EP0314687A1 - Appareil de tomographie assiste par ordinateur - Google Patents

Appareil de tomographie assiste par ordinateur

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Publication number
EP0314687A1
EP0314687A1 EP87904269A EP87904269A EP0314687A1 EP 0314687 A1 EP0314687 A1 EP 0314687A1 EP 87904269 A EP87904269 A EP 87904269A EP 87904269 A EP87904269 A EP 87904269A EP 0314687 A1 EP0314687 A1 EP 0314687A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
stator
information
light
rotor
fiber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP87904269A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
François Micheron
Sylvain Kretschmer
Jean Claude Lehureau
François ZINGER
Michel Hommerin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric CGR SA
Original Assignee
Thomson CGR
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thomson CGR filed Critical Thomson CGR
Publication of EP0314687A1 publication Critical patent/EP0314687A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/56—Details of data transmission or power supply, e.g. use of slip rings
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission

Definitions

  • the present invention relates to a computer-assisted tomography apparatus making it possible to obtain transverse tomographies of objects, very quickly.
  • Known tomography devices include an X-ray source, powered by a high voltage power supply, which generates a very narrow X-ray beam towards an object or the body of a patient to be examined. This beam passes through the patient's object or body before being intercepted and measured by a multi-channel detector.
  • the X-ray source and multi-channel detector assembly is mounted on a plate or rotor rotating around the object examined inside a frame or stator.
  • the signals provided by the multichannel detectors are transmitted to the information processing device or external computer to form an image of each of the object slices thus examined.
  • the power supply to the X-ray source and the transmission of the signals supplied by the multichannel detectors are ensured by means of electric cables guided by a winding device, produced for example as described in the patents French No. 2 455 451 and 2 385 632.
  • the presence of these cables affects the speed of execution of these devices by the fact that it limits the movements of the rotor and that it imposes phases of rotation for each rotation. acceleration and braking which unnecessarily increase the times of tomographic examinations.
  • the object of the invention is to overcome the aforementioned drawbacks.
  • the subject of the invention is a computer-assisted tomography apparatus comprising an X-ray source for generating a beam of radiation through an object or the body of a patient to be examined and a multi-channel detector for provide information concerning the intensity of the radiation retransmitted by the object examined, both being mounted on a rotor secured to a stator which surrounds the object examined, characterized in that it comprises at least one scattered light guide side wound around the rotor or on the internal surface of the stator to transmit, optically, between optical transmitter and optical receiver means of the rotor and optical means correspondents of the stator, the information provided by the multichannel detector and the control information for the X-ray source, the assembly being arranged so that on the one hand each optical emitter is in a fixed position relative to one end of a guide of light to make the information to be transmitted through this end and on the other hand, that each receiver in relative motion with respect to a light guide receives the information by lateral diffusion of the light through the external surface surrounding the axis longitudinal of
  • the invention has the advantage that it allows rotations without discontinuity of the rotor in the same direction of rotation around the object or the body of the patient examined. It thus eliminates the dead times in the examinations which were due to the acceleration and braking phases of the tomography apparatuses with cable transmission. It also allows, due to the fact that it uses light guides, high speed optical transmissions, greater than 10 Mbits / s, which makes it possible to obtain image reconstructions by the processing bodies of the external information in very short times.
  • FIG. 1 represents a tomography device according to the invention, comprising means for the optical transmission of information between at least one transmitter fixed to the rotor and light receivers fixed to the stator.
  • FIGS 2 to 4 show different embodiments of the transmission means of Figure 1.
  • Figures 5 and 6 show different embodiments of the invention allowing the optical transmission of information between a transmitter attached to the stator and light receivers attached to the rotor.
  • the tomography device which is shown in Figure 1 comprises a frame 1 or stator inside which rotates a turntable or rotor 2.
  • the rotor 2 is pierced in its center by a hole 3 of sufficient size to allow to have inside the body 4 of a patient to be examined.
  • the rotor and the stator are centered coaxially on an axis 5 perpendicular to the plane of the figure.
  • the rotor 2 supports a radiation source 6 whose fan beam 7 illuminates, through the patient's body 4, multi-channel detectors 8 also supported by the rotor 2 and located in FIG. 1 at the periphery of the hole 3 in a direction diametrically opposite to that of the source 6 relative to the axis 5.
  • the rotor 2 also comprises two optical transmitters constituted by light sources, having the form, for example of laser diodes 9 and 10 of a few mW which are modulated simultaneously by the multichannel detectors 8 through a modulator 11.
  • the laser diodes 9 and 10 are respectively coupled to one end of first and second side scattering light guides 14 and 15 wound on the rotor each over a length of 1/4 turn in two opposite directions from the same point. original 13 of the periphery of the rotor, so that the sum of the lengths of the two guides wound on the rotor makes a U-turn without interruption.
  • Optical receivers or detectors 16 and 17 are placed at two diametrically opposite locations on the internal periphery of the stator 1 to collect the light scattered laterally by each of the guides.
  • Signal amplifiers 18 and 19 respectively connect optical detectors 16 and 17 to processing means 20 possibly constituted by a computer through an adder circuit 21. According to this configuration, like each of the light guides
  • the light sources 9 and 10 are preferably constituted by lasers in the solid state.
  • the light guides will be formed by optical fibers and in this case, the spatial extension of the light sources 9 and 10 around the crown of the stator is obtained by the lateral diffusion of these fibers.
  • These fibers are preferably plastic fibers, such as the type known under the reference PLASTIFO T 301 marketed by the French Law Company OPTECTRON, or under the reference ESKA-C marketed by the Japanese Law Company MITSUBISHI.
  • this diffusion is the natural diffusion of the fiber, it can be considered as constant, at least over lengths of a few meters.
  • the detectors 16 and 17 may be constituted by silicon photodiodes.
  • this bit rate can be increased to 10 M bits / s by artificially increasing the natural diffusion of the fibers and by using for example diodes known under the reference BPW 34 from the company SIEMENS, associated with low noise preamplifiers, such as the amplifier known under the reference SL 550 from the company PLEYSSEY. Under these conditions, a sufficient signal-to-noise ratio of the order of 4 is obtained at the amplifier output, for an incident power of a few micro watts on the photodiodes of the detectors 16 and 17.
  • the first two points do not present any particular difficulties.
  • the heterogeneity of material obtained in this area causes, when the fiber is traversed by a light ray, on the one hand, reflections which come to interfere with the path of light and on the other hand, the exit of light rays through the surface element of the fiber covering the modified zone.
  • several mechanical, physicochemical or chemical processes can be implemented, independently of each other or possibly in a complementary manner.
  • the structural modification can be obtained, for example, for fibers with a sheathed core, by effecting a local reduction in the thickness of the sheath surrounding the core, by scraping, grooving or any equivalent mechanical process, or even by irreversibly modifying the cross section of the fiber, possibly by rolling.
  • the surface of the fiber covering the diffusion zone can be attacked using a solvent.
  • the usable length of a fiber according to the invention will depend on the power of the source, the sensitivity of the photodetector as well as the type of diffusing process applied to the fiber.
  • the maximum usable length of a fiber can be determined by assuming as a first approximation that all the attenuation in the fiber is due to lateral diffusion.
  • the light power P (x) transported by the fiber can be defined by a relation of the form
  • the maximum length of the fiber depends only on l (length of collection of the diffusion), that is to say on the width of the photodiode (without collection optics) and minimum attenuation ratio ⁇ between transmitted power and transmitted power.
  • the exemplary embodiment of FIG. 2 can be further extended to other embodiments neither comprising a single source 9 coupled to a single fiber of length equal to 1 / N turn of the rotor 2, and N detectors regularly distributed over the entire circumference of the stator 1.
  • the transmission means of the embodiment of FIG. 1 can also be modified in the manner which is shown diagrammatically in FIG. 3 where the elements similar to FIGS. 1 and 2 have been represented. with the same references.
  • the two laser diodes 9 and 10 are located at diametrically opposite locations on the rotor 2 and the corresponding optical fibers 14 and 15 are wound in the same direction.
  • the advantage of the transmission device shown is that it makes it possible to simultaneously transmit data in parallel along the fibers 14 and 15.
  • Switches 26, 27, 28 and 29 with two positions are controlled simultaneously by control means 30 to each half turn of the rotor 2 enabling the data or information signals from the detectors 16, 17, 22 and 23 to be sent at suitable times through amplifiers 18, 19, 24 and 25 to corresponding inputs of adder circuits 31, 32, 33 and 34.
  • Adding circuits 35 and 36 ensure the addition of the signals supplied by the outputs of the adders 31 and 34 on the one hand, and 32 and 33 on the other hand.
  • Synchronization of the control means 30 of the switches 26 to 29 with the angular position of the rotor 2 can be ensured from optical sensors, not shown, placed between stator 1 and rotor 2. Naturally this arrangement can be further extended to means of transmission to N parallel data channels, each channel being materialized as in FIG.
  • FIG. 3 by a light source and an optical fiber.
  • FIG. 4 it will be noted that the diagram in FIG. 3 can be further simplified by placing directly at the output of the amplifiers 18 and 24 a first adder circuit 37 and at the output of amplifiers 19 and 25, a second adder circuit 38.
  • the output of adder circuit 37 is connected alternately every half-turn of the rotor 2 to a first input either of an adder circuit 39 or of an adder circuit 40 through a switch 41.
  • the output of the adder circuit 38 is connected alternately every half-turn of the rotor 2 to a second input either of the adder circuit 39 or of the adder circuit 40 through a switch 42.
  • the signals of the first channel (optical fiber 14) are collected at the output of the adder circuit 39 and the signals of the second channel (optical fiber 15) are collected at the output of the additive circuit nector 40.
  • FIGS. 1 to 4 have been described with transmission modes where the data or information signals flow in light guides between rotor and stator, it will be easily understood that, conversely the same solution can also be used to transmit data or information signals between stator 1 and rotor 2.
  • the transmitter, integral with the stator will consist of an optical source modulated and extended by one (or more) fiber ( s) flow-through (s), and the receiver will consist of one (or more) photodiode (s) integral with the rotor.
  • the bandwidth of the transmission medium may be lower than in the other direction, the incident power required on a silicon photodiode may be determined at approximately 100.10 -9 W.
  • a single fiber 43 wound inside the stator may suffice, as well as a single detector on the rotor, 2.
  • this device or part of this device, can be doubled for safety measure, or possibly to pass several channels without multiplexing, as the provisions show, fibers 43, 46 of detectors 44, 45 and from light sources 47, 48 in FIG. 5. It follows that all the preceding diagrams apply in this case.
  • This solution which is represented in FIG. 6 can consist in placing on the rotor 2 a scintillator element 49 possibly consisting of a scintillating optical fiber which will be excited by a light source placed on the stator, this source 50 being modulated by the signal data. information to be transmitted, for example, to control the X-ray source of the rotor.
  • the photons, resulting from the scintillation in the fiber, will be guided by the latter towards light detectors 51 and 52 secured to the rotor 2 connected to an adder 53.
  • scintillating fiber a fiber known under the reference PLASTIFO 200 marketed by the French law company OPTECTRON.
  • a light emitting diode emitting in the blue at a power of around 4010 -6 W can be used to constitute the transmitter 50.
  • 1/4 of this power is absorbed in the fiber 49 , and that the scintillation yield thereof is 10%, that is to say that 10% of this absorbed power propagates in the fiber, one obtains in the fiber, in the emission zone, a power of approximately 10 - 6 W.
  • This power is also distributed in the fiber, on both sides of the emission zone.
  • the absorption lengths of this type of fiber are short, of the order of 1 meter
  • the useful length of the fiber (2 x 1.6 meters) appears under these conditions compatible with the circumference of the rotor.

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Abstract

L'appareil comprend une source rayons X (6) pour générer un faisceau de radiations (7) au travers d'un objet (4) ou du corps d'un patient à examiner et un détecteur multicanaux (8) pour fournir des informations concernant l'intensité du rayonnement retransmis par l'objet examiné. Tous deux sont montés sur un rotor (2) solidaire d'un stator (1) qui entoure l'objet (4) examiné. Il comprend également au moins un guide de lumière à diffusion latérale (14, 15) enroulé autour du rotor (2) ou sur la surface interne du stator (1) pour transmettre, par voie optique, entre des moyens émetteur optique (9, 10) et récepteur optique du rotor (2) et des moyens optiques (16, 17) correspondants du stator (1), les informations fournies par le détecteur multicanaux (8) et les informations de commande de la source de rayons X (6). Application: imagerie médicale. Scanner.

Description

Appareil de tomographie assisté par ordinateur.
La présente invention concerne un appareil de tomographie assisté par ordinateur permettant d'obtenir des tomographies transversales d'objets, de manière très rapide.
Les appareils de tomographie connus comportent une source de rayons X, alimentée par une alimentation haute tension, qui génère un faisceau de rayons X très étroit en direction d'un objet ou du corps d'un patient à examiner. Ce faisceau traverse l'objet ou le corps du patient avant d'être intercepté et mesuré par un détecteur multicanaux. L'ensemble source de rayons X et détecteurs multicanaux est monté sur un plateau ou rotor tournant autour de l'objet examiné à l'intérieur d'un bâti ou stator. Les signaux fournis par les détecteurs multicanaux sont transmis au dispositif de traitement de l'information ou ordinateur extérieur pour former une image de chacune des tranches d'objet ainsi examinées. Dans ces appareils, l'alimentation en puissance de la source de rayons X et la transmission des signaux fournis par les détecteurs multicanaux sont assurés aux moyens de câbles électriques guidés par un dispositif d'enroulement, réalisé par exemple de la façon décrite dans les brevets français n° 2 455 451 et 2 385 632. La présence de ces câbles nuit cependant à la rapidité d'exécution de ces appareils par le fait qu'elle limite les déplacements du rotor et qu'elle impose pour chaque rotation des phases d'accélération et de freinage qui augmentent inutilement les temps des examens tomographiques. Le but de l'invention est de pallier les inconvénients précités.
A cet effet, l'invention a pour objet, un appareil de tomographie assisté par ordinateur comportant une source de rayons X pour générer un faisceau de radiations au travers d'un objet ou du corps d'un patient à examiner et un détecteur multicanaux pour fournir des informations concernant l'intensité du rayonnement retransmis par l'objet examiné, tous deux étant montés sur un rotor solidaire d'un stator qui entoure l'objet examiné, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un guide de lumière à diffusion latérale enroulé autour du rotor ou sur la surface interne du stator pour transmettre, par voie optique, entre des moyens émetteur optique et récepteur optique du rotor et des moyens optiques correspondants du stator, les informations fournies par le détecteur multicanaux et les informations de commande de la source de rayons X, l'ensemble étant disposé de façon que d'une part chaque émetteur optique soit en position fixe relativement à une extrémité d'un guide de lumière pour faire pénétrer par cette extrémité les informations à transmettre et d'autre part, que chaque récepteur en mouvement relatif par rapport à un guide de lumière reçoive les informations par diffusion latérale de la lumière au travers de la surface externe entourant l'axe longitudinal du guide de lumière. L'invention a pour avantage qu'elle permet des rotations sans discontinuité du rotor dans le même sens de rotation autour de l'objet ou du corps du patient examiné. Elle supprime ainsi les temps morts dans les examens qui étaient due aux phases d'accélération et de freinage des appareils de tomographie à transmission par câbles. Elle permet égaiement, du fait qu'elle met en oeuvre des guides de lumière, des transmissions optiques à grand débit, supérieures à 10 Mbits/s, ce qui permet d'obtenir des reconstructions d'image par les organes de traitement de l'information extérieur en des temps très courts.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront ci-après à l'aide de la description faite en regard des dessins annexés dans lesquels :
La figure 1 représente un appareil de tomographie conforme à l'invention, comportant des moyens de transmission optique d'informations entre au moins un émetteur fixé au rotor et des récepteurs de lumière fixés au stator.
Les figures 2 à 4 représentent des variantes de réalisation différentes des moyens de transmissions de la figure 1.
Les figures 5 et 6 représentent des modes de réalisation différents de l'invention permettant la transmission optique d'informations entre un émetteur fixé au stator et des récepteurs de lumière fixés sur le rotor.
L'appareil de tomographie qui est représenté à la figure 1 comprend un bâti 1 ou stator à l'intérieur duquel tourne un plateau tournant ou rotor 2. Le rotor 2 est percé en son centre par un trou 3 de dimension suffisante pour permettre de disposer à l'intérieur le corps 4 d'un patient à examiner. Le rotor et le stator sont centrés coaxialement sur un axe 5 perpendiculaire au plan de la figure. Le rotor 2 supporte une source de rayonnement 6 dont le faisceau en éventail 7 éclaire, au travers du corps 4 du patient, des détecteurs multicanaux 8 également supportés par le rotor 2 et situés sur la figure 1 à la périphérie du trou 3 dans une direction diamétralement opposée à celle de la source 6 par rapport à l'axe 5.
Le rotor 2 comprend également deux émetteurs optiques constitués par des sources lumineuses, ayant la forme, par exemple de diodes laser 9 et 10 de quelques mW qui sont modulées simultanément par les détecteurs multicanaux 8 au travers d'un modulateur 11.
Les diodes laser 9 et 10 sont couplées respectivement à une extrémité de premier et second guides de lumière à diffusion latérale 14 et 15 enroulés sur le rotor chacun sur une longueur de 1/4 de tour suivant deux directions opposées à partir d'un même point d'origine 13 de la périphérie du rotor, de façon que la somme des longueurs des deux guides enroulés sur le rotor fasse un demi-tour sans interruption.
Des récepteurs ou détecteurs optiques 16 et 17 sont placés à deux endroits diamétralement opposés sur la périphérie interne du stator 1 pour recueillir la lumière diffusée latéralement par chacun des guides. Des amplificateurs de signaux 18 et 19 relient respectivement des détecteurs optiques 16 et 17 à des moyens de traitement 20 constitués éventuellement par un ordinateur au travers d'un circuit additionneur 21. Suivant cette configuration, comme chacun des guides de lumière
14 et 15 a une longueur de 1/4 de tour, il y a toujours quelque soit la position du rotor 2, relativement au stator 1, un guide de lumière en face d'un des deux détecteurs de lumière 16 ou 17. De la sorte, les détecteurs 16 et 17 captent alternativement, quelques soient les positions du rotor 2, les signaux fournis par les détecteurs multicanaux 8 et diffusés simultanément par les guides de lumière 14 et 15.
Pour la bonne réalisation de l'invention les sources lumineuses 9 et 10 sont constituées de préférence par des lasers à l'état solide. A titre d'exemple, compte tenu du débit de 10 Mbits/s et des puissances lumineuses nécessaires, des lasers tels que le type HLP 1600 de HITACHI de puissance Po = 15 mW, ou le type TXSK 2101 de TELEFUNKEN de puissance Po = 10 mW, conviennent. De préférence, les guides de lumière seront formés par des fibres optiques et dans ce cas, l'extension spatiale des sources lumineuses 9 et 10 autour de la couronne du stator est obtenue par la diffusion latérale de ces fibres. Ces fibres sont de préférence des fibres plastiques, telles que le type connu sous la référence PLASTIFO T 301 commercialisées par la Société de Droit Français OPTECTRON, ou sous la référence ESKA-C commercialisées par la Société de droit Japonais MITSUBISHI. La puissance rayonnée latéralement par ces fibres, sur 1cm de longueur, est typiquement 2 à 5 10-5 Po, soit, 20 à 50 10- 9 W pour Po = 10-3 W.
Du fait que cette diffusion est la diffusion naturelle de la fibre, on peut la considérer comme constante, au moins sur des longueurs de quelques mètres.
Les détecteurs 16 et 17 pourront être constitués par des photodiodes au silicium.
Dans ces conditions, comme l'énergie nécessaire à la détection de
1 bit par une photodiode au silicium éclairée sur une surface de quelque mm2 peut être estimée à environ 10- 14 joule, le débit maximum possible que l'on pourra escompter sera :
Dmax = = 2 à 5 M bits/s en collectant la lumière diffusée latéralement à la fibre sur un 1 cm de celle-ci dans tout l'espace.
En pratique, ce débit peut être porté à 10 M bits/s en augmentant artificiellement la diffusion naturelle des fibres et en utilisant par exemple des diodes connues sous la référence BPW 34 de la société SIEMENS, associés à des préamplificateur à faible bruit, tel que l'amplificateur connu sous la référence SL 550 de la Société PLEYSSEY. On obtient dans ces conditions un rapport signal à bruit suffisant de l'ordre de 4 en sortie d'amplificateur, pour une puissance incidente de quelques micro watts sur les photodiodes des détecteurs 16 et 17.
Ces résultats peuvent être obtenus, par exemple, en réglant la puissance du laser à typiquement 10.10- 3 W, en collectant au niveau des détecteur 16 et 17 la lumière diffusée par chacune des fibres dans tout l'espace à l'aide d'une optique de collection appropriée et en augmentant la diffusion latérale de la fibre.
Les deux premiers points n'offrent pas de difficultés particulières. En ce qui concerne le dernier point, on pourra augmenter la diffusion latérale normale d'une fibre d'un facteur compris entre 10 et 1000 en modifiant la structure de celle-ci sur une zone déterminée de sa surface. L'hétérogénéité de matière obtenue dans cette zone provoque, lorsque la fibre est parcourue par un rayon lumineux, d'une part, des réflexions qui viennent contrarier le cheminement de la lumière et d'autre part, la sortie des rayons lumineux au travers de l'élément de surface de la fibre recouvrant la zone modifiée. Pour obtenir cette modification de structure plusieurs procédés mécaniques, physico-chimiques ou chimiques peuvent être mis en oeuvre, indépendamment les uns des autres ou éventuellement de façon complémentaire. Au plan mécanique la modification de structure peut être, obtenue par exemple, pour des fibres à coeur gainé, en effectuant une réduction locale de l'épaisseur de la gaine entourant le coeur, par grattage, rainurage ou tout procédé mécanique équivalent ou encore, en modifiant de façon irréversible la section de la fibre, éventuellement, par laminage.
Au plan physico-chimique, on pourra inclure dans le coeur de la fibre au moment de sa fabrication des éléments en poudre solide, métallique, abrasifs etc.. ou encore mélanger dans la zone de diffusion des polymères non miscibles comme par exemple, du polystyrène avec du polyméthacrylate de méthyle.
Au plan chimique, la surface de la fibre recouvrant la zone de diffusion pourra être attaquée à l'aide d'un solvant.
Ces différents procédés aboutissent à la création d'un défaut qui s'il est constant par unité de longueur tout le long de la fibre, conduit à une intensité de lumière diffusée en chaque point le long d'une fibre qui diminue suivant une fonction exponentielle de la distance qui sépare le point considéré de la source de lumière excitant la fibre. Il en résulte que, pour une application donnée, la longueur utilisable d'une fibre selon l'invention dépendra de la puissance de la source, de la sensibilité du photodétecteur ainsi que du type de procédé diffusant appliqué à la fibre.
Si ces différents procédés favorisent la collection par photodiode de la lumière diffusée, il est clair aussi que les pertes dans les fibres ainsi modifiées sont fortement augmentées, et que par conséquent, la longueur utile d'une fibre se trouve réduite. A cet égard la longueur maximum utilisable d'une fibre pourra être déterminée en supposant en première approximation que toute l'atténuation dans la fibre est due à la diffusion latérale. Comme en tout point d'abscisse x d'une fibre optique la puissance lumineuse P(x) transportée par la fibre peut être définie par une relation de la forme
P(x) = Po exp - α x où Po est la puissance optique du faisceau de lumière introduit à l'entrée d'une fibre, la perte par diffusion, sur une petite distance dx = 1 vaut alors
On définit ainsi la longueur x max telle qu'à cette abscisse, p (x) = r . Po, soit la puissance de diffusion encore utilisable. En développant les calculs on obtient : ^
Autrement dit, la longueur maximum de la fibre, à condition qu'on puisse lui donner l'atténuation optimum, ne dépend que de l (longueur de collection de la diffusion), c'est-à-dire de la largeur de la photodiode (sans optique de collection) et du rapport d'atténuation minimum \ entre puissance diffusée et puissance émise.
A titre d'exemple en fixant les puissances Po = 10 mW et P min sur une photodiode = 4.10-6 W : avec une collection de diffusion effectuée sur 1/3 d'espace (sans optique), la puissance diffusée sera de : 12 10-6 W ; d'où = 1, 2 10- 3,
Si 1 = 3 mm est la largeur de la photodiode, le coefficient d'atténuation optimum sera α p = 1.1 10-2cm-1 (9,5 dB/m) et la longueur maximum de la fibre sera x max 4 = 92 cm.
Comme les circonférences des rotors des tomographes possèdent généralement des longueurs au moins égales à 3 mètres, le calcul précédent montre que l'exemple de réalisation de la figure 1 est tout à fait réalisable avec deux fibres optiques et deux détecteurs. L'invention n'est cependant pas limitée, dans ses applications, à des circonférences de rotor inférieures à trois mètres et notamment on pourra, pour des circonférences plus grandes, multiplier le nombre de détecteurs répartis sur la surface du stator et modifier les moyens de transmission, du mode de réalisation de la figure 1 de la manière représentée schématiquement à la figure 2 où pour simplifier la description seulement les éléments similaires de la figure 1, indispensables à la bonne compréhension du schéma ont été représentés avec les mêmes références. Sur cette figure, une seule diode laser, par exemple 9, est couplée à une seule fibre optique 14 dont la longueur correspond à 1/4 de tour. Dans cet exemple, seulement 4 détecteurs 16, 17, 22 et 23 sont nécessaires. Ces détecteurs sont reliés respectivement à des amplificateurs 18, 19, 24 et 25, et les signaux sortant de ces amplificateurs sont appliqués sur les entrées correspondantes d'un circuit additionneur 21 à quatre entrées.
Naturellement, l'exemple de réalisation de la figure 2 peut encore être étendu à d'autres réalisations ni comportant qu'une seule source 9 couplée à une seule fibre de longueur égale à un 1/N tour du rotor 2, et N détecteurs régulièrement répartis sur toute la circonférence du stator 1. Egalement, les moyens de transmissions du mode de réalisation de la figure 1 peuvent encore être modifiés de la manière qui est représentée schématiquement à la figure 3 où les éléments similaires aux figures l et 2 ont été représentés avec les mêmes références. Sur cette figure, les deux diodes laser 9 et 10 sont situées à des endroits diamétralement opposés sur le rotor 2 et les fibres optiques 14 et 15 correspondantes sont enroulées dans le même sens. L'intérêt du dispositif de transmission représenté est qu'il permet de transmettre simultanément des données en parallèle le long des fibres 14 et 15. Des commutateurs 26, 27, 28 et 29 à deux positions sont commandés simultanément par des moyens de commande 30 à chaque demi tour du rotor 2 permettant d'envoyer à des instants propices, les données ou signaux d'information issues des détecteurs 16, 17, 22 et 23 au travers des amplificateurs 18, 19, 24 et 25 sur des entrées correspondantes de circuits additionneurs 31, 32, 33 et 34. Des circuits additionneurs 35 et 36 assurent l'addition des signaux fournis par les sorties des additionneurs 31 et 34 d'une part, et 32 et 33 d'autre part. La synchronisation des moyens de commande 30 des commutateurs 26 à 29 avec la position angulaire du rotor 2 pourra être assurée à partir de capteurs optiques, non représentés, placés entre stator 1 et rotor 2. Naturellement cette disposition peut encore être étendue à des moyens de transmission à N voies de données parallèles, chaque voie étant matérialisée comme sur la figure 3 par une source lumineuse et une fibre optique. Suivant une autre variante de réalisation de l'invention qui est représentée à la figure 4. on notera que le schéma de la figure 3 peut encore être simplifié en plaçant directement à la sortie des amplificateurs 18 et 24 un premier circuit additionneur 37 et à la sortie des amplificateurs 19 et 25, un deuxième circuit additionneur 38. La sortie du circuit additionneur 37 est reliée alternativement tous les demi-tours du rotor 2 à une première entrée soit, d'un circuit additionneur 39 soit, d'un circuit additionneur 40 au travers d'un commutateur 41. La sortie du circuit additionneur 38 est reliée alternativement tous les demi-tours du rotor 2 à une deuxième entrée soit, du circuit additionneur 39 soit, du circuit additionneur 40 au travers d'un commutateur 42. Les signaux de la première voie (fibre optique 14) sont recueillis à la sortie du circuit additionneur 39 et les signaux de la deuxième voie (fibre optique 15) sont recueillis à la sortie du circuit additionneur 40.
Bien que les exemples de réalisation des figures 1 à 4 aient été décrits avec des modes de transmission où les données ou signaux d'information s'écoulent dans des guides de lumière entre rotor et stator, on concevra sans difficultés qu'à l'inverse la même solution peut aussi être utilisée pour transmettre des données ou signaux d'information entre stator 1 et rotor 2. Dans ce cas l'émetteur, solidaire du stator sera constitué par une source optique modulée et étendue par une (ou plusieurs) fibre(s) dîffusante(s), et le récepteur sera constitué de une (ou plusieurs) photodiode(s) solidaire(s) du rotor. Compte tenu du fait que dans ce sens de transmission, la bande passante du support de transmission, peut être plus faible que dans l'autre sens, la puissance incidente nécessaire sur une photodiode au silicium pourra être déterminée à environ 100.10-9W.
En reprenant les calculs précédents, la longueur maximum de la fibre vaudra alors pour Po = 10-3W, ^ = 10-4 et une collection de la diffusion sur 3 mm, dans 1/3 de l'espace : xo max = = 3,7 mètres de plus : α opt = 3.10-3 cm-1 ( 2,6 dB/m)
Par conséquent dans ce cas, comme cela est représenté à la figure 5, une seule fibre 43 enroulée à l'intérieur du stator peut suffir, de même qu'un seul détecteur sur le rotor, 2.
Néanmoins, ce dispositif, ou partie de ce dispositif, pourra être doublé par mesure de sécurité, ou éventuellement pour passer plusieurs voies sans multiplexage, comme le montre les dispositions, des fibres 43, 46 des détecteurs 44, 45 et dès sources lumineuses 47, 48 sur la figure 5. Il s'en suit que tous les schémas précédents s'appliquent dans ce cas.
De plus, compte tenu des faibles puissances mises en jeu h l'émission, on pourra encore envisager l'utilisation de diodes électroluminescentes à très fort rendement à la place de diodes laser. Cependant une deuxième solution, de transmission d'informations entre stator et rotor pourra être encore envisagée.
Cette solution qui est représentée à la figure 6 peut consister à placer sur le rotor 2 un élément scintillateur 49 constitué éventuellement par une fibre optique scintillante qui sera excitée par une source lumineuse placée sur le stator, cette source 50 étant modulée par les données aux signaux d'information à transmettre par exemple, pour commander la source de rayons X du rotor.
Les photons, issus de la scintillation dans la fibre, seront guidés par celle-ci vers des détecteurs de lumière 51 et 52 solidaires du rotor 2 reliés à un additionneur 53.
A titre d'exemple, non limitatif il sera possible d'utiliser comme fibre scintillante, une fibre connue sous la référence PLASTIFO 200 commercialisée par la Société de droit français OPTECTRON.
Dans ce mode d'utilisation, on pourra employer pour constituer l'émetteur 50, une diode électroluminescente émettant dans le bleu à une puissance d'environ 4010-6W. En supposant que 1/4 de cette puissance est absorbée dans la fibre 49, et que le rendement de scintillation de celle-ci est de 10%, c'est-à-dire que 10% de cette puissance absorbée se propage dans la fibre, on obtient dans la fibre, dans la zone d'émission, une puissance d'environ 10- 6W. Cette puissance se réoartit également dans la fibre, de part et d'autre de la zone d'émission. Comme les longueurs d'absorption de ce type de fibres sont courtes, de l'ordre de 1 mètre
(α 10 -2 cm- 1), en fixant la puissance lumineuse minimum détectable dans la fibre à 100.10-9 W on pourra déterminer par exemple la distance x, ou un minimum de détection peut encore être obtenu en appliquant la relation : „ = eχp - 10- 2 x, soit dans le cas present x = 1,6 metres *
A condition de placer un détecteur 51 ou 52 à chaque extrémité de la fibre, la longueur utile de la fibre (2 x 1,6 mètre) apparaît dans ces conditions compatible avec la circonférence du rotor.
Dans ce cas encore, on pourra étendre le principe à plus d'une source sur la stator d'une manière analogue au schéma de la figure 2.

Claims

REVENDICATIONS
1. Appareil de tomographie assisté par ordinateur comportant une source de rayons X (6) pour générer un faisceau de radiations (7) au travers d'un objet (4) ou du corps d'un patient à examiner et un détecteur multicanaux (8) pour fournir des informations concernant l'intensité du rayonnement retransmis par l'objet examiné, tous deux étant montés sur un rotor (2) solidaire d'un stator (1) qui entoure l'objet (4) examiné, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un guide de lumière à diffusion latérale (14, 15, 43, 46 ; 49) enroulé autour du rotor (2) ou sur la surface interne du stator (1) pour transmettre, par voie optique, entre des moyens émetteur optique (9, 10) et récepteur optique (44, 45 ; 51, 52) du rotor et des moyens optiques correspondants (16, 17 ; 22, 23 ; 47, 48 ; 50) du stator (1), les informations fournies par le détecteur multicanaux (8) et les informations de commande de là source de rayons X (6), l'ensemble étant disposé de façon que d'une part, chaque émetteur optique soit en position fixe relativement à une extrémité d'un guide de lumière pour faire pénétrer par cette extrémité les informations à transmettre et d'autre part, que chaque récepteur en mouvement relatif par rapport à un guide de lumière reçoive les informations par diffusion latérale de la lumière au travers de la surface externe entourant l'axe longitudinal du guide de lumière.
2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le guide de lumière (14, 15 ; 43, 46 ; 49) est constitué par une fibre optique à diffusion de lumière latérale dont la structure est modifiée dans une zone voisine de sa surface.
3. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le guide de lumière (14, 15 ; 43, 46 ; 49) est constitué par une fibre optique scintillante.
4. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens émetteurs optiques (9, 10 ; 47, 48 ; 50) sont formés par des lasers solides.
5. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que les récepteurs optiques (16, 17 ; 22, 23) sont constitués par des diodes semi-conductrices.
6. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que pour transmettre les informations des détecteurs multicanaux les guides de lumière sont formés par deux fibres optiques à diffusion latérale enroulées sur le rotor (2) sur une longueur de 1/4 de tour chacune, excitées chacune par un émetteur de lumière (9, 10) et en ce qu'il comprend deux récepteurs de lumière (16, 17) placés sur le stator à des endroits diamétralement opposés.
7. Appareil selon l'une quelconque des revendications l à 5, caractérisé en ce que pour transmettre les informations des détecteurs multicanaux le guide de lumière est formé par une seule fibre optique (14) à diffusion latérale enroulée sur le rotor (2) sur une longueur de 1/4 de tour, et excitée par un unique émetteur de lumière (9) et en ce qu'il comprend quatre récepteurs de lumière régulièrement répartis (16, 17, 22, 23) sur la surface interne du stator.
8. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que pour transmettre des informations des détecteurs multicanaux les guides de lumière sont constitués par deux fibres optiques alimentées par deux voies d'informations différentes.
9. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que pour transmettre les informations des détecteurs multicanaux le guide de lumière est constitué par une fibre optique à diffusion latérale enroulée autour du rotor (2) sur une longueur de tour, N étant un entier positif, et en ce qu'il comprend N récepteurs de lumière régulièrement répartis sur la surface interne du stator (1).
10. ppareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que pour transmettre des informations entre le stator (1) et la source de rayons X, le guide de lumière est constitué par une fibre scintillante (43, 46) enroulée sur la surface interne du stator excitée à une extrémité par un émetteur de lumière du stator modulé par les informations à transmettre et en ce qu'il comprend au moins un récepteur de la lumière diffusée par la fibre scintillante disposée sur le rotor (2).
11. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que pour transmettre des informations entre le stator (1) et la source de rayons X le guide de lumière est constitué par une fibre scintillante (49) enroulée sur le rotor (2), excitée latéralement par un émetteur de lumière (50) disposé sur le stator (1) et modulé par les informations à transmettre et en ce qu'il comprend au moins un récepteur de lumière disposé à une extrémité de la fibre pour recueillir les informations véhiculées la long de la fibre (49).
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