FR2672691A1

FR2672691A1 - Capteur de radiations ionisantes utilisable dans un systeme d'imagerie radiographique.

Info

Publication number: FR2672691A1
Application number: FR9101971A
Authority: FR
Inventors: Mouyen Francis
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-02-11
Filing date: 1991-02-11
Publication date: 1992-08-14
Also published as: JPH05508224A; EP0525169A1; CA2080367A1; WO1992013492A1; US5382798A

Abstract

L'invention intéresse les capteurs de radiations ionisantes, tels que les rayons X ou gamma, employés dans les systèmes d'imagerie radiographique industriels ou médicaux. Ce capteur (1) comprend un dispositif matriciel à transfert de charges (20) couplé à un élément scintillateur (51, 52) et un moyen de filtre pour s'opposer au passage des radiations non transformées par ledit élément scintillateur. Il est remarquable en ce que ledit moyen de filtre est formé par l'association d'un élément non optique constitué par un faisceau de guides tubulaires (40), en totalité ou en partie métalliques, et dudit élément scintillateur, ledit élément scintillateur étant logé dans ledit élément non optique. Applications notamment dans le domaine de la radiologie dentaire intraorale.

Description

CAPTEUR DE RADIATIONS IONISANTES UTILISABLE DANS
UN SYSTEME D'IMAGERIE RADIOGRAPHIQUE
La présente invention intéresse les capteurs de radiations ionisantes, tels que les rayons X ou y, employés dans les systèmes d'imagerie radiographique industriels ou médicaux.

Un capteur de ce genre, utilisé depuis quelques années en radiologie dentaire intra-orale dans un appareil permettant de visualiser en temps réel sur un écran les informations radiographiques fournies et commercialisé sous la dénomination Radiovisiographie8, est notamment décrit dans le Brevet Européen No.

0.129.451 et dans le Brevet US No. 4.593.400 au nom du demandeur.

Schématiquement, un tel capteur comprend un dispositif matriciel à transfert de charges associé (CCD) à un élément scintillateur et un moyen de filtre pour s'opposer au passage des rayons X non transformés en rayons de longueur d'onde visible par l'élément scintillateur.

Dans le capteur en question, ce moyen de filtre est un écran formé par des fibres optiques garnies de particules d'oxydes métalliques destinées à absorber énergie des rayons X non transformés par le scintillateur.

Bien que les données obtenues avec un capteur de ce type soient particulièrement fiables et exploitables sans réserve par le praticien, il en demeure pas moins que l'épaisseur qui doit nécessairement être donnée à l'écran, afin que celui-ci joue pleinement son rôle de filtre, constitue une contrainte dimensionnelle ayant une certaine incidence sur l'encombrement du capteur.

Cette contrainte est surmontée avec le capteur de l'invention qui met en oeuvre un moyen assurant non seulement une fonction de filtrage mais également de guidage des rayonnements, cette dernière fonction contribuant dans une large mesure, comme on le comprendra à la lecture de la description ci-après, à la formation d'images de grande qualité.

Plus précisément, le capteur de l'invention est remarquable en ce que ledit moyen de filtre est formé par l'association d'un élément non optique constitué par un faisceau de guides tubulaires, en totalité ou en partie métalliques, et de l'élément scintillateur, ce dernier étant logé dans ledit élément non optique.

Une première observation doit immédiatement être soulignée : le capteur de l'invention ne comprend pas de système de fibres optiques, contrairement aux capteurs de l'art antérieur, ce qui permet notamment de réduire dans des proportions importantes les dimensions globales du dispositif, ceci présentant un grand intérêt dans certaines applications où l'espace utile à l'examen est limité par exemple, l'intérieur de la cavité buccale.

D'autres caractéristiques et avantages importants de l'invention apparaîtront dans la description qui suit d'un exemple de réalisation d'un capteur de rayons X conforme à ladite invention, cette description étant accompagnée de dessins qui montrent respectivement:
* à la Figure 1, selon une vue schématique en coupe, la position relative des différentes parties constitutives dudit capteur, et
* à la Figure 2, selon une vue schématique agrandie, un des guides tubulaires du moyen de filtre et une illustration du trajet théorique des différents rayons atteignant la zone délimitée par ce guide.

En se reportant plus particulièrement à la Figure 1, on a représenté en 1 le capteur qui est formé par un boîtier 10 étanche aux liquides et aux gaz, lequel renferme un dispositif matriciel à transfert de charges 20 (CCD) couplé à une micro-électronique 30 de pilotage et d'amplification du signal de sortie du dispositif à transfert de charges, disposée postérieurement à celui-ci, ladite microélectronique pouvant également être disposée latéralement, le susdit signal étant transmis vers une unité de traitement et de visualisation (non représentée) au moyen d'un câble 11.

Conformément aux enseignements de l'invention, la face réceptrice du dispositif à transfert de charges est protégée par un faisceau 40 de guides tubulaires présentant des parois communes et dans lesquels est logé un élément scintillateur.

Cet élément scintillateur est formé d'un matériau à scintillation conventionnel 51 chargé en particules 52 aptes à absorber le rayonnement issu de la source de rayons X et le rayonnement secondaire ou diffusé ayant pour origine l'objet radiographié. De préférence, ces particules absorbantes 52 sont constituées par des oxydes ou des nitrates métalliques dont la densité de l'élément métallique est supérieure à 10, par exemple des oxydes de tungstène, des oxydes de plomb, des oxydes de tantale ou des nitrates de barium.

Ces guides tubulaires présentent les caractéristiques structurelles et dimensionnelles suivantes:
Ils sont réalisés, en totalité ou partie, dans un matériau métallique comprenant des éléments métalliques de trés haute densité, de préférence supérieure à 10, qui pourront être choisis parmi les métaux suivants : plomb, tungstène, platine, or, osmium, irridium, tantale ou encore dans un mélange de ces métaux.

Leur ouverture d'autre part est comprise dans un rapport de 2/1 à 5/1 linéairement par rapport aux points élémentaires de lumière du dispositif matriciel à transfert de charges. Autrement dit, on dispose, par point élémentaire de lumiè re du dispositif à transfert de charges, entre 4 et 25 sorties de guides ce qui permet d'obtenir une excellente résolution d'image.

Leur hauteur enfin est d'environ 1 mm mais peut, selon les applications et en fonction des nécessités d'atténuation des rayonnements énergétiques, être comprise entre 0,5 et 4 mm. Avec une hauteur de 1 mm, l'épaisseur globale du capteur se situe ainsi entre 5 à 6 mm, alors qu'elle était de 14 mm avec le capteur de l'art antérieur qui intégrait un écran de fibres optiques ayant une épaisseur d'environ 11 mm.

Pour une bonne compréhension du rôle tenu par ces guides tubulaires dans le capteur de l'invention, on se reportera à la Figure 2 qui ne montre, pour une meilleure clarté de l'exposé, qu'un seul desdits guides tubulaires, disposé en amont de la face réceptrice du dispositif à transfert de charges 20.

On a représenté par l'indice 100 un rayon dit "primaire" ayant traversé, sans être absorbé, l'objet à radiographier et qui entre dans le guide tubulaire selon une direction sensiblement parallèle à l'axe vertical de ce dernier. Ce rayon 100 pénétre profondément dans le matériau à scintillation garnissant l'intérieur du guide car, en raison de sa grande énergie, il ne sera absorbé statistiquement que dans les couches profondes du matériau à scintillation en émettant des rayons lumineux 110 et 111. Une grande partie des rayons lumineux 110 va contribuer, en frappant la face réceptrice du dispositif à transfert de charges, à la formation de l'image alors que les rayons 111 vont être totalement absorbés, pour certains avant d'atteindre ladite face.

On a représenté maintenant par l'indice 200 un rayon secondaire ou diffusé qui provient de l'objet radiographié lui-même. Ce rayon 200, qui possède une faible énergie, est statistiquement arrêté dans les couches hautes du matériau à scintillation chargé en particules absorbantes et seule une très faible partie des rayons lumineux 210 issus de cette absorption pourra être transférée au travers de l'épaisseur globale du matériau à scintillation vers la face réceptrice du dispositif à transfert de charges, les autres rayons (rayons 211) n'étant pas détectés.

On a représenté enfin par l'indice 300 un rayon primaire d'énergie équivalente à celle du rayon 100 mais qui pénétre latéralement dans le guide tubulaire à la suite d'une collimation imparfaite. Ce rayon va ainsi heurter au cours de son trajet les parois du guide qui sont revêtues, comme celà a été précisé plus avant, d'un matériau métallique de haute densité. Les rayons secondaires 309 qui sont générés par cette absorption, au niveau des parois du guide, vont être transformés en rayons de longueur d'onde visible dont certains (rayons 310) atteindront la face réceptrice du dispositif à transfert de charges alors que d'autres (rayons 311) seront absorbés au sein du matériau à scintillation.

Dans l'hypothèse où le rayon 300 a une incidence faisant un angle supérieur à 50 par rapport à l'axe des guides tubulaires, ces derniers seront traversés donnant une imprécision à l'image puisque plusieurs guides pourront être concernés, la qualité de l'image étant en quelque sorte inversement proportionnelle au nombre de guides traversés par un même rayon incident.

L'examen du schéma de la Figure 2 démontre ainsi le double rôle de filtrage et de guidage des guides tubulaires garnis de matériau à scintilation et de particules absorbantes du capteur de l'invention.

On peut constater en effet que, statistiquement, cet ensemble réduit la diffusion des rayons parasites qui proviennent de l'objet radiographié lui-même, qu'il évite une pénétration latérale des rayons primaires en formant obstacle à leur propagation et que, ce faisant, il limite la diffusion des rayons secondaires issus des contacts des rayons primaires avec ledit obstacle.

Un tel ensemble, de densité beaucoup plus importante que le système à fibres optiques du capteur décrit par les Brevets mentionnés au début du présent mémoire, offre à protection égale, et comme on l'a déjà souligné, une épaisseur beaucoup plus faible que le système antérieur.

Son utilisation permet en outre de réduire notablement le bruit radiologique dû au rayonnement diffusé et d'obtenir des images mieux contrastées.

n permet également d'accroître le rendement du capteur car le fait de pouvoir inclure l'élément scintillateur dans l'élément de guidage et d'anti-diffusion, autorise la mise en place d'une plus grande épaisseur de substance fluorescente ce qui offre ainsi une plus grande faculté de transformation des rayons X.

Claims

REVENDICATIONS

1. Capteur (1) de radiations ionisantes utilisable dans un système d'imagerie radiographique, ledit capteur comprenant un dispositif matriciel à transfert de charges (20) couplé à un élément scintillateur et un moyen de filtre pour s'opposer au passage des radiations non transformées par ledit élément scintillateur, caractérisé en ce que ledit moyen de filtre est formé par l'association d'un élément non optique constitué par un faisceau de guides tubulaires (40), en totalité ou en partie métalliques, et dudit élément scintillateur, ledit élément scintillateur étant logé dans ledit élément non optique.
2. Capteur selon la Revendication 1, caractérisé en ce que lesdits guides tubulaires ont des parois communes.
3. Capteur selon la Revendication 1, caractérisé en ce que ledit élément scintillateur est un matériau à scintillation (51) chargé en particules absorbantes (52).
4. Capteur selon la Revendication 1, caractérisé en ce que lesdits guides tubulaires sont réalisés dans un matériau métallique comprenant des éléments de densité supérieure à 10.
5. Capteur selon la Revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'ouverture desdits guides tubulaires est comprise dans un rapport de 2/1 à 5/1 linéairement par rapport aux points élémentaires de lumière du dispositif matriciel à transfert de charges.
6. Capteur selon la Revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la hauteur desdits guides tubulaires est comprise entre 0,5 et 4 mm.
7. Capteur selon la Revendication 3, caractérisé en ce que les particules absorbantes sont constituées par des oxydes ou des nitrates métalliques dont la densité de l'élément métallique est supérieure à 10.
8. Capteur selon la Revendication 4 ou 7, caractérisé en ce que lesdits éléments métalliques sont choisis parmi les métaux suivants : plomb, tungstène, platine, or, osmium, irridium, tantale ou mélange de ceux-ci.