, pour transmettre à un système de réception les informations d'image issues du capteur placé à l'intérieur de la bouche, on utilise une connexion filaire qui sert également à la commande du capteur et à son alimentation en énergie. L'inconvénient d'une connexion filaire est qu'elle est fragile (risque ~o d'arrachage), gênante pour le patient si on tire accidentellement sur le fil, encombrante dans l'installation générale. De plus, en environnement médical, les contraintes d'isolation électrique entre le patient et les alimentations électriques environnantes sont élevées et il est peu conforme à ces contraintes de connecter un appareil (micro-ordinateur) alimenté par le 15 réseau de puissance à un module qui est dans la bouche du patient. On a donc cherché à réaliser des connexions sans fil à la fois pour amener l'énergie et pour passer les informations en provenance du capteur ou vers le capteur. L'alimentation en énergie sans fil (typiquement : par transmission inductive) étant peu commode, on préfère en général utiliser 20 une pile de petite dimension dans le capteur placé dans la bouche. Par ailleurs, les informations d'image issues du capteur doivent être émises à débit élevé (de l'ordre de 20 Mégabits par seconde) et c'est pourquoi on s'oriente vers des transmissions par radiofréquence, de préférence dans les bandes de fréquence libres, qui sont en pratique celles qui servent à la 25 communication informatique sans fil en réseau local (fréquences attribuées aux réseaux WLAN : 2,45 GHz par exemple). Toutefois, la difficulté vient de ce que cette transmission radio risque alors d'être fortement perturbée par la présence d'autres émetteurs radio de plus en plus fréquemment utilisés dans les environnements 30 informatiques ; des périphériques et cartes d'ordinateur de type "WiFi" ou 2908625 2 "bluetooth" peuvent en particulier perturber fortement la transmission des données d'image du capteur vers le système d'exploitation de l'image. On peut pallier cette difficulté en émettant les messages de manière redondante, pour assurer une transmission complète et sûre de 5 toute l'image, mais cela consomme du temps, alors que les informations à transmettre sont déjà en quantité importante (typiquement : plusieurs dizaines de mégabits par image). On peut également utiliser un émetteur "intelligent" qui examine quelles sont les fréquences non utilisées localement dans l'environnement et qui adapte sa propre fréquence et/ou son propre débit en fonction de cet environnement. Un tel émetteur comprend nécessairement aussi un récepteur. L'électronique complexe de réception, d'analyse et de traitement intelligent qui en résulte rend très difficile la mise en place de l'ensemble dans la bouche du patient. L'encombrement, la consommation de puissance, sont prohibitives. On est alors obligé de diviser le système en un capteur situé à l'intérieur de la bouche, un fil de liaison qui part du capteur et qui sort à l'extérieur de la bouche, un émetteur-récepteur dans une poche du patient, et une liaison radiofréquence intelligente entre cet émetteur-récepteur extra-oral et le système d'exploitation (micro-ordinateur) qui doit recueillir les images. Une telle installation est complexe. On a par ailleurs décrit, dans la demande de brevet FR 2 883 719 un capteur intra oral dentaire qui fournit des informations au système d'exploitation (un ordinateur personnel par exemple) par voie optique sans fil, sous forme d'une modulation de la lumière émise par une source ; le capteur comporte une source de lumière placée sur le capteur, donc dans la bouche, et une fibre optique reliée à l'intérieur de la bouche à cette source pour en recevoir de la lumière modulée par le capteur ; la fibre sort de la bouche et possède une extrémité libre par laquelle elle émet de la lumière ; la lumière est reçue par un récepteur relié au système d'exploitation ; l'extrémité libre de la fibre est pourvue d'un diffuseur de lumière (une petite boule de matière translucide) qui permet une émission de lumière à peu près omnidirectionnelle. Toutefois, le rendement de la transmission de lumière vers le récepteur n'est pas optimal. 2908625 3 Selon l'invention, on propose de placer la source de lumière, constituée par au moins une diode électroluminescente, à l'extérieur de la bouche du patient et non pas à l'intérieur. Elle est alors reliée au capteur par un câble électrique qui remplace la fibre optique mentionnée ci-dessus, ce 5 câble apportant sous forme électrique la modulation d'information produite par le capteur. Par conséquent, l'invention propose un système de radiologie dentaire par voie intraorale comportant un capteur d'image radiologique apte à être inséré dans la bouche du patient, le capteur comportant une matrice 10 de détection d'image fournissant des signaux électroniques représentant une image radiologique, un câble électrique ayant une première extrémité reliée au capteur d'image radiologique et une deuxième extrémité sortant de la bouche lorsque le capteur d'image est placé dans la bouche, la deuxième extrémité portant une source de lumière modulable numériquement en 15 fonction d'informations électriques provenant du capteur, et un récepteur de lumière placé à distance du patient, apte à détecter une modulation de lumière émise par la source, et apte à transmettre un signal correspondant à cette modulation à un dispositif de traitement d'image. Ainsi, en fonctionnement, l'émetteur de lumière n'est pas situé 20 dans la bouche mais hors de la bouche. Et c'est sous forme électrique que la modulation est transmise de la matrice de détection placée dans la bouche à la source placée hors de la bouche. De préférence, la diode n'est pas unique mais il y a au moins quatre diodes électroluminescentes qui reçoivent en parallèle la modulation 25 produite par le capteur et qui ont des orientations physiques différentes de manière à émettre dans une large gamme de directions. Le but est de ne pas avoir à se préoccuper de l'orientation de la source de lumière par rapport au récepteur de lumière. S'il y a exactement quatre diodes, l'orientation respective préférée 30 est la suivante : trois diodes émettent selon trois lobes d'illumination principaux dont les directions centrales sont à 120 les uns des autres dans un même plan, et une quatrième diode émet selon un lobe d'illumination dont la direction centrale d'émission est perpendiculaire à ce plan. En pratique, chaque diode électroluminescente est constituée par une puce de circuit- intégré montée sur un substrat plan, le lobe d'illumination est à peu près 2908625 4 centré autour d'une direction d'émission principale perpendiculaire à ce substrat. Ce sont donc les substrats qui sont juxtaposés, trois d'entre eux étant situés dans des plans à 120 les uns des autres, et le quatrième étant dans un plan perpendiculaire aux trois autres. Le câble électrique qui fournit 5 la modulation électrique aux diodes arrive alors en principe par l'arrière des substrats, en passant à l'intérieur du cylindre à base triangulaire formé par les trois premiers substrats, cylindre qui est fermé par fe quatrième substrat et qui est ouvert à l'opposé du quatrième substrat. On comprendra qu'on pourrait utiliser cinq diodes, sur des 10 substrats qui sont à 90 les uns des autres, quatre substrats formant un cylindre à base carrée et le cinquième fermant ce cylindre d'un côté. On peut même envisager un nombre de diodes électroluminescentes supérieur à 5 pour augmenter encore le caractère omnidirectionnel de l'émission. Quel que soit le nombre de diodes électroluminescentes utilisées, 15 on préfère selon l'invention que la source d'alimentation électrique autonome du capteur intra oral (pile ou batterie) soit placée non pas à l'intérieur de la bouche mais à l'extérieur, le câble électrique servant à transmettre une énergie d'alimentation de la source extérieure à la bouche vers le capteur intérieur à la bouche. Cela permet notamment de réduire l'encombrement et 20 le poids du capteur intra oral, et cela permet d'utiliser une batterie rechargeable plutôt qu'une pile. La batterie rechargeable est avantageuse par rapport à une pile car une pile aurait souvent besoin d'être changée ; la batterie rechargeable a l'inconvénient d'être plus encombrante, mais on est beaucoup moins gêné par l'encombrement dès lors qu'elle est placée hors 25 de la bouche ; la liaison électrique par le câble permet de disposer la batterie à l'extérieur de la bouche, le câble servant alors non seulement à transmettre l'information d'image de la matrice de détection vers les diodes électroluminescentes mais aussi à transmettre vers la matrice de détection l'énergie nécessaire à son fonctionnement. 30 Les diodes électroluminescentes peuvent être utilisées également en tant que récepteur d'une lumière modulée qui serait émise par le système. Ceci a un intérêt notamment pour transmettre des instructions depuis le système jusqu'au capteur intra oral (par exemple des instructions de transmission d'une image ou de répétition d'une transmission, ou un accusé 35 de réception de transmission, ou encore un top de synchronisation pour 2908625 5 synchroniser l'enregistrement d'une image avec l'émission d'un flash de rayons X par le système). L'invention concerne non seulement le système ainsi défini, mais aussi le capteur intra-oral lui-même comportant une matrice de détection 5 d'image radiologique à insérer dans la bouche, attachée à un câble électrique court destiné à sortir de la bouche lorsque la matrice est dans la bouche, le câble portant à son extrémité une source de lumière modulable numériquement par des informations électriques venant de la matrice et transmises par le câble électrique. Par câble électrique court, on entend un 10 câble de quelques centimètres à quelques dizaines de centimètres de long (en pratique : environ 5 cm à environ 20 cm). D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit et qui est faite en référence aux 15 dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 représente un système de radiologie dentaire selon l'invention ; - la figure 2 représente une vue en coupe d'une réalisation pratique du capteur d'image ; 20 - la figure 3 représente une vue de dessus du capteur ; - la figure 4 représente le détail des quatre diodes électroluminescentes ; - les figures 5 et 6 représentent une modification dans laquelle la batterie est placée à l'extrémité extérieure du câble. 25 La figure 1 représente sous forme schématique le système de radiologie dentaire selon l'invention : il comporte une source de rayons X 10 capable d'émettre un flash de rayons X vers la partie de mâchoire à examiner, un capteur d'image radiologique 20 placé dans la bouche du 30 patient et représenté en pointillés, un récepteur photosensible 30 placé à l'extérieur de la bouche du patient mais non relié électriquement au capteur, et un système d'exploitation du signal reçu par le récepteur. Ce système d'exploitation 40 est désigné sur la figure 1 comme système de traitement d'image, le traitement d'image étant pris au sens large et pouvant inclure par 35 exemple la réception et la démodulation des signaux lumineux numériques 2908625 6 détectés par le récepteur, pour en extraire une information d'image qu'ils transportent, et pour transformer les signaux démoclulés en une image électronique. Cette image est destinée à être stockée dans une mémoire du système ou affichée sur un écran de visualisation non représenté. 5 Le coeur du capteur d'image radiologique est une matrice de détection d'image radiologique qui comporte classiquement une couche scintillatrice, sensible aux rayons X et convertissant l'image X reçue en une image lumineuse, et une matrice de détection d'image lumineuse placée derrière la couche scintillatrice. La matrice de détection d'image radiologique 10 fournit des signaux électroniques numériques (ou analogiques mais convertis ensuite en numérique) représentant l'image radiologique captée au moment du flash de rayons X. La matrice du capteur d'image 20 est reliée électriquement par un câble 22 à une source d'émission lumineuse 24. Le câble 22 transmet à cette 15 source une modulation électrique correspondant aux signaux électroniques numériques issus de la matrice et représentant l'image radiologique. La source lumineuse 24 est de préférence constituée par un ensemble de plusieurs diodes électroluminescentes recevant la même modulation et émettant selon des lobes de rayonnement d'orientations différentes, afin que 20 l'émission soit la plus omnidirectionnelle possible. Le récepteur photosensible 30 recueille la lumière, la convertit en signaux électroniques et la transmet au système d'exploitation 40. Le récepteur est de préférence pourvu d'un filtre de sélection de longueur d'onde centré sur la longueur d'onde principale émise par la source de 25 lumière, afin que d'autres sources de lumière présentes dans l'environnement perturbent le moins possible la réception. La bande passante du filtre peut être de l'ordre de 30 nanomètres. Le récepteur peut être placé assez près du patient, par exemple à quelques dizaines de centimètres ou moins. En effet, il peut être porté par une partie du système 30 qui porte également la source à rayons X. Or on sait que la source à rayons X est placée en général sur un bras articulé qui lui permet de s'approcher quelques centimètre de la joue. Le récepteur peut être porté par le même bras articulé. Sur la figure 2 on voit le détail d'un capteur intra oral selon 35 l'invention. 2908625 7 Le capteur comporte un circuit imprimé 50 portant sur une face une puce de circuit-intégré 52 sur une face de laquelle est formé le capteur d'image radiologique proprement dit, à savoir une rnatrice de détection d'image lumineuse recouverte d'un scintillateur réagissant aux rayons X. La 5 matrice établit des signaux électroniques représentant les niveaux lumineux des points d'image ; la puce 52, de quelques centimètres de côté, comporte les circuits de conversion analogique-numérique permettant de convertir l'image électronique en signaux numériques représentant chaque point d'image. 10 Le câble électrique 22 envoie ces signaux à la source lumineuse 24. La longueur du câble peut aller de quelques centimètres à quelques dizaines de centimètres. Une valeur d'environ 3 cm à vingt centimètres est préférée pour la partie de câble qui sort de la bouche lorsque le capteur est en place. 15 La lumière émise est de préférence une lumière infrarouge dans une longueur d'onde non dangereuse pour les yeux et de préférence assez fortement monochromatique. Le circuit imprimé 52 peut comporter d'autres éléments de circuiterie tels que le composant 55 représenté sur la figure 2. L'ensemble du circuit imprimé 50 et de ses composants, avec la 20 puce de circuit intégré 52 et la première extrémité du câble électrique 22 est logé dans un boîtier étanche 62 d'où sort le câble. Le boîtier peut éventuellement contenir une pile ou une batterie 64 perrnettant l'alimentation électrique autonome du circuit imprimé et des composants qu'il porte. Dans un exemple de réalisation, les dimensions du boîtier du 25 capteur sont les suivantes : L= environ 35 mm, 1= environ 25mm, H=environ 10mm. La figure 3 représente le capteur en vue de dessus. Dans l'exemple de réalisation représenté aux figures 2 et 3, la source lumineuse 24 est constituée par un ensemble de quatre diodes électroluminescentes (ou LEDs) 70, 72, 74, 76 recevant la même modulation 30 électrique en provenance du capteur ; les diodes sont disposées les unes par rapport aux autres de manière que l'ensemble émette de la lumière selon un diagramme de rayonnement le plus omnidirectionnel possible. Cela permet de ne pas se préoccuper de la position et l'orientation précise de la source par rapport au récepteur ; ce dernier recevra toujours en pratique une 35 quantité de lumière suffisante, compte-tenu du fait que la modulation est 2908625 8 numérique et que l'on peut détecter des informations numériques même avec un rapport signal/bruit relativement faible. La disposition préférée qui allie une bonne omnidirectionnalité et une facilité de montage des quatre diodes électroluminescentes est la 5 suivante : les diodes émettent selon un lobe de rayonnement principal dont l'axe est perpendiculaire au plan du substrat sur lequel elles sont disposées. Trois substrats 70, 72, 74 sont disposés dans des plans à 120 les uns par rapport aux autres et orientés de manière que les diodes émettent vers l'extérieur du trièdre formé par les trois substrats ; les trois plans sont 10 parallèles à un même axe, et le quatrième substrat 76 est perpendiculaire à cet axe et il émet vers l'extérieur de la boîte formée par les quatre substrats. Le câble électrique arrive à l'intérieur de cette boîte, à l'arrière des substrats des diodes. Les quatre diodes et leurs substrats, ainsi que la deuxième 15 extrémité du câble électrique 22, sont noyées dans une matière plastique de protection transparente 60. La figure 4 représente le détail de montage des quatre diodes électroluminescentes. Une autre solution intéressante consiste à utiliser cinq diodes 20 dans ce cas on aura quatre diodes sur quatre substrats à 90 les uns des autres (formant un cylindre à base carrée) ouvert d'un côté pour faire arriver le câble et fermé de l'autre par le substrat de la cinquième diode, également à 90 des autres mais perpendiculaire à l'axe du cylindre défini par les quatre premières. 25 Dans une variante de réalisation particulièrement avantageuse représentée aux figures 5 et 6, on prévoit que la pile ou batterie 64 qui sert à l'alimentation électrique de la matrice 52 placée dans la bouche du patient, est placée à l'extrémité du câble électrique 22, c'est-à-dire à l'extérieur de la bouche du patient. Cela diminue l'encombrement (notamment l'épaisseur) et 30 le poids du capteur intraoral et cela permet d'utiliser une batterie rechargeable plutôt qu'une pile non rechargeable. La pile ou batterie 64 peut être placée à proximité immédiate de la source lumineuse 24, comme cela est représenté sur les figures 5 et 6 ou bien à une position intermédiaire du câble entre la source lumineuse et le 35 capteur (mais toujours hors de la bouche). La batterie est placée dans un 2908625 9 boîtier 80. Le câble 22 comporte alors non seulement les fils électriques nécessaires à la transmission de signaux vers les diodes mais aussi les fils nécessaires à l'alimentation du capteur. Le boîtier de la batterie peut, si cette dernière est rechargeable, comporter des électrodes 82 permettant la 5 connexion à un chargeur externe. La batterie pourrait aussi être rechargée sans contact par une méthode inductive, une bobine et un circuit de redressement étant alors prévus à l'intérieur du boîtier et la recharge s'effectuant à partir d'un chargeur à transmission inductive. Les LEDs reçoivent la modulation numérique en provenance du 10 capteur qui est placé dans la bouche ; toutefois, on peut prévoir qu'un petit circuit d'amplification associé aux LEDs est placé à proximité immédiate de celles-ci c'est-à-dire à l'extrémité du câble 22, par exemple dans un logement réservé à cet effet dans le boîtier de batterie. Ce circuit est directement alimenté par la batterie 64. 15 Optionnellement, on peut prévoir que le système radiologique comporte aussi des moyens de communication optique dans le sens inverse, à savoir depuis le système vers le capteur placé dans la bouche. Un émetteur de lumière associé au système peut émettre des impulsions lumineuses convoyant ces informations ou instructions, la longueur d'onde 20 de la lumière émise à cet effet étant de préférence différente de la longueur d'onde émise par les diodes électroluminescentes afin qu'il n'y ait pas d'interférence nuisible entre les impulsions lumineuses aller et les impulsions lumineuses retour. Les impulsions émises par le système à destination du capteur peuvent être détectées par une photodiode (non représentée). 25 On peut aussi prévoir que les diodes électroluminescentes elles-mêmes servent de détecteur pour recueillir ces impulsions venant du système. Il faut alors prévoir un circuit de commande des diodes électroluminescentes qui soit apte à les faire travailler soit comme émetteurs de lumière soit comme détecteurs de lumière. L'émission et la réception n'ont 30 pas lieu au même moment et il faut donc prévoir des interrupteurs pour connecter les diodes soit dans un circuit d'émission soit dans un circuit de réception selon le moment. A titre d'exemple les impulsions de retour (du système vers le capteur) peuvent servir à envoyer une information de déclenchement d'un 35 flash X, ou bien à demander au capteur d'envoyer ou renvoyer une image ou 2908625 10 une partie d'image, ou encore à paramétrer certaines fonctions du capteur (temps d'exposition, etc.). Le débit d'informations dans le sens de retour peut être beaucoup plus faible que dans le sens aller puisqu'il n'y a pas d'image à transmettre. 5 Il peut y avoir plusieurs récepteurs tels que le récepteur 30, autour du patient, de manière à augmenter la probabilité de réception correcte de l'image transmise. On peut prévoir par exemple que le système de réception traite séparément les signaux reçus des différents récepteurs, détermine le taux d'erreur de chacun et choisit le récepteur qui offre le plus faible taux ~o d'erreur pour continuer la réception avec ce dernier. REVENDICATIONS 1. Système de radiologie dentaire par voie intraorale comportant un capteur d'image radiologique (20) apte à être inséré dans la bouche du patient, le capteur comportant une matrice de détection d'image (52) fournissant des signaux électroniques représentant une image radiologique, un câble électrique (22) ayant une première extrémité reliée au capteur d'image radiologique et une deuxième extrémité sortant de la bouche lorsque le capteur d'image est placé dans la bouche, la deuxième extrémité portant une source de lumière (24) modulable numériquement en fonction d'informations électriques provenant du capteur, et un récepteur de lumière (30) placé à distance du patient, apte à détecter une modulation de lumière émise par la source, et apte à transmettre un signal correspondant à cette modulation à un dispositif d'exploitation du signal (40). 2. Système de radiologie selon la revendication 1, caractérisé en ce que la source de lumière comporte au moins quatre diodes électroluminescentes (70 à 76) qui reçoivent en parallèle la modulation produite par le capteur et qui ont des orientations physiques différentes de manière à émettre dans une large gamme de directions. 3. Système de radiologie selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'orientation respective préférée des diodes est la suivante : trois diodes (70, 72, 74) émettent selon trois lobes d'illumination principaux dont les axes sont à 120 les uns des autres dans un même plan, et une quatrième diode (76) émet selon un lobe d'illumination dont l'axe est perpendiculaire à ce plan. 4. Système de radiologie selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque diode électroluminescente est constituée par une puce de circuit-intégré montée sur un substrat plan et l'axe du lobe d'illumination considéré pour une puce donnée est perpendiculaire à ce substrat, les substrats sont juxtaposés, trois d'entre eux étant situés dans des plans à 120 les uns des autres, et le quatrième étant dans un plan perpendiculaire aux trois autres. 2908625 12 5. Système de radiologie selon la revendication 2, caractérisé en ce que la source de lumière comporte cinq diodes, sur des substrats qui sont à 90 les uns des autres, quatre substrats formant un cylindre à base carrée 5 et le cinquième fermant ce cylindre d'un côté. 6. Système de radiologie selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'une source d'alimentation électrique autonome (64) du capteur intra oral est placée sur le câble électrique (22), à l'extérieur de la 10 bouche lorsque le capteur est dans la bouche, le câble électrique (22) servant également à transmettre une énergie d'alimentation depuis la source extérieure à la bouche jusqu'au capteur intérieur à la bouche. 7. Système de radiologie selon la revendication 6, caractérisé en 15 ce que les diodes électroluminescentes sont utilisées également en tant que récepteur d'une lumière modulée émise par le système. 8. Capteur d'image intraoral destiné à un système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une matrice de 20 détection d'image radiologique attachée à une première extrémité d'un câble électrique (22) court d'environ 5 à 20 cm dont une deuxième extrémité sort de la bouche d'un patient lorsque la matrice est placée dans la bouche, la deuxième extrémité portant une source de lumière (24) modulable numériquement en fonction d'informations électriques provenant de la 25 matrice de détection et transmises par le câble.