FR2485915A1 - Procede et dispositif pour definir une repartition d'absorption de rayonnement dans une partie d'un corps - Google Patents

Abstract

DISPOSITIF POUR DEFINIR UNE REPARTITION D'ABSORPTION DE RAYONNEMENT DANS UNE PARTIE D'UN CORPS, AVEC LEQUEL, PAR RESULTAT DE MESURE OBTENU, IL EST CALCULE UNE CONTRIBUTION A LA VALEUR D'ABSORPTION DANS CHAQUE ELEMENT D'UN ENSEMBLE MATRICIEL SUPPOSE SE TROUVER DANS LADITE PARTIE EXAMINEE. LADITE CONTRIBUTION EST EGALE AU RESULTAT DE MESURE, MULTIPLIE PAR UN FACTEUR DE PONDERATION FONCTION DE LA DISTANCE DE L'ELEMENT A LA VOIE DE MESURE LE LONG DE LAQUELLE CE RESULTAT EST DETERMINE. CE CALCUL PERMET DE DETERMINER DE FACON RAPIDE LA REPARTITION D'ABSORPTION RECHERCHEE. LES OPERATIONS DELICATES ET COMPLIQUEES, TELLES QUE PAR EXEMPLE DES CONVOLUTIONS ET INTERPOLATIONS, SONT DANS CE CAS SUPERFLUES. APPLICATION : TOMOGRAPHIE.

Description

-1- "Procédé et dispositif pour définir une répartition d'absorption de

rayonnement dans une partie d'un corps". L'invention concerne un procédé pour définir une

répartition d'absorption de rayonnement dans une par-

tie d'un corps, procédé suivant lequel cette partie

de corps est soumise à l'influence d'au moins un fais-

ceau de rayonnement à faible section transversale qui passe par ladite partie de corps suivant plusieurs directions différentes, le rayonnement ayant traversé

le corps étant mesuré pour chaque direction pour pou-

voir déduire de la sorte des résultats de mesure qui sont une mesure pour l'atténuation dudit faisceau le long d'une voie de mesure suivie par le faisceau, lesdits résultats de mesure permettant de déduire des valeurs d'absorption qui appartiennent aux éléments d'un ensemble matriciel dans lequel est représentée

la répartition d'absorption de rayonnement.

L'invention concerne également un dispositif tomo-

graphique utilisé en combinaison avec un ordinateur et

permettant la mise en oeuvre du procédé précisé ci-

dessus, ce dispositif tomographique comportant au moins

une source devant engendrer un rayonnement traver-

sant le corps, un dispositif de détection pour détec-

ter le rayonnement et pour fournir des résultats de mesure, au moins un chAssis portant la source et le dispositif de détection, des moyens pour faire mouvoir au moins la source afin d'explorer avec le faisceau de rayonnement ladite partie du corps, un dispositif de traitement qui sur la base des résultats de mesure permet de définir des valeurs d'absorption, une mémoire pour emmagasiner lesdites valeurs d'absorption, ainsi

qu'un dispositif de reproduction pour reproduire les-

dites valeurs d'absorption.

Un procédé et un dispositif tomographique tel que décrit ci-dessus sont connus du brevet américain N0 3.983.398. Le procédé décrit, en particulier le -2- traitement des résultats de mesure dans le dispositif tomographique en question, est compliqué. En effet, le

traitement des résultats de mcsure comporte les opéra-

tions suivantes:

- le classement ou rangement des résultats de me-

sure de façon que finalement ces résultats de mesure respectent un ordre de succession comme si ces résultats avaient été obtenus le long de voies de mesure parallèles, - l'interpolation entre les résultats de mesure

rangés de la sorte, pour déterminer des résul-

tats de mesure fictifs qui auraient été mesurés

le long de voies de mesure en oitre équidistan-

tes, - la convolution des résultats de mesure fictifs avec une série de nombres, ce qui fournit une série de valeurs convoluées, et - le calcul d'une contribution de chaque valeur convoluée à un élément qui entièrement ou en partie se trouve sur une voie appartenant au résultat de mesure fictif, calcul pour lequel est pratiqué une interpolation entre des valeurs

convoluées "adjacentes".

Il est évident qu'un dispositif devant effectuer les

opérations compliquées décrites ci-dessus, est compli-

qué lui-aussi.

Or, le but de l'invention est d'indiquer un procé-

dé et de procurer un dispositif tomographique à ordina-

teur lors de l'emploi desquels, sur la base des résul-

tats de mesure, la définition simple (et rapide) des valeurs d'absorption a lieu de façon telle que, quasi

immédiatement après la définition du dernier résul-

tat de mesure, l'on dispose d'une répartition d'absorp-

tion de rayonnement pouvant être visualisée sur le dis-

positif de reproduction.

Un autre but de l'invention est d'indiquer un pro-

cédé et de procurer un dispositif tomographique à ordi-

-3- nateur lors de l'emploi desquels la précision des valeurs

d'absorption à définir n'est pas influencée défavorable-

ment par des interpolations et autres opérations de ce genre. A cet effet, le procédé conforme à l'invention est remarquable en ce qu'à l'égard de chaque résultat de mesure, il est calculé séparément pour chaque élément sa contribution à la valeur d'absorption, le résultat de mesure étant multiplié par un facteur de pondération qui est fonction de la distance la plus courte entre d'une part l'élément dont la contribution est calculée et d'autre part la voie de mesure le long de laquelle est défini le résultat de mesure, après quoi la valeur d'absorption dans un élément est définie par sommation des contributions obtenues de la sorte pour chaque élément. Le procédé conforme à l'invention repose sur la

connaissance de la base des algorithmes de reconstruc-

tion qui sont pratiqués dans le domaine de la tomo-

graphie à l'aide d'un ordinateur. On peut en déduire

qu'une répartition d'absorption f (r, t), ces ré-

férence r et ? étant les coordonnées dans un plan à système de coordonnées polaires, peut être exprimée par la formule suivante 2rt oe f (r,(1) = | i g (r', e). q (r. cos ('f-e) - r') dr'dO (1) dans laquelle q (r) = fr4. exp (-2 C irR) dR (2) alors que g (r', Q) sont des résultats de mesure le long de voies qui, à une distance r', dépassent l'origine du système de coordonnées (r, L) sous un angle b, cet angle 0 variant de O à 27Z. L'invention repose sur l'idée que pour un point à coordonnées (r, 'f) , le résultat de mesure g (rt,- 6) fournit une contribution égale à af (r, t; r1, e1) = g (r1, e1) * q (r. cos (f- e1) -rt) (3) -4- La contribution LÉ f suivant la formule (3) est donc égale au résultat de mesure g (r1,9) qui est multiplié par une fonction de la distance la plus courte d entre le point (r, Lf) et la voie de mesure le long de laquelle est défini le résultat de mesure

g (rf, 1 Il est maintenant donc clair que la va-

leur d'absorption dans un élément déterminé est assurée

par la définition séparée pour chaque résultat de me-

sure de ladite contribution TAf par élément, après

quoi doit avoir lieu la sommation de toutes les con-

tributions A f pour chaque élément.

Les facteurs de pondération q(r. cos (tP- O)-r.) ou q(d) sont définis à l'aide de la formule (2), la valeur intégrale étant calculée entre les valeurs +Rn et - Rn, ladite référence Rn étant égale à á, alors que a est la distance la plus grande entre les centres de deux voies de mesure adjacentes dans le corps. La formule (2) ci-dessus fournit alors: - S (in d/a) cos (>Z.d/a) - 1 q (d) 2. I.a.d. + 2 TR.: (lj) Pour chaque valeur d, cette formule (4) permet de définir de, façon exacte le facteur de pondération qui appartient à l'élément dans le plan (r, 'T) et au résultat de mesure g(r1, 1). Pour chaque résultat de mesure, il faut donc calculer de façon précise la contribution tà f d'une valeur d'absorption f (r, <)

et à cette occasion des interpolations et autres opé-

rations de ce genre pour mieux approcher les valeurs d'absorption sont superflues. De plus, les opérations compliquées telles que les classements et convolutions

3 de valeurs de mesure et les interpolations sont évitées.

Un mode de réalisation d'un procédé conforme à l'invention, mode suivant lequel un plan du corps est

soumis à l'influence d'un faisceau de rayonnement di-

vergent à faible section transversale suivant plusieurs

directions différentes, ce faisceau pouvant 8tre divi-

sé en plusieurs faisceaux de rayonnement à faible sec-

tion transversale à l'aide desquels est mesuré simul-

-5- tanément le rayonnement qui a traversé le corps le long des voies de mesure appartenant auxdits faisceaux est remarquable en ce qu'à l'égard des résultats de

mesure obtenus simultanément, il est calculé distinc-

tement et simultanément une contribution à la valeur d'absorption d'un élément d'un ensemble matriciel bidimensionnel. Un tel procédé a l'avantage que, grâce au calcul simultané (parallèle) des contributions aux valeurs

d'absorption, il est possible de reconstruire rapide-

ment l'image d'une répartition d'absorption dans un plan d'un corps, cette reconstruction ne nécessitant

pas de calculs compliqués (par exemple des interpola-

tions, convolutions ou transformations de Fourier).

Un dispositif tomographique opérant à l'aide d'un ordinateur et permettant la mise en oeuvre d'un procédé conforme à l'invention est remarquable en ce que le dispositif de traitement de ce dispositif tomographique comporte:

- un générateur pour engendrer des facteurs de pon-

dération en fonction des coordonnées d'un élément à l'égard duquel une contribution est calculée, ainsi qu'en fonction des coordonnées de la voie

de mesure le long de laquelle est défini un ré-

sultat de mesure, coordonnées qui sont présentées audit générateur de facteur de pondération, - au moins un circuit multiplicateur pour multiplier

le résultat de mesure par le facteur de pondéra-

tion correspondant, but dans lequel ce circuit mul-

tiplicateur est raccordé au générateur de fac-

teurs de pondération, et - un dispositif de sommation dont une entrée est raccordée à une sortie du circuit multiplicateur et qui sert à la sommation des contributions calculées par élément, une sortie dudit circuit

de sommation étant raccordée à la mémoire.

Un tel dispositif tomographique opérant en com-

-6-

binaison avec un ordinateur offre l'avantage que l'em-

ploi de moyens simples permet de réaliser une image

d'une partie du corps soumis à l'influence d'un rayon-

nement.

Un mode de réalisation d'un tel dispositif tomo-

graphique conforme à l'invention, le dispositif de dé-

tection étant formé par une rangée de détecteurs qui sont adjacents suivant une circonférence de cercle, ledit dispositif tomographique ayant l'avantage de

permettre la reconstruction rapide de l'image d'ab-

sorption de rayonnement dans un plan d'un corps grâce au traitement en parallèle des résultats de mesure, est remarquable en ce que le générateur de facteurs

de pondération est divisé en plusieurs parties de gé-

nérateur indépendantes, le nombre de ces parties de générateur étant au moins égal au nombre de détecteurs qui simultanément fournissent un résultat de mesure, alors que, par partie de générateur, le dispositif

tomographique comporte au moins un circuit multipli-

cateur.

Un autre dispositif tomographique opérant en com-

binaison avec un ordinateur et permettant la mise en

oeuvre du procédé conforme à l'invention est remar-

quable en ce que chaque partie de générateur comporte une mémoire de facteur de pondération et un circuit qui, sur la base des coordonnées propres à une voie de mesure et à un élément et fournies à ladite partie de générateur, forment une adresse pour la recherche

d'un facteur de pondération dans la mémoire correspon-

dante. Un dispositif tomographique réalisé de la sor-

te s'est avéré avantageux étant donné que les facteurs

de pondération sont définis en référence aux coordon-

nées réelles de la voie de mesure appartenant au ré-

sultat de mesure à traiter, de sorte qu'il est admis seulement un écart aussi réduit que possible entre

l'agencement de mesure et les valeurs calculées uti-

lisées lors de la reconstruction.

Un dispositif tomographique préférentiel conforme -7-

à linvention et utilisé en combinaison avec un ordi-

nateur est remarquable en ce que pour chaque circuit,

le dispositif comporte plusieurs circuits multiplica-

teurs et plusieurs circuits d'addition, le nombre de ces circuits multiplicateurs et circuits d'addition étant égal au nombre d'éléments dans une rangée de

l'ensemble matriciel et lesdits circuits étant attri-

bués à un numéro d'élément dans la rangée, alors que les sorties des circuits d'addition sont raccordée,

à travers un circuit multiplexeur, à la mémoire de fac-

teur de pondération dont la sortie est raccordée, à

travers un circuit démultiplexeur, aux circuits multi-

p1izcateurs successifs appartenant au circuit d'addi-

tion, tandis que, de tous les circuits multiplicateurs

qui sont attribués à un même numéro d'élément, une sor-

tie est raccordée à une entrée d'un circuit de sommation, le nombre de circuits de sommation dans le dispositif de sommation étant égal au nombre d'éléments dans une rangée de l'ensemble matriciel, alors qu'une sortie du circuit de sommation est raccordée, à travers un

circuit d'addition de sortie, à un emplacement unidi-

mensionnel de la mémoire pour l'emmagasinage de valeurs d'absorption des éléments d'une colonne de l'ensemble matriciel. Un tel dispositif tomographique s'est avéré avantageux puisqu'à l'aide de celui-ci, il est calculé,

par détecteur, toujours simultanément une contribu-

tion pour chaque élément d'une rangée de l'ensemble matriciel, lesdites contributions ainsi calculées étant, à l'état additionné, présentées aux éléments

distincts dans la rangée uniquement à travers les cir-

cuits de sommation, ce qui permet la reconstruction très rapide de l'image de la répartition d'absorption alors que pourtant l'espace de mémoire indispensable

reste restreint.

La description suivante, en regard des dessins an-

nexés, le tout donné à titre d'exemple, fera bien com-

prendre comment l'invention peut être réalisée.

-8- La figure 1 est une vue en élévation schématique d'un dispositif tomographique réalisé conformément à

l'invention et utilisé en combinaison avec un ordina-

teur.

La figure 2 montre un ensemble matriciel d'élé-

ments en référence auquel est expliqué la définition

des contributions aux valeurs d'absorption en con-

formité à l'invention.

La figure 3 est un schéma synoptique illustrant un mode de réalisation d'un dispositif de traitement

et d'une mémoire destinés au dispositif tomographi-

que selon la figure 1.

La figure 4 est un schéma synoptique assez détaillé

illustrant un mode de réalisation préféré d'une par-

tie du dispositif de traitement et d'une mémoire en

conformité à l'invention.

La figure 5 est un schéma synoptique donné en va-

riante à l'égard d'une partie du dispositif de traite-

ment et d'une partie de la mémoire de la figure 4.

La figure 6 est un autre schéma synoptique donné en variante à l'égard d'une partie du dispositif de traitement et d'une partie de la mémoire de la figure 4.

Un dispositif tomographique tel que celui repré-

senté schématiquement sur la figure 1 comporte une sour-

ce de rayonnement 1, de préférence une source de rayons X, ladite source pouvant toutefois 8tre formée également par un isotope radio-actif, par exemple

l'isotope Am 241. A l'aide d'un diaphragme 2, le fais-

ceau émis par la source 1 est collimaté de façon à devenir un faisceau de rayonnement divergent 3 situé

dans un pla& l'épaisseur du faisceau 3, mesurée per-

pendiculairement à son plan, étant comprise par exem-

ple entre 3 mm et 25 mm, le taux de divergence du fais-

ceau dans le plan étant déterminé par l'angleA. Le faisceau 3 frappe une rangée de détecteurs 4 formée

par des détecteurs distincts 5 qui mesurent le rayon-

nement et qui définissent des faisceaux de rayonnement - 9-

3a, la largeur des détecteurs distincts 5 et l'écar-

tement entre ceux-ci définissant la précision spatiale caractérisant l'exploration d'un objet 7 situé sur une table 6. La rangée 4 qui est symétrique par rapport au rayon central 8, comporte par exemple 300 détecteurs , la distance d'axe en axe de deux détecteurs voi- sins 5 étant égale à quelques millimètres. En guise de

dispositif de détection, il est possible aussi d'uti-

liser une chambre d'ionisation allongée remplie d'un gaz et contenant une rangée de régions distinctes d'électrodes détectrices. L'objet 7 est déplaçable perpendiculairement au plan du faisceau de rayonnement 3 dans la direction longitudinale de l'axe 9 qui est situé dans l'objet 7 et qui représente l'axe central -15 du châssis circulaire 10, de sorte qu'il est possible

d'irradier dans l'objet 7 différentes sections de celui-

ci. L'ensemble que forment la source 1 et la rangée de détecteur 4 est à même de tourner autour de l'axe 9, de sorte qu'une section de l'objet 7 peut être

soumise à l'influence du rayonnement suivant diffé-

rentes directions situées dans ladite section. La rotation du châssi. fO guidé à l'aide des paliers 11,

est assurée par des moyens d'entra nement, par exem-

ple un engrenage 12 et un moteur 13. Il est possible d'imposer au châssis 10 une rotation soit continue soit pas à pas; dans ce dernier cas, après chaque pas, la source de rayonnement 1 envoie un "éclair de

rayonnement" dans l'objet 7.

Les signaux de mesure débités par les détecteurs sont amplifiés à l'aide des amplificateurs 14, et

fournis ensuite à un convertisseur 15 dans lequel les-

dits signaux sont corrigés de façon connue en ce qui

concerne leur décalage comparés à une valeur de ré-

férence,Quumérisés, puis convertis en valeurs loga-

rithmiques et calibrés en référence à des tableaux

de logarithme et de calibrage incorporés au conver-

-10- tisseur de signal. Les signaux numériques disponibles

à la sortie du convertisseur 15 sont présentés au cir-

cuit de traitement 16. De préférence, le convertisseur comporte, par détecteur, une partie de convertisseur

15, toutes les parties 15 fonctionnant en parallèle.

Dans ledit circuit 16 les résultats de mesure trans-

formés en valeurs numériques sont convertis en valeurs

d'absorption qui représentent une image de reconstruc-

tion et qui sont emmagasinées dans la mémoire 17. Les

valeurs d'absorption calculées peuvent être reprodui-

tes sur un dispositif de reproduction, par exemple un moniteur 18. Un compteur 19 compte le nombre de résultats de mesure qui, par série de mesures, est fourni au circuit de traitement 16. Dès que le nombre

de données de projection correspond au nombre de dé-

tecteurs 5, un circuit de commande 20 est activé et commande le moteur 13 durant un court laps de temps de façon qu'il en résulte une certaine rotation du châssis 10. Ensuite a lieu la mesure d'une nouvelle

série de résultats, et ainsi de suite. Par le compta-

ge des dents de l'engrenage 12, un enregistreur op-

tique 30 définit la rotation angulaire entre les

différentes séries de résultats de mesure. Les impul-

sions engendrées par l'enregistreur 30 sont fournies

au circuit de traitement 16, de sorte qu'en combi-

naison avec les données qui au dispositif de traite-

ment sont imposées en correspondance à la conception géométrique du châssis 10 et de la source 1 avec le

dispositif de détection 4, il est possible de défi-

nir les coordonnées de toutes les voies de mesure.

Il s'est avéré avantageux que la distance entre la source 1 et l'objet 7 puisse être adaptée au diamètre de l'objet 7. A cet effet, l'ensemble que forment la source 1 et la rangée de détecteurs 4 est monté sur un support 2I qui, le long de rails de guidage 22, peut être déplacé sur des paliers 23 et qui, à l'aide d'une transmission par engrenage (s)

- 11-.

, est couplé à un moteur 24. Un circuit de commande

26 est manoeuvrable par exemple à l'aide d'un commu-

tateur manuel 27 mais il se peut également que la commande du circuit 26 soit automatique. Avant de commencer la mesure, les résultats (signaux) de mesure fournis par deux détecteurs 5' et 5" sont fournis au

circuit de commande 26 par l'intermédiaire du conver-

tisseur de signal 15. Le support 21 est déplacé de fa-

çon que le signal de mesure du détecteur 5" devienne maximal, tandis que la valeur du signal de mesure du détecteur 5' est un peu plus petite. Dans ce cas, le détecteur 5" est frappé par du rayonnement qui passe non pas par l'objet 7 mais complètement par l'espace entourant l'objet 7, tandis que le rayonnement mesuré par le détecteur 5' est atténué par l'objet 7. Puis, le circuit de commande 26 est verrouillé afin que durant

l'enregistrement, la distance entre la source 1 et l'a-

xe de rotation 9 reste constante.

En référence à la figure 2 représentant une trame d'éléments E supposée se trouver sur l'objet 7 (figure 1) on explique ci-après la définition qui, dans un

élément à coordonnées (r, Y), est obtenue comme con-

tribution à un résultat de mesure déterminé le long

de la voie de mesure à coor-

données (r1, 0 1).

Dans un article de la publication "Proceedings of the National Academic of Science", Volume 68, No 9, pages 2236 à 2240, parue aux Etats Unis en septembre 1971, il est précisé que, dans un plan à système de

coordonnées polaires (r, Y), une répartition d'ab-

sorption f( r, y) peut tre exprimée par la formule: 2>C f(r, f) = S i g(r', '). q (r.coso f- ÉD)- r')dr'd6 (1) dans laquelle q (r) = > jR). exp( -2 k irR) dR (2) alors que g(r',) sont des résultats de mesure obtenus l -12- à l'égard de l'absorption de rayonnement le long de voies de mesure qui, à une distance r', dépassent l'origine 9 du système de coordonnées (r, Y) sous un angle 8, l'angle G variant entre O et 2 t alors que r' varie entre O et rmax. (pour simplifier, on suppose que l'origine se trouve à l'extérieur de

l'objet 7 ce qui complique moins la figure 2).

A l'aide des formules (1) et (2) données ci-dessus,

il est possible de calculer la contribution élémen-

taire d'un résultat de mesure g(rl, & 1) à la valeur d'absorption dans l'élément E à coordonnées (r, t). On, suppose ici que: g (r1,) Opour (ri, 8 l) et que g (r, 3 = O pour toutes les autres valeum de r et de 9. Si l'on omet les signes d'intégrale, on obtient

à partir de la formule (1) la contribution âf que four-

nit le résultat de mesure g (ri, 6 1), notamment: Lf(r, '; ri, 0) = g(rl, G.).q(r.cos(P- 61)-rl) (3) La valeur rl-r.cos('P - 1) est la distance du point (r,) jusqu'à la voie de mesure qui passe par le point (ri, l) et le long de laquelle le résultat de mesure erl, 1) est déterminé. La fonction q(r) est (voir la figure 2) une fonction symétrique, ce qui veut dire q(d) = q(-d). Les facteurs de pondération q(d) sont

déterminés à l'aide de la formule (2), la valeur in-

tégrale étant calculée entre les limites -Rn et +Rn et la valeur R étant déterminée par la largeur de la n

voie de mesure le long de laquelle un résultat de me-

sure est déterminé. Lorsque a indique la plus grande distance entre les centres de deux voies de mesure pratiquement parallèles, la valeur Rn doit être choisie égale à Ma. Il découle alors de lafoemue (2) que: que sin( W.d/a) cos (t.d/a)-l q (d) (=- + - -------- (4) 2t.a.d 2 ("d) -13- Le calcul de la valeur d'absorption dans un point (r, Y) a donc lieu à l'aide de l'expression r' 2 WZ max f(r,'Y) = 2 /3 bf(r,>OÀ r',e) (5) r' =0 8=0

La valeur d'absorption f(r, >e) est formée par la som-

me de toutes les contributions ff, chacune de celles-

ci étant égale au résultat de mesure g (r', e) mul-

tiplié par le facteur de pondération q(d), la réfé-

rence d indiquant la distance entre les coordonnées

(r, +) et la voie de mesure passant par (r', d).

Par rapport au corps, 7, la représentation des éléments E que montre la figure 2 a eu lieu de façon beaucoup trop grossière. En réalité, la dimension c de l'élément carré est comprise entre 0,3 mm et 2 mm, et la dimension principale du corps est comprise entre

cm et 50 cm. Il en découle que par résultat de me-

sure et pour chaque élément, il est calculé une con-

tribution avec un facteur de pondération très précis.

(la distance d peut être définie de façon très pré-

cise).

La figure 3 est le schéma synoptique d'un dispo-

sitif de traitement 16 et d'une mémoire 17. Ledit dispositif 16 comporte un générateur de facteurs de pondération formé par un générateur d'adresse 32 et une mémoire de facteurs de pondération 33. Ledit générateur 32 comporte par exemple un générateur d'impulsions et deux compteurs branchés en série, les

contenus de ces compteurs représentant des coordon-

* nées (x, y) des éléments ú i, (figure 2) de l'en-

semble matriciel supposé se trouver sur l'objet 7, éléments à l'égard desquels il s'agit de calculer

leur contribution aux valeurs d'absorption. Le résul-

tat de mesure g(r1, 6), g(r2, 6),...g(rk, e) de chaque partie de convertisseur 15,, 152,... 15k

est fourni à des circuits multiplicateurs Ml., M2,.

a Auxquels est fourni également le facteur de pon-

-14- dération q appartenant à l'élément E i.j et

à l'angle 9 (déduit par l'intermédiaire de l'enregis-

treur 30, figure 1). A cet effet, la mémoire de fac-

teurs de pondération 33 est divisée de façon efficace (et pour profiter d'un traitement rapide) en k mémoires différentes de facteur de pondération 331, 332'.33k

qui fonctionnent en parallèle et dont chacune appar-

tient à un détecteur 51 52s ** 5k, Les sorties des circuits multiplicateurs M.1 M2,... Mk sur lesquelles apparaissent simultanément les contributions ZSf(i,j; k, O) (celles-ci étant: ij= les coordonnées de l'élément envisagé, k=le numéro de détecteur, et 8 la position angulaire d'un détecteur de référence), sont raccordées à un dispositif de sommation 34 qui forme la somme de toutes les contributions et qui, après un calcul antérieur déjà possible dans l'élément cf.i,

ajoute ladite somme à la valeur d'absorption.

Toutes les adresses (i,j) ayant été parcourues par le générateur d'adresse 32, on procède à une mesure suivante en présence d'un autre angle G. La partie que montre la partie 4 et qui appartient

à un dispositif de traitement préféré conforme à l'in-

vention sert au traitement rapide d'un résultat de

mesure obtenu de la part d'un détecteur 5k par l'in-

termédiaire de la partie de convertisseur 15k. Lors-

que le nombre de détecteurs est égal à R, la partie

que montre la figure 4 (et de la m8me façon les par-

ties du dispositif de sommation 46, 52 et de la mémoire 47 encore à expliquer) doit Otre réalisée R fois. La partie de dispositif de traitement que montre la figure 4 comporte une mémoire de distances 40 dans laquelle,

parmi les données présentées à cette mémoire, par e-

xemple le numéro de détecteur k et l'angle e, il est possible de rechercher une distance dans le tableau de mémoire. La distance à rechercher est la-distance jusqu'à un élément fixe úE de l'ensemble matriciel,

par exemple l'élément E1 1. Du fait d'ajouter de fa-

çon répétitive les valeurs c,sin 9 et c.costfournies -15- par les dispositifs 41 et 42 à la distance trouvée à

l'aide de la mémoire 40, on définit les distances con-

sécutives entre les éléments d'une rangée ou d'une colon-

ne de l'ensemble matriciel, comme le montre la figure 2.

La distance 12 est égale à: 11 - c.cos Q, la distance 14 étant égale à: 11 - 3.c.cos t + c.sin A.

Par l'intermédiaire de l'additionneur 441 la dis- tance est fournie à une mémoire de facteur de pondé-

ration 451 ainsi qu'A un deuxième additionneur 442

Le signal de sortie de ce dernier est fourni A une deu-

xième mémoire de facteur de pondération 452 ainsi qu'à

un troisième additionneur 44 La configuration pré-

3. cédente est réalisée N fois, de sorte que les sorties des additionneurs 441 442' 44N sont simultanément le siège de signaux s'identifiant aux distances de tous les éléments l j de la première rangée de l'ensemble matriciel.(par rangée, le nombre d'éléments úest donc égal à N). Les distances sont fournies séparément aux mémoires de facteur de pondération 451, 452' 45N

Sur les sorties desdites mémoires 451.. 45 N apparais-

sent les facteurs de pondération qui ont été recher-

chés en référence aux distances (qui en fait forment

une adresse pour les mémoires) et qui, chacun sont four-

nis aux circuits multiplicateurs MWk' M2k' M3k'*'''Nk

De plus, ces circuits multiplicateurs Mlk...Nk re-

çoivent le résultat de mesure qui, par l'intermédiaire

de la partie de convertisseur 15k' proient du détec-

teur ayant le numéro K. Les produits obtenus de la part des circuits multiplicateurs Mk... MNk, notamment les résultats de mesure multipliés par les facteurs

de pondération correspondants, sont fournis aux cir-

cuits d'addition 461, 462,.*.46N. Ces derniers reçoi-

vent également les produits des signaux d'entrée de circuits multiplicateurs des parties identiques (non représentées) fonctionnant en parallèle et constituant le circuit de traitement (pour chaque détecteur k, la contribution ef est donc calculée simultanément pour -16-

chaque élément de la même rangée de l'ensemble matri-

ciel). Tous les produits appartenant les uns aux autres et fournis de la sorte au circuit d'addition 46 1...46N sont additionnés et fournis à un circuit d'addition de sortie 521, 522, 523'..52N dont la sortie est raccordée à une mémoire, ou registre à décalage unidimensionnel, correspondante indiquée par

471, 472' 473.*.47N. Le contenu du "dernier" élé-

ment de chaque mémoire 47... 7N est fourni également audit circuit d'addition de sortie 521.0.52N, de sorte que, de chaque détecteur, les contributions aux valeurs de mesure, calculées par un élément, peuvent tre

ajoutées à une valeur d'absorption calculée précédem-

ment. La somme obtenue ainsi est emmagasinée dans le premier élément à fonction de mémoire après que, dans la mémoire, toutes les valeurs d'absorption se soient déplacées d'un élément de mémoire. Dans chaque

mémoire ou registre à décalage 471 les valeurs d'absorp-

tion des éléments sont emmagasinées dans une colonne de l'ensemble matriciel. L'opération précédente ayant pris fin, le fait de fournir une impulsion d'horloge cl à l'additionneur 441 a comme résultat l'addition de la valeur c.sin I à toutes les distances, de sorte que les distances des éléments ú 2,j d'une rangée suivante de l'ensemble matriciel apparaissent sur les sorties des additionneurs 441... 44N, après quoi, à l'aide de ces distances, sont calculées les contributions à

l'égard des éléments d'une nouvelle rangée de l'ensem-

ble matriciel et cela de la façon décrite dans ce qui précède. Il va de soi que certaines opérations peuvent

avoir lieu en parallèle, et c'est ainsi que, par exem-

ple, durant le calcul des contributions par les cir-

cuits multiplicateurs Mlk... Nk, le dispositif calcule déjà les distances pour la nouvelle série de calculs

parallèles. -

La figure 5 illustre une variante de la partie de dispositif de traitement selon la figure 4. Dans -17-

le cas envisagé, une mémoire de facteur de pondéra-

tion est raccordé à chaque additionneur 441...44N Pour

limiter l'espace nécessaire dans la mémoire, il est pos-

sible de connecter les sorties à un circuit multiple-

xeur MUX dont la sortie conduit à une mémoire de fac-

teur de pondération 45. Par l'intermédiaire d'un dis-

positif démultiplexeur DEMUX, le signal de sortie de

ladite mémoire 45 passe aux entrées des circuits mul-

tiplicateurs MIkI M2k,..Nk. A c8té du gain réalisé de la sorte (gain de N1 mémoires),-il faut toutefois

admettre un traitement quelque peu plus long en con-

sequence du fonctionnement en multiplexage de temps de la mémoire de facteur de pondération 45. Par ailleurs,

la partie de dispositif de traitement que montre la fi-

gure 5 diffère de la partie que montre la figure 4 en conséquence d'une autre conception du dispositif de sommation. Suivant la variante concernée par la figure , chaque sortie des circuits multiplicateurs MNk - avec donc 1,<n < N et 1 k K - est raccordée à une mémoire tampon indépendante 48nk (la figure ne montre que quelques mémoires tampon pour l'élément N). Les

mémoires tampon 48Nk sont réparties en grou-

pes, et chaque groupe de ces mémoires comporte un premier circuit d'addition 49Ni" 49N2. Les produits

additionnés par groupes sont emmagasinés dans des mé-

moires intermédiaires 50NI 50N2' alors que par circuit de sommation 49NI " -49N2' l'on dispose d'un mémoire intermédiaire 50N1...50N2* Les sorties des mémoires

intermédiaires 50N1.50N2 sont raccordées à un deuxiè-

me circuit d'addition 51N qui additionne les valeurs en provenance des mémoires intermédiaires 50. De plus on a raccordé au circuit d'addition 5IN la sortie de la mémoire 47N pour des raisons qui sont décrites en référence à la figure 4. L'emploi des mémoires tampon

48 est indispensable car en leur absence, une synchro-

nisation serait indispensable entre d'une part le fonc-

-18- tionnement du multiplexteur MUX et du démultiplexeur DEMUX et d'autre part le fonctionnement du circuit d'addition 49. Par ailleurs, le nombre d'entrées par

circuit d'addition 49 est limité afin de pouvoir im-

poser des critères moins sévères à l'égard de la vi-

tesse de calcul des circuits de sommation 49.

Il est évidemment possible aussi de rechercher un compromis entre la partie de dispositif de traitement

que montre la figure 4 et la partie illustrée en va-

riante sur la figure 5. Il eSt possible par exemple

d'utiliser au moins deux multiplexeurs et deux dé-

multiplexeurs qui fonctionnent en parallèle et aux-

quels sont raccordées les sorties et les entrées des additionneurs 44 et des multiplicateurs M répartis

en groupes.

Sur la figure 6 qui, par un schéma synoptique illustre la même partie de la figure 5, ce schéma étant un peu différent de celui que montre ladite

figure 5, une sortie de la mémoire de facteur de pon-

dération 45 est raccordée au multiplicateur Mk auquel est raccordéeausiue scrtie d'un sous-convertisseur I5k, cette sortie fournissant une valeur de mesure. Ainsi, les facteurs de pondération consécutifs fournis par

la mémoire 45 sont fournis séquentiellement au mul-

tiplicateur Nk, et le produit formé de la sorte est

fourni au dispositif démultiplexeur DEMUX. Par l'in-

termédiaire de celui-ci, les produits sont distribués,

par des sorties lk, 2k 3k.. Nk, à la mémoire-

tampon 48 nk et sont, à partir de celle-ci, traités

comme décrit ci-dessus (figure 5).

Le dispositif multiplexeur MUX et le dispositif

démultiplexeur DEMUX doivent évidemment 9tre synchro-

nisés de façon adéquate. Un retard existera entre les signaux de commande fournis respectivement auxdits dispositifs MUX et DEMUX, ce retard étant déterminé d'une part par la vitesse à laquelle la mémoire 45 met à disposition l'information désirée (figure 5) - l9_

et d'autre part la vitesse de multiplication du multi-

plicateur Mk (figure 6). Comparativement à la réalisa-

tion selon la figure 5, la réalisation selon la figure

6 a l'avantage qu'il est possible de se passer de l'em-

ploi d'un jeu de multiplicateurs M. D'une part, il est possible d'omettre l'emploi de N-1 multiplicateurs, mais

d'autre part, il faudra accepter une moins grande vites-

se de traitement d'information du fait que les multipli-

cateurs Mk constitueront un étranglement dans le cou-

rant d'information si la vitesse de fonctionnement d'un tel multiplicateur n'est pas N plus grande que celle des

multiplicateurs Mik que montre la figure 5.

Le dispositif décrit ci-dessus à titre d'exemple et les schémas synoptiques sont tels qu'il en résulte

la définition d'une répartition d'absorption de rayon-

nement bidimensionnelle. Le cadre dans lequel se situe l'invention est plus large, et l'invention permet également de définir, à l'aide de moyens relativement simples, la répartition d'absorption de rayonnement

dans un espace tridimensionnel, la contribution à l'ab-

sorption dans un élément étant toujours égale au résul-

tat de mesure multiplié par un facteur de pondération qui est fonction de la distance dudit élément jusqu'à la voie de mesure le long de laquelle le résultat de

mesure est défini.

Pour que la densité d'information soit homogène

dans la répartition d'absorption, la répartition homo-

gène des voies de mesure dans la partie d'objet que

l'on désire examiner est évidemment indispensable.

Claims (11)

REVENDICATIONS:

1. Dispositif tomographique utilisé en combinai-

son avec un ordinateur pour définir une répartition d'ab-

sorption de rayonnement dans une partie d'un corps, ce dispositif tomographique comportant au moins une source devant engendrer un rayonnement traversant le corps, un dispositif de détection avec au moins un détecteur devant

détecter le rayonnement et fournir des résultats de mesu-

re, un ch&ssis portant la source et le dispositif de dé-

tection, des moyens pour déplacer au moins la source afin

d'explorer avec le faisceau de rayonnement la partie dé-

sirée du corps, un enregistreur d'empla7cement pour déter-

miner les coordonnées de la voie de mesure couverte par le faisceau de rayonnement, un dispositif qui sur la base des résultats de mesure permet la définition de valeurs

d'absorption, une mémoire pour emmagasiner lesdites va-

leurs d'absorption, ainsi qu'un dispositif pour reproduire les valeurs d'absorption, caractérisé en ce que ledit dispositif de traitement comporte: - un générateur pour engendrer des facteurs de pondération en fonction des coordonnées dkin élément à l'égard duquel une contribution est calculée, ainsi qu'en fonction des coordonnées de la voie de mesure le long de laquelle est défini un résultat de mesure, coordonnées qui

sont présentées audit générateur de pondéra-

tion,

- au moins un circuit multiplicateur pour multi-

plier le résultat de mesure par le facteur de pondération correspondant, but dans lequel ce

circuit multiplicateur est raccordé au généra-

teur de facteurs de pondération, et - un dispositif de sommation dont une entrée

est raccordée à une sortie du circuit multi-

plicateur et qui sert à la sommation des con-

tributions calculées par élément, une sortie dudit circuit de sommation étant raccordée à

la mémoire.

2. Dispositif tomographique selon la revendica-

tion 1, formé par une rangée de détecteurs qui sont adja-

cents suivant une circonférence de cercle, caractérisé en

ce que le générateur de facteurs de pondération est divi-

sé en plusieurs parties de générateur indépendantes, le nombre de ces parties de générateur étant au moins égal au nombre de détecteurs qui simultanément fournissent un résultat de mesure, alors que, par partie de générateur, le dispositif tomographique comporte au moins un circuit

multiplicateur.

3. Dispositif tomographique selon la revendica-

tion 2, caractérisé en ce que chaque partie de générateur

comporte une mémoire de facteur de pondération et un cir-

cuit qui, sur la base des coordonnées propres à une voie de mesure et à un élément et fournies à ladite partie de générateur, forment une adresse pour la recherche d'un

facteur de pondération dans lamémoire correspondante.

4. Dispositif tomographique selon la revendica-

tion 2, caractérisé en ce que chaque partie de générateur comporte une mémoire de facteur de pondération et en ce que les coordonnées d'une voie de mesure et d'un élément

forment une adresse pour un tableau de facteurs de pon-

dération emmagasiné dans ladite mémoire.

5. Dispositif tomographique selon la revendica-

tion 3, caractérisé en ce que le circuit pour former une adresse comporte un seul circuit de calcul qui, une fois pour chaque résultat de mesure, doit définir la distance

d'un élément de l'ensemble matriciel jusqu'à la voie de me-

sure pour former de la sorte une adresse pour la mémoire

de facteur de pondération, ledit circuit de formation d'a-

dresse comportant également des circuits d'addition qui, sur la base de la distance déterminée par le circuit de

calcul, définit d'autres distances par des additions con-

sécutives d'une distance entre des centres de deux élé-

ments voisins, distance qui a été pondérée avec une fonc-

tion goniométrique de l'angle entre d'une part la voie de mesure appartenant au résultat de mesure et d'autre part

un système de coordonnées de l'ensemble matriciel.

6. Dispositif tomographique selon la revendica-

tion 5, caractérisé en ce que, par circuit, le dispositif comporte plusieurs circuits multiplicateurs et plusieurs

circuits d'addition, le nombre de ces circuits multiplica-

teurs et circuits d'addition étant égal au nombre d'élé-

ments dans une rangée de l'ensemble matriciel et, lesdits circuits étant attribués à un numéro d'élément dans la rangée, alors que les sorties desdits circuit d'addition sont raccordées, à travers un circuit multiplexeur, à la

mémoire de facteur de pondération dont la sortie est rac-

cordée, à travers un circuit démultiplexeur, aux circuits

multiplicateurs successifs appartenant au circuit d'additon.

7. Dispositif tomographique selon la revendica-

tion 6, caractérisé en ce que le multiplexeur, la mémoire

de facteur de pondération et le démultiplexeur sont divi-

sés en au moins deux parties fonctionnant en parallèle,

alors qu'à chaque partie est raccordée une partie propor-

tionnelle parmi le nombre de circuits d'addition et de

circuits multiplicateurs appartenant les uns auxautres.

8. Dispositif tomographique selon l'une des re-

vendications 6 et 7, caractérisé en ce qu'une sortie de tous les circuits multiplicateurs qui sont attribués à un même numéro d'élément, est raccordée à une entrée d'un circuit de sommation, le nombre de circuits de sommation

dans le dispositif de sommation étant égal au nombre d'é-

léments dans une rangée de l'ensemble matriciel, tandis qu'une sortie dudit circuit de sommation est, à travers

un circuit d'addition de sortie, raccordée à un emplace-

ment unidimensionnel de la mémoire pour emmagasiner de la sorte des valeurs d'absorption des éléments d'une colonne

de leensemble matriciel.

9. Dispositif tomographique selon la revendication 8, caractérisé en ce que chaque circuit de sommation est

divisé en un premier circuit de sommation et en un deuxiè-

me circuit de sommation, une partie proportionnelle des sorties des circuits multiplicateurs étant raccordée à

chaque premier circuit de sommation, alors que chaque sor-

tie desdits premiers circuitsde sommation est à travers une mémoire intermédiaires raccordée à un emplacement de

mémoire sur le deuxième circuit de sommation dont la sor-

tie est raccordée à l'entrée du circuit d'addition de sor-

tie.

10. Dispositif tomographique selon l'une des re-

vendications 8 et 9, caractérisé en ce que la sortie de chaque circuit multiplicateur est raccordée à une entrée

du circuit d'addition par l'intermédiaire d'une mémoire-

tampon avec un emplacement de mémoire.

11. Dispositif tomographique selon l'une des re-

vendications 6 et 7 caractérisé en ce que, de tous les

circuits multiplicateurs qui sont attribués à un même nu-

méro d'élément, une sortie est raccordée à une entrée d'un circuit de sommation, le nombre de circuits de sommation utilisés de la sorte dans le dispositif de sommation étant égal au nombre d'éléments dans une rangée de l'ensemble matriciel, alors que la sortie dudit circuit de sommation

est raccordée à une mémoire ou registre à décalage unidi-

mensionnel de la mémoire dont une sortie est raccordée

à une autre entrée du circuit de sommation.