FR2511238A1 - Dispositif de tomographie assistee par ordinateur - Google Patents

Abstract

UN DISPOSITIF DE TOMOGRAPHIE, DESTINE NOTAMMENT A LA CHIRURGIE STEREOTAXIQUE, COMPREND ESSENTIELLEMENT UN BATI 111, UNE MONTURE 114 EN FORME DE C DEFINISSANT UN BRAS SUPERIEUR 115 QUI PORTE UNE SOURCE D'ENERGIE PENETRANTE 112 ET UN BRAS INFERIEUR 116 QUI PORTE DES MOYENS DE DETECTION D'ENERGIE, ET DES MOYENS D'ENTRAINEMENT. CES DERNIERS DEPLACENT LA MONTURE EN ROTATION ET AXIALEMENT ET ILS DEPLACENT EN OUTRE LES MOYENS DE DETECTION PAR RAPPORT A LA MONTURE DE FACON A ASSURER UNE DETECTION CONTINUE DE L'ENERGIE PENDANT TOUTE LA SEQUENCE DE BALAYAGE.

Description

"Dispositif de tomographie assistée par ordinateur" La présente invention

concerne un procédé et un dispositif employant la tomographie assistée par ordinateur pour le diagnostic et la chirurgie stéréotaxique On décrira l'invention en considérant plus particulièrement les exigences de la chirurgie cérébrale, mais on verra qu'on

peut avantageusement employerl'invention pour d'autres procé-

dures. La chirurgie stéréotaxique est une sous-spécialité de neurochirurgie et désigne une classe d'opérations dans lesquelles des sondes, telles que des canules, des aiguillés, des forceps ou des eléctrodes, sont placés

dans des régions du cerveau ou dans des objectifs anato-

miques qui ne sont pas visibles à la surface du cerveau.

On détermine l'emplacement général de ces régions par des mesures à partir de repères visualisés par des rayons X ou d'autres moyens, et ces mesures sont basées sur des

atlas établis à partir d'études anatomiques et d'autopsies.

Du fait de la variabilité de l'anatomie, on peut détermi-

rer un emplacement plus précis dans un patient particulier quelconque à l'aide de réactions physiologiques dans ce patient Le degré de succès en chirurgie stéréotaxique

dépend de l'expérience du chirurgien ainsi que de la pré-

cision de l'instrument stéréotaxique et de la technique

radiologique utilisée pour former une image du cerveau.

Un instrument stéréotaxique est un dispositif de guidage qu'on utilise en neurochirurgie humaine dans le but de diriger un instrument vers un point particulier à l'intérieur du cerveau, par visualisation radiographique

ou autre de repères, en passant à travers une petite ouver-

ture dans le crâne Les instruments stéréotaxiques sont construits de façon à donner au chirurgien la possibilité

de placer des instruments dans des zones objectifs de marie-

re précise, reproductible et sûre On vérifie souvent le posi-

tionnement correct de la sonde au moyen de rayons X pour réduire les erreurs de calcul et pour corriger la déviation de la sonde

pendant l'insertion On peut utiliser des paramètres phy-

siologiques pour définir encore davantage l'objectif op-

timal. A l'heure actuelle, les instruments stéréotaxiques sont utilisés le plus fréquemment, mais non exclusivement, dans les opérations suivantes: Thalamotomie pour la maladie de Parkinson et d'autres types de tremblements; Implantation d'électrodes pour le traitement de l'épilepsie;

Insertion d'aiguilles et/ou d'aimants pour le traite-

ment d'une thrombose résultant d'un anévrisme; Opérations thalamiques ou sous-thalamiques pour le traitement de mouvements involontaires, comme dans le 1 Fr cas de chorée ou d'hémichorée;

Ablation de noyaux cérébelleux profonds pour le trai-

tement de la spasmodicité;

Cingulotomie et chirurgie thalamique ou sous-thalami-

que pour le traitement de la douleur Mésencéphalotomie pour le traitement de la douleur

Ablations de structures sous-corticales des lobes tem-

poraux pour le traitement de l'épilepsie Procédures psychochirurgicales; Implantation d'électrodes de stimulation en profondeur pour le traitement de la douleur; Insertion de forceps ou d'aiguilles pour le prélèvement d'échantillons de biopsie; Extraction de corps étrangers Implantation de matières radioactives; et

Biopsie ou traitement de tumeurs.

Cette liste n'est présentée que pour donner des exemples de quelques applications Il n'est pas nécessaire d'atteindre un point dans l'espace, mais d'atteindre un volume ou de produire une lésion dans une masse L'appareil stéréotaxique a pour but de guider l'avance d'une électrode ou de toute autre sonde d'une manière précise et commandée, vers un point donné dans l'espace, par rapport à l'appareil, ce point constituant l'objectif stéréotaxique Ainsi, lorsque l'appareil est fixé au crâne, on peut faire avancer la sonde vers un point "géographique" donné à l'intérieur de la cavité crânienne, près de la base du crâne ou dans le canal vertébral Dans la technique qui est généralement employée, on identifie les ventricules ou les cavités à l'intérieur du cerveau, ou d'autres repères cérébraux, par radiographie ou par d'autres moyens et, en consultant un atlas ou toute autre table, on mesure la distance moyenne et la direction entre le repère visualisé et un objectif

anatomique donné On introduit ensuite la sonde vers l'ob-

jectif stéréotaxique, c'est-à-dire le point dans l'espace à l'intérieur de la cavité crânienne, qui est calculé à partir de la distance et de la direction entre le repère

visualisé et l'objectif désiré, dans le système de coor-

données de l'appareil stéréotaxique On sait qu'il y a-une variabilité anatomique considérable en ce qui concerne la taille et la forme du cerveau, ce qui fait que le point objectif qui est identifié à partir de l'atlas ou de la table n'est qu'approximatif Habituellement, lorsque c'est

possible, on utilise également une vérification physiologi-

que On doit distinguer entre la précision anatomique, qui présente une erreur due à la variabilité du cerveau, et la précision mécanique qui est fonction de la précision

de l'instrument stéréotaxique.

Dans l'utilisation de la tomographie assistée par ordinateur pour la chirurgie stéréotaxique, certains

objectifs comme une tumeur du cerveau, peuvent être visua-

lisées directement dans une image.

Comme indiqué précédemment, on utilise couramment en neurochirurgie des images radiographiques du cerveau pour localiser les repères appropriés En principe, une

série d'images dans des plans orthogonaux permet au neuro-

chirurgien de déterminer les coordonnées des repères Plal-

heure Usemnent, un repère peut être difficile à identifier à cause de Sa mauvaise résolution de densité des images

radiographiques classiques et des incertitudes sur l'orien-

tation de la tête.

La tomographie assistée par ordinateur permet de disposer d'une nouvelle technique de formation d'images qui, outre le fait qu'elle offre d'excellentes possibilités

de résolution de densité, fournit également une informa-

tion quantitative concernant l'anatomie Conformément à l'invention, on peut intégrer la tomographie assistée par

ordinateur dans une procédure neurochirurgicale pour par-

venir à une amélioration considérable de l'identification

de l'objectif.

Les principes fondamentaux du balayage pour la tomographie assistée par ordinateur et les présentations d'images correspondantes sont décrits dans le brevet U S.

3 778 614.

Une analyse complète de l'intégration de la tomographie assistée par ordinateur dans une procédure neurochirurgicale nécessite de définir les différences

entre les exigences chirurgicales, d'une part, et la confi-

guration de balayage et la présentation des données dans les scanners commerciaux pour la tomographie assistée par ordinateur, qui sont conçus pour satisfaire les exigences

de diagnostic, d'autre part.

L'information fondamentale que fournit une ima-

ge classique de tomographie assistée par ordinateur consis-

te dans la valeur de la densité locale des tissus, qu'on

utilise pour le diagnostic d'anomalies des tissus La dis-

tribution spatiale de densité génère l'information concer-

nant l'anatomie et l'emplacement et les dimensions des

anomalies des tissus Ainsi, pour le diagnostic, la réso-

lution spatiale dans le plan de l'image, ainsi que l'épais-

seur de la "tranche" de tissus couverte dans chaque bala-

yage, sont sélectionnées pour obtenir une sensibilité

maximale dans la discrimination de la densité des tissus.

Ceci s'oppose aux exigences d'une procédure chirurgicale, dans laquelle l'anatomie et en particulier le contour des organes du corps, constituentle paramètre prépondérant pour

déterminer l'emplacement d'un point objectif ou d'un repère.

Les paramètres de balayage et l'algorithme de reconstruc-

tion d'image doivent donc être sélectionnés pour obtenir une

précision maximale dans la mesure de l'emplacement de l'objec-

tif, tandis que la discrimination de la densité des tissus

peut devenir d'importance secondaire.

Dans une procédure normale d'utilisation d'un scanner pour la tomographie assistée par ordinateur, dans un but de diagnostic, on peut effectuer plusieurs bala- yages pour explorer la totalité de la région du cerveau, ainsi que pour déterminer les propriétés tridimensionnelles de l'élément de tissu examiné La distance entre les plans de balayage ou les tranches, ainsi que l'épaisseur et le

nombre de tranches dépendent de l'information particuliè-

re que recherche le médecin dans chaque cas particulier.

Dans une procédure chirurgicale, la séquence de balayage

doit fournir les coordonnées spatiales d'un point objectif.

Ainsi, dans un cas général, l'élément de volume intéressant

doit être exploré uniformément par une séquence de bala-

yages à des intervalles sélectionnés de façon à maintenir une résolution spatiale uniforme dans tout l'élément de volume. En ce qui concerne les dimensions du volume à explorer, une série de balayages totaux de la tête sont nécessaires pour un diagnostic, tandis que dans le cas d'une procédure chirurgicale, les balayages peuvent être limités à la région intéressante, du fait qu'au moment o

le patient est amené dans la salle d'opération, le diagnos-

tic a été effectué et le chirurgien dispose des résultats

d'une exploration classique Pour le cerveau, des dimen-

sions de l'ordre de 5 cm conviennent pour le volume dont

on doit former une image pendant la procédure chirurgicale.

Le scanner chirurgical peut donc être conçu pour un bala-

yage partiel, ce qui amène deux avantages importants Pre-

mièrement, l'étendue limitée de la région de balayage par-

tiel permet d'obtenir une résolution spatiale élevée sans augmenter la dose totale de rayons X Secondement, la taille et le poids du portique d'un scanner conçu pour un balayage partiel dans une aussi petite région peuvent être

considérablement réduits par rapport à un scanner classi-

que.

Les considérations qui précèdent concernent essen-

tiellement la technique de formation d'images et les moda-

lités de balayage Des considérations importantes supplé-

mentaires sont à envisager en ce qui concerne l'instrumen-

tation et la procédure chirurgicales, ainsi que la manipu-

lation du patient En tout premier lieu, le guide stéréo- taxique et le support de tête doivent être conçus de

façon à perturber au minimum le faisceau de rayons X pen-

dant toute la séquence de balayage On peut aisément con-

cevoir le guide stéréotaxique de façon à maintenir les commandes et les supports hors des plans de balayage Au contraire, les supports de tête classiques ne s'adaptent pas aussi aisément à ce système, à cause de la liberté relativement faible dont on dispose en ce qui concerne l'emplacement des tiges de maintien qui maintiennent le crâne dans la position appropriée Si la structure de tiges doit traverser le plan de balayage, il faut apporter un soin considérable dans le choix des matières et dans

la conception du support pour éviter la création d'arte-

facts importants dans toute l'image Cependant, la con-

ception de ces composants chirurgicaux ne constitue qu'une partie du problème d'ensemble consistant à satisfaire à la fois les exigences chirurgicales et les exigences de balayage On sait parfaitement que la reconstruction de

l'image nécessite l'acquisition de données sur une rota-

tion d'au moins 1800 de la source de rayons X dans le plan de balayage Ceci a conduit à la configuration fermée de tous les scanners du commerce, avec une ouverture dont les dimensions sont imposées par la section transversale du corps humain La configuration fermée et la position du plan de balayage par rapport au support du patient font

ou'un scanner du commerce convient difficilement aux procé-

dures chirurgicales stéréotaxiques, du fait qu'il gêne l'accès du chirurgien à la zone chirurgicale La taille et la forme du bâti du scanner constituent donc également

un facteur important dans la conception d'un système chirur-

gical intégré.

En outre, les procédures de manipulation du patient utilisées dans un but de diagnostic peuvent ne pas convenir aux applications chirurgicales Dans un scanner du commerce, si on accepte l'inclinaison du bâti, c'est le support du patient qui est soumis à un mouvement axial ainsi que vertical pour positionner une section donnée du corps du patient dans le plan de balayage Dans une procédure chi- rurgicale, une phase préliminaire consiste à placer le

patient dans une position satisfaisant à la fois les exi-

gences chirurgicales et de balayage Cette phase peut faire

intervenir la commande de position et d'orientation du por-

tique du scanner comme du support du patient Cependant, une fois que cette phase préliminaire est terminée et que

la tête du patient est bloquée dans son support, la situa-

tion idéale est de maintenir le patient immobile et de li-

miter tous les mouvements à l'instrumentation, ces mouve-

ments comprenant l'indexage des positions de balayage

pendant la séquence de balayage.

Conformément à l'invention, on choisit l'algorith-

me de reconstruction d'image et l'orientation des plans d'image de façon à optimiser essentiellement la présenta

tion de l'anatomie des tissus, plutôt que des caractéris-

tiques des tissus De plus, la procédure de balayage est limitée à un balayage partiel du volume intéressant, avec une résolution spatiale uniforme dans le plan de balayage, ainsi que perpendiculairement au plan de balayage On doit

sélectionner une vitesse de balayage faible, pour optimi-

ser la qualité de l'image, à titre de compromis entre la dose de rayons X dans la région de balayage partiel et le

temps de balayage total du volume intéressant Les dimen-

sions du volume exploré dans la procédure de balayage par-

3 O tiel sont choisies en faisant un compromis entre les exi-

gences chirurgicales, la quantité de données et le temps de calcul Lc support de tête et le guide stéréotaxique sont de préférence conçus de façon à gêner àu mininum la

procédure de balayage dans tout le volume intéressant.

Le bâti est conçu de façon à minimiser les obstacles qui gênent l'accès du chirurgien à la zone chirurgicale, et

de façon à offrir une souplesse maximale dans le positi(,n-

nement du patient Les translations et les orientations angu-

laires que nécessite la procédure de balayage sont réali-

sées par le bâti du scanner plutôt que par le support

du patient Dans un mode de réalisation préféré de l'inven-

tion, des caractéristiques de sécurité sont incorporées dans le scanner pour les cas d'urgence possibles, et ces caractéristiques comprennent la séparation rapide du bâti

par rapport au support du patient en cas de besoin.

Des caractéristiques supplémentaires sont de

préférence incorporées pour contrôler la procédure chirur-

gicale réelle A l'achèvement de la phase d'identifica-

tion de l'objectif et de réglage des commandes d'orienta-

tion du guide stéréotaxique, la sonde est introduite dans

le cerveau pour atteindre la profondeur du point objectif.

La pénétration doit être contrôlée en mesurant les coor-

données de la position de la pointe de la sonde avant qu'elle atteigne le point objectif On utilise ainsi le système à rayons X du scanner pour contrôler la position de la pointe de la sonde à ces points déterminés de la

trajectoire de la sonde.

En relation avec certains des buts indiqués

ci-dessus, l'invention comporte une structure de bâti pré-

férée qui a une configuration générale ouverte donnant un meilleur accès au patient et réduisant l'obstruction du

faisceau de balayage par le bâti et les éléments associés.

On utilise ici fondamentalement un support ouvert en forme

de C, par opposition au support circulaire fermé habituel.

Deux branches de la configuration en C définissent un arc

d'une valeur nominale de 180 , mais en réalité un peut supé-

rieure,pour des raisons de commodité.

La procédure de balayage fondamentale consiste à balayer la structure étudiée un plan à la fois, en dirigeant le faisceau de rayons X selon une succession d'orientations parallèles ou faisant des angles entre elles, toutes ces

crientations étant contenues dans le plan de balayage parti-

culier, puis à déplacer successivement le plan de balayage de 1,5 mm ou d'autres incréments sélectionnés, selon une coordcnnée axiale perpendiculaire à ces plans On effectue habituellement le balayage en déplaçant la source en ligne droite au-dessus de la structure étudiée, avec un mouvement parallèle similaire d'un détecteur situé sous la structure étudiée, ou en déplaçant la source en lui faisant décrire un cercle autour de la structure étudiée, avec un mouvement identique du détecteur, de façon que la source et le détec-

teur demeurent diamétralement opposés avec une distance cons-

tante entre eux pendant le balayage Dans les procédures de balayage circulaire, la structure de support habituelle de l'art antérieur est une monture circulaire fermée autour de laquelle la source et le détecteur se déplacent, ce qui nécessite de déplacer axialement le patient pour l'introduire dans la monture circulaire On déplace la source selon un chemin circulaire avec le faisceau de rayonnement dirigé

radialement vers l'intérieur et passant par le centre du cer-

cle, en direction d'un détecteur situé du côté opposé du cercle, et on déplace simultanément le détecteur dans la direction opposée On a utilisé diverses configurations de façon qu'après le balayage de chaque plan, la source et le détecteur retournent latéralement ou circonférentiellement à leur position de départ et soient déplacés axialement vers

un plan adjacent suivant à balayer.

Confonéient à un cbjet de l'invention, on réalise la détec-

tion avec une nouvelle structure qui procure une meilleure continuité de détection, par l'accomplissement du balayage pendant le mouvement des détecteurs en avant et pendant que les détecteurs se déplacent en arrière pour retourner à leur position de départ, et par l'utilisation d'une paire de détecteurs qui fonctionnent l'un derrière l'autre dans la direction du mouvement Le détecteur de tête passe derrière l'autre après chacun des nombreux incréments de mouvement le long du chemin cîrconférentiel, tandis que la source se déplace d'une manière pratiquement continue sur tout le

cycle circonférentiel La paire de détecteurs constitue tou-

jours un dispositif détecteur unique qui demeurent décalé d'un angle de 1800 par rapport à la source, mais qui peut également être déplacé angulairement comme la source On répète ultérieurement le processus dans la direction opposée

de façon à éviter la nécessité de recycler ou de repositior-

ner le détecteur lorsque la source commence son mouvement

circulaire en sens arrière autour-du châssis La configura-

tion préférée est conçue de façon qu'un premier détecteur arrive près de la fin de son cycle de fonctionnement en étant suivi à faible distance par un second détecteur qui prend la position et la fonction du premier, afin que le premier puisse être repositionné derrière le second pendant que le

second s'approche de la fin de son cycle de fonctionnement.

Un autre aspect de l'invention porte sur un dispositif-

de balayage tomographique assisté par ordinateur, comprenant un bâti, une source d'énergie pénétrante, des moyens de détection destinés à recevoir cette énergie et à produire des signaux de balayage, et des moyens de positionnement montés sur le bâti de façon à supporter et à déplacer la source et les moyens de détection, avec une relation mutuelle définie, caractérisé en ce que les moyens de positionnement

comprennent: (a) une monture de forme-générale en C, com-

portant des bras supérieur et inférieur; (b) des moyens destinés à fixer respectivement les moyens de détection et la source aux bras supérieur et inférieur, pour définir un faisceau de rayonnement entre eux; (c) des premiers moyens d'entraînement destinés à faire tourner la monture autour d'un axe Z d'orientation nominale horizontale, ce qui fait tourner la source et les moyens de détection sur un chemin circonférentiel, la rotation du faisceau définissant un plan de base pour le balayage effectué-par le rayonnement; (d)

des seconds moyens d'entraînement destinés à déplacer la -

monture le long de l'axe Z pour effectuer un balayage dans des plans parallèles à ce plan de base et espacés axialement

le long de l'axe Z; et (e) des troisièmes moyens d'entraî-

nement placés sur la monture pour déplacer circonférentiel-

lement les moyens de détection dans une direction opposée au mouvement circonférentiel du bras inférieur de la monture, pendant que le faisceau de rayonnement est projeté de la

source vers les moyens de détection.

L'invention sera mieux comprise a la lecture de la

description qui va suivre d'un mode de réalisation, donné

à titre non limitatif La suite de la description se réfère

il aux dessins annexés sur lesquels La figure 1 est une représentation schématique, en vue en élévation, d'un bâti du nouveau système de balayage tomographique, montrant une source de rayonnement et des détecteurs. La figure 2 est une vue latérale en élévation du

dispositif de la figure 1.

La figure 3 est une représentation schématique par-

tielle correspondant à la figure 1, qui montre certaines par-

ties du bâti dans une position déplacée.

Les figures 4 a-4 d sont des schémas qui montrent le déplacement angulaire relatif dé la source de rayonnement et

de la paire de détecteurs.

La figure 5 est un diagramme montrant le déplace-

ment angulaire correspondant aux figures 4 a-4 d.

La figure 6 est une représentation schématique en

vue en élévation par l'extrémité de la paire de détecteurs.

La figure 7 est une représentation schématique en perspective montrant le système d'entraînement destiné à

déplacer les détecteurs.

La figure 8 est un diagramme montrant encore le

déplacement angulaire des détecteurs.

La figure 9 est un graphique montrant le déplace-

ment et la vitesse d'un détecteur avant, pendant et après son

mouvement en sens arrière.

La figure 10 est une représentation schématique en perspective de la paire de détecteurs et d'une partie du mécanisme destiné à faire osciller ces détecteurs; et la figure 10 a montre une partie d'un autre type de châssis

inclinable.

Les figures lla-lld sont des schémas qui représen-

tent le mouvement oscillatoire des détecteurs correspondant

à la figure 10.

La figure 12 est un diagramme représentant le déplacement angulaire des détecteurs aux extrémités opposées

de leur excursion.

La figure 13 est une vue en perspective partielle

du crâne d'un patient montrant un point de contact rigide.

La figure 14 est un schéma montrant un crâne et

une ouverture.

Un mode de réalisation 110 du nouveau système de balayage tomographique est représenté de façon générale sur la figure 1 sous la forme d'une structure de support ou bâti 111 qui porte une source de rayonnement 112 et des moyens de détection de rayonnement 113, avec divers moyens d'entraînement qu'on décrira de façon plus détaillée dans les paragraphes qui suivent Une monture 114 ayant une

forme générale en C est fixéeau bâti et entra néeen rota-

tion par ce dernier La monture 114 comporte un bras supé-

rieur 115 qui porte la source de rayonnement 112 et un bras inférieur 116 qui porte les moyens de détection 113 La monture 114 peut tourner autour d'un centre 117, ce qui

définit un cercle 118 qui constitue la trajectoire du mouve-

ment de la source et des moyens de détection Le faisceau

de rayonnement 119 est projeté selon un diamètre 120 du cer-

cle et la rotation delamontioe 114 détermine un balayage du rayonnement passant par le centre du cercle, à partir de

tous les points situés à la circonférence du cercle.

Un premier mécanisme d'entraînement 121 destiné à

faire tourner la monture en C 114 est essentiellement cons-

titué par des éléments de liaison supérieur et inférieur 122, 123, chacun d'eux comportant une extrémité proche fixée de façon pivotante au bâti et une extrémité éloignée fixée de

façon pivotante àlamonture en C Plus précisément, l'extré-

mité proche de l'élément de liaison caractéristique 122 est

accouplée au bâti par une paire de bras 124, 125 qui pivo-

tent respectivement autour de points fixes P 1, P 2 et décri-

vent ainsi des cercles respectifs C et C Ces bras sont

1 2

fixés de façon pivotante à l'extrémité proche de l'élément de liaison 122 à des points de pivotement respectifs P 3, P 4, ce qui donne un dispositif à parallélogramme avec l'élément de liaison 122 mobile entre sa position représentée en traits

continus, sa position 122 ' représentée en pointillés, légè-

rement à droite, et un grand nombre de positions supplémen-

taires On notera que le point de pivotement P 5 se déplace vers le point P' lorsque l'élément de liaison est déplacé vers la position 122 ' et, en se déplaçant ainsi, le point P 5 définit une trajectoire circulaire C 3 qui est identique à

C 1 et C 2.

L'élément de liaison 123 est accouplé à la monture 114 d'une manière similaire à celle de l'élément de liaison 122, ce qui fait que le mouvement de l'élément de liaison 122 vers la droite, comme il est représenté, fait intervenir un mouvement équivalent de l'élément de liaison 123 vers la gauche et une rotation correspondante delamontuxe 114, ainsi

* qu'une rotation correspondante du faisceau de rayonnement.

Pour l'élément de liaison 123, le bras 126 correspond au bras supérieur 124 etle bras 127 correspond au bras supérieur mais il pourrait être un prolongement rigide du bras 125 du fait qu'ils ont un point de pivotement commun P 2 qui,

comme les points Pl et P 6, est fixé sur le bâti.

Le sous-ensemble suivant qu'on va considérer de

façon plus détaillée est constitué par les moyens de détec-

tion de rayonnement qui, sur les figures 4 a-4 d, consistent en une paire d'éléments détecteurs pratiquement identiques qui sont désignés de façon générale par les références U 1 et U 2 De plus, sur ces figures, la source de rayonnement S est désignée par des points portant les références Si, 52, etc, représentant des déplacements angulairessuccessifs de cette source Dans le système qui est représenté sur la figure 4 a, la source située en 51 produit un faisceau de rayons X divergeant sous un angle de 80 qui rencontre un arc a, à l'opposé sur la circonférence Par rapport au cen-

tre 130 du cercle, l'arc a représente 160 de circonférence.

L'élément détecteur caractéristique U 1 a une longueur d'arc

de 24 et l'autre élément U 2 est placé en position immédia-

tenent adjacente à U 1 Bien entendu, la structure à examiner est située de façon générale au centre 130 autour duquel la

source tourne.

Pour le balayage réel, le faisceau 131 qui pénètre dans la structure examinée et qui tombe sur le détecteur, à la partie de la circonférence opposée à la source, tourne avec une vitesse angulaire prédéterminée et constante qui,

pour cette partie de la description, correspond à une rota-

tion en sens inverse d'horloge Pour pouvoir disposer de

moyens de détection pendant la totalité de l'excursion angu-

laire d'environ 1800 de la source, mais également pour laisser la monture en forme de C fondamentalement ouverte les moyens de détection comprennent une paire de petits élé- ments qui sont déplacés de façon que l'un au moins d'entre eux soit toujours aligné avec le faisceau de rayonnement Au

cours du balayage, pendant que le faisceau traverse entière-

ment un détecteur, l'autre vient dans la position du premier avant que le premier sorte de la plage, ce qui fait qu'il n'apparaît aucun hiatus Pour réaliser la procédure de

balayage décrite ci-dessus, les moyens de détection, c'est-

à-dire la paire de détecteurs U 1 et U 2 sont réalisés sous la forme d'un seul ensemble ayant un déplacement et une vitesse angulaire identiques à ceux de la source, comme les figures 1-3 l'ont montré précédemment, mais ces détecteurs ont une

configuration de mouvement supplémentaire qui est semi-

indépendante de la rotation principale décrite précédemment.

Plus particulièrement, lorsqu'un détecteur caractéristique U 1 effectue un "balayage réel", il se déplace dans une

direction angulaire indiquée par la flèche 132 qui est oppo-

sée à celle de la source, indiquée par la flèche 133.

Les figures 4 a-4 d montrent la séquence de mouve-

ments des composants de balayage Il faut cependant noter que la source se déplace en réalité de façon continue et que l'élément U 1 se déplace en réalité sur une courte distance dans la direction de la flèche 132, après quoi il sort du chemin pour permettre à U 2 de continuer l'opération de détection sans interruption, et U 1 est déplacé pour occuper une nouvelle position en arrière de U 2, afin d'être prêft à continuer la détection lorsque le faisceau a entièrement traversé U 2 Comme il est représenté, U 1 a une longueur d'arc de 80 en plus de l'arc de 16 , a, que rencontre le faisceau Lorsque la source et les moyens de détection se

sont déplacés de 80 simultanément dans des directions oppo-

sées, leur déplacement relatif est de 160, ce qui fait que le bord avant 134 de U 1 a été balayé par la totalité de l'arc de 160 du faisceau, et il reste 80 de la surface de détection de U 1 Sur la figure 4 c, le balayage se poursuit dans des conditions dans lesquelles la source s'est déplacée de 80 de plus, et U 1 s'est déplacé de 160 par rapport à S,

ce qui fait que le bord arrière 135 de U 1 est toujours bala-

yé, tandis que le bord avant 136 de U 1 est pratiquement entré dans le champ de balayage, et l'interruption est donc évitée D'autre part, entre les figures 4 c et 4 d, il y a un balayage supplémentaire de 160 et U 2 doit être devant U 1 pour éviter l'interruption; pendant cette période, U 1 est manoeuvré dans la direction opposée à la flèche 132 et à U 25 vers une position située derrière U 2 qui est représentée en

pointillés et marquée U 3 sur là figure 4 d.

On décrira ultérieurement le mécanisme qui produit les mouvements spécifiques de U 1 et U 2, et on considérera tout d'abord la figure 5 qui représente schématiquement les positions relatives et les déplacements angulaires de U 1 et U 2 pour une excursion d'environ 180 delamontu 2 e en C qui porte la source et la paire de détecteurs Les deux lignes parallèles qui s'étendent longitudinalement représentent l'arc de 160 qu'intercepte le faisceau de rayons X sur la zone circonférentielle qui doit être couverte en permanence par un détecteur ou l'autre, ou des parties des deux La

colonne de nombres à droite indique les degrés de déplace-

ment du faisceau Ainsi, pour un déplacement du faisceau de

00, le détecteur U 1 (longuer d'arc de 240) est mis en mouve-

ment Chaque descente d'une ligne horizontale dans ce dia-

gramme correspond à 40 de déplacement du faisceau Pour 80 de déplacement angulaire du faisceau, plus 80 de déplacement du détecteur, ce qui donne 16 de déplacement relatif entre le faisceau et Ul, le bord avant de U 1 traverse complètement les 160 de l'arc du faisceau, comme il est indiqué à côté de

la rubrique 80 dans la colonne de droite; et à 160, à droi-

te, le bord avant de U 1 et le bord avant de U 2 sont tous deux à milongueur sur l'arc du faisceau Entre 200 et 240, U 2 accomplit la détection complète, tandis que U 1 est ramené à une position U'1 derrière U 2, en étant pr 3 t à recommencer son excursion de balayage La séquence d'oscillations en avant et en arrière se poursuit jusqu'à ce que la monture en

2511238.

C ait tourné de 1880, comme il est indiqué, et pendant ce

temps Ut a effectué 8 déplacements en avant et 7 déplace-

ments en arrière.

Dans la configuration de balayage décrite ici, chacun des détecteurs de rayons X U 1, U 2 se présente sous la

forme d'un module de huit détecteurs, et les modules com-

prennent huit canaux de préamplificateur Les relations dimensionnelles des modules sont représentéessur la figure 6, sur laquelle la ligne marquée SP indique la position du

plan de balayage par rapport aux cristaux des détecteurs.

Dans cette configuration, les boîtiers contenant les

préamplificateurs ne rencontrent pas le plan de balayage.

Les modules détecteurs sont assemblés dans les

deux éléments U 1, U 2 de telle manière que la surface supé-

rieure des cristaux, exposée au faisceau de rayons X, soit tangente à un cercle de 39,52 cm de rayon Lorsque les deux éléments U 1, U 2 recueillent des données, ils se déplacent transversalement par rapport au faisceau de rayons X sur une trajectoire circulaire, comme l'indiquent les figures 1-4 Les deux éléments sont construits de telle manière que

l'intervalle angulaire (mesuré à partir du centre de balaya-

ge) entre détecteurs, sur l'espace séparant U 1 et U 2 J soit égal à l'intervalle d'un tiers de degré qui sépare deux

détecteurs adjacents de chaque élément.

A chaque instant, on trouve 48 détecteurs dans

le faisceau de rayons X Cependant, chaque élément doit con-

tenir un grand nombre de détecteurs pour maintenir la conti-

ruité de l'acquisition des données pendant les intervalles de temps nécessaires pour faire retourner un élément vers sa position initiale de balayage Le module de balayage, qui contient la source de rayons X et les détecteurs, tourne avec une vitesse angulaire w Dans le système de référence du module de balayage, pendant la phase d'acquisition de données, les détecteurs tournent avec une vitesse angulaire égale à 2 j O On supposera qu'à la fin de chaque phase d'acquisition de données, un élément détecteur est ramené à sa position initiale de balayage avec une vitesse angulaire moyenne W r

égale à 10 Dans ces conditions, le nombre minimal de détec-

teurs, N, dans chaque élément U 1, UJ 2 est n Jr 2 W O n S Ad 2 LJ r o Dans cette relation, ns est le nombre de détecteurs dans le faisceau de rayons X n S est égal à 48 Par conséquent, no 72 et chaque élément U 1, U 2 contient 9 modules de détecteurs. Chacun des deux éléments Ul, U 2 occupe un arc de 240 sur le

cercle de rotation de la source et des détecteurs.

Le diagramme de la figure 5 montre la séquence des positions des deux éléments U 1, U 2 par rapport au faisceau de rayons X, pendant un balayage complet Les nombres situés

du côté droit correspondent à la position angulaire du modu-

le de balayage et les nombres situés du côté gauche corres-

pondent à l'achèvement des traversées du balayage L'acqui-

sition des données commence au moment o l'élément U 1 entre dans le faisceau de rayons X, et elle est terminée au moment

o le même élément quitte le faisceau à la fin de la rota-

tion de 1800 du module de balayage L'oscillation angulaire de chaque élément détecteur dans la direction transversale

du faisceau de rayons X couvre un arc de 400.

Le système mécanique qui entraîne les deux élé-

ments détecteurs Ul U 2 pendant le balayage complet, repré-

senté sur la figure 7, doit satisfaire les conditions sui-

vantes Le mouvement en avant, correspondant à la phase

d'acquisition des données, s'effectue à une vitesse angu-

laire constante 2 Q. Avant de ramener chaque élément en arrière, cet

élément doit dégager le chemin pour l'autre élément.

La transition entre le mouvement en avant et le mouvement en arrière rapide doit s'effectuer avec un minimum

d'accélération et d'à-coup.

Le système doit être réversible, de telle ma-

nière qu'à la fin du balayage, le balayage suivant soit accom-

pli pendant que le module de balayage tourne en revenant de

1880 à 0 .

251 1238

Le mouvement du système de détection doit évidem-

ment être synchronisé avec la rotation du module de balayage qui est entraîné à une vitesse angulaire constante CAJ par un moteur qui est logé dans le châssis principal du scanner On réalise aisément la synchronisation en entraînant le système de détection au moyen d'un moteur pas à pas logé dans le module de balayage tournant et en commandant la rotation du moteur pas à pas avec le signal de sortie d'un codeur qui

détecte la position angulaire du module de balayage.

On supposera que le dispositif d'entraînement de

chaque élément détecteur Ul, U 2 tourne à une vitesse angu-

laire uniforme et qu'une rotation complète du dispositif

d'entraînement correspond à un cycle complet de chaque élé-

ment Dans ces conditions, pour obtenir les mouvements représentés sur la figure 5, la rotation de 400 de chaque

élément détecteur du module de balayage nécessite une rota-

tion de 3000 du dispositif d'entraînement Le mouvement en arrière de chaque élément détecteur doit avoir lieu pendant la rotation restante de 600 du dispositif d'entraînement, tandis que l'autre élément détecteur avance de 8 dans son mouvement en avant, comme l'indiquent les diagrammes des figures 4 a-4 d et 5 Le même dispositif d'entraînement commande les deux éléments avec une différence de phase de 1800, ce qui correspond à un intervalle angulaire de 240 entre U 1 et U 2, pendant que les deux éléments procèdent à

l'acquisition de données.

Dans ce dispositif, la vitesse de retour de chaque détecteur est égale à cinq fois sa vitesse en sens avant Du fait qu'on a établi que la vitesse relative en sens avant est égale à deux A, cinq fois ( 2 ô) sont égaux à 10 W, et le temps correspondant est égal au cinquième du temps de

déplacement en sens avant.

Le mécanisme de positionnement global comprend

deux commandes de mouvement différentes mais interconnectées.

L'une est destinée à déplacer un détecteur en arrière pour

l'amener derrière l'autre au moment approprié; et la secon-

de est destinée à amener un détecteur dans le chemin du faisceau, pour la détection active, et hors du chemin du Z 511238 a faisceau, pendant que l'autre est déplacé de la manière opposée Chaque boîtier de détecteur est fixé rigidement à

un préamplificateur pour éviter que le détecteur soit affec-

té par des perturbations ou des vibrations.

La figure 7 représente schématiquement un mécanis-

me d'entraînement de base pour le dispositif de l'invention.

Un moteur pas à pas 140 est l'élément moteur pour faire tourner chacun des détecteurs de façon à l'amener dans le chemin de détection et hors de ce chemin Ce moteur doit déplacer chaque détecteur de 400 en avant, puis il doit déplacer ce même détecteur en arrière en un cinquième du

temps, de façon que le cycle complet du mécanisme correspon-

de à 480 On considère que le moteur fonctionne de façon continue. Pour avoir en permanence une détection continue, y compris lorsque l'un des détecteurs se déplace en arrière, on ajoute une course supplémentaire de 8 aux 400 mentionnés précédemment, ce qui donne un total de 480 sur l'arc La

technique et le mécanisme utilisés pour déplacer les détec-

teurs avec la séquence appropriée font appel à un mécanisme

à croix de Malte 141, combiné avec une transmission réversi-

ble 145, comme on le décrira ci-après en considérant égale-

ment la figure 8 qui représente-schématiquement un cycle complet de mouvement de 480 d'un détecteur Comme indiqué

précédemment, la longueur d'arc d'un détecteur est de 240.

L'arc de 400 indique le Chemin correspondant à la course de base, auquel s'ajoutent 80 de course supplémentaire pour chaque détecteur à chaque extrémité, indépendamment de la direction, ce qui fait que le détecteur de tête continue à détecter pendant que le détecteur qui le suit se déplace

tout d'abord en arrière puis arrive à sa position active.

Sur la figure 7, l'élément moteur est un moteur pas à pas 140 qui entraîne un axe 142 à une vitesse angulaire constante Cet axe entraîne à la même vitesse constante une roue 143 du mécanisme à croix de Malte et une roue dentée 149 d'un différentiel 145 La roue dentée de sortie 149 A du différentiel et la roue dentée d'entraînement 146 qui lui es accouplée tournent normalement à la même vitesse que la roue dentée d'entrée de différentiel 149, et dans une direction

opposée La figure 10 montre la roue dentée 146 et une cré-

maillère 146 A entraînant axialement chaque détecteur dans la direction de la flèche 167, normalement en direction avant, avant l'inversion de chaque détecteur pour l'amener dans une

position située derrière l'autre détecteur.

Un ergot 143 A fait tourner de 1200 une croix de Malte 144 sous l'effet d'une rotation de 600 de la roue 143, et la croix de Malte tourne en direction opposée à la roue 143 L'axe 147, entraîné par la croix de Malte, entraine la roue dentée 148 de la même manière que la croix de Malte, également dans une direction opposée à celle de la roue 143

et de l'axe 142 Sur la figure 7, les flèches courbes uni-

ques indiquent la direction avant des éléments et des détecteurs, et les flèches doubles,l' une derrière l'autre, indiquent la direction arrière obtenue par le mécanisme à croix de Malte Le rapport des vitesses entre la roue 143 et la croix de Malte 144 est de 2/1, du fait des rotations respectives de 1200/600 de ces éléments La roue dentée 148 et la roue dentée associée 148 A produisent un changement de vitesse de telle façon que la roue dentée 148 A tourne six

fois plus vite que la roue dentée 149 et en-direction oppo-

sée La roue dentée 148 A est accouplée à la monture 150 et fait tourner cette dernière dans une direction opposée à celle de la roue dentée 149, ce qui superpose la vitesse de la roue dentée 148 A à celle de la roue dentée 149, ce qui fait que la roue dentée de sortie du différentiel, 149 A,

tourne en arrière cinq fois plus vite qu'elle tourne en avant.

Cette inversion ne se produit que pendant la rotation de 600

de la roue 143, lorsque la croix de Malte est entrairée.

La position angulaire et la vitesse angulaire de la roue dentée 146 sont représentées sur la figure 9 en fonction de la position angulaire de la roue dentée d'entrée 149 On remarque qu'il n'y a pas de discontinuité de la

vitesse angulaire aux positions auxquelles l'élément d'en-

traînement du mécanisme à croix de Malte vient en contact

avec l'élément à trois branches et s'en dégage Il en résul-

te que la rotation en avant de la roue dentée 146 se prolonge sur une rotation supplémentaire d'environ 7,50 de la roue dentée 149, et l'inverse se produit à la fin de la phase de mouvement en arrière Cette transition progressive entre les rotations en avant et en arrière simplifie considérablement le problème consistant à écarter l'élément détecteur du che- min de balayage à l'extrémité de chaque plan de balayage,

afin de dégager le chemin pour l'autre élément.

La course de retour de 80 d'un détecteur représen-

te une fraction de 1/6 du total de 480 Le mécanisme à croix de Malte 141 de la figure 7 présente une rotation de 1200 pour une rotation de l'élément d'entraînement de 60

d'un cercle complet, afin de donner le mouvement approprié.

Au niveau du moteur pas à pas 140, une révolution complète de l'axe de sortie 142 représente 3600 pour l'élément 143 du mécanisme à croix de Malte Cette rotation de 3600 de la roue 143 correspond à l'arc de mouvement de 480 pour le cycle complet du détecteur Par conséquent, le trajet de retour doit avoir lieu en 600, ce qui est indiqué sous la

forme d'un segment de la croix de Malte 144.

On va maintenant considérer la figure 9 qui se rapporte à la figure 7 La figure 9 est un graphique sur lequel l'axe horizontal ou des abscisses représente les degrés de rotation du mécanisme d'entraînement; et l'axe

vertical ou des ordonnées Y représente les valeurs corres-

pondant à la courbe supérieure 155, relative au déplacement ou à la position d'un élément détecteur, et à la courbe inférieure 156 relative à la vitesse de cet élément, chaque fois qu'il se déplace sur son chemin Ainsi, le point 157 sur le graphique représente le début de l'entraînement du mécanisme à croix de Malte Avant le point 158 sur la courbe de vitesse, le détecteur se déplaçait en avant à vitesse constante; au point 158, la vitesse en direction arrière commence à augmenter Le point 159 sur la courbe de position indique que le détecteur s'est déplacé de 600 sous

l'effet du mécanisme à croix de Malte, et est prêt à commen-

cer à se déplacer à nouveau en avant La courbe comprise entre le point 158 et-le point 160 indique que la vitesse qui était en direction avant mais lente, c'est-à-dire ? 2 2 légèrement supérieure à zéro, est passée par zéro au point 161, puis a augmenté en direction arrière jusqu'à un maximum au point 160, ceci étant suivi d'un ralentissement jusqu'au point 162 auquel la vitesse est à nouveau égale à zéro, après quoi elle commence à augmenter légèrement jusqu'au point 163 auquel le mouvement normal en avant à vitesse constante reprend Ceci est le diagramme de vitesse que produit le mécanisme d'entraînement à croix de Malte, c'est-à- dire que ce mécanisme entre en action et démarre lentement, après quoi il produit une accélération très élevée, ou dans ce cas une accélération négative, puis il ralentit jusqu'à sa position d'origine. Le procédé, conforme à ce mode de réalisation, pour écarter chaque élément détecteur du chemin de l'autre est représenté schématiquement sur la figure -6 et avec des détails de structure sur la figure 10 A la fin de chaque phase de balayage, l'élément U 1 ou U 2 est incliné autour de son axe de pivotement d'un angle suffisamment grand pour écarter cet élément détecteur à semiconducteur du chemin de l'autre élément A la fin de la phase de mouvement en arrière, l'élément est incliné en sens inverse pour retourner à sa position de balayage Du fait de la disposition radiale des modules détecteurs, le fait d'incliner les éléments en les écartant du centre de balayage minimise l'obstruction mutuelle

des éléments pendant les phases d'engagement et de dégagement.

Pour réaliser un système de sécurité dans lequel un détecteur ne puisse pas entrer en collision avec l'autre pendant sor déplacement en arrière pour préparer le retour en avant, on utilise une structure intermédiaire pivotante, grâce à quoi

le mouvement d'inclinaison d'un détecteur commande automati-

quement l'autre détecteur et sa position par rapport au pre-

mier Comme indiqué précédemment, le mouvement axial en

avant et en arrière de chaque détecteur est produit en maieu-

re partie par le système d'entraînement représenté sur la

figure 7, avec la roue dentée ou le pignon 146 et sa crémail-

lère associée 146 A en tant qu'élémentsd'entraînement de sor-

tie. La figure 10 représente schématiquement le bras

inférieur 116 de la monture en C 114 et les moyens de détec-

tion 113 qui correspondent aux mêmes composants représentés sur la figure 3 La figure 10 comprend également les moyens d'entraînement de sortie 146, 146 A, représentés précédemment sur la figure 7 Les moyens d'entraînement représentés éta-

blissent automatiquement le mouvement axial correct de cha-

que élément détecteur Le mécanisme d'inclinaison 165 est

représenté sur la figure 10 et sa séquence globale d'opéra-

tions est indiquée sur les figures ila- 11 d, décrites

ci-après.

Les diagrammes des figures lia-1 ld montrent un cycle complet de la paire d'élé?nents détecteurs U et U Sur la figure lla, la figure à quatre côtés 166 correspond à la structure 166 de la figure 10 qui est située de façon à venir en contact avec les deux éléments détecteurs et à faire en sorte que chacun d'eux bascule ou pivote à l'instant approprié et ne heurte donc pas l'autre pendant sa course de retour Chaque élément détecteur comporte un galet ou un doigt de guidage qui suit une surface de came et ces doigts sont désignés respectivement par W 1 et W 2 Chaque doigt

se déplace dans une fente de came ou de guidage portant res-

pectivement les références T 1 et T 2 sur les figures lla-11 d, et les mêmes références dans la structure 166 sur la figure Il faut en outre noter que les positions relatives des éléments détecteurs et de leurs doigts de came W 1 et W 2 sur

la figure 10 correspondent étroitement aux positions indi-

quées schématiquement sur la figure lla.

Comme l'indique la figure 10, lorsque l'élément détecteur U 2 se déplace en avant dans la direction de la flèche 167, son doigt ou son galet W 2 s'approche de la zone en creux 168 qui a une longueur de 80 si on considère le mouvement de balayage du faisceau de rayons X Le mouvement complet de chaque détecteur est de 400, ce qui fait que la zone de 80 représente 1/5 du total Lorsque le doigt W 2 atteint la zone 168, la profondeur accrue de la fente permet à la structure 166 de s'incliner en sers inverse d'horloge, dans la direction indiquée par la flèche 169, ce qui fait que la surface de guidage 170 qui se trouve du côté opposé de la structure 166 vient en contact avec le doigt de commande W 1 de l'élément détecteur U 1 et l'entraîne vers le bas, ce qui fait pivoter l'élément détecteur U 1 en sers d'horloge, comme

l'indique la flèche 171.

En considérant maintenant les figures lla et llb, on peut voir que le doigt ou galet de commande W 2 s'approche

de la zone en creux lorsque l'élément détecteur U 1 se dépla-

ce dans la même direction et se trouve plus en avant, comme l'indique son doigt de commande W En d'autres termes, U 1 précède U 2 et les deux sont placés de façon à fonctionner en tandem en tant que détecteurs de rayons X La figure llb montre que lorsque U 1 atteint la fin de son excursion, U 2

est arrivé dans la zone en creux qui provoque son inclinai-

son Par conséquent, la structure 166 s'incline légèrement et rapidement avant que l'élément détecteur U 1 commence sa course de retour Du fait que le mouvement de retour s'effectue environ cinq fois plus vite que le mouvement en

avant, et du fait que la zone en creux qui produit l'incli-

naison mesure environ 1/5 de la longueur totale de course indiquée, l'élément détecteur U 1 retourne sur la distance totale pendant le temps au cours duquel l'élément détecteur

U 2 est associé à la zone en creux Ainsi, l'élément détec-

teur U 1 est incliné de façon à ne pas heurter l'élément détecteur U 2 pendant la totalité du mouvement de retour de l'élément détecteur U 1 La figure lie montre les conditions à un instant auquel l'élément détecteur U 2 a parcouru la

moitié de la zone d'inclinaison, tandis que l'élément détec-

teur U 1 a parcouru la moitié de la zone de balayage complète qui, comme indiqué précédemment, représente cinq fois la

longueur d'arc de la zone d'inclinaison Enfin, sur la figu-

re lld, l'élément détecteur U 1 est retourné à son point de départ et l'élément détecteur U 2 a terminé son déplacement dans la zone d'inclinaison, ce qui fait que la structure inclirable 166 retourne à sa position normale et l'élément détecteur U 1 cesse d'être incliné L'élément détecteur U 1 peut maintenant recommencer à avancer en suivant l'élément détecteur U 2, dans des conditions dans lesquelles ces deux éléments sont droits et non inclinés, et dans lesquelles il n'y a aucun risque que l'un d'eux heurte l'autre, du fait qu'ils se déplacent dans la même direction et à la même

vitesse, l'un derrière l'autre.

On voit sur la figure 10 des ressorts 166 A qui sollicitent la structure 166 de façon qu'elle s'incline cha- que fois que le doigt W 2 est dans la zone de came 168 ou que le doigt W 1 est dans la zone de came 168 A Pendant que W 2 est dans la zone 168, la structure 166 demeure inclinée, ce qui fait que la surface de guidage 170 incline de force le doigt W 1 et l'élément détecteur U 1 pendant la totalité de leur mouvement en arrière, ce qui évite une collision avec U 2 Le chemin de came T 3 qui est représenté sur la figure 1 OA

est une variante du chemin T 1 de la figure 10 Dans le che-

min T 3, une partie de came 168 B vient en contact effectif avec un doigt W 3, ce qui fait que les ressorts ne sont pas nécessaires et qu'il n'y a aucun risque qu'un détecteur ne soit pas incliné pour être dégagé pendant son mouvement de retour Sur la figure l OA, une fois que le doigt W 3 a été incliné, il glisse hors du chemin T 3 et il se déplace vers l'arrière dans un état incliné jusqu'à ce qu'il pénètre à nouveau dans le chemin T 3 au niveau de la flèche 180 Les éléments non représentés sur la figure l OA correspondent à

ceux de la figure 10.

Lorsqu'on utilise le système décrit ci-dessus, il

est évidemment essentiel que le crâne du patient soit main-

tenu immobile On utilise de préférence une combinaison de trois broches, ou plus, destinées à venir en contact avec le crâne, qui sont situées au niveau des deux pommettes et à l'arrière de la tête, au-dessus du cou, comme le montre de façon générale la figure 13 Cette configuration fixe la tête du patient tout en laissant la majeure partie de la région supérieure du crâne entièrement accessible pour percer

le trou d'accès et pour l'insertion ultérieure de la sonde.

Une fois que le trou est percé, on peut utiliser une bague de guidage rigide à rebord, 180, comme le montre de façon

générale la figure 14, pour établir avec précision les coor- données latérales de l'axe de l'ouverture et pour établir une position de

référence dans la direction axiale, afin de permettre une pénétration axiale précise de la sonde Cette

bague fait également fonction d'obturation temporaire et par-

tielle. Outre le fait qu'il procure une bien meilleure accessibilité au patient, le nouveau système décrit ici

réduit notablement le temps d'exposition du patient au rayon-

nement, à cause du mouvement de balayage presque continu dans

l'une ou l'autre des directions angulaires, sans interruption.

La période de balayage est approximativement de 30 S par plan dans chaque direction, soit une minute par plan, ce qui pour plans donne un total de 35 minutes Un appareil classique nécessiterait un temps de balayage d'une heure Le temps d'analyse est également notablement réduit, du fait que

l'analyse consiste pratiquement en une transformation ins-

tantanée de l'information volumétrique complète en informa-

tion classique, au moyen de deux projections Il faut enfin noter que les appareils classiques sont massifs en partie du fait de la monture circulaire complète destinée à supporter la source de rayonnement et les moyens de détection, et dans laquelle le patient est introduit axialement, et du fait de

la structure associée pour déplacer le patient Dans l'inven-

tion, la monture ouverte en forme de C est légère et simple par rapport à l'art antérieur et permet d'employer une table

de support de patient beaucoup plus simple.

Le mode de réalisation préféré qu'on vient de décrire peut être modifié de nombreuses manières sans sortir

du cadre de l'invention De façon générale, l'invention con-

siste en moyens de positionnement perfectionnés destinés à supporter et à déplacer la source et les moyens de détection selon une relation mutuelle définie Une monture de forme générale en C qui fixe la source et les moyens de détection de façon qu'ils soient séparés par une certaine distance, avec projection du faisceau de rayonnement entre eux, est entraînée en rotation autour d'un axe d'orientation générale

horizontale par-des premiers moyens d'entraînement qui com-

prennent un moteur électrique de précision, grâce à quoi la source et les moyens de détection se déplacent sur un chemin circulaire et le faisceau de rayonnement qui tourne définit

-25112 Z 38

un plan de balayage de base Des seconds moyens d'entraîne-

ment à moteur électrique déplacent axialement la monture portant la source et les moyens de détection, pour définir des plans de balayage parallèles au plan de base; et des troisièmes moyens d'entraînement déplacés par la monture dans une première direction circonférentielledéplacent les

moyens de détection dans la direction circonférentielle oppo-

sée, pendant que le faisceau de rayonnement est projeté sur

les moyens de détection Pour commander et supporter la mon-

ture tournante, des bras supérieur et inférieur sont accou-

plés de façon pivotante à un bâti et à la monture, de façon à définir une paire de parallélogrammes articulés à quatre barres. Du fait que les moyens de détection préférés comprennent avantageusenment une paire d'éléments détecteurs qui sont de façon

nominale coplanaires et adjacents en direction ciroonféren-

tielle, il existe des moyens de déplacement destinés à faire pivoter ou à déplacer de toute autre manière l'élément détecteur de tête après son excursion avant complète, pour l'amener hors d'alignement avec le second élément détecteur et le faire reculer jusqu'à une nouvelle position située

derrière l'autre élément détecteur qui devient alors l'élé-

ment détecteur de tête Des éléments de structure plus

particuliers ont été décrits précédemment et on peut utili-

ser des éléments équivalents ou de remplacement, sans sortir

du cadre de l'invention.

Claims (16)

REVENDICATIONS

1 Dispositif de balayage de tomographie assistéepar ordinateur, comprenant un bâti ( 111), une source d'énergie pénétrante ( 112), des moyens de détection ( 113) destinés à recevoir cette énergie et à produire des signaux de balaya- ge, et des moyens de positionnement montés sur le bâti de façon à supporter et à déplacer la source et les moyens de détection, avec une relation mutuelle définie, caractérisé en ce que les moyens de positionnement comprennent-: (a) une monture ( 114) de forme générale en C, comportant des bras supérieur ( 115) et inférieur ( 116); (b) des moyens destinés à fixer respectivement les moyens de détection ( 113) et la source ( 112) aux bras supérieur et inférieur ( 115, 116) pour définir un faisceau de rayonnement entre eux; (c) des premiers moyens d'entraînement ( 121) destinés à faire tourner la monture autour d'un axe Z d'orientation nominale horizontale, ce qui fait tourner la source et les

moyens de détection sur un chemin circonférentiel, la rota-

tion du faisceau définissant un plan de base pour le bala-

yage effectué par le rayonnement; (d) des seconds moyens d'entraînement destinés à déplacer la monture le long de

l'axe Z pour effectuer un balayage dans des plans parallè-

les-à ce plan de base et espacés axialement le long de

l'axe Z; et (e) des troisièmes moyens d'entraînement pla-

cés sur la monture pour déplacer circonférentiellement les moyens de détection dans une direction opposée au mouvement circonférentiel du bras inférieur ( 116) de la monture ( 114), pendant que le faisceau de rayonnement est projeté de la

source vers les moyens de détection.

2 Dispositif selon la revendication 1, caracté-

risé en ce que: (a) les moyens de détection ( 113) définis-

sent une surface de réception de rayonnement qui a de façon générale une longueur circonférentielle a; (b) le faisceau de rayonnement projeté par la source intercepte sur cette surface un arc de longueur a', avec a'i a; (c) le mouvement circcnférentiel des moyens de détection dans une direction opposée à celle du mouvement de la source déplace l'arc a et l'arc a' pour les faire passer de positions dans lesquelles les arcs sont adjacents et ne se chevauchent pas, à des positions dans lesquelles ils sont en chevauchement, puis à des positions dans lesquelles ils sont adjacents et ne se chevauchent pas.

3 Dispositif selon la revendication 2, caractéri-

sé en ce que les moyens de détection ( 113) comportent des extrémités avant ( 134) et arrière ( 135) qui définissent la longueur d'arc a; et la relation de chevauchement avec l'arc a' du faisceau commence par l'extrémité avant et se

termine par l'extrémité arrière.

4 Dispositif selon la revendication 3, caractéri-

sé en ce que les moyens de détection ( 113) comprennent une paire formée par des premier et second éléments détecteurs (U 1, U 2) situés dans des positions mutuellement adjacentes, chacun d'eux comportant une extrémité avant ( 134, 136) et une extrémité arrière ( 135); les troisièmes moyens d'entraînement positionnent l'extrémité avant ( 136) du second élément détecteur (U 2) en chevauchement avec l'arc a' du faisceau au moment o l'extrémité arrière ( 135) du

premier élément détecteur (U 1) arrive à la fin de sa rela-

tion de chevauchement avec l'arc a'; et le dispositif dom-

prend en outre des moyens de commutation destinés à action-

ner les éléments détecteurs lorsqu'ils présentent la rela-

tion de chevauchement.

Dispositif selon la revendication 4, caractéri- sé en ce que les troisièmes moyens d'entraînement déplacent le premier élément détecteur (Ut J) en avant dans la direction de son extrémité avant ( 134) pendant que les premiers moyens d'entraînement déplacent en arrière la source ( 112), le faisceau et l'arc a' du faisceau de façon à amener cet arc

en relation de chevauchement avec le premier élément détec-

teur, puis au-delà du chevauchement; et les troisièmes

moyens d'entraînement positionnent le second élément détec-

teur (U 2) pour qu'il effectue ensuite un mouvement en avant

l'amenant en relation de chevauchement avec l'arc a'.

6 Dispositif selon l'une quelconque des revendi-

cations 2 à 5, caractérisé en ce que le faisceau définit un angle d'environ 80 et définit un -arc a' d'environ 160 sur

les moyens de détection ( 113), et chacun des éléments détec-

teurs (Uî, U 2) a une longueur d'arc a d'environ 240.

7 Dispositif selon l'une quelconque des revendica-

tions 2 à 6, caractérisé en ce que les premiers moyens d'en-

traîrement déplacent la source ( 112) et les moyens de détec-

tion ( 113) de façon continue dans une première direction cir-

conférentielle, sur un arc d'au moins 1800, puis ils dépla-

cent la source et les moyens de détection dans la direction circonférentielle opposée; et le dispositif comprend en outre des moyens de commutation destinés à actionner les moyens de détection pendant qu'ils sont déplacés dans les

deux directions.

8 Dispositif selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 7, caractérisé en ce que les moyens de positionne-

ment comprennent en outre: (a) un premier bras ( 122) qui

est de façon générale rigide et comporte une extrémité pro-

che, une extrémité libre opposée destinée à maintenir la source, et une partie intermédiaire; (b) un premier élément de liaison ( 125) de longueur r ayant une première extrémité fixée de façon pivotante à un point fixe (P 2) sur le bâti e-t une seconde extrémité accouplée de façon pivotante à

l'extrémité proche (P 4) du premier bras; (c) un second élé-

ment de liaison ( 124) de longueur r ayant une première extré-

mité fixée de façon pivotante à un point fixe (P 1) sur le

bâti et une seconde extrémité accouplée à la partie intermé-

diaire (P 3), grâce à quoi le bâti, les premier et second éléments de liaison et le premier bras constituent une structure articulée à quatre bras de type parallélogramme dans laquelle les secondes extrémités des premier et second éléments de liaison et l'extrémité libre du premier bras peuvent se déplacer en parcourant des chemins circulaires

identiques de rayon r; et les premiers moyens d'entraîne-

ment comprennent en outre un moteur électrique qui est accou-

plé à l'un au moins des-organes de la structure articulée, pour faire en sorte que l'extrémité libre du bras ( 122) qui

porte la source parcoure le chemin circulaire.

9 Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens de positionnement comprennent en outre un second bras ( 123) similaire au premier bras et associé a des premier et second éléments de liaison ( 127, 126), de façon à supporter et à déplacer les moyens de détection ( 113) selon un arc de cercle dans une direction opposée à

celle du mouvement de la source ( 112).

Dispositif selon la revendication 9, caractéri-

sé en ce que l'un au moins des premier et second éléments de liaison ( 125, 124) accouplés de façon pivotante au premier bras ( 122) est accouplé rigidement à l'élément de liaison correspondant ( 127, 126) accouplé de façon pivotante au

second bras ( 123).

11 Dispositif selon la revendication 4, caractéri-

sé en ce que les troisièmes moyens d'entraînement comprennent

une première partie destinée à déplacer chaque élément détec-

teur (U 1, U 2) en avant entre des positions initiale et finale, et une seconde partie destinée à déplacer c haque élément

détecteur en arrière pour le ramener vers sa position ini-

tiale, pendant que l'autre élément détecteur se déplace en avant et pendant que la monture ( 114) qui porte les moyens

de détection est déplacée de façon circulaire.

12 Dispositif selon la revendication 11, caractéri-

sé en ce que la première partie comprend un moteur électrique

( 140), un élément d'entraînement de sortie ( 146, 146 A) acou-

plé à chacun des éléments détecteurs et une transmission différentielle ( 149, 149 A, 150) accouplée entre le moteur et l'élément d'entraînement de sortie; et la seconde partie comprend un mécanisme à croix de Malte ( 141) accouplé entre le moteur et la transmission différentielle, pour inverser

temporairement le sens de l'élément d'entraînement de sortie.

13 Dispositif selon la revendication 12, caractéri-

sé en ce que lorsque les premier et second éléments détec-

teurs (U 1, U 2) se déplacent tous deux en avant, ils sornt pla-

cés de façon que leurs surfaces de réception de rayonnement soient alignées et de façon générale coplanaires; et les troisièmes moyens d'entraînement comprennent en outre des moyens de déplacement ( 165) qui sont accouplés à chacun des éléments détecteurs pour déplacer chaque élément détecteur, pendant son mouvement en arrière, afin de-l'amener hors d'alignement avec l'autre élément détecteur, pour éviter

qu'un élément vienne en collision avec l'autre.

14 Dispositif selon la revendication 13, caracté-

risé en ce que les moyens de déplacement ( 165) comprennent des moyens ( 166) destinés à faire pivoter chacun des éléments détecteurs, et des moyens à came ( 170, W 1, W 2) placés entre les éléments détecteurs et accouplés à ces derniers, grâce à quoi chaque élément détecteur actionne les moyens à came de

façon à faire pivoter l'autre élément détecteur.

Dispositif selon la revendication 6, caracté-

risé en ce que la surface de réception de rayonnement de chacun des éléments détecteurs (U 1, U 2) comprend un ensemble de détecteurs élémentaires, et chacun d'eux a une longueur dans la direction circonférentielle qui correspond à un tiers de degré de l'arc a des moyens de détection, ce qui fait que la longueur d'arc a' de 160 que définit le faisceau recouvre

48 détecteurs élémentaires à n'importe quel moment pendant-

l'opération de balayage.

16 Dispositif de balayage tomographique comprenant un bâti ( 111), une source d'énergie d'énergie ( 112), des moyens de détection ( 113) destinés à recevoir cette énergie

et à produire des signaux de balayage, et des moyens de posi-

tionnemen-t montés sur le bâti de façon à supporter et à déplacer la source et les moyens de détection, selon une relation mutuelle définie; caractérisé en ce que les moyens de positionnement comprennent: (a) une monture ( 114) qui

comporte des première et seconde parties ( 115, 116) mutuel-

lement espacées; (b) des moyens destinés à fixer respective-

ment la source ( 112) et les moyens de détection ( 113) aux

première et seccrde parties ( 115, 116) pour définir un -

faisceau de rayonnement projeté entre elles; (c) des premiers

moyens d'entraînement ( 121) destinés à faire tourner la mon-

ture autour d'un premier axe Z, ce qui fait tourner la source et les moyens de détection sur un chemin circulaire, pour faire tourner le faisceau de rayonnement de façon à définir un plan de base pcur le balayage effectué par le rayonnemert (d) des seconds moyens d'entraînement destinés à déplacer la

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monture le long de l'axe Z pour établir des plans de bala-

yage parallèles au plan de base et espacés axialement le long de l'axe Z; et (e) des troisièmes moyens d'entraînement destinés à déplacer les moyens de détection par rapport à la seconde partie ( 116) de la monture, dans une direction oppo- sée à celle du mouvement circonférentiel de la seconde partie de la monture, pendant que le faisceau de rayonnement est projeté de la source ( 112) vers les moyens de détection

( 113).

17 Dispositif selon la revendication 16, caracté-

risé en ce que les moyens de détection ( 113) comprennent une paire formée par des premier et second éléments détecteurs (U 1, U 2) situés dans des positions mutuellement adjacentes, avec l'un de ces éléments placé de façon nominale en avant de l'autre, et les deux éléments pouvant être déplacés ensemble dans une direction circonférentielle qu'on appelle direction avant; les troisièmes moyens d'entraînement sont accouplés aux éléments détecteurs pour les déplacer ensemble

dans la direction avant, puis pour déplacer en arrière l'élé-

ment avant afin de l'amener derrière l'autre pendant que l'autre continue à se déplacer en avant, puis pour déplacer

les deux éléments ensemble en avant; ce mouvement des élé-

ments détecteurs coïncide avec la projection du faisceau de rayonnement de la source vers les éléments détecteurs; et les éléments détecteurs sont conçus de façon à recevoir en permanence le faisceau de rayonnement provenant de la source,

pendant qu'ils se déplacent en avant.