FR2749699A1 - Collimateur a champ de vue multiple et systeme d'imagerie medicale comportant un tel collimateur - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un collimateur (101) destiné à être monté dans un détecteur d'un système d'imagerie médicale, ledit collimateur (101) comportant des trous définis par une section, une hauteur, une inclinaison et une vergence données, ainsi qu'un système d'imagerie médicale muni d'un tel collimateur (101). L'invention se caractérise en ce que les trous sont rassemblés en au moins une première (200) et une seconde (201) régions, les trous de la première région (200) étant définis par une première section, une première hauteur, une première inclinaison et une première vergence, les trous de la seconde région (201) étant définis par une seconde section, une seconde hauteur, une seconde inclinaison et une seconde vergence, et en ce que la première section est différente de la seconde section et/ou la première hauteur est différente de la seconde hauteur et/ou la première inclinaison est différente de la seconde inclinaison et/ou la première vergence est différente de la seconde vergence. L'invention s'applique, en particulier, aux gamma caméras.
Description
COLLIMATEUR A CHAMP DE VUE MULTIPLE ET SYSTEME
D'IMAGERIE MEDICALE COMPORTANT UN TEL COLLIMATEUR
La présente invention a trait au domaine de l'imagerie médicale. Elle concerne un collimateur destiné à être monté dans un détecteur d'un système d'imagerie médicale et, notamment, dans un détecteur de gamma caméra. Les gamma caméras sont des systèmes d'imagerie médicale pourvus d'au moins un détecteur destiné à capter un rayonnement gamma émis par un patient dans le corps duquel on a injecté un marqueur radio-émetteur gamma. Ce rayonnement gamma traverse un collimateur et excite un cristal scintillateur qui convertit l'énergie dudit rayonnement gamma en une énergie lumineuse détectée par des tubes photo-multiplicateurs qui produisent alors, en fonction de l'intensité lumineuse reçue, des signaux électriques. En effectuant des localisations barycentriques sur l'ensemble de ces signaux électriques, on peut, d'une manière connue,
déterminer l'origine de chaque scintillation.
L'ensemble des scintillations permet d'acquérir, pour un angle de vue donné du détecteur, une projection
révélatrice de la concentration du marqueur radio-
émetteur gamma dans le corps du patient et, avec plusieurs projections, obtenues pour différents angles de vue, on reconstruit une image d'une section ou d'un
volume du corps du patient.
Les collimateurs sont placés en avant et contre
les détecteurs, à la face d'entrée du scintillateur.
Ils sont constitués d'un plateau absorbant traversé de trous dont les caractéristiques, notamment section, hauteur, inclinaison et vergence, sont identiques. La
champ de vue du collimateur est unique et unitaire.
Ainsi, les trous sélectionnent les rayonnements gamma émis ou transmis par le corps du patient selon un même angle solide dont l'axe est parallèle à la direction de la projection qu'on acquiert, tandis que les rayonnements gamma ne correspondant pas à cet angle solide sont absorbés par des cloisons délimitant les
trous du collimateur.
Certains examens requièrent toutefois la présence d'un collimateur à très haut pouvoir de résolution, c'est-à-dire dans lequel l'angle solide précité est étroit alors que d'autres examens ne nécessitent pas de tels collimateurs. De ce fait, les collimateurs d'une gamma caméra sont changés en fonction des examens pratiqués. A cet effet, différentes méthodes plus ou moins complexes ont été proposées dont une méthode est décrite dans le brevet français publié sous le numéro FR- 2 640 054 et intitulé: "système de mise en place
d'un collimateur dans une gamma caméra".
Considérant ce qui précède, un problème que se propose de résoudre l'invention est de réaliser un collimateur qui puisse être mis en oeuvre dans différents examens sans qu'il soit nécessaire d'en changer. Une solution de l'invention a pour objet un collimateur destiné à être monté dans un détecteur d'un système d'imagerie médicale, ledit collimateur comportant des trous définis par une section, une hauteur, une inclinaison et une vergence données, caractérisé en ce que lesdits trous sont rassemblés en au moins une première et une seconde régions, les trous de la première région étant définis par une première section, une première hauteur, une première inclinaison et une première vergence, les trous de la seconde région étant définis par une seconde section, une seconde hauteur, une seconde inclinaison et une seconde vergence, et en ce que la première section est différente de la seconde section et/ou la première hauteur est différente de la seconde hauteur et/ou la première inclinaison est différente de la seconde inclinaison et/ou la première
vergence est différente de la seconde vergence.
Les trous de chaque région étant différents, une région du collimateur est ainsi plus adaptée qu'une autre à un examen d'un type particulier. En sélectionnant la région la mieux adaptée et, de ce fait, la région qui possède le champ de vue adéquat, il
devient inutile de changer de collimateur.
La description qui va suivre, et qui ne comporte
aucun caractère limitatif, permettra de comprendre la
manière dont l'invention peut être mise en pratique.
Elle doit être lue au regard des dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 montre, en vue décalée, une gamma caméra pour la mise en oeuvre de l'invention; - la figure 2 illustre, de manière schématique et en coupe, le principe de fonctionnement d'un détecteur d'une gamma caméra pour la mise en oeuvre de l'invention; - la figure 3 présente, en vue de face, la surface de détection d'un collimateur selon l'invention; - la figure 4 présente une vue en coupe selon I-I de la figure 3, d'un collimateur selon l'invention;
- la figure 5 présente une vue en coupe selon II-
II de la figure 3, d'un collimateur selon l'invention; et - les figures 6A, 6B, 6C, 6D, 6E, 6F et 6G présentent, de manière schématique, la position d'un collimateur selon l'invention, dans le cas de
différents examens.
L'invention concerne des dispositifs d'imagerie
médicale et, notamment, des gamma caméras.
Une gamma caméra 10 pour la mise en oeuvre de l'invention comporte, ainsi que cela est montré en figure 1, une embase 11 mobile sur un bâti 12 de manière à tourner en rotation autour d'un axe 13 appelé axe de rotation de la gamma caméra. Le bâti 12 porte deux bras 14, 15 disposés de part et d'autre de l'axe 13, symétriquement. Chaque bras 14, 15 porte, en son extrémité libre, une tête détectrice ou détecteur 16,
17 sensiblement parallélépipèdique et rectangle.
L'accrochage des détecteurs 16, 17 aux bras 14, 15 est réalisé, par exemple, par l'intermédiaire d'un étrier 18. Chaque détecteur 16, 17 montre une face active 100 dirigée vers un corps 19 d'un patient placé allongé sur un lit 20, sensiblement selon l'axe de rotation 13. En outre, ainsi que cela est montré en figure 2, chaque détecteur 16, 17 comprend, en partant de sa face active , un collimateur 101, qui présente une surface de détection 109, puis, un cristal scintillateur 102, un réseau de tubes photo-multiplicateurs 103, et des circuits de traitement 104 de signaux de localisation
reliés à un circuit d'amplification 105.
Le principe de l'obtention d'une image du corps 19 du patient est le suivant. Pour une position donnée en orientation et en angulation des détecteurs 16, 17, des rayons gamma Il issus et/ou traversant le corps 19 du patient, qui ont une direction de propagation adéquate comprise dans un angle solide donné, traversent ledit collimateur 101 et provoquent une scintillation 106 dans le cristal scintillateur 102. Cette scintillation 106 est détectée puis amplifiée par le réseau de tubes photo-multiplicateurs 103 qui élabore les signaux électriques de localisation ensuite traités dans les circuits de traitement 104 et amplifiés dans le circuit d'amplification 105. On obtient alors une projection du corps 19 du patient pour la position précitée et, avec plusieurs projections, obtenues pour des positions relatives différentes des détecteurs 16, 17 et du corps 19 du patient, on peut reconstruire une image dudit corps 19, par exemple une image en coupe 107 montrée
sur un moniteur 108 relié à la gamma caméra 10.
Un collimateur 101 selon l'invention est constitué d'un plateau absorbant traversé de trous 204 et recouvert, en général, de plaques de protection 207,
208 transparentes aux rayonnements | (figures 4 et 5).
Il se divise au moins en une première 200 et une seconde 201 régions qui comportent chacune un ou plusieurs trous 204 séparés par des cloisons 205 métalliques d'une épaisseur donnée qui confèrent, audit
collimateur 101, un aspect alvéolé.
Chaque trou 204 est défini par des caractéristiques et, notamment, par sa section s, sa profondeur ou hauteur h, son inclinaison i et sa
vergence v.
La section s d'un trou 204 décrit un profil géométrique donné défini par les cloisons 205 et
possède une aire.
Dans un exemple, le profil géométrique des trous 204 est hexagonal. Chaque trou 204 est alors défini par un ensemble de six cloisons 205 qui le séparent de six autres trous 204. On dit que le collimateur 101 est en nid d'abeilles. Toutefois, il est bien entendu que tout profil géométrique peut a priori convenir pour la
section des trous 204.
En ce qui concerne l'aire de la section s, elle peut être plus ou moins importante, par exemple
comprise entre 5 et 30 mm2.
La hauteur h des trous 204 est définie par la hauteur des cloisons 205. Dans un exemple, cette
hauteur h des trous 204 est comprise entre 30 et 70 mm.
Quant à l'inclinaison i, elle est bien souvent nulle. On dit que les trous 204, alors orthogonaux à la face active 100, sont droits. Toutefois, les trous 204 peuvent être obliques et l'inclinaison i est alors
comprise entre 0 et, à la limite, 90 .
Enfin, la vergence v des trous 204 peut être nulle, positive et négative. Dans le cas o la vergence est positive, les trous 204 sont convergents et
convergent alors vers un point ou une ligne focale.
Dans le cas o la vergence est négative, les trous 204
sont divergents.
La résolution d'un collimateur 101 est fonction notamment des caractéristiques précitées des trous 204 ainsi que de l'épaisseur des cloisons 205 qui séparent lesdits trous 204. En particulier, la résolution est proportionnelle à la hauteur h des trous 204 et inversement proportionnelle à l'aire de la section s
desdits trous 204.
Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux de l'invention présenté aux figures 3, 4 et , le collimateur 101 se compose d'une première 200, d'une seconde 201, d'une troisième 202 et d'une
quatrième 203 régions.
Dans chacune des quatres régions 200, 201, 202, 203, les trous 204 sont définis par des caractéristiques s, h, i, v. Ainsi, les trous 204 de la première région 200 sont définis par une première section, une première hauteur, une première inclinaison et une première vergence et les trous 204 de la seconde région 201 sont définis par une seconde section, une seconde hauteur, une seconde inclinaison et une seconde vergence. Selon l'invention, la première section diffère de la seconde section et/ou la première hauteur diffère de la seconde hauteur et/ou la première inclinaison diffère de la seconde inclinaison et/ou la première vergence diffère de la seconde vergence. Autrement dit, la première région 200 présente des trous 204 qui diffèrent des trous 204 de la seconde région 200 par au moins une caractéristique s, h, i, v. Aussi, le champ de vue du collimateur 101 est multiple et le pouvoir de résolution du collimateur 101 à la première région 200 est normalement différent du pouvoir de résolution du
collimateur 101 de la seconde région 201.
Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux de l'invention montré essentiellement en figure 3, la surface de détection 109 du collimateur 101 selon l'invention est sensiblement rectangulaire et les régions 200, 201, 202 ou 203 sont sensiblement rectangulaires ou carrées. La première région 200 occupe plus de la moitié de la surface de détection 109 du collimateur 101 et les seconde 201, troisième 202 et quatrième 203 régions occupent la partie complémentaire de ladite surface 109. Les dimensions des troisième 202 et quatrième 203 régions sont sensiblement égales. Il apparaît que la première région 200 occupe une partie supérieure de la surface 109 et que les seconde 201, troisième 202 et quatrième 203 régions occupent une partie inférieure de ladite surface 109. Les régions , 201, 202 et 203 sont réparties symétriquement par
rapport à un grand axe I-I du collimateur 101, c'est-à-
dire l'axe qui divise la surface de détection 109 en deux parties égales et qui est placé dans le sens de la longueur de ladite surface 109. En fait, les première et seconde 201 régions se répartissent symétriquement de part et d'autre de l'axe I-I, tandis que les troisième 202 et quatrième 203 régions sont
symétriques l'une de l'autre par rapport audit axe I-I.
Dans un exemple dans lequel la surface de détection 109 a des dimensions de l'ordre de 540 x 400 mm, la première région 200 a des dimensions de l'ordre de 330 x 400 mm, la seconde région 201 a des dimensions de l'ordre de 210 x 210 mm et les troisième 202 et quatrième 203 régions ont des dimensions de l'ordre de
210 x 90 mm.
Le profil géométrique décrit par la section s des
trous 204 des régions 200, 201, 202, 203 est hexagonal.
L'aire desdits trous 204 est fonction des régions 200, 201, 202, 203. Dans la première région 200, l'aire des trous 204 est définie par des cloisons 205 de 1,9 mm de large, dans la seconde région 201, ladite aire est définie par des cloisons de 1,5 mm de large et, dans les troisième 202 et quatrième 203 régions, ladite aire est définie par des cloisons de 1,9 mm de large. La hauteur des trous 104 est, pour toutes les régions 200, 201, 202, 203, de 38 mm. Par ailleurs, les trous 104 des première 200 et seconde 201 régions sont droits alors que les trous 104 des troisième 202 et quatrième 203 régions sont obliques, divergents et dirigés vers l'extérieur de la surface de détection 109. Aussi, la seconde région 201 a un pouvoir de résolution plus important que celui de la première 200, troisième 201
et quatrième 202 régions.
A noter que la portion du collimateur 101 correspondant à une région 200, 201, 202, 203 donnée peut être changée facilement, à la main, et sans outillage spécial. C'est le cas, notamment, de la portion du collimateur 101 qui correspond à la seconde région 201, qui peut être changée par une portion de
collimateur à trou unique et convergent ou sténopé.
La surface de détection 109 du collimateur 101 étant partagée en régions, ledit collimateur 101 possède différents champ de vue. Dans un examen pratiqué sur un patient dont le corps 19 est placé sensiblement l'axe I-I, on sélectionne simplement le champ de vue adéquat et, par suite, la ou les régions , 201, 202 ou 203 qui correspondent audit champ de vue. Un masque électronique permet de ne traiter les informations provenant uniquement du champ de vue sélectionné. Ainsi et par exemple, pour des examens du coeur, des poumons, du système rénal et du système digestif présentés respectivement aux figures 6A, 6B, 6D et 6E, qui constituent environ 56 % des examens pratiqués avec une gamma caméra, on sélectionnera le champ de vue correspondant à la première région 200 du collimateur 101, étant donné que lesdits examens ne nécessitent pas une très haute résolution d'image. Par contre, pour des examens de la thyroïde et du cerveau présentés respectivement aux figures 6C et 6F, on sélectionnera le champ de vue correspondant à la seconde région 201 du collimateur 101, étant donné que lesdits examens
nécessitent une très haute résolution d'image.
Pour des examens du corps entier, on sélectionnera avantageusement le champ de vue correspondant à la première région 200 et, éventuellement, dans le cas o la détection doit s'opérer sur les bras du patient, le champ de vue correspondant aux troisième 202 et quatrième 203 régions. Les détecteurs 15, 16 sont alors amenés à parcourir le corps 19 du patient les flèches de la figure 6g. Les régions 202 et 203 à trous 204 divergents permettent d'étendre le champ de vue du collimateur 101 à une surface supérieure à la surface
109 de détection dudit collimateur 101.
Bien entendu, l'objet de l'invention n'est nullement limité au mode de réalisation décrit. En particulier, le collimateur de l'invention peut très bien convenir à des systèmes d'imagerie autres que des gamma caméras, qui comportent un ou plusieurs
détecteurs.
Claims (10)
1. Collimateur (101) destiné à être monté dans un détecteur (16, 17) d'un système d'imagerie médicale (10), ledit collimateur (10) comportant des trous (204) définis par une section, une hauteur, une inclinaison et une vergence données, caractérisé en ce que lesdits trous (204) sont rassemblés en au moins une première (200) et une seconde (201) régions, les trous (204) de la première région (200) étant définis par une première section, une première hauteur, une première inclinaison et une première vergence, les trous (204) de la seconde région (201) étant définis par une seconde section, une seconde hauteur, une seconde inclinaison et une seconde vergence, et en ce que la première section est différente de la seconde section et/ou la première hauteur est différente de la seconde hauteur et/ou la première inclinaison est différente de la seconde inclinaison et/ou la première
vergence est différente de la seconde vergence.
2. Collimateur (101) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il présente une surface de détection (109) sensiblement rectangulaire et en ce que les régions (200, 201, 202, 203) sont sensiblement
rectangulaires ou carrées.
3. Collimateur (101) selon l'une des
revendications 1, ou 2, caractérisé en ce que la
première région (200) occupe plus de la moitié de la surface de détection (109) du collimateur (101) et en ce que la seconde région (201) a un pouvoir de résolution plus important que celui de la première
région (200).
4. Collimateur (101) selon l'une des
revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il
comporte en outre une troisième (202) et une quatrième (203) régions dont les dimensions sont sensiblement égales.
5. Collimateur 101 selon la revendication 4, caractérisé en ce que les troisième (202) et quatrième (203) régions sont symétriques l'une de l'autre par rapport au grand axe (I-I) du collimateur (101) et en ce que les trous (104) des troisième (202) et quatrième
(203) régions sont obliques.
6. Collimateur (101) selon l'une des
revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que les trous
(104) des troisième (202) et quatrième (203) régions
sont divergentes.
7. Collimateur (101) selon l'une des
revendications précédentes, caractérisé en ce que les
régions (200, 201, 202, 203) sont réparties symétriquement par rapport à un grand axe (I-I) du collimateur (101), qui divise la surface de détection
(109) dudit collimateur (101) en deux parties égales.
8. Collimateur (101) selon l'une des
revendications précédentes, caractérisé en ce que une
portion du collimateur (101) correspondant à une région
(200, 201, 202, 203) donnée peut être changée.
9. Collimateur (101) selon la revendication 8, caractérisé en ce que la portion du collimateur (101) correspondant à la région (200, 201, 202, 203) peut être changée facilement, à la main, sans outillage
spécial.
10. Système d'imagerie médicale (10), caractérisé en ce qu'il comporte un collimateur (101) selon l'une
des revendications précédentes.
Priority Applications (3)
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