FR2770392A1 - Appareil de radiologie par exemple a usage stereotaxique neurologique ou vasculaire a encombrement reduit - Google Patents
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Abstract
L'appareil de radiologie comprend une source (Trx) émettant un rayonnement X conique, un récepteur d'images radiologiques (II, CV), un châssis (CS) disposé entre la source de rayons X et le récepteur d'images pour recevoir un objet (TT) à radiographier, et un dispositif de positionnement et de guidage apte à être relié au châssis et à intercepter le rayonnement X de façon à positionner et à guider des sondes destinées à coopérer avec l'objet. Le dispositif de positionnement et de guidage comporte des premiers moyens (CS, Rg, GC2) formant une grille de guidage escamotable à trous dont les axes respectifs convergent vers le point focal (F) de la source lorsque les premiers moyens interceptent le rayonnement conique, et une grille de positionnement (Gr) escamotable à trous.
Description
Appareil de radiologie, par exemple à usage stéréotaxique
neurologique ou vasculaire, à encombrement réduit.
L'invention concerne les appareils de radiologie, par exemple à
usage neurologique ou vasculaire.
Un tel appareil de neurologie se compose généralement - d'un tube à rayons X et d'un collimateur pour former et délimiter le faisceau de rayons X, d'un récepteur d'images, généralement un intensificateur d'images radiologiques associé à une caméra vidéo, - d'un positionneur portant l'ensemble tube à rayons X et collimateur, ainsi que l'intensificateur d'images radiologiques et la caméra vidéo, ce positionneur étant mobile dans l'espace autour d'au moins deux axes orthogonaux, éventuellement autour de trois axes, et - d'une table pourvue d'un plateau destiné à supporter le patient
en position allongée.
Dans le cas o le positionneur est pourvu de trois axes de rotation, l'orientation dans l'espace de deux axes dépend de l'angle de rotation autour d'un axe vertical. Ces angles de rotation sont orthogonaux entre eux et se croisent en un point appelé isocentre du positionneur. Cette configuration permet d'orienter l'axe du faisceau de rayons X dans à peu près toutes les directions de l'espace. Le plateau de la table peut être déplacé selon trois axes orthogonaux de façon à positionner correctement
le patient par rapport à l'isocentre du positionneur.
Le tube à rayons X est alimenté par un générateur haute tension et les images issues de la caméra vidéo sont traitées, visualisées et
stockées dans un système de traitement d'images.
Un tel appareil radiologique peut, notamment, être utilisé pour pratiquer des interventions à l'aide d'un dispositif appelé cadre de stéréotaxie. Ce cadre permet d'immobiliser la tête du patient à l'aide de quatre pointes en métal insérées dans la boîte cranienne dans de petits
trous forés dans l'os par le chirurgien.
Ce châssis est associé à un dispositif de positionnement et de guidage de façon à intercepter le rayonnement X en vue de positionner et de guider des sondes destinées à coopérer avec la tête du patient, par exemple des sondes destinées à être introduites dans la boîte cranienne du patient. Actuellement, de tels appareils radiologiques nécessitent des locaux spéciaux utilisant deux sources de rayonnement X à haute puissance disposées orthogonalement l'une à l'autre à une très grande distance du patient, typiquement à une distance supérieure ou égale à 5 mètres, de façon à obtenir au niveau de la tête du patient un rayonnement
quasi parallèle.
Une fois le patient positionné, le chirurgien injecte un produit de contraste dans les vaisseaux de la tête et acquiert des images radiologiques de la tête du patient. Les vaisseaux sont visibles grâce au produit de contraste. Ensuite, le chirurgien dispose entre le châssis et le récepteur d'images, un guide de perforation qui est en l'espèce composé d'une grille épaisse, typiquement 30 mm d'épaisseur, et perforée d'une centaine de trous d'axes parallèles. Le chirurgien acquiert ensuite une image de la grille superposée au châssis stéréotaxique et à la tête du patient, puis détermine, en superposant sur un écran lumineux, l'image contenant les vaisseaux opacifiés et l'image contenant la grille, les trous de la grille qui ne se situent pas en face de vaisseaux. Le chirurgien peut donc positionner les sondes en face des trous sélectionnés et utiliser ces
trous de guidage pour perforer la boîte cranienne du patient.
Outre le fait qu'un tel appareil présente l'inconvénient majeur de nécessiter un local spécifique en raison de son encombrement très important, l'utilisation d'une grille épaisse pour repérer la position des sondes masque quasi complètement les structures anatomiques internes de
l'objet à radiographier, en l'espèce la tête du patient.
L'invention vise à apporter une solution à ces problèmes.
Un but de l'invention est de réduire considérablement
l'encombrement d'un tel appareil radiologique.
L'invention a encore pour but d'utiliser un dispositif de positionnement de sondes qui ne masque pas complètement les structures
anatomiques internes de l'objet à radiographier.
Telle que revendiquée, l'invention propose donc un appareil de radiologie, comprenant une source émettant un rayonnement X, un récepteur d'images radiologiques, un châssis disposé entre la source de rayons X et le récepteur d'images pour recevoir un objet à radiographier, et un dispositif de positionnement et de guidage apte à être relié au châssis et à intercepter le rayonnement X de façon à positionner et à guider des
sondes destinées à coopérer avec l'objet.
Selon une caractéristique générale de l'invention, le rayonnement émis par la source et intercepté par le dispositif de positionnement et de guidage est conique. En outre, le dispositif de positionnement et de guidage comporte des premiers moyens formant une grille de guidage escamotable à trous dont les axes respectifs convergent vers le point focal de la source lorsque les premiers moyens interceptent le rayonnement conique. Le dispositif de positionnement et de guidage comporte par ailleurs des deuxièmes moyens formant une grille de positionnement escamotable à trous. Les positions des trous de positionnement par rapport au châssis et donc par rapport à l'objet à radiographier lorsque les deuxièmes moyens sont positionnés de façon à intercepter le rayonnement conique correspondent à celles des trous de guidage par rapport au châssis lorsque les premiers moyens sont positionnés de façon à intercepter le rayonnement conique, cette correspondance de position tenant compte du caractère convergeant des
axes des trous de guidage.
Ainsi, l'utilisation de moyens de guidage comportant des trous dont les axes congergent vers le point focal de la source, permet d'utiliser un faisceau conique de rayons X du type de celui délivré dans une salle radiologique classique. La distance entre la source et le récepteur
d'images est alors de l'ordre de 1 mètre.
Bien qu'il soit possible d'utiliser une grille épaisse trouée pour former à la fois les moyens de guidage des sondes et les moyens de positionnement de ces dernières, il est particulièrement avantageux d'utiliser, pour les deuxièmes moyens de positionnement, une grille mince trouée dont les trous sont à axes parallèles et telle que la projection conique des trous de guidage des moyens de guidage dans le plan de la grille mince corresponde à la position des trous de la grille de positionnement. L'utilisation d'une grille mince à trous d'axes parallèles permet, non seulement l'utilisation d'un faisceau conique de rayons X, mais également une meilleure visibilité de la grille sur les images
radiographiques sans masquer complètement les structures anatomiques.
Alors qu'il serait possible, après avoir déterminé la position des sondes à l'aide de la grille de positionnement mince, de retirer cette grille et de la remplacer par une grille épaisse trouée formant les moyens de guidage desdites sondes, il est particulièrement avantageux que ces moyens de guidage comportent une réglette de guidage possédant au moins une première colonne de trous de guidage dont les axes respectifs sont tous situés dans un même premier plan et sont repérés par une première graduation correspondant à l'emplacement des lignes de la grille de positionnement. Les axes des trous de guidage de la réglette convergent dans ledit premier plan vers le point focal objet de la source. Cette réglette est par ailleurs déplaçable le long d'un chemin de guidage curviligne, centré sur le point focal objet, ménagé dans le châssis et s'étendant dans un deuxième plan perpendiculaire audit premier plan. La position de la réglette dans le chemin de guidage est repérée par une deuxième graduation correspondant à l'emplacement des colonnes de la grille de positionnement. La courbure du chemin de guidage est choisie compte tenu de la distance séparant le chemin de guidage du point focal objet et de l'angle d'ouverture du rayonnement conique, de façon à ce que les axes des trous de guidage de la réglette convergent vers le point focal objet quelle
que soit la position de la réglette dans le chemin de guidage.
Il est en outre particulièrement avantageux que la réglette comporte une deuxième colonne de trous de guidage parallèle à la première, chaque trou de la deuxième colonne étant situé entre deux trous de la première colonne de façon à correspondre à un interligne de la grille
de positionnement.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention
apparaîtront à l'examen de la description détaillée d'un mode de
réalisation, nullement limitatif, et des dessins annexés, sur lesquels la figure 1 illustre schématiquement et partiellement un appareil de radiologie selon l'invention équipé d'un châssis et d'une grille mince de positionnement, la figure 2 illustre plus en détail la structure d'une grille mince de positionnement selon l'invention, et les figures 3 à 5 représentent respectivement des vues schématiques de face, de dessus et de gauche d'un châssis selon l'invention équipé d'une réglette de guidage trouée permettant de
matérialiser la grille de guidage des sondes.
Sur la figure 1, la référence PL désigne un plateau rigide transparent aux rayons X, déplaçable selon trois directions orthogonales
de l'espace, pour positionner un patient en vue d'un examen radiologique.
L'appareil de radiologie selon l'invention comporte par ailleurs un positionneur (non représenté ici à des fins de simplification), généralement un bras en forme de C, supportant, d'un côté, une source de rayons X référencée Trx et son collimateur associé CLm, et, de l'autre côté, un récepteur d'images composé d'un intensificateur d'image II et d'une caméra vidéo CV. Le positionneur est capable d'être mû en rotation autour des trois directions orthogonales de l'espace de façon à positionner
l'équipement radiologique en fonction de l'examen à pratiquer.
L'appareil radiologique comporte par ailleurs un générateur haute tension alimentant le tube à rayons X Trx, ainsi qu'un système d'acquisition et de traitement numérique des images et des équipements de contrôle et d'affichage d'images. Tous ces éléments, classiques, n'ont pas
été représentés sur la figure 1 à des fins de simplification.
Un châssis de stéréotaxie CS est monté à l'extrémité du plateau PL. La tête du patient est immobilisée de façon classique dans le châssis à l'aide de quatre pointes Po insérées dans la boîte cranienne. Le milieu de la tête du patient est ensuite positionné à l'isocentre Is du positionneur (qui est le point de concours des trois axes de rotation du positionneur) au voisinage de l'axe Frx du rayonnement conique RY émis par le tube Trx à partir du point focal F. Un support mince PGr, supportant une grille trouée et très mince Gr est inséré entre la tête du patient et l'intensificateur d'images II. Ce support PGr est fixé rigidement sur le châssis de stéréotaxie. L'épaisseur de l'ensemble support-grille, typiquement de l'ordre de 1 à 2/10 de mm,
permet l'utilisation d'un rayonnement conique.
La grille Gr peut être constituée d'un circuit imprimé analogue au circuit imprimé électronique. Le support de cette grille métallique doit être bien sûr transparent aux rayons X et la grille métallique elle-même peut être constituée d'une couche de cuivre d'une épaisseur de l'ordre de à 200 microns. Cette épaisseur de cuivre permet une bonne visibilité de la grille sur les images radiologiques sans masquer complètement les structures anatomiques. Par ailleurs, l'utilisation du traitement d'images permettant de soustraire des images différentes, peut augmenter la
visibilité de la grille ou des structures anatomiques.
Un élément d'alignement, tel qu'une bille métallique V, est monté sur le châssis à l'opposé de la grille de positionnement Gr. Cet élément V permet un alignement correct de la chaîne d'imagerie à rayons X. Pour obtenir cet alignement, l'opérateur déplace le positionneur jusqu'à obtenir un parfait alignement du point focal objet F du
rayonnement conique RY avec la bille V et le trou central de la grille Tc.
Comme on peut le voir plus particulièrement sur la figure 2, afin de faciliter notamment la reconnaissance du trou central Tc, les trous de la colonne centrale CL0 et les trous de la ligne centrale L0 sont communiquants. Par ailleurs, toujours afin de faciliter le repérage sur l'image radiologique obtenue, un cadre a été façonné dans la grille Gr en rendant communiquants certains des trous des lignes L15H et L15B et des
colonnes CL15G et CL15D.
Une fois que la procédure d'alignement a été effectuée, l'opérateur acquiert deux images. La première est celle de la tête du patient (dont les vaisseaux n'ont pas été opacifiés avec le produit de contraste) sur laquelle a été superposée la grille. La seconde image est
celle de la tête "non opacifiée" du patient sans la grille de positionnement.
Ces deux images vont permettre ultérieurement de soustraire numériquement des images opacifiées, soit la tête du patient, soit la grille. L'opérateur injecte ensuite le produit de contraste dans les
vaisseaux et acquiert un jeu d'images opacifiées de la tête du patient.
Toutes les images sont stockées dans la mémoire du système de
traitement d'images.
Le chirurgien est alors capable de localiser les meilleures positions pour insérer les sondes dans la boîte cranienne du patient. A cet effet, il peut utiliser les images soustraites ou non soustraites avec une superposition électronique de la grille directement sur l'écran de visualisation. Ainsi, une meilleure précision peut être obtenue en raison de la meilleure visibilité des vaisseaux dans les images soustraites, notamment en raison de l'utilisation d'une grille de positionnement très mince. Pour guider l'outil de perforation de la boîte cranienne, on peut remplacer la plaque mince PGr supportant la grille de positionnement Gr par une grille épaisse trouée. Ceci étant, il est nécessaire d'établir une correspondance parfaite entre la position des trous de la grille de guidage et la position des trous de la grille de positionnement. Or, si l'épaisseur de la grille de positionnement permet de réaliser des trous de positionnement d'axes parallèles, et ce, même en présence d'un faisceau conique de rayons X, l'épaisseur de la grille de guidage, typiquement quelques centimètres, ne permet pas de réaliser celle-ci avec des trous parallèles. En conséquence, les axes des trous de guidage de la grille épaisse de guidage doivent tous converger vers le point focal objet F. Par ailleurs, en raison du non parallélisme des axes des trous de guidage, la position des trous de la grille de positionnement Or doit être calculée de sorte que la projection conique des trous de guidage dans le plan de la grille mince de positionnement corresponde à la position effective des trous de cette
grille de positionnement.
Plus précisément, si l'on se réfère à la figure 2, l'abscisse x du trou de positionnement Ti (abscisse comptée positivement le long de la ligne L0 vers la droite de la figure 2) est déterminée par la formule D. tang(nV x 0) tandis que l'ordonnée de ce trou Ti (comptée positivement le long de la colonne CL0 à partir du trou central vers le haut de la figure 2) est donnée par la formule D. tang(nH x 0) cos(nV x 0) Dans ces deux formules, D désigne la distance de la grille Gr de positionnement par rapport au point focal objet, nV désigne le rang du trou compté horizontalement à partir de la colonne centrale, tandis que nH
désigne le rang du trou compté verticalement à partir de la ligne centrale.
Enfin, 0 désigne l'angle entre deux trous de la grille Gr vu du foyer F du
tube Trx. 0 est égal à 0,22 dans le mode de réalisation décrit.
Bien entendu, on pourrait également remplacer la grille épaisse de guidage par un ensemble de deux grilles espacées, et ce notamment
dans un but de réduction du poids.
Néanmoins, il est particulièrement avantageux d'utiliser, à la place d'une grille épaisse de guidage, des moyens de guidage tels que ceux
illustrés sur les figures 3 à 5.
Il convient de noter ici que, à des fins de simplification, les pointes Po de positionnement de la boîte cranienne du patient à l'intérieur du châssis CS n'ont été représentées que sur la vue de face et ont été omises
sur les vues de dessus et de gauche.
Le châssis CS comporte sur chacune de ses branches verticales (et ce, pour des raisons de symétrie afin de permettre au chirurgien d'opérer à droite ou à gauche de la tête TT du patient) un chemin de guidage curviligne Rg centré sur le foyer F du faisceau de rayons X. Dans ce chemin de guidage Rg, coulisse une réglette de guidage GC2 équipée de deux colonnes de trous RG 1 et RG2. La première colonne RG 1 correspond
exactement à la colonne centrale CL0 de la grille de positionnement Gr.
Tous les trous TRO 1 de cette première colonne sont focalisés sur le foyer F du tube Trx, c'est-à-dire que leurs axes Ax convergent vers le foyer F. La seconde colonne de trous RG2 est identique à la première, excepté que les trous TR02 de cette deuxième colonne sont décalés d'un demi intertrou
vers le haut, ces trous TR02 restant focalisés sur le foyer F du tube Trx.
Deux marques R1 et R2 sont gravées au sommet de chaque colonne de trous, ces marques correspondant aux axes de chacune des colonnes RG1
et RG2.
Une graduation Gd est gravée sur le châssis CS et est utilisée pour repérer exactement la position de la réglette de guidage GC2 le long du chemin de guidage Rg. Une vis moletée VM permet d'immobiliser la réglette de guidage en n'importe quelle position sélectionnée par le chirurgien. A cet égard, la graduation Gd est formée de traits longs et de traits courts. La mise en vis-à-vis de la marque R1 sur les traits longs permet de positionner exactement la première colonne de trous RG1, tandis que la mise en vis-à-vis de la marque R2 sur les traits courts de la graduation Gd permet de positionner exactement la seconde colonne de
trous RG2.
En fait, dans l'exemple décrit ici, les traits longs de la graduation Gd sont numérotés en correspondance des colonnes CLj de la grille de positionnement. La réglette de guidage est également pourvue d'une graduation
Gd3 correspondant aux lignes de la grille de positionnement.
Ce mode de réalisation permet de faciliter l'accès au patient. Ces moyens de guidage sont extrêmement simples à réaliser, moins coûteux que la réalisation d'une grille épaisse avec une centaine de trous. En outre, ce mode de réalisation permet de miniminer les erreurs humaines dans le
choix des trous de perçage.
Claims (6)
1. Appareil de radiologie, comprenant une source (Trx) émettant un rayonnement X, un récepteur d'images radiologiques (II, CV), un châssis (CS) disposé entre la source de rayons X et le récepteur d'images pour recevoir un objet (TT) à radiographier, et un dispositif de positionnement et de guidage apte à être relié au châssis et à intercepter le rayonnement X de façon à positionner et à guider des sondes destinées à coopérer avec l'objet, caractérisé par le fait que le rayonnement (RY) émis par la source et intercepté par le dispositif de positionnement et de guidage est conique, et par le fait que le dispositif de positionnement et de guidage comporte des premiers moyens (CS, Rg, GC2) formant une grille de guidage escamotable à trous dont les axes respectifs convergent vers le point focal (F) de la source lorsque les premiers moyens interceptent le rayonnement conique, et des deuxièmes moyens (Gr) formant une grille de positionnement escamotable à trous, les positions des trous de positionnement par rapport au châssis lorsque les deuxièmes moyens sont positionnés de façon à intercepter le rayonnement conique correspondant à celles des trous de guidage par rapport au châssis lorsque les premiers moyens sont positionnés de façon à intercepter le rayonnement conique, cette correspondance de position tenant compte du caractère convergeant
des axes des trous de guidage.
2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les premiers moyens de guidage comportent une grille épaisse trouée
formant également les deuxièmes moyens de positionnement.
3. Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les deuxièmes moyens de positionnement comportent une grille mince (Gr), et par le fait que la projection conique des trous de guidage dans le plan de la grille mince correspondent à la position des trous de la grille de positionnement.
4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé par le fait que
les premiers moyens de guidage comportent une grille épaisse trouée.
5. Appareil selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les premiers moyens de guidage comportent une réglette de guidage (GC2) possédant au moins une première colonne de trous de guidage (RG 1) dont Il les axes respectifs (Ax) sont tous situés dans un même premier plan et sont repérés par une première graduation (Gd3) correspondant à l'emplacement des lignes de la grille de positionnement, cette réglette étant déplaçable le long d'un chemin de guidage curviligne (Rg) ménagé dans le châssis et s'étendant dans un deuxième plan perpendiculaire audit premier plan, la position de la réglette dans le chemin de guidage étant repérée par une deuxième graduation (Gd) correspondant à l'emplacement des colonnes de la grille de positionnement, par le fait que les axes (Ax) des trous de guidage de la réglette convergent dans ledit premier plan vers le point focal objet (F) de la source, et par le fait que la courbure du chemin de guidage (Rg) est choisie compte tenu de la distance séparant le chemin de guidage du point focal objet et de l'angle d'ouverture du rayonnement conique de façon à ce que les les axes des trous de guidage de la réglette convergent vers le point focal objet (F) quelle que soit la position de la
réglette dans le chemin de guidage (Rg).
6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé par le fait que la réglette (GC2) comporte une deuxième colonne de trous de guidage (RG2) parallèle à la première, chaque trou de la deuxième colonne étant situé entre deux trous de la première colonne de façon à correspondre à un
interligne de la grille de positionnement (Gr).
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