Formation d'image
La présente invention concerne des dispositifs permettant d'obtenir des informations concernant des sources de rayonnement.
<EMI ID=1.1>
réfractée. L'appareil photographique ordinaire tire profit de la réfraction et utilise à cet effet un objectif optique pour réfracter et focaliser la lumière visible qui lui parvient à partir d'un objet, afin de produire une image de cet objet sur une pellicule. Cependant, un rayonnement électroma- <EMI ID=2.1>
gnétique d'une fréquence supérieure à l'ultraviolet dans le vide (par exemple les rayons X et les rayons gamma, groupés ci-après sous le nom "rayons gamma") ne peuvent pas être efficacement réfléchis ou réfractés. Cela étant, la formation d'une image d'une source de rayons gamma a été réalisée à l'aide d'un collimateur qui fonctionne d'une manière assez semblable à celle d'une ancienne chambre à sténopé.Cette chambre
<EMI ID=3.1>
ligne droite un sténopé percé dans le boîtier de la chambre
afin de produire une image inversée sur la pellicule.
Des collimateurs comportant une série de canaux parallèles, tels que celui représenté sur la Fig. 1, ont été utilisés pour former des images de sources de rayons gamma. Lorsque les axes des canaux sont orientés vers une source
de rayons gamma, ces canaux ont en général les mêmes dimensions dans les deux sens perpendiculaires à l'axe; habituellement,
les canaux sont de section circulaire, triangulaire ou carrée. Sur la Fig. 1, les parois ou les cloisons de chaque canal étant faites de plomb pour absorber les rayons gamma, et un détecteur de rayonnement (non représenté) étant placé du côté du collimateur opposé à la source, le rayonnement provenant d'une source ponctuelle, qui peut,suivre un canal particulier et frapper le détecteur est défini par l'angle solide
(A) sous-tendu par la base du canal de collimation 2. La résolution spatiale d'un tel collimateur est améliorée en diminuant l'angle solide. Cependant, la sensibilité de chaque canal qui augmente avec la quantité de rayons traversant le canal, est améliorée si l'on augmente l'angle solide. Evidemment, il est souhaitable d'améliorer la résolution spatiale et la sensibilité, cette dernière en particulier
de telle sorte que le temps nécessaire à l'observation
puisse être réduit.
En ce qui concerne le détecteur de rayonnement, il
est connu d'utiliser le photoconducteur comme élément de base d'un tel détecteur. Cependant, dans des - réseaux connus d'éléments détecteurs photoconducteurs, la distance d'absorption des photons. et la distance interélectrode correspondent
à la même dimension de photoconducteur et sont donc en général de la même longueur. Il serait souhaitable de rendre la distance d'absorption des photons plus grande que la distance interélectrode parce que la sensibilité est d'autant meilleure que la distance d'absorption est plus grande à cause de la fraction plus importante des photons incidents qui sont recueillis, et l'efficacité ainsi que la rapidité du captage
aux électrodes des signaux électriques créés dans le corps photoconducteur par les photons incidents sont d'autant plus élevées que la distance interélectrode est plus petite.
L'invention procure un dispositif sensible, rapide,
à haut pouvoir de résolution et commode à utiliser permettant d' �nir des informations -concernant la répartition des rayons
<EMI ID=4.1>
de rayonnement utile dans un tel dispositif.
Le dispositif conforme à l'invention permettant d'obtenir des informations offre une sensibilité élevée sans nuire au pouvoir de résolution. Le dispositif comprend un collimateur qui est facile à construire, sans exiger de nid d'abeilles compliqué de canaux séparés et les cloisons du collimateur peuvent avantageusement être faites d'un clinquant de tungstène, le tungstène absorbant mieux les rayons que le plomb et pouvant donc former des cloisons plus mincesque celles en plomb, ce qui améliore la transparence effective du collimateur. La sortie du dispositif peut être facilement et rapidement transformée par des techniques classiques faisant appel aux ordinateurs pour fournir des images de sources de rayons gamma à haute résolution. Le dispositif s'applique actuellement en particulier au domaine
de la médecine nucléaire mais a également des applications industrielles.
Le détecteur conforme à l'invention est facile à construire et présente un pouvoir de résolution et un rapport signal-bruit tous deux améliorés. Il offre-également une uniformité de réponse élevée à une énergie photonique incidente donnée de sorte que les bruits et les signaux parasites causés par les photons à énergie moins élevée dispersés par l'effet Compton et provenant d'endroits éloignés des sources
de rayonnement primaires, peuvent être rejetés. Il présente également une efficacité élevée pour le captage des photons, une sensibilité améliorée et une impulsion de sortie brève, ce qui améliore le pouvoir de résolution temporel.
Suivant l'un de ses aspects, l'invention permet d'obtenir des informations au sujet de la position d'une source, par exemple une source de rayons gamma, en collimatant et en détectant, au moyen de fentes, les composantes du faisceau émis par la sour.ce dans un grand nombre d'emplacements de fentes variables, et en utilisant les données obtenues pour porter la position de la source sur un diagramme.
Des formes d'exécution préférées de l'invention présentent, sous cet aspect, un collimateur comprenant un cadre qui présente un axe de rotation et plusieurs feuilles planes de matière absorbant les rayons gamma maintenues par le cadre, espacées parallèlement les unes des autres et parallèles à l'axe de rotation, des paires de feuilles adjacen-
<EMI ID=5.1> posée tout *en étant dégagées, pour permettre le passage .des layons gamma, dans une première direction parallèle à l'axe 00 au 09 .....
de rotation, et en étant dégagées, dans le cadre, dans une seconde direction perpendiculaire à l'axe de rotation et parallèle aux feuilles, un dispositif pour positionner le collimateur en vue de maintenir l'axe de rotation pointé vers une source de rayons gamma de telle sorte que les fentes soient disposées de manière à en recevoir les rayons gamma tandis que le collimateur tourne autour de l'axe, chacune des
<EMI ID=6.1>
la seconde direction, pour recevoir les rayons qui la traversent*vers sa base à partir de la source, un angle beaucoup plus grand, que l'angle qu'elle sous-.tend dans un second plan. perpendiculaire à la seconde direction, un détecteur effecti- . vement connecté au . cadre de manière à tourner avéc le collimateur et placé près des bases des fentes pour détecter
les rayons qui traversent chaque fente en direction de sa base
<EMI ID=7.1>
tensité-des rayons détectés sur la totalité de la base de chaque fente en fonction de l'angle de rotation du collimateur, et un dispositif pour accumuler une matrice de tels signaux de sortie, cette matrice .étant ordonnée selon la fente particulière dans laquelle le rayonnement produisant le signal de sortie a été détecté et selon l'angle de rotation particulier du'collimateur au moment où le rayonnement a été détecté, la matrice convenant .pour la transformation en une matrice correspondant à l'image de la source.
Suivant un autre aspect de l'invention, il est prévu un dispositif pour détecter des rayons gamma et pour produire
<EMI ID=8.1>
<EMI ID=9.1>
<EMI ID=10.1> <EMI ID=11.1>
de tels rayons, une surface en substance plane faite d'une face de chacun des éléments, chaque élément comportant deux électrodes qui y sont fixées, chaque électrode de la paire étant placée entre des éléments adjacents et les plans des électrodes étant perpendiculaires à la surface plane exposée au rayonnement incident, l'épaisseur de chaque élément détecteur mesurée à partir de la surface exposée -au rayonnement incident suivant une ligne perpendiculaire partant de ces deux surfaces étànt importante par rapport à la distance séparant chaque paire d'électrodes.
Certaines formes d'exécution préférées comprennent un détecteur comportant plusieurs éléments détecteurs égaux en nombre aux fentes, les éléments étant effectivement reliés au cadre de manière à rester
en place près de leurs bases respectives tandis que le collimateur.tourne autour de l'axe; un circuit de traitement comprenant un amplificateur servant à amplifier les signaux de sortie du détecteur et un discriminateur d'amplitude servant à rejeter des signaux de sortie toutes les composantes ayant une amplitude inférieure-à une amplitude minimum, un boîtier comme dispositif de maintien, ce boîtier comprenant un tube, un plateau monté à rotation dans le tube et un dispositif pour faire tourner le plateau, ce plateau étant percé d'une ouverture destinée à recevoir le cadre de sorte que, lorsque . le plateau tourne, le cadre tourne- avec lui, un moteur pas à pas propre à faire tourner le plateau d'angles distincts en tant que dispositif de rotation, des feuilles de collimateur faites de clinquant de tungstène,.
un élément détecteur comprenant une feuille scintillante et un photomultiplicateur connecté à la feuille pour produire un signal de sortie
<EMI ID=12.1>
<EMI ID=13.1> placés entre les feuilles de collimateur, à la base des fentes, et maintenus à cet endroit par le cadre. D'auzres formes d'exécution préférées comprennent des éléments détecteurs
en matière photoconductrice, des éléments détecteurs en tellurure'de cadmium, des éléments détecteurs photoconducteurs dont les plans des électrodes sont parallèles aux feuilles de collimateur et dont la distance à travers l'élément photoconducteur ,dans la première direction ,est importante par rapport à la distance séparant chaque paire d'électrodes dans une troisième direction perpendiculaire à la première et
à la .deuxième, une distance à travers l'élément photoconducteur dans la première direction de 5 mm au minimum et la distance à .travers l'élément photoconducteur dans la troisième direction 'de 0,75 mm au maximum et des éléments photoconducteurs sous la forme de bandes.
D'autres avantages et particularités de l'invention ressortiront de la description détaillée de formes d'exécution préférées donnée ,à titre d'exemple,avec référence aux dessins annexés dans lesquels:
la Fig. 1 est une vue en coupe, suivant un plan vertical, d'un collimateur à canaux connu normal;
la Fig. 2 est'une vue en perspective d'une forme d'exécution de l'invention;
la Fig. 3 est une vue en plan, àplus grande échelle, d'une partie de la forme d'exécution de la Fig. 2;
<EMI ID=14.1> Fig. 3., -en partie arrachée;
la Fig. 5 est une vue suivant la ligne 5-5 dé la Fig. 3, en partie arrachée;
la Fig. 6 est une vue en perspective explosée d'une partie de la forme d'exécution de la Fig. 3;
la Fig. 7 est une vue, schématique de la forme d'exé- <EMI ID=15.1>
cution des Fig. 2 à 6, avec un circuit associé;
la Fig. 8 est une vue en coupe,à échelle fortement agrandie et selon un plan vertical, d'une partie d'une deuxième forme d'exécution de l'invention;
la Fig. 9 est une vue en coupe, suivant un plan vertical perpendiculaire au plan de la Fig.8, de la deuxième forme d'exécution, en partie arrachée, le circuit associé étant représenté schématiquement,et
la Fig. '10 est une vue en perspective explosée d'une partie de la deuxième forme d'exécution.
La caméra 10, conforme à l'invention,
est représentée à la Fig. 2 et comprend un collimateur 12
<EMI ID=16.1>
ner ensemble dans le boîtier 16. Le collimateur 12, comme le montre clairement les Fig. 3 à 6, comprend un cadre 18 en acier et une série de cinquante-et-une feuilles parallèles 20 de clinquant de tungstène maintenues tendues dans la ca-
<EMI ID=17.1>
ent 80 mm sur 55 mm sur 15 mm. Un jeu de trois broches d acier 24 de 5 mm de diamètre relient les côtés 22 à leurs
<EMI ID=18.1>
Des vis 28, lorsqu'elles sont serrées dans les trous 20, qui recoupent les trous 26 transversalement,maintiennent les broches 24 en place dans les côtés 22 et forment un carré ayant une dimension extérieure d'environ 80 mm sur 80 mm. Les feuilles 20 comportent également une série de trois trous 32
<EMI ID=19.1>
<EMI ID=20.1>
d'organes d'espacement 34 en plomb qui séparent des feuilles adjacentes 20 à leurs extrémités et qui sont maintenus en place par les broches 24 qui traversent des trous qui y sont percés. Chaque feuille 20 a 0,15 mm d'épaisseur, 30 mm de <EMI ID=21.1>
en plomb sont des plaquettes de 0,85 mm sur 15 mm sur 30 mm.
<EMI ID=22.1>
les deux autres côtés du cadre 18 qui s'ajoutent aux côtés 22.
Les feuilles 20 sont également espacées de 0,85 mm les unes des autres et forment cinquante fentes 36 qui mesurent
50 mm sur 30 mm sur 0,85 mm. La tension à laquelle sont soumises les feuilles 22 mair.tient ces dimensions de fentes.
Le détecteur 14 comprend cinquante éléments détecteurs 38 qui.sont des feuilles scintillantes faites d'une matière plastique scintillante disponible dans le commerce, composée principalement de polyvinyltoluène et fabriquée
et vendue par la Société Nuclear Enterprises de San Carlos, Californie, Etats-Unis d'Amérique. Chaque feuille 38 mesure
50 mm sur 10 mm sur 0,85 mm et est placée entre les feuilles de tungstène 20 adjacentes de chaque paire. Lorsque le cadre 18 est orienté vers une source de rayonnement de telle façon
que s fentes 36 soient disposées de la manière la plus fa--
<EMI ID=23.1>
<EMI ID=24.1>
pour recevoir le rayonnement et une base à son extrémité opposée, et les bords des feuilles qui sont les plus éloignées de la source de rayonnement sont placés au ras des bords des feuilles de tungstène 20 qui sont les plus éloignés de la source de rayonnement (Fig. 4 et 5).
Un ruban 50 de fibres optiques (représenté schématiquement aux Fig. 4 et 5) est attaché par une résine époxyde transparente à la face postérieure de chaque feuille scintillante 38 et a les mêmes dimensions en coupe que la face postérieure de la feuille 38 (50 mm sur 0,85 mm). Chaque 'ruban 50 est formé approximativement de 8 couches de fibres de 0,1 mm de .diamètre d'environ 500 fibres chacune, qui <EMI ID=25.1>
sont toutes produites par des techniques classiques dans le domaine des fibres optiques.Ces fibres s'éloignent perpendiculairement à partir de la face postérieure de la feuille 38. Les cinquante rubans 50, un pour chaque feuille 38, sont surmoulés
<EMI ID=26.1>
s'étend de 25 mm vers l'extérieur des faces postérieures des feuilles 38. Les côtés 22 du cadre s'étendent également jusqu'à
25 mm en dessous des faces postérieures de la feuille 38
pour former un cadre destiné au bloc de fibres surmoulé.
Des pinces classiques (non représentées) peuvent être utilisées
<EMI ID=27.1>
s'étend sur toute la longueur des côtés 22. A leur sortie
-du bloc 42, les fibres formant chaque ruban 50 sont flexibles indépendamment et sont progressivement rassemblées en un faisceau circulaire maintenu par la virole 52. Les extrémités de chaque faisceau circulaire de fibres sont soudées à la face détectrice du photomultiplicateur 54 qui convertit les signaux vineux en signaux électriques en vue de les transmettre à préamplificateur 56 (Fig. 7). La connexion en fibres op-
<EMI ID=28.1>
<EMI ID=29.1>
de 180[deg.] du plateau 60.
<EMI ID=30.1>
fibres 50, les photomultiplicateurs 54 et les préamplificateurs 56 sont tous montés dans le boîtier 16. Le boîtier 16 comprend un plateau de montage circulaire en acier 60, un tube
<EMI ID=31.1>
des bras de support 66. Le cadre 18 s'ajuste dans une ouverture carrée centrée dans le plateau de montage 60, les pinces
68 maintenant le cadre 18 en place dans le plateau 60.Le plateau 60 est monté dans l'orifice-antérieur du tube.62 et peut tourner par rapport à ce tube 62, un système de palier classi- ........... que (non représenté) permettant la rotation. Le dispositif <EMI ID=32.1>
pas à pas réversible et un dispositif à temps fait tourner j le plateau 60 dont le bord extérieur est denté de manière à former un engrenage (non représenté) avec le dispositif d'entraîné-' ment 64. Le cadre 18, le collimateur 12, et le réseau détec-
<EMI ID=33.1>
<EMI ID=34.1>
Le tube'62 est lui-même monté à pivot sur les bras de support 66, de sorte qu'il peut être incliné vers une source radio-active particulière. Le bouton de blocage 44 est réglé pour maintenir le tube 62 dans la position choisie. Les bras de support 66 sont montés sur une base (non représentée), qui comprend avantageusement des roulettes orientables de sorte qu'on peut faire rouler la caméra 10 dans soh ensemble vers différentes positions.
La Fig. 7 est un schéma synoptique d'un circuit clas-
<EMI ID=35.1>
<EMI ID=36.1>
ont la forme d'impulsions électriques, chaque impulsion correspondant à l'absorption d'un rayon gamma par la feuille scintillante 38 correspondante. Ces impulsions électriques sont transmises aux préamplificateurs 56 par cinquante con-
<EMI ID=37.1>
Les préamplificateurs 56 sont disposés dans la partie postérieure du tube 62, juste en avant d'un plateau de fond circulaire en acier (non représenté) qui couvre l'orifice postérieur du tube 62. Un trou percé.dans le centre du plateau postérieur du tube permet de guider les cinquante conducteurs
<EMI ID=38.1>
<EMI ID=39.1>
amplifient toutes les impulsions provenant des photomultipli- <EMI ID=40.1>
<EMI ID=41.1>
contre les bruits et les parasites. Le reste du circuit de la Fig. 7 est avantageusement logé dans le socle mobile. Les impulsions amplifiées passent par'les conducteurs 72 à cinquante amplificateurs d'impulsions 76, un pour chaque conducteur,dans lesquels les impulsions sont soumises à une nouvelle amplification. Les impulsions sont alors transmises à partir des cinquante amplificateurs d'impulsions 76 à cinquante discriminateurs d'amplitudes d'impulsions 78 qui rejettent les impulsions dont l'amplitude est inférieure à une valeur prédé-
- terminée (par exemple les impulsions causées par des photons dus à l'effet; Compton) et laissent passer les impulsions restantes. Finalement, les impulsions sont comptées et leur nombre est introduit dans le registre 80. Le registre 80 est un registre 50 x 50 et est connecté de manière synchrone au dis- <EMI ID=42.1>
impulsions provenant des cinquante discriminateurs d'ampli-
<EMI ID=43.1>
<EMI ID=44.1>
de comptes d'impulsions sont stockées dans le registre 80 et, lorsque tous les comptages ont été effectués, elles sont ultérieurement réduites par des techniques connues faisant in-
<EMI ID=45.1>
loin, sous une forme qui identifie l'emplacement bidimensionnel des sources de rayonnement; frappant le collimateur 12
<EMI ID=46.1>
<EMI ID=47.1>
10 de fàçon que la face avant du collimateur 12 soit aussi proche que ,possible de la source de rayonnement- La.source elle-même
<EMI ID=48.1>
<EMI ID=49.1>
Si la source est placée dans un patient, on amène le collimateur 12 de préférence en contact avec le patient au voisinage de la source. La source elle-même, à des fins d'analyse
de données,peut être considérée comme un réseau tridimensionnel de sources ponctuelles émettant de façon statistique des photons gamma. La caméra 10 photographie en fait le réseau bidimensionnel résultant de la projection orthogonale
du réseau de sources tridimensionnel sur le détecteur
14...
Les feuilles 20 du c.ollimateur ainsi que ses fentes 36 sont initialement alignées verticalement et l'axe du tube 62 est alors pointé directement sur le volume de la source (habituellement sur la partie du corps du patient dans.laquelle
<EMI ID=50.1>
<EMI ID=51.1>
vés, prêts à réagir aux signaux lumineux du détecteur 14, et
<EMI ID=52.1>
sous tension. Le collimateur 12 reste dans la position ver-
<EMI ID=53.1>
cours duquel des photons gamma passent de la source au col- limateur 12 et pénètrent dans les fentes 36 dont; la position
<EMI ID=54.1>
teau 64 fait alors tourner le collimateur 12 d'un cran de 3,6[deg.], cette rotation étant suivie d'une 'pause de 10 secondes
<EMI ID=55.1>
<EMI ID=56.1>
donnant au total 180[deg.], aient été effectués. Le nombre de
<EMI ID=57.1>
sent cinquante) est choisi égal au nombre de fentes 36 du collimateur 12. Pendant chaque intervalle de 10 secondes,
<EMI ID=58.1>
<EMI ID=59.1> <EMI ID=60.1>
tuelle particulière et traversent un angle solide d'une fente particulière sous-tendu par la zone de la face d'incidence d'une feuille scintillante 38 pénètrent dans cette feuille scintillante et y sont pour la plupart absorbés , produisant ainsi
des photons visibles dans la feuille. Ces photons visibles
sont transmis à travers la feuille 38 et éclairent les fibres optiques dans le ruban 50 fixé à la feuille scintillante particulière. Toutes les faces de la feuille scintillante 38,
à l'exception de' la face collée au ruban 50,sont revêtues
d'une substance réfléchissant la lumière visible de sorte
que toutes les impulsions de lumière visible produites dans
la feuille 38 sont finalement transmises vers la face postérieure de la feuille 38 et vers le ruban 50, mais avec une atténua-
tion accrue des impulsions subissant une ou plusieurs réflexions avant d'atteindre le ruban 50. Une atténuation des signaux
de lumière visible se produit également dans le ruban 50 et environ 1% des photons de lumière visible produits dans les
<EMI ID=61.1>
les signaux qui atteignent les photomultiplicateurs sont suffisants pour fournir une base permettant de déterminer avec précision l'emplacement des sources de rayonnement.
La feuille scintillante 38 produit un signal de sortie indicatif de l'énergie du photon gamma incident; des photons d'une énergie inférieure à celle des photons gamma primaires
<EMI ID=62.1>
éloignés des sources de rayonnement primaires, peuvent être
<EMI ID=63.1>
Pendant l'intervalle de 10 secondes précédant le premier cran
<EMI ID=64.1>
quarante-neuf intervalles de 10 secondes suivants entre les crans de rotation de 3,6[deg.], chaque feuille scintillante 38
<EMI ID=65.1> se trouvant dans la couche spatiale créée en projetant la feuille 38 qui relie les deux feuilles de tungstène 20 vers les sources. De même, pendant cet intervalle, chaque feuille
38 capte tout le rayonnement émis par chaque source ponctuelle dans l'angle solide sous-tendu par la zone de la face frontale de la feuille 38, par rapport à cette source ponctuelle- La sortie de chaque feuille scintillante 38 à chaque cran
de rotation est donc constituée d'une série d'impulsions de lumière visible correspondant à une série d'absorptions de photons gamma à l'intérieur de la feuille, les photons provenant des diverses sources ponctuelles.
La procédure utilisée pour traiter les données stockées dans le registre 80 en*vue de construire une image de la répartition des sources de radio-isotopes est basée tout
<EMI ID=66.1>
apparaît dans le plan perpendiculaire à la première direc-
<EMI ID=67.1>
source. Le problème se .-résume alors à la construction d'une image présentant 50 x 50 éléments de résolution, c'est-à-diré la résolution pour 50 x 50 = 2500 inconnues. L'isotope est placé partout où la valeur de l'élément de source est différente de zéro et est absent lorsque-la valeur de l'élément de source est égale à zéro:; En principe lorsqu'on dispose de
50 x 50 inconnues, il est toujours possible d'effectuer une résolution pour ces inconnues avec un système de 50 x 50 équations linéaires simultanées. Les opérations consistant à reporter-les équations sous:une forme matricielle et à effectuer une résolution par les processus de l'algèbre matricielle constituent une manière directe et bien connue de trouver les inconnues.
Le registre 80 fournit les données à partir desquelles 50 (fentes ) x 50'(angles) - 2500 équations peuvent être construites. Les techniques mathématiques exécutées par ordinateur sont actuellement arrivées à un point permettant
de trouver une solution rapide de ce nombre d'équations simultanées. Les références suivantes, citées ci-après, indignent des procédés permettant de trouver ces solutions rapides- Ramachandran et Lakshminarayanan, "Three Dimensional Reconstruction Prom Radiographs and Electron Micrographs:
Applications of Convolutions Instead of Fourier Transforms," Proceedings of the National Academy of Sciences of the United
<EMI ID=68.1>
Dimensional Reconstruction from Projections: A Review of Algorithms," International Review of Cytology, volume 38 (1974); DeRosier et Klug, "Reconstruction ofThree Dimensional Structures from Electron Micrographs," 217 Nature 130 (1968) et M.M. Woolfson, An Introduction to X Ray Crystallography, chapitre 4, "Fourier Transforms': (Presses Universitaires de Cambridge 1970).
Il est clair que le rayonnement émis par les régions périphériques de la zone de source pénètre dans la caméra
<EMI ID=69.1>
seau .électeur légèrement moins élevée que celle d'un rayonne-
<EMI ID=70.1>
limateur. Cela étant, il est nécessaire de "pondérer" le processus de traitement des données de manière à compenser cette tendance. Les références citées plus haut indiquent comment cette compensation peut être effectuée.
Comme l'image résultante créée par ces techniques faisant appel à des ordinateurs est une image bi-dimensionnelle, quoique le radio- isotope occupe lui-même réellement un espace tridimensionnel, on utilise l'autre technique, bien connue
en radiothérapie, qui consiste à prendre des photographies supplémentaires de différentes positions spatiales du collimateur et à les combiner pour produire une image tridimension-........... nelle. Au cas où le radio-isotope se trouve dans le cerveau, le procédé le plus simple pour mettre cette technique en oeuvre consiste à prendre une photographie avec l'axe du collimateur dirigé entre les yeux -du patient et une seconde photographie avec l'axe du collimateur décalé de 90[deg.] de manière à être dirigé à travers les oreilles du patient.
Une comparaison de la caméra 10 avec
un système classique à collimateur-détecteur à canaux statique montre que la sensibilité est améliorée avec l'appareil
10 et que le temps d'exposition est donc réduit sans altérer . le pouvoir de résolution.
<EMI ID=71.1>
12 améliore la résolution spatiale totale de l'image sous
<EMI ID=72.1>
mateur 12 sont considérés comme étant des dispositifs construits séparément sans essai d'enregistrement entre des fentes in-
<EMI ID=73.1>
:ent le cas avec les collimateurs à canaux existants, le
<EMI ID=74.1>
<EMI ID=75.1>
carrés des distances de résolution minima des deux dispositifs
(le collimateuret le détecteur) pris séparément. Cela étant, si les résolutions spatiales des deux dispositifs sont semblables, l'intégration du détecteur au collimateur améliore le pouvoir de résolution total d'un facteur égal à la racine carrée de deux. Deuxièmement, et ceci est plus impor-
<EMI ID=76.1>
essentiellement la perte de pouvoir, de résolution subie par la dispersion du rayonnement dans le collimateur ou dans le réseau détecteur lui-même.
Les Fig. 8 à 10 illustrent une deuxième forme d'exécution de l'invention utilisant le même collimateur 12 mais <EMI ID=77.1>
de cinquante éléments détecteurs 88 qui sont des bandes
de photoconducteurs 90 dont cinq sont espacées par des organes d'espacement isolants 91 en polytéréphtalate d'éthylène pour former chacun une bande. Chaque photoconducteur en tellurure de cadmium 90 est une plaquette de cristal rectangulaire mesurant 10 mm Sur 5 mm sur 0,75 mm et chaque bande 88 de plaquettes a donc environ 50 mm de longueur.Deux électrodes 92 sont déposées sur les deux faces principales de chaque photoconducteur 90. Chaque électrode 92 elle-même comprend une mince couche de platine déposée directement sur le corps
en tellurure de cadmium, formant ainsi un sandwich électrode-
<EMI ID=78.1>
<EMI ID=79.1>
<EMI ID=80.1>
s'étend parallèlement à celle-ci. Le connecteur de masse 98
<EMI ID=81.1>
du Pont sous la marque de fabrique Mylar, sur laquelle mince couche d'aluminium a été déposée. L'épaisseur de
<EMI ID=82.1>
le Mylar représentant la majeure partie de cette épaisseur.
<EMI ID=83.1>
à partir de la bande 98 vers une extrémité de celle-ci. La face en aluminium du connecteur de masse 98 est placée
d'un côté de la bande 88. Le Mylar donne de la résistance au connecteur en aluminium tout en servant d'isolateur entre une feuille de tungstène adjacente 20 et le connecteur en aluminium. Un connecteur analogue 102 est placé sur l'autre face de la bande 88 mais le revêtement d'aluminium a été divisé, par élimination préalable de bandes verticales étroites
<EMI ID=84.1>
correspondent aux cinq photoconducteurs 90 formant la bande 88.
Chacune des cinq régions d'aluminium 104 comporte un doigt
en aluminium-Mylar 106 qui s'étend vers le bas à partir de
la région. Tout le sandwich connecteur-électrode-photoconducteur-électrode-connecteur qui est obtenu lorsque tous ces éléments sont assemblés est placé entre les feuilles adjacentes de tungstène 20 de chaque paire du collimateur 12 ainsi qu'entre
un côté 22 du cadre et une feuille de tungstène 20 adjacente.
Ce sandwich -mesure 50 mm sur 5 mm sur 0,85 mm
et prend la place de la feuille scintillante 38 dans la fente
36- Une bande 88 de photoc.onducteurs 90 représente la majeure partie de l'épaisseur du sandwich connecteur-électrode-photoconducteur dans chaque fente 36 de sorte qu'une petite frac-
<EMI ID=85.1>
est perdue par entrée dans les connecteurs 98 ou 102 ou dans les électrodes 92. Les bandes de photoconducteurs 88 et les conducteurs 98 et 102 sont supportés par une plaque à circuit imprimé 108. La plaque 108 présente des fentes au:.: endroits
-quais pour recevoir des doigts de masse 100 et des doigts <EMI ID=86.1>
où un conducteur de masse imprimé (non représenté) connecte les doigts de masse 100 pour tous les connecteurs de masse
du réseau détecteur , et où des conducteurs imprimés distincts
(non représentés) sont connectés individuellement à chaque doigt 106. Des bandes de 'photoconducteurs 88 reposent,le long de leurs faces inférieures, sur la plaque 108. Les feuilles de tungstène 20 sont également mises à la masse par connexion
<EMI ID=87.1>
sont pas représentées). Les bandes 88, en raison des organes d'espacement en Mylar insérés au niveau de leurs extrémités,
<EMI ID=88.1>
élimination de bandes d'aluminium aux extrémités, sont égale-
<EMI ID=89.1> .......- ....
décrit plus haut, sont placés entre les feuilles 20 et forment deux bordures pour le réseau, détecteur. La plaque 108 est elle-même fixée aux côtés 22 du cadre par des supports
(non représentés).
Une source de tension 110 (50 volts) (Fig. 9) est
<EMI ID=90.1>
necteurs 98 et 102 de manière à appliquer sa tension par l'intermédiaire de chaque paire d'électrodes 92 à chaque photoconducteur 90 (il y a 5 x 50 = 250 photoconducteurs 90). Le signal de sortie de chaque photoconducteur 90 est amené par l'intermédiaire des connecteurs 98 et 102 aux conducteurs imprimés de la plaque 108 puis, par des conducteurs flexibles
112 à un préamplificateur 56a. 250 préamplificateurs sont prévus au total, un pour chaque photoconducteur 90. Les signaux de sortie de cinq préamplificateurs 56a correspondant respectivement aux cinq photoconducteurs 90 dans une bande 88 sont combinés et introduits dans un amplificateur d'impulsions
76. Comme avec la forme d'exécution utilisant le réseau dé-
<EMI ID=91.1>
quante amplificateurs d'impulsions 76, de cinquante discriminateurs d'amplitudes d'impulsions 78 et d'un registre 80. Chaque préamplificateur 56a est un amplificateur opérationnel comportant une entrée de transistor à effet de champ, un gain de boucle ouverte de 10 et une sensibilité au courant d'entrée de 10-11 ampère.
<EMI ID=92.1>
coulomb dans le cristal de photoconducteur, la totalité de la charge étant recueillie par les deux électrodes,92 en une <EMI ID=93.1>
photoconducteur 90 exposée au. rayonnement peut être maximalisée,une capacité importante (par rapport à la capacité présente dans le photoconducteur 90) est produite dans le
Mylar. entre chaque feuille de tungstène 20 et le revêtement
en aluminium des connecteurs 98 et 102. Cette capacité peut habituellement réduire la variation de tension d'un signal quelconque prov-enant des électrodes 92 en dessous des limites pouvant être détectées par le préamplificateur 56, mais la division en segments de la bande de détecteurs 88 en cinq photoconducteurs 90 séparés,donne une capacité totale pour chaque photoconducteur 90 -égale à un cinquième de la capacité
totale de la bande 88 qui est une valeur acceptable pour la récupération de signaux du photoconducteur 90. En ce qui concerne
la sensibilité, avec un préamplificateur 56a à même de détecter les signaux arrivants jusqu'à 10 il ampère, une mesure pré-
<EMI ID=94.1>
père est possible. Il est donc possible d'éliminer les photons de Compton à énergie plus faible en aval dans les discriminateurs d'amplitudes d'impulsions 78. Le bruit de fond total est approximativement équivalant à un signal de 10 keV de sorte qu'une discrimination entre les photons de source ori-
<EMI ID=95.1>
rayonnement de plus d'environ 20 keV.
La construction des photoconducteurs 90 en bandes minces, -les électrodes 92 étant placées parallèlement aux feuilles 20 du collimateur, tout en introduisant un problème de capacité que l'on vient de décrire, offre simultanément les avantages d'une courte distance inter électrode et d'une longue distance d'absorption des pilotons. En prévoyant une distance relativement courte entre des électrodes oppo- <EMI ID=96.1> porteur de courant (électron- ou. trou) est améliorée, ce qui entraîne une amélioration par le fait que.l'on obtient une uniformité de réaction aux excitations photoniques, et le temps de captage du porteur de courant est réduit,ce qui améliore la résolution temporelle. En prévoyant un cristal photoconducteur relativement profond (5 mm), on permet au cristal d'absorber
la plupart des photons arrivants d'une source d'isotope de
la+0 keV ou moins et on obtient une meilleure sensibilité
de la caméra . En général, lorsqu'on utilise'
des photoconducteurs, les pertes de signaux sont bien inférieures à celles obtenues avec des feuilles scintillantes et
des fibres optiques et la résolution de l'énergie est fortement améliorée. En augmentant la fraction du signal qui
atteint réellement le préamplificateur 56a, on améliore la précision de l'image obtenue.
Les procédés servant à traiter les données reçues
dans le registre 80 sont tels que décrit plus haut et l'amélioration de la sensibilité par rapport au collimateur à
canaux est également telle que décrite plus haut.
En ce qui concerne des modifications de procédure
et de structure, le collimateur 12 peut être entraîné en rotation sans interruption plutôt que d'une manière discontinue
ou il peut même être mis en oeuvre par déplacement de son axe suivant un autre trajet courbe ou analogue ou sans rotation. L'asymétrie autour de l'axe est préférée mais pas essentielle. Des modifications adéquates des processus de.réduction des données sont alors évidemment requises. Si on utilise des sources de rayonnement plus dures que le Technetium 99, les feuilles scintillantes 38 et les photoconducteurs 90-doivent être plus profonds de haut en bas (c'est-à-dire présenter une distance d'absorption de photonsplus longue)..Si par exemple la source est de l'ordre de quelques MeV,le- photo conducteur 90 peut '
<EMI ID=97.1> souhaite obtenir un pouvoir de résolution accru, on peut augmenter le nombre de fentes du collimateur 12 de façon correspondante jusqu'à au moins un total de 250 fentes; le montage d'un tel collimateur serait bien entendu un peu plus compliqué que celui du collimateur à cinquante fentes. On peut utiliser du tantale en lieu et place du tungstène dans les feuilles 20. On peut utiliser du polystyrène en lieu et place du polyvinyltoluène dans les feuilles scintillantes 38. Finalement, dans le détecteur à photoconducteurs- 46, on peut utiliser du cuivre au lieu d'aluminium dans les connecteurs 98 et 102,
on peut rendre les électrodes 92 plus épaisses, pour améliorer l'uniformité de la réponse (tout en sacrifiant éventuellement l'aire efficace des photoconducteurs), les électrodes 92 peuvent comprendre une mince couche d'un conducteur tel que de l'indium déposé sur le platine pour améliorer le contact entre le platine et le revêtement métallique des connecteurs 98 et
102 et les bandes de photoconducteurs 88 peuvent être continues au lieu de segmentées si les signaux produits sont suffisamment puissants pour éviter le problème de capacité. De plus, au lieu d'utiliser le détecteur à photoconducteurs 46,on pourrait employer un détecteur comprenant une feuille plane continue
de photoconducteurs comportant- des électrodes en forme de bandes et déposées sur les faces supérieure et inférieure au lieu de. l'un des cotés, comme dans le détecteur 46.La construction est simplifiée mais un tel détecteur ne possède pas l'avantage combiné d'une efficacité de captage de photons élevée et d'une efficacité de captage améliorée des
<EMI ID=98.1>
D'autres formes d'exécution apparaîtront clairement aux yeux des spécialistes.
Bien- que l'on ait représenté et décrit-, pour plus
de simplicité, un dispositif de 50 mm sur 50 mm, la forme d'exé- <EMI ID=99.1>
<EMI ID=100.1>
chaque fente ayant la même largeur que dans la forme d'exécution représentée au décrite mais étant cinq fois aussi longue et 250 fentes étant prévues au lieu de 50. Le détecteur préféré est la structure semi-conductrice décrite plus haut. Après avoir effectué une rotation pas à pas de 180[deg.], la
caméra, par retour , revient dans sa position
initiale. Dans des formes d'exécution préférées, la longueur des fentes est au-moins dix fois supérieure à la largeur;
dans la plupart- des formes d'exécution préférées, elle atteint au moins cinquante fois la largeur des fentes.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux détails d'exécution*décrits auxquels de nombreux changements et modifications peuvent être apportés sans sortir de son cadre. Ainsi, bien que l'on pourrait croire que le flux accru disponible dans chaque position avec des fentes au lieu de trous, représenterait un avantage neutralisé par le nombre croissant de sitions à utiliser, ceci s'est étonnamment révèle inexact, en ..son des rapports signaux : bruit améliorés qui permettent
<EMI ID=101.1>