FR2719670A1 - Gamma caméra à plans d'approche et de sécurité. - Google Patents

Abstract

L'invention se rapporte au domaine des gamma caméra (1) comportant une embase (2) mobile sur un bâti (3) et au moins un bras (5, 6) mobile par rapport au bâti (3) et muni, en une extrémité libre, d'un détecteur (7, 8) plan. L'invention se caractérise en ce qu'elle comporte en outre deux plans d'approche (13, 14) sensiblement parallèles au plan dudit détecteur (9) de manière à asservir la position d'un bord du patient (10) entre ces deux plans (13, 14). L'invention s'applique en particulier aux gamma caméras comportant deux détecteurs et susceptibles d'effectuer des examens tomographiques et du corps entier.

Description

GAMMA CAMERA A PLANS D'APPROCHE ET DE SECURITE

La présente invention se rapporte au domaine des gamma caméras, et plus particulièrement au domaine des gamma caméras comportant une embase mobile sur un bâti et portant au moins un bras muni, en son extrémité libre, d'une tête détectrice ou détecteur. Ce détecteur comprend généralement un collimateur,

un scintillateur, et un réseau de tubes photo-

multiplicateurs dont les faces d'entrée, juxtaposées les unes aux autres, couvrent la surface de détection

dudit détecteur et déterminent son champ de détection.

Le principe de l'examen est le suivant. On injecte un produit radioactif à un patient que l'on veut examiner. Le rayonnement gamma produit par l'émission radioactive qui émane de ce patient traverse le collimateur et excite le scintillateur qui convertit l'énergie des photons gamma en une énergie lumineuse détectable par les tubes photo- multiplicateurs. Ces derniers produisent alors des signaux électriques qui

dépendent de l'intensité lumineuse reçue.

En effectuant sur l'ensemble de ces signaux des localisations barycentriques, on peut déterminer les coordonnées X, Y de l'origine de la scintillation dans le champ de détection et, en cumulant le nombre de scintillations détectées sur tout le champ de détection, on obtient, pour un angle de vue donné, une image révélatrice de la distribution de concentration

de produit radioactif dans le corps du patient.

Afin d'améliorer la sensibilité des gamma caméras, on a tout d'abord mis en oeuvre des gamma caméras

comportant deux têtes détectrices au lieu d'une seule.

Puis, on a réalisé un dispositif motorisé permettant d'éloigner ou de rapprocher ces têtes l'une de l'autre

pour venir le plus près possible du corps du patient.

Toutefois, afin de prévenir toute collision entre les têtes détectrices et le patient, on a disposé,

entre celui-ci et les collimateurs, un tapis anti-

collision fonctionnant, par exemple, par pression d'air, et destiné à stopper les mouvements des détecteurs de la gamma caméra dès lors que le corps de

ce patient entre en contact physique avec ledit tapis.

Ce tapis constitue donc une sécurité qui permet à un opérateur de commander l'approche des têtes détectrices au dessus du corps du patient avec une certaine souplesse. Néanmoins, une telle approche au juger est imprécise et, en tout cas elle ne peut être ni automatisée ni asservie. En pratique, le collimateur se situe souvent, pendant l'examen, à plus de 5 centimètres du corps du patient. Or, à une telle distance, la résolution de la gamma caméra est

considérablement amoindrie.

Aussi, la présente invention a pour but de proposer une gamma caméra qui pallie à moindre coût les inconvénients précités, et qui permette en particulier d'obtenir une approche calculée et améliorée du patient, ladite approche pouvant être effectuée automatiquement dans les différentes positions relatives des têtes détectrices par rapport au corps de ce patient, dans tous les types d'examen que peut

réaliser une gamma caméra.

Le principe de l'invention consiste à réaliser alors deux plans de détection. Tant que le corps du patient ne coupe pas un premier plan on peut approcher le détecteur. Quand il coupe un deuxième plan, on éloigne le détecteur. L'objectif est que le contour du

patient soit situé entre ces deux plans.

Ce but, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints grâce à une gamma caméra comportant une embase mobile sur un bâti et portant au moins un bras mobile par rapport audit bâti et muni, en une extrémité libre, d'un détecteur plan, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre deux plans d'approche sensiblement parallèles au plan dudit détecteur de manière à asservir la position d'un bord du patient

entre les limites de ces deux plans.

Selon un autre aspect de l'invention, les plans d'approche sont produits par deux barrettes disposées

face à face sur un cadre amovible du collimateur.

La description qui va suivre, et qui ne présente

aucun caractère limitatif, permettra de mieux comprendre la manière dont l'invention peut être mise

en pratique.

Elle doit être lue en regard des dessins annexes, dans lesquels: - la figure 1 présente, en perspective, une gamma caméra selon l'invention en une position dite tomographique à 180 ; - la figure 2 illustre, en coupe et de manière schématique, le principe de fonctionnement des plans d'approche et de sécurité d'une gamma caméra selon l'invention; - la figure 3 illustre, en vue de face, la disposition en quinconce des diodes ou des phototransistors à l'origine des plans d'approche et de sécurité d'une gamma caméra selon l'invention; - la figure 4 montre, en perspective, un cadre amovible utilisé pour la mise en oeuvre de l'invention et - les figures 5a, 5b, et 5c schématisent, dans différentes positions adaptées chacune à un type d'examen particulier, une gamma caméra selon l'invention. L'invention concerne une gamma caméra 1 comportant une embase 2 mobile sur un bâti 3, de manière à tourner autour d'un axe de rotation 4 appelé axe de la gamma caméra. La gamma caméra 1 comporte ici deux bras 5, 6 munis, en leur extrémité libre, d'une tête détectrice ou détecteur 7, 8. L'autre extrémité des bras 5 et 6 est maintenue dans l'embase 2. Les bras peuvent s'éloigner radialement par rapport à l'axe 4. Chaque détecteur 7, 8 comprend un collimateur 9 dont la surface, quand elle est rectangulaire, est limitée par deux grands côtés et deux petits côtés. Un patient, référencé 10 en figure 1, est allongé sur un lit 11, entre les détecteurs 7, 8, en vue d'un examen. Le lit 11 est porté par un pied 12, déplaçable le long de rails non représentés sur les figures. Selon le type d'examen désiré, le lit 11 peut être orienté le long

l'axe 4, ou alors, orthogonalement à cet axe.

Par exemple, dans un examen dit de corps entier, le lit 11 est disposé orthogonalement à l'axe 4. Les détecteurs 7, 8 sont face à face, et la gamma caméra 1 se déplace le long du lit 11 afin que l'examen porte

sur la totalité du corps du patient 10.

Au contraire, dans un examen dit tomographique à , le lit 11 est parallèle à l'axe 4. Les détecteurs 7, 8 sont face à face, et l'embase 2 tourne, autour de l'axe 4 entraînant les détecteurs 7, 8 en rotation autour du corps du patient 10. C'est la position

présentée en figure 1.

Enfin, dans un examen dit tomographique à 90 , le lit 11 est parallèle à l'axe 4. Cependant, les détecteurs 7, 8 sont disposés à 90 l'un de l'autre, et l'embase 2 se déplace et tourne, selon l'axe de rotation 4, entraînant les détecteurs 7, 8 en un

mouvement sensiblement circulaire autour du patient 10.

Ces deux orientations du lit 11 par rapport à l'axe 4 sont caractéristiques des gamma caméras qui ne comportent pas de statif en forme de tunnel. En effet, pour ces dernières, le lit sur lequel repose le patient est introduit dans un tunnel étroit qui ne permet pas d'orienter le patient orthogonalement à l'axe de ce tunnel. Cependant ces autres gamma caméras peuvent

aussi être munies de plans de l'invention.

Selon l'invention, les détecteurs 7, 8 comportent plusieurs plans de lumière sensiblement parallèles au collimateur 9. Ces plans, qui couvrent toute la surface du collimateur 9, sont constitués, par exemple, de faisceaux de lumière infra-rouge. Deux d'entre eux, référencés 13 et 14 en figure 2, forment des plans d'approche, alors qu'un troisième plan, disposé entre le collimateur 9 et les plans d'approche 13, 14, forme

un plan dit de sécurité 15.

Les plans d'approche 13, 14 sont destinés à asservir la position des détecteurs 7, 8 par rapport au bord du corps du patient 10, tandis que le plan de sécurité 15 est destiné à définir une position limite de proximité du détecteur 7, 8, par rapport à ce

patient 10.

Lorsqu'un patient 10 est examiné, les détecteurs 7, 8 sont resserrés sur son corps de manière à ce que le plan d'approche 13, c'est-à-dire le plan le plus éloigné du collimateur 9, soit coupé sans que le plan d'approche 14 le soit. Un algorithme tel que celui défini ci-après permet de maintenir le patient 10 dans les limites des plans 13 et 14: "le plan 13 doit être coupé et le plan 14 dégagé; si le plan 14 est dégagé, rapprocher le détecteur 7 ou 8; si le plan 14 est coupé, l'éloigner". De surcroît, si l'éloignement du détecteur 7 ou 8, n'est pas suffisant pour compenser une variation de relief trop importante du corps du patient 10, le plan de sécurité 15 est coupé et les mouvements de la gamma caméra 1 sont immédiatement stoppés, ce qui évite toute collision entre le patient et les détecteurs 7, 8. En conséquence, le patient

est contourné, automatiquement, en toute sécurité.

L'écart entre les plans 13, 14, 15 est inférieur à 1 centimètre environ. Or, le plan de sécurité 15 est disposé à moins d'l centimètre environ de la surface du collimateur 9. Aussi, le bord du corps du patient 10 reste constamment à moins de 3 centimètres environ du

collimateur 9.

Chaque plan 13, 14, 15 est engendré par une rangée ou ligne de photodiodes fixes émettrices de lumière 16 et par une ligne réceptrice de photodétecteurs, par exemple de phototransistors 17, disposée en face de la ligne de diodes précitée. Les gestions de l'émission et de la réception sont effectuées, respectivement, par un circuit électronique d'émission et un circuit

électronique de réception.

La lumière ambiante est susceptible de perturber la réception des rayons infra-rouges par les phototransistors 17. Aussi, et afin de minimiser voire supprimer cette perturbation, on a placé un circuit de compensation du niveau de l'éclairage ambiant. De plus, on a cherché à augmenter la puissance d'émission des diodes 16. Aussi, on a choisi des diodes 16 dont le cône d'émission a un angle d'environ 200. D'autre part, on a minimisé le temps d'émission des diodes 16 tout en synchronisant cette émission sur la réception des phototransistors 17 par un synchronisateur. Ainsi, seul un phototransistor 17 placé directement en face d'une diode 16 émettrice de lumière reçoit effectivement la

lumière infra-rouge. La synchronisation émetteur-

récepteur élimine les problèmes de multi-éclairement et de multiréception. Ainsi, les phototransistors voisins d'un phototransistor sélectionné à un moment donné reçoivent la lumière émise par la photodiode correspondant à ce phototransistor sélectionné. Mais les signaux de ces autres phototransistors ne sont pas pris en compte à ce moment donné grâce au circuit de synchronisation qui élimine leurs contributions. En outre, on effectue un balayage de l'émission le long des différentes lignes de diodes. L'émission se réalise alors une diode après l'autre sur une première ligne, puis une diode après l'autre sur une seconde ligne, et enfin, une diode après l'autre sur une troisième ligne avant que le cycle recommence sur la première ligne. On pourrait néanmoins mettre en service successivement les premières diodes des différentes lignes et propager cette émission d'un bord du plan à l'autre. On pourrait également choisir un mode pseudo aléatoire qui serait, en synchronisme, appliqué également du côté des phototransistors. En pratique, on a environ une trentaine de diodes 16 par ligne. Ces diodes 16 sont séparées les unes des autres par un espace d'l centimètre environ. Le temps d'émission étant de l'ordre de 50 microsecondes, en 10 millisecondes environ, toutes les lignes formant les plans 13, 14, 15 ont été balayées. Et, si on alimente les diodes 16 avec un courant d'intensité sensiblement égale à 500 mA, les infra- rouges sont émis avec suffisamment de puissance pour traverser des distances de l'ordre de 70 centimètres, sans être perturbés par la lumière ambiante. Un filtre infra-rouge placé devant les phototransistors 17 et le circuit de compensation

précité augmentent cette immunité.

Par ailleurs, des diodes 26 sont avantageusement disposées entre les lignes de phototransistors 17 afin

de tester directement leur bon fonctionnement.

En outre, les barrettes comportent, sur leur dessus, c'est-à-dire sous la ligne 13 de diodes ou de

phototransistors, des capteurs de proximité.

Comme cela est représenté en figure 3, les diodes 16 et les phototransistors 17 sont avantageusement disposés en quinconce. Aussi, une rangée de diodes 16 d'un plan 13, 14, 15 est décalée par rapport à l'aplomb des diodes d'une rangée de diodes d'un plan qui lui est voisin. On limite ainsi le nombre de diodes 16 et de phototransistors 17 tout en ayant un maillage de détection suffisamment étroit pour qu'un objet ayant un diamètre d'environ 1 cm soit détecté au moins par un

des plans 13 ou 14.

Les plans 13, 14 et 15 sont obtenus avec deux barrettes 18, 19 disposées face à face. Ces barrettes 18, 19 sont, par exemple, collées aux extrémités de deux segments plats 20, 21, l'ensemble 18, 19, 20, 21 formant un cadre référencé 22 sur la figure 4. Les barrettes 18 et 19 portent les diodes et les

phototransistors respectivement.

Un unique câble 23 relie le cadre 22 à un connecteur 24. Ce connecteur 24 est destiné à être branché sur une prise du détecteur 7, 8. Le câble 23 permet ainsi, à la fois l'alimentation électrique des barrettes 18, 19, et la transmission des signaux d'activation et de détection des phototransistors 17 de la barrette de réception 19 vers une carte électronique de la gamma caméra 1 destinée notamment au pilotage de

ses moteurs.

Les barrettes 18, 19 doivent être situées de part et d'autre du patient 10, à la gauche et à la droite de celui-ci. Ainsi, les barrettes 18, 19 n'entreront pas en contact avec le corps du patient 10, lors d'un examen. Les barrettes comportent des extrémités chanfreinées près des plaques 20 et 21, et, dans

certains cas, recourbées.

Aussi, si l'on se rapporte maintenant aux figures a, 5b et 5c, il apparaît que les barrettes 18, 19 doivent être situées, pour certains examens, parallèlement à l'axe 4 de rotation de la gamma caméra 1, ou alors, pour d'autres examens, orthogonalement à

cet axe 4.

Par exemple, pour un examen de corps entier représenté figure 5a, les barrettes sont disposées sur les petits côtés du collimateur 9. La longueur de ces barrettes est alors sensiblement égale à la largeur du détecteur 7, 8. Dans ce cas, les barrettes 18, 19, comportent des extrémités recourbées 28 destinées à prévenir tout contact entre le corps du patient 10 et

les détecteurs 7, 8.

D'autre part, pour un examen tomographique à 180 tel que représenté en figure 5b, le cadre 22 est différent et est disposé sur le détecteur 7, 8, de manière à ce que les barrettes 18, 19 soient situées sur les grands côtés du collimateur 9, dans le sens de la longueur du détecteur. Dans ce cas, la longueur de ces barrettes 18, 19 est sensiblement égale à la

longueur du détecteur 7, 8.

De même, pour un examen tomographique à 90 tel que représenté en figure 5c, le cadre 22 est disposé sur le détecteur 7, 8 de manière à ce que les barrettes 18, 19 soient situées sur les grands côtés du collimateur 9, dans le sens de la longueur dudit détecteur. Néanmoins, les détecteurs 7, 8 étant disposés à 90 l'un de l'autre, les collimateurs 9 sont très proches l'un de l'autre par l'un de leurs grands côtés. Cette proximité permet de minimiser la zone morte dans laquelle on n'a pas de détection efficace de la radioactivité dégagée par le patient 10. Dans ce cas, l'une des barrettes 18 a une hauteur limitée et ne comporte qu'une rangée de diodes ou de phototransistors. Par suite, en tomographie à 90 on peut n'avoir qu'un plan unique de sécurité. Il est néanmoins aussi possible de produire trois plans. Dans ce cas, ces trois plans sont sensiblement parallèles et sécants par la ligne de photodiodes (ou de phototransistors) unique. On adapte alors le balayage et la synchronisation au fait qu'une même diode est sélectionnée trois fois pour correspondre à trois

phototransistors voisins.

Afin de permettre ces différents examens, on dispose, selon l'invention, de différents cadres 22a, 22b, 22c de différentes dimensions. L'un de ces cadres 22a est destiné aux examens o l'axe 4 est orthogonal au lit 11, un autre cadre 22b est destiné aux examen o l'axe 4 est parallèle au lit 11, et un autre cadre

encore 22c est destiné à l'examen de tomographie à 900.

Ces cadres 22 sont amovibles. Ils peuvent donc être montés ou démontés à volonté des détecteurs 7, 8. Par exemple, ils peuvent être clipsés sur le détecteur 7, 8 ou sur le collimateur 9 grâce à des clips, ou alors s'engager le long d'une feuillure des détecteurs 7, 8 réalisée à cet effet. Selon un autre mode de réalisation encore, les cadres 22a, 22b, 22c peuvent être positionnés sur le détecteur 7, 8 ou le collimateur 9 grâce à des trous débouchant 25 qui s'engagent dans des tétons dudit détecteur 7, 8 ou dudit collimateur 9. Un segment 27 permet alors, en coulissant, le verrouillage ou le déverrouillage du cadre 22 en position. Le montage et le démontage sont alors manuels. Cependant, on peut imaginer un système motorisé permettant, par exemple, un retrait des barrettes ou leur mise en place automatique. Ou encore, les cadres peuvent être incorporés dans les collimateurs voire même dans une enveloppe du détecteur. Les circuits électroniques utilisés pour la mise en oeuvre de l'invention sont avantageusement embarqués dans le cadre 22. Aussi, le synchronisateur, les circuits d'émission et de réception infra-rouges, les fils de transmission des signaux du synchronisateur auxdits circuits, et les fils d'alimentation électrique sont disposés à l'intérieur du cadre 22, dans les barrettes 18, 19. Par ailleurs, le cadre est alimenté par le détecteur et il y a un circuit pour autoriser les déplacements du détecteur quand le cadre est présent.

Claims (13)

REVENDICATIONS

1. Gamma caméra (1) comportant une embase (2) mobile sur un bâti (3) et au moins un bras (5, 6) mobile par rapport audit bâti (3) et muni, en une extrémité libre, d'un détecteur (7, 8) plan, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre deux plans d'approche (13, 14) sensiblement parallèles au plan dudit détecteur (9) de manière à asservir la position d'un bord du patient (10) entre ces deux plans (13, 14).

2. Gamma caméra (1) selon la revendication 1, comprenant un collimateur, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre, un plan de sécurité (15), disposé entre le collimateur (9) et les deux plans d'approche (13, 14), et sensiblement parallèle audit collimateur (9), de manière à définir une position limite de

proximité du patient (10).

3. Gamma caméra selon l'une des revendications 1

ou 2, caractérisée en ce que les plans d'approche (13, 14) et/ou de sécurité (15) sont réalisés sous la forme de rangées de diodes émettrices de lumière (16) disposées en face de rangées de photodétecteurs, notamment de phototransistors (17), détecteurs de lumière.

4. Gamma caméra (1) selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle comporte un circuit de synchronisation pour que l'émission de lumière par des diodes (16) et la réception de cette lumière par des phototransistors (17) qui leur font face soient synchronisées.

5. Gamma caméra (1) selon l'une des revendications

3 ou 4, caractérisée en ce qu'elle comporte un circuit pour que l'émission de lumière par les diodes (16) soit impulsionnelle et pour qu'une diode émette quand ses

voisines n'émettent pas.

6. Gamma caméra (1) selon l'une des revendications

3 à 5, caractérisée en ce que la disposition des diodes d'une rangée de diodes (16) d'un plan (13, 14, 15) est décalée par rapport à l'aplomb des diodes d'une rangée

de diodes d'un plan qui lui est voisin.

7. Gamma caméra (1) selon l'une des revendications

3 à 6, caractérisée en ce que les diodes (16) de tous les plans (13, 14, 15) sont disposées en quinconce sur

une barette (18).

8. Gamma caméra (1) selon l'une des revendications

3 à 7, caractérisée en ce que les plans (13, 14, 15) sont produits par deux barrettes (18, 19) disposées face à face, une barette (18) portant toutes les diodes

(16), l'autre (19) tous les photodétecteurs (17).

9. Gamma caméra (1) selon la revendication 8, caractérisée en ce que ces deux barrettes (18, 19) sont

fixées sur un cadre (22).

10. Gamma caméra (1) selon la revendication 9, caractérisée en ce que le cadre (22) est fixé sur le

collimateur (9).

11. Gamma caméra (1) selon l'une des

revendications 9 ou 10, caractérisée en ce que le cadre

(22) est amovible.

12. Gamma caméra (1) selon l'une des

revendications précédentes, caractérisée en ce que les

diodes (16) et phototransistors (17) du cadre (22) sont reliés à une électronique embarquée dans le cadre et en ce que le cadre est alimenté par le détecteur et qu'il y a un circuit pour autoriser les déplacements du

détecteur quand le cadre est présent.

13. Gamma caméra (1) selon l'une des

revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle

est munie de plusieurs cadres (22a, 22b, 22c) pour convenir à diverses utilisations.