WO2001081950A1 - Dispositif de collection de rayonnements ionisants avec fibre optique de scintillation - Google Patents

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WO2001081950A1
WO2001081950A1 PCT/FR2001/001254 FR0101254W WO0181950A1 WO 2001081950 A1 WO2001081950 A1 WO 2001081950A1 FR 0101254 W FR0101254 W FR 0101254W WO 0181950 A1 WO0181950 A1 WO 0181950A1
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scintillating
ionizing radiation
connection means
light guide
collection
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PCT/FR2001/001254
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English (en)
Inventor
Henri Joubert
Original Assignee
Dimason
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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16—Measuring radiation intensity
    • G01T1/20—Measuring radiation intensity with scintillation detectors
    • G01T1/201—Measuring radiation intensity with scintillation detectors using scintillating fibres

Definitions

  • the invention relates to the collection of ionizing radiation, in particular emitted by radioactive biological markers, and the conversion of this radiation into light signals intended for an apparatus for detecting ionizing radiation.
  • This type of device is usually used in the medical field to locate the radioactive nuclei of molecules (markers) injected into the human body, before surgery.
  • Such an apparatus is notably described in patent EP 650601.
  • the invention relates more particularly to collection devices comprising a scintillating element housed in a sheath opaque to light and comprising a first end arranged to receive ionizing radiation and a second end delivering light signals resulting from the conversion of ionizing radiation received by the first end.
  • the scintillating element which is a scintillating fiber
  • the opaque sheath are directly connected to the detection device, which requires scintillating fibers several meters long.
  • the second end of the scintillating element which is also a scintillating fiber
  • the sheath therefore extends from the first end of the scintillating fiber to the second end of the optical fiber and, thereby, definitively traps the two scintillating and optical fibers.
  • the failure of one of the fibers therefore requires the complete replacement of the collection device.
  • the invention aims to improve the situation by providing a different solution from those known.
  • a device for collecting ionizing radiation which includes a scintillating element housed in an opaque sheath, filtering means placed at the first end of the sheath and intended to prevent access to the first end of the sheath.
  • element scintillating at least to the photons (v) external and, at the second end of the scintillating element, a first connection means intended to be connected to light guide means to allow the coupling of the second end of the scintillating element at the end of a light guide of the light guide means.
  • the collection device is an active element which can be reversibly connected to a passive light guiding element (the two elements then forming a collection assembly), so that it can be replaced independently of this.
  • passive element and its dimensions can be chosen according to the applications.
  • the device not being parasitized by photons, it has a signal / noise ratio significantly higher than the devices of the prior art and therefore improves the sensitivity of the detection devices to which it can be connected via a passive light guide element.
  • the length of the scintillating element is between approximately 0.1 millimeter and approximately one meter, and more preferably between approximately 0.1 millimeter and approximately 50 centimeters, and more preferably still between approximately 0.1 millimeter and approximately 5 centimeters.
  • connection between the active device and the passive light guiding element can be carried out in different ways, and in particular by means of a coupling element preferably made of a material having a substantially equal refractive index. to that of glass.
  • a coupling element preferably made of a material having a substantially equal refractive index. to that of glass.
  • the second end of the opaque sheath extends beyond the second end of the scintillating element, to form an extension of chosen length which is deformed to produce the first connection means.
  • the deformation allows the introduction of at least one end of the light guide inside the opaque sheath.
  • the first connection means is therefore in the form of a sleeve.
  • the first connection means is an insert comprising first immobilization means, such as for example latching means or a thread intended to cooperate with complementary immobilization means formed on second means of connection of the light guiding means.
  • the filtering means are preferably produced in the form of a nozzle comprising a first sheet material which has a density of between approximately 40 grams per square meter (g / m 2 ) and approximately 300 g / m 2 , in particular paper. black.
  • This tip may also include a second sheet material making it possible to block ionizing radiation of the gamma ( ⁇ ) type, for example of polyethylene terephthalate (PET) of the mylar type, and secured to the first sheet material by an intermediate bonding layer, by example an adhesive transparent to ionizing radiation, so that only ionizing radiation of beta type is converted.
  • ⁇ gamma
  • PET polyethylene terephthalate
  • the scintillating element can be chosen from a group comprising one or more scintillating optical fibers, scintillating grains, scintillant crystals such as Csl, Nal and BGO, a scintillating plastic of density preferably between approximately 0.8 and 1.6 mg / cm 2 , a scintillating liquid and a scintillating gel.
  • the scintillating element is composed of several substantially identical scintillating fibers, it is advantageous that they form a beam and are coupled to a beam of light guides of the light guide means.
  • the filtering means may be advantageous for the filtering means to include a chosen zone of small extension which allows the entry of ionizing radiation of gamma type ( ⁇ ) and of beta type ( ⁇ ), so that said scintillating fiber can convert as light signals the gamma and beta ionizing radiation received.
  • the scintillating element comprises a first part placed downstream of the filtering means for converting ionizing radiation of gamma type into photons, and a second part placed downstream of said first part to convert ionizing radiation of beta type in photons.
  • the first part consists of scintillating crystals chosen from the group comprising at least Csl, Nal and BGO, and that the second part is a scintillating plastic with a density preferably between approximately 0 , 8 and 1, 6 mg / cm 2 .
  • the invention also relates to a set of collection of ionizing radiations comprising means for guiding light suitable for being connected to a collection device of the type of that mentioned above.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a first embodiment of a collection assembly according to the invention
  • FIG. 2 is an enlarged view of the first end of the device forming part of the assembly illustrated in Figure 1
  • FIG. 3 is a variant of the assembly illustrated in FIG. 1,
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the device forming part of the assembly illustrated in Figure 3
  • - Figure 5 is a cross-sectional view of a second mode of production of a collection set according to the invention
  • FIG. 6 is a variant of the assembly illustrated in FIG. 5,
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the components of another variant of the collection device according to the invention, before assembly, and
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of the components of yet another variant of the collection device according to the invention, before assembly.
  • FIG. 1 Reference is first made to FIG. 1 to describe a first embodiment of a collection device according to the invention, and of a collection set according to the invention, incorporating the aforementioned device.
  • the collection assembly comprises a collection device 1 connected to a light guiding device 2.
  • the collection device 1 comprises a sheath 3 opaque to light in which is housed a scintillating element produced in the form of a scintillating fiber 4.
  • the scintillating fiber 4 is for example composed of a scintillator formed by a single dissolved solute in a solvent.
  • the solute can be, for example, (bi-phenylyl-4) -phenyl-6-benzoxazole PDBO).
  • Such fibers are sold in particular by the company KURABAY under the reference SCS-38 or SCSF-81.
  • the opaque sheath 3 preferably has a thickness of around 1 mm.
  • the constitution of the scintillating fiber allows it to convert the ionizing radiation of beta and gamma types into light signals exploitable by a detection device. This physical phenomenon is well known to those skilled in the art, it will not be described here in more detail.
  • the scintillating fiber 4 has a first end 7 terminated by an inlet face 8, preferably polished, through which the ionizing radiation emitted by the radioactive markers which it is to be detected can penetrate.
  • the inlet face 8 is substantially perpendicular to the longitudinal axis of the scintillating fiber.
  • this inlet face 8 could be oblique, for example formed at 45 ° from the longitudinal axis, or at another angle suitable for the desired applications.
  • a filter 9 In front of the input face 8 of the scintillating fiber is placed a filter 9 intended to prevent access to the scintillating fiber 4 to gamma-type radiation as well as to photons (v).
  • the filter 9 is produced in the form of a nozzle fitted on the first end 7 of the scintillating fiber 4, so that it is immobilized against this scintillating fiber by the first end 10 of the opaque sheath 3.
  • the filter comprises, in its part placed opposite the entry face 8 of the scintillating fiber 4, a multilayer structure comprising a first layer 11 intended to block the ionizing radiation of gamma type, a second layer 12 intended to block the photons and a third layer 13 intended to join the first 11 and second 12 layers.
  • the first layer 11 is made of a material of the polyethylene terephthalate (PET) type, such as for example mylar.
  • the second layer 12 is made of a sheet material having a density of between approximately 40 grams per square meter (g / m 2 ) and approximately 300 g / m 2 , such as for example black paper or a plastic film. opaque of the type used to package photographic film with high sensitivity, typically 1000 ASA. More preferably, this sheet material has a density of approximately 120 grams per square meter (g / m 2 ).
  • the third layer 13 is preferably an adhesive transparent to ionizing radiation.
  • the scintillating fiber 4 has a second end 14, opposite the first end 7.
  • the opaque sheath 3 has a second end 15, opposite its first end 10.
  • the second end 15 extends beyond the second end 14 of the scintillating fiber 4 so as to form a first connection means 16.
  • the first connection means 16 is produced by deformation of the sheath, so that a first end 17 of the passive element 2 can be introduced, by force, inside the second end 15 of the opaque sheath 3 to be immobilized there tightly.
  • This coupling element 19 is made of a material having a refractive index substantially equal to that of glass. It will preferably be a fat, but it could also be a gel.
  • the passive light guiding element 2 comprises an optical fiber 17 housed inside a opaque sheath 20 whose first end 21 is also housed inside the part 16 of the opaque sheath 3 forming the first connection means.
  • This passive optical fiber can be made of plastic, glass, silica, and more generally solid or liquid or gelatinous.
  • said second end comprises a coupling element 19 made of a material having a refractive index substantially equal to that of glass. It will preferably be a fat, but it could also be a gel.
  • the dimensions of the scintillating fiber 4, and more precisely its length, are chosen according to the applications. However, for reasons of efficiency in converting ionizing radiation into light signals, it is preferable for the scintillating fiber to extend over a length of between approximately 0.1 mm and 1.50 m. Even more preferably, the scintillating fiber 4 extends over a length of between approximately 0.1 mm and 50 cm, and even more preferably between approximately 0.1 mm and approximately 5 cm.
  • FIGS. 3 and 4 is illustrated a variant of the embodiment which has just been described with reference to FIGS. 1 and 2.
  • the opaque sheath 3 of the collection device 1 according to the invention houses several scintillating fibers (in fact four, 4-1 to 4-4) assembled, preferably in the form of a bundle. This significantly improves the sensitivity of the detection.
  • the passive light guiding element 2 also comprises a bundle of optical fibers 18-1 to 18-4. The number of passive optical fibers is not necessarily equal to the number of scintillating fibers.
  • FIG. 5 is illustrated another embodiment of a collection assembly according to the invention.
  • this is the connection mode between the collection device 1 according to the invention and the passive light guiding element 2. Consequently, all the elements which are common to these two embodiments bear identical reference numbers and will not be described again in detail.
  • the collection device 1 and the light guide element 2 are each provided with an insert forming respectively first 22 and second 23 connection means.
  • the first connection means 22 comprises a first part 23 hollowed out so as to receive the first end 14 of the scintillating fiber 4. To improve the immobilization of this first part 24, the latter is introduced inside the second end 15 of the opaque sheath 3. Furthermore, the insert 22 has a second part 25, opposite the first part 24, and provided with immobilization means which, in this example, are produced in the form of a thread. But they could be made in another form, such as for example in the form of latching means.
  • the second insert 23 also has a first recessed part 26 intended to receive the first end 17 of the optical fiber of the passive light guide element 2.
  • its first part 26 is introduced inside the opaque sheath 20 of the passive element 2.
  • this second added piece 23 has a second part 27, opposite the first part 26, and provided with threading means complementary to those carried by the first insert 22.
  • the immobilization means formed on the second part 27 could be latching means, or more generally means of form cooperation.
  • the connection of the collection device 1 to the guide element passive light 2 is therefore carried out by screwing.
  • only the collection device can be fitted with an insert, the second part 25 of which can be fitted with claws, or pliers, so as to grip the face outer of the opaque sheath 20 of the passive element 2.
  • FIG. 6 is illustrated a variant of FIG. 5, in which the opaque sheath 3 of the collection device 1 does not comprise a single scintillating fiber, but four (4-1 to 4-4), as in the example. of FIG. 3.
  • the collection device can, when it comprises a multiplicity of scintillating fibers 4-i, be used so as to carry out a double detection. Indeed, it may be particularly advantageous that a part of the scintillating fibers is used to detect only the ionizing radiation of beta type, while another part (or a single scintillating fiber only) is used to detect the ionizing radiation of gamma type or gamma type and beta type. To do this, the filter 9 may include a chosen area, of small extension, which does not provide the same filtering as its other parts.
  • this chosen area is intended to be placed opposite a single scintillating fiber, or some, this (or these) scintillating fiber (s) being intended to be coupled (s) to one or more specific optical fibers connected, separately from the other optical fibers, to the detection device.
  • scintillating element produced in the form of one or more scintillating fibers.
  • this scintillating element can appear in many other forms. They may be scintillating grains, or scintillant crystals preferably chosen from the group comprising at least Csl, Nal and BGO, or alternatively a scintillant plastic with a density preferably between approximately 0.8 and 1 , 6 mg / cm 2 , or a scintillating liquid, or a scintillating gel. Scintillating grains can be obtained, for example, by grinding scintillating fibers.
  • Scintillating plastics are particularly advantageous when the collection device has to convert only ionizing radiation of beta type, since by construction they block ionizing radiation of gamma type. Consequently, when a scintillating plastic is used, it suffices that the filter 9 is arranged so as to block the external photons (a black paper is therefore sufficient).
  • An example of a collection device comprising a scintillating plastic disk, as a converter, is illustrated in FIG. 7, before assembly.
  • the device is a converter of beta and gamma ionizing radiation.
  • the scintillating conversion element is here produced in two parts.
  • the first part 4a is placed downstream of the filter 9 and converts the ionizing radiation of beta type into photons. It is preferably a scintillating plastic.
  • the second part 4b is placed downstream of the first part 4a and converted from ionizing radiation of gamma type into photons. They are preferably crystals of Csl or Nal or of BGO.
  • the filter 9 only needs to block the photons. Therefore, a layer 12 of black paper is sufficient.
  • the collection device 1 and the light guide element 2 are each provided with an insert forming respectively the first 22 and second 23 connection means. These are of a substantially equivalent type to that described above with reference to FIG. 5.
  • the connection of the collection device 1 to the passive light guiding element 2 is therefore carried out by screwing.
  • This invention also relates to the use of a collection device and of a collection assembly, as described above, for the detection of cells, or glands, or tumors, or metastases comprising radioactive nuclei (or markers) suitable for radiate ionizing radiation.

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Abstract

Un dispositif de collection de rayonnements ionisants (1) comprend une fibre optique scintillante (4) logée dans une gaine opaque, munie d'une première extrémité (7) pour recevoir des rayonnements ionisants et d'une seconde extrémité (14), et agencée pour convertir en signaux lumineux les rayonnements ionisants reçus par sa première extrémité et délivrer ces signaux au niveau de sa second extrémité. Il comprend en outre des moyens de filtrage (9) placés au niveau de la première extrémité (10) de la gaine (3) et destinés à interdire aux rayonnements ionisants de type gamma (η) et aux photons (ξ) externes l'accès à la première extrémité (7) de la fibre scintillante (4), et, au niveau de la seconde extrémité (14) de la fibre scintillante (4), un premier moyen de connexion (16) propre à être raccordé à des moyens de guidage de lumière (2) pour permettre le couplage de la seconde extrémité (14) de la fibre à l'extrémité (17) d'un guide de lumière (18) des moyens de guidage de lumière.

Description

DESPOSITIF DE COLLECTION DE RAYONNEMENTS IONISANT AVEC FIBRE OPTIQUE DE SCINTILLATION.
L'invention concerne la collection de rayonnements ionisants, notamment émis par des marqueurs biologiques radioactifs, et la conversion de ces rayonnements en signaux lumineux destinés à un appareil de détection de rayonnements ionisants.
Ce type d'appareil est habituellement utilisé dans le domaine médical pour localiser les noyaux radioactifs des molécules (marqueurs) injecté(e)s dans le corps humain, avant une intervention chirurgicale. Un tel appareil est notamment décrit dans le brevet EP 650601.
L'invention concerne plus particulièrement les dispositifs de collection comprenant un élément scintillant logé dans une gaine opaque à la lumière et comportant une première extrémité agencée pour recevoir des rayonnements ionisants et une seconde extrémité délivrant des signaux lumineux issus de la conversion des rayonnements ionisants reçus par la première extrémité.
Dans le document EP 650601, l'élément scintillant, qui est une fibre scintillante, et la gaine opaque sont directement raccordés à l'appareil de détection, ce qui nécessite des fibres scintillantes de plusieurs mètres de long. Dans le document US 4788436, la seconde extrémité de l'élément scintillant, qui est également une fibre scintillante, est collée à la première extrémité d'une fibre optique dont la seconde extrémité est destinée à être raccordée à un appareil de détection pour lui délivrer les signaux lumineux produits par la fibre scintillante. La gaine s'étend par conséquent de la première extrémité de la fibre scintillante à la seconde extrémité de la fibre optique et, de ce fait emprisonne de façon définitive les deux fibres scintillante et optique. La défaillance de l'une des fibres nécessite donc le remplacement complet du dispositif de collection. L'invention a pour but d'améliorer la situation en apportant une solution différente de celles connues.
Elle propose à cet effet un dispositif de collection de rayonnements ionisants qui comprend un élément scintillant logé dans une gaine opaque, des moyens de filtrage placés au niveau de la première extrémité de la gaine et destinés à interdire l'accès à la première extrémité de l'élément scintillant au moins aux photons (v) externes et, au niveau de la seconde extrémité de l'élément scintillant, un premier moyen de connexion destiné à être raccordé à des moyens de guidage de lumière pour permettre le couplage de la seconde extrémité de l'élément scintillant à l'extrémité d'un guide de lumière des moyens de guidage de lumière.
De la sorte, le dispositif de collection est un élément actif qui peut être raccordé de façon réversible à un élément de guidage de lumière passif (les deux éléments formant alors un ensemble de collection), de sorte qu'il puisse être remplacé indépendamment de cet élément passif, et ses dimensions peuvent être choisies en fonction des applications. De plus, le dispositif n'étant pas parasité par les photons, il présente un rapport signal/bruit notablement supérieur aux dispositifs de la technique antérieure et de ce fait améliore la sensibilité des appareils de détection auxquels il est susceptible d'être raccordé via un élément de guidage de lumière passif.
Avantageusement la longueur de l'élément scintillant est comprise entre environ 0,1 millimètre et environ un mètre, et plus préférentiellement entre environ 0,1 millimètre et environ 50 centimètres, et plus préférentiellement encore entre environ 0,1 millimètre et environ 5 centimètres.
Le raccordement entre le dispositif actif et l'élément de guidage de lumière passif pourra s'effectuer de différentes manières, et notamment par l'intermédiaire d'un élément de couplage réalisé, de préférence, dans un matériau présentant un indice de réfraction sensiblement égal à celui du verre. Dans un premier mode de réalisation, la seconde extrémité de la gaine opaque s'étend au-delà de la seconde extrémité de l'élément scintillant, pour former une extension de longueur choisie qui est déformée pour réaliser le premier moyen de connexion. Dans ce cas, la déformation permet l'introduction d'au moins une extrémité du guide de lumière à l'intérieur de la gaine opaque. Le premier moyen de connexion est donc en forme de manchon.
Dans un second mode de réalisation, le premier moyen de connexion est une pièce rapportée comportant des premiers moyens d'immobilisation, comme par exemple des moyens d'encliquetage ou un filetage destinés à coopérer avec des moyens d'immobilisation complémentaires formés sur des seconds moyens de connexion des moyens de guidage de lumière.
Les moyens de filtrage sont préférentiellement réalisés sous la forme d'un embout comportant un premier matériau en feuille qui présente une densité comprise entre environ 40 grammes par mètre carré (g/m2) et environ 300 g/m2, en particulier du papier noir. Cet embout pourra également comporter un second matériau en feuille permettant de bloquer les rayonnements ionisants de type gamma (γ), par exemple en polyéthylène terephthalate (PET) de type mylar, et solidarisé au premier matériau en feuille par une couche intermédiaire de solidarisation, par exemple une colle transparente aux rayonnements ionisants, de sorte que seuls les rayonnements ionisants de type béta soient convertis.
L'élément scintillant peut être choisi dans un groupe comprenant une ou plusieurs fibres optiques scintillantes, des grains scintillants, des cristaux scintillants tels que le Csl, le Nal et le BGO, un plastique scintillant de densité comprise de préférence entre environ 0,8 et 1 ,6 mg/cm2, un liquide scintillant et un gel scintillant.
Lorsque l'élément scintillant est composé de plusieurs fibres scintillantes sensiblement identiques, il est avantageux qu'elles forment un faisceau et soient couplées à un faisceau de guides de lumière des moyens de guidage de lumière. Dans ce cas, il peut être avantageux que les moyens de filtrage comportent une zone choisie de faible extension qui autorise l'entrée de rayonnements ionisants de type gamma (γ) et de type béta (β), de sorte que ladite fibre scintillante puisse convertir en signaux lumineux les rayonnements ionisants gamma et béta reçus.
Dans un autre mode de réalisation, l'élément scintillant comporte une première partie placée en aval des moyens de filtrage pour convertir des rayonnements ionisants de type gamma en photons, et une seconde partie placée en aval de ladite première partie pour convertir des rayonnements ionisants de type béta en photons. Dans ce cas, il est particulièrement intéressant que la première partie soit constituée de cristaux scintillants choisis parmi le groupe comprenant au moins le Csl, le Nal et le BGO, et que la seconde partie soit un plastique scintillant de densité comprise de préférence entre environ 0,8 et 1 ,6 mg/cm2.
L'invention concerne également un ensemble de collection de rayonnements ionisants comprenant des moyens de guidage de lumière propres à être raccordés à un dispositif de collection du type de celui évoqué ci-avant. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels :
- la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un premier mode de réalisation d'un ensemble de collection selon l'invention, - la figure 2 est une vue agrandie de la première extrémité du dispositif faisant partie de l'ensemble illustré sur la figure 1 ,
- la figure 3 est une variante de l'ensemble illustré sur la figure 1 ,
- la figure 4 est une vue en coupe transversale du dispositif faisant partie de l'ensemble illustré sur la figure 3, - la figure 5 est une vue en coupe transversale d'un second mode de réalisation d'un ensemble de collection selon l'invention,
- la figure 6 est une variante de l'ensemble illustré sur la figure 5,
- la figure 7 est une vue en coupe transversale des composantes d'une autre variante de dispositif de collection selon l'invention, avant assemblage, et
- la figure 8 est une vue en coupe transversale des composantes d'encore une autre variante de dispositif de collection selon l'invention, avant assemblage.
Les dessins annexés sont, pour l'essentiel, de caractère certain. En conséquence, ils pourront non seulement servir à compléter l'invention, mais aussi contribuer à sa définition, le cas échéant.
Dans la description qui suit, il sera fait référence à un ensemble de collection de rayonnements ionisants destiné à être raccordé à un appareil de détection de rayonnements ionisants du type de celui décrit dans le brevet EP650601.
On se réfère tout d'abord à la figure 1 pour décrire un premier mode de réalisation d'un dispositif de collection selon l'invention, et d'un ensemble de collection selon l'invention, incorporant le dispositif précité.
L'ensemble de collection comporte un dispositif de collection 1 raccordé à un dispositif de guidage de lumière 2.
Le dispositif de collection 1 comprend une gaine 3 opaque à la lumière dans laquelle se trouve logé un élément scintillant réalisé sous la forme d'une fibre scintillante 4. La fibre scintillante 4 est par exemple composée d'un scintillateur formé par un soluté unique dissous dans un solvant. Le soluté peut être à titre d'exemple du (bi-phénylyl-4)-phényl-6- benzoxazole PDBO). La concentration de ce soluté est, de préférence, de 4.103 gramme par gramme de solvant, ce dernier étant de préférence du polystyrène (n. = 1 ,59).
Comme cela est mieux illustré sur la figure 2, la fibre scintillante 4 décrite ci-dessus, à titre d'exemple, comporte un cœur 5 formé du soluté et revêtu d'un film 6 de poly-méthylmétacrylate (PMMA, n2 = 1 ,49). L'épaisseur d'un tel film est d'environ 3% du diamètre pour les fibres à section circulaire, ou d'environ 2% de la largeur pour les fibres à section carrée. De telles fibres sont notamment commercialisées par la société KURABAY sous la référence SCS-38 ou SCSF-81.
La gaine opaque 3 présente, de préférence, une épaisseur d'environ 1 mm.
La constitution de la fibre scintillante lui permet de convertir les rayonnements ionisants de types béta et gamma en signaux lumineux exploitables par un appareil de détection. Ce phénomène physique étant bien connu de l'homme du métier, il ne sera pas décrit ici plus en détail.
La fibre scintillante 4 présente une première extrémité 7 terminée par une face d'entrée 8, de préférence polie, par laquelle peuvent pénétrer les rayonnements ionisants émis par les marqueurs radioactifs qu'il s'agit de détecter. Dans l'exemple illustré sur les figures 1 et 2, la face d'entrée 8 est sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal de la fibre scintillante. Mais, cette face d'entrée 8 pourrait être oblique, par exemple formée à 45° de l'axe longitudinal, ou selon un autre angle adapté aux applications recherchées.
Devant la face d'entrée 8 de la fibre scintillante se trouve placé un filtre 9 destiné à interdire l'accès à la fibre scintillante 4 au rayonnement de type gamma ainsi qu'aux photons (v).
Dans l'exemple illustré sur la figure 2, le filtre 9 est réalisé sous la forme d'un embout emmanché sur la première extrémité 7 de la fibre scintillante 4, de sorte qu'il soit immobilisé contre cette fibre scintillante par la première extrémité 10 de la gaine opaque 3.
Préférentiellement, lorsque l'élément scintillant est constitué d'une fibre scintillante, le filtre comprend, dans sa partie placée en regard de la face d'entrée 8 de la fibre scintillante 4, une structure multicouches comportant une première couche 11 destinée à bloquer les rayonnements ionisants de type gamma, une seconde couche 12 destinée à bloquer les photons et une troisième couche 13 destinée à solidariser les première 11 et seconde 12 couches.
Préférentiellement, la première couche 11 est réalisée dans un matériau de type polyéthylène téréphtalate (PET), comme par exemple le mylar. Egalement de préférence, la seconde couche 12 est réalisée dans un matériau en feuille présentant une densité comprise entre environ 40 grammes par mètre carré (g/m2) et environ 300 g/m2, comme par exemple du papier noir ou un film plastique opaque du type de celui utilisé pour emballer les films photographiques argentiques à haute sensibilité, typiquement 1000 ASA. Plus préférentiellement, ce matériau en feuille présente une densité d'environ 120 grammes par mètre carré (g/m2). Enfin, la troisième couche 13 est de préférence une colle transparente aux rayonnements ionisants.
La fibre scintillante 4 comporte une second extrémité 14, opposée à la première extrémité 7. De même, la gaine opaque 3 comporte une seconde extrémité 15, opposée à sa première extrémité 10. Dans le mode de réalisation illustré sur les figures 1 et 2, à titre d'exemple, la seconde extrémité 15 s'étend au-delà de la seconde extrémité 14 de la fibre scintillante 4 de manière à former un premier moyen de connexion 16. En fait, ici, le premier moyen de connexion 16 est réalisé par déformation de la gaine, de sorte qu'une première extrémité 17 de l'élément passif 2 puisse être introduite, en force, à l'intérieur de la seconde extrémité 15 de la gaine opaque 3 pour y être immobilisée étroitement.
Par ailleurs, pour faciliter le couplage entre la seconde extrémité 14 de la fibre scintillante et la première extrémité 17 du guide de lumière 18 de l'élément passif de guidage de lumière 2, on prévoit un élément de couplage 19. Cet élément de couplage 19 est réalisé dans un matériau présentant un indice de réfraction sensiblement égal à celui du verre. Il s'agira de préférence d'une graisse, mais il pourrait également s'agir d'un gel.
De préférence, et comme illustré sur la figure 1 , l'élément de guidage de lumière passif 2 comprend une fibre optique 17 logée à l'intérieur d'une gaine opaque 20 dont la première extrémité 21 est également logée à l'intérieur de la partie 16 de la gaine opaque 3 formant le premier moyen de connexion. Cette fibre optique passive peut être en plastique, en verre, en silice, et plus généralement solide ou liquide ou gélatineux, Pour faciliter le couplage entre la seconde extrémité de la fibre optique passive 2 et la fenêtre d'entrée du photomultiplicateur (PM) du détecteur, ladite seconde extrémité comporte un élément de couplage 19 réalisé dans un matériau présentant un indice de réfraction sensiblement égal à celui du verre. Il s'agira de préférence d'une graisse, mais il pourrait également s'agir d'un gel.
Les dimensions de la fibre scintillante 4, et plus précisément sa longueur, sont choisies en fonction des applications. Cependant, pour des raisons de rendement de conversion des rayonnements ionisants en signaux lumineux, il est préférable que la fibre scintillante s'étende sur une longueur comprise entre environ 0,1 mm et 1 ,50 m. Plus préférentiellement encore, la fibre scintillante 4 s'étend sur une longueur comprise entre environ 0,1 mm et 50 cm, et encore plus préférentiellement entre environ 0,1 mm et environ 5 cm.
Sur les figures 3 et 4 se trouve illustrée une variante du mode de réalisation qui vient d'être décrit en référence aux figures 1 et 2. Dans cette variante, la gaine opaque 3 du dispositif de collection 1 selon l'invention loge plusieurs fibres scintillantes (en fait quatre, 4-1 à 4-4) assemblées, préférentiellement sous la forme d'un faisceau. Cela permet d'améliorer notablement la sensibilité de la détection. Dans ce cas, il est particulièrement avantageux que l'élément de guidage de lumière passif 2 comprenne également un faisceau de fibres optiques 18-1 à 18-4. Le nombre de fibres optiques passives n'est pas forcément égal au nombre de fibres scintillantes.
Sur la figure 5 se trouve illustré un autre mode de réalisation d'un ensemble de collection selon l'invention. En fait, ce qui distingue ce mode de réalisation de celui décrit précédemment en référence à la figure 1 , c'est le mode de connexion entre le dispositif de collection 1 selon l'invention et l'élément de guidage de lumière passif 2. Par conséquent, tous les éléments qui sont communs à ces deux modes de réalisation portent des références numériques identiques et ne seront pas décrits de nouveau en détail.
Dans cet exemple, le dispositif de collection 1 et l'élément de guidage de lumière 2 sont chacun pourvus d'une pièce rapportée formant respectivement premier 22 et second 23 moyens de connexion.
Le premier moyen de connexion 22 comporte une première partie 23 évidée de manière à recevoir la première extrémité 14 de la fibre scintillante 4. Pour améliorer l'immobilisation de cette première partie 24, celle-ci est introduite à l'intérieur de la seconde extrémité 15 de la gaine opaque 3. Par ailleurs, la pièce rapportée 22 comporte une seconde partie 25, opposée à la première partie 24, et munie de moyens d'immobilisation qui, dans cet exemple, sont réalisés sous la forme d'un filetage. Mais ils pourraient être réalisés sous une autre forme, comme par exemple sous la forme de moyens d'encliquetage.
La seconde pièce rapportée 23 comporte également une première partie évidée 26 destinée à recevoir la première extrémité 17 de la fibre optique de l'élément de guidage de lumière passif 2. Pour renforcer l'immobilisation de cette seconde pièce rapportée 23 sur la fibre optique 18, sa première partie 26 est introduite à l'intérieur de la gaine opaque 20 de l'élément passif 2. Par ailleurs, cette seconde pièce rapportée 23 comporte une seconde partie 27, opposée à la première partie 26, et munie de moyens de filetage complémentaires de ceux portés par la première pièce rapportée 22. Bien entendu, comme indiqué précédemment, les moyens d'immobilisation formés sur la seconde partie 27 pourraient être des moyens d'encliquetage, ou de façon plus générale des moyens à coopération de forme. Le raccordement du dispositif de collection 1 à l'élément de guidage de lumière passif 2 s'effectue donc par vissage.
Dans une autre variante, qui n'est pas illustrée sur les figures, seul le dispositif de collection peut être équipé d'une pièce rapportée dont la seconde partie 25 peut être équipée de griffes, ou de pinces, de manière à venir agripper la face externe de la gaine opaque 20 de l'élément passif 2.
Sur la figure 6 se trouve illustrée une variante de la figure 5, dans laquelle la gaine opaque 3 du dispositif de collection 1 comporte non pas une seule fibre scintillante, mais quatre (4-1 à 4-4), comme dans l'exemple de la figure 3. De même, l'élément de guidage de lumière passif 2 comporte un faisceau de fibres optiques 18-1 à 18-4 pour collecter les signaux lumineux délivrés par les secondes extrémités 14 des fibres scintillantes 4-i (i = 1 à 4, dans cet exemple).
Le dispositif de collection selon l'invention peut, lorsqu'il comporte une multiplicité de fibres scintillantes 4-i, être utilisé de manière à effectuer une double détection. En effet, il peut être particulièrement avantageux qu'une partie des fibres scintillantes soit utilisée pour ne détecter que les rayonnements ionisants de type béta, tandis qu'une autre partie (ou une unique fibre scintillante seulement) est utilisée pour détecter les rayonnements ionisants de type gamma ou de type gamma et de type béta. Pour ce faire, le filtre 9 peut comporter une zone choisie, de faible extension, qui n'assure pas un même filtrage que ses autres parties. Bien entendu, cette zone choisie est destinée à être placée en regard d'une unique fibre scintillante, ou de quelques-unes, cette (ou ces) fibre(s) scintillante(s) étant destinée(s) à être couplée(s) à une ou plusieurs fibres optiques spécifiques raccordées, séparément des autres fibres optiques, à l'appareil de détection.
De la sorte, il est possible d'effectuer une double détection au niveau de l'appareil de détection.
Dans ce qui précède il a toujours été question d'un élément scintillant réalisé sous la forme d'une ou plusieurs fibres scintillantes. Mais, cet élément scintillant peut se présenter sous de nombreuses autres formes. Il pourra s'agir de grains scintillants, ou de cristaux scintillants choisis de préférence parmi le groupe comprenant au moins le Csl, le Nal et le BGO, ou encore d'un plastique scintillant de densité comprise de préférence entre environ 0,8 et 1 ,6 mg/cm2, ou encore d'un liquide scintillant, ou encore d'un gel scintillant. Des grains scintillants peuvent être obtenus, par exemple, par broyage de fibres scintillantes.
Les plastiques scintillants sont particulièrement intéressants lorsque le dispositif de collection ne doit convertir que des rayonnements ionisants de type béta, étant donné que par construction ils bloquent les rayonnements ionisants de type gamma. Par conséquent, lorsque l'on utilise un plastique scintillant il suffit que le filtre 9 soit agencé de manière à bloquer les photons externes (un papier noir est donc suffisant). Un exemple de dispositif de collection comportant un disque de plastique scintillant, comme convertisseur, est illustré sur la figure 7, avant assemblage.
Dans une variante illustrée sur la figure 8, le dispositif est un convertisseur de rayonnements ionisants béta et gamma. L'élément scintillant de conversion est ici réalisé en deux parties. La première partie 4a est placée en aval du filtre 9 et convertie les rayonnements ionisants de type béta en photons. Il s'agit de préférence d'un plastique scintillant. La seconde partie 4b est placée en aval de la première partie 4a et convertie des rayonnements ionisants de type gamma en photons. Il s'agit de préférence de cristaux de Csl ou de Nal ou de BGO.
Il est clair que dans cette variante, le filtre 9 n'a besoin de bloquer que les photons. Par conséquent, une couche 12 en papier noir est suffisante.
Dans les deux variantes illustrées sur les figures 7 et 8, le dispositif de collection 1 et l'élément de guidage de lumière 2 sont chacun pourvus d'une pièce rapportée formant respectivement les premier 22 et second 23 moyens de connexion. Ces derniers sont d'un type sensiblement équivalent à celui décrit précédemment en référence à la figure 5. Le raccordement du dispositif de collection 1 à l'élément de guidage de lumière passif 2 s'effectue donc par vissage.
Cette invention concerne également l'utilisation d'un dispositif de collection et d'un ensemble de collection, tels que décrits précédemment, pour la détection de cellules, ou glandes, ou tumeurs, ou métastases comportant des noyaux radioactifs (ou marqueurs) propres à rayonner des rayonnements ionisants.
L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation de dispositif et d'ensemble décrits ci-avant, seulement à titre d'exemple, mais elle englobe toutes les variantes que pourra envisager l'homme de l'art dans le cadre des revendications ci-après.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de collection de rayonnements ionisants (1 ), du type comprenant une gaine opaque (3) munie de première (10) et seconde (15) extrémités et un élément scintillant (4) logé dans la gaine opaque, comprenant une première extrémité (7) propre à recevoir des rayonnements ionisants et une seconde extrémité (14) opposée à la première, et agencé pour convertir en signaux lumineux les rayonnements ionisants reçus par sa première extrémité et délivrer ces signaux au niveau de sa seconde extrémité, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de filtrage (9) placés au niveau de la première extrémité (10) de la gaine (3) et destinés à interdire l'accès à la première extrémité (7) de l'élément scintillant (4) au moins aux photons (v) externes, et en ce qu'il comprend au niveau de la seconde extrémité (14) de l'élément scintillant (4) un premier moyen de connexion (16 ;22) propre à être raccordé à des moyens de guidage de lumière (2) pour permettre le couplage de ladite seconde extrémité (14) de l'élément scintillant à l'extrémité (17) d'un guide de lumière (18) desdits moyens de guidage de lumière.
2. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la seconde extrémité (14) de l'élément scintillant (4) est couplée à l'extrémité (17) dudit guide de lumière (18) par l'intermédiaire d'un élément de couplage (19).
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément de couplage (19) est un matériau présentant un indice de réfraction sensiblement égal à celui du verre.
4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite seconde extrémité (15) de la gaine opaque (3) s'étend au-delà de la seconde extrémité (14) de l'élément scintillant (4), pour former une extension de longueur choisie, et en ce que ledit premier moyen de connexion (16) est réalisé par déformation de ladite extension de la gaine opaque (3), ladite déformation étant propre à permettre l'introduction d'au moins une extrémité (17) du guide de lumière (18) à l'intérieur de la gaine opaque (3). s
5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit premier moyen de connexion (22) est une pièce rapportée comportant des premiers moyens d'immobilisation (25) propres à être raccordés auxdits moyens de guidage de lumière (2).
6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que 0 lesdits premiers moyen d'immobilisation (25) sont des moyens d'encliquetage propres à coopérer avec des seconds moyens d'immobilisation (27) complémentaires formés sur des seconds moyens de connexion (23) des moyens de guidage de lumière (2).
7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que 5 lesdits premiers moyens d'immobilisation (25) comprennent un filetage propre à coopérer avec un filetage homologue (27) formé sur des seconds moyens de connexion (23) des moyens de guidage de lumière (2).
8. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que ledit premier moyen de connexion (22) comprend une partie évidée 0 (24) propre à loger étroitement la seconde extrémité (14) de l'élément scintillant (4) et à être recouverte au moins partiellement par la seconde extrémité (15) de la gaine opaque (3).
9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que lesdits moyens de filtrage (9) sont réalisés sous la forme d'un embout 5 comportant un premier matériau en feuille (12) présentant une densité comprise entre 40 et 300 grammes par mètre carré (g/m2), en particulier du papier noir.
10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit embout (9) comporte un second matériau en feuille (11 ) propre à bloquer les 0 rayonnements ionisants de type gamma (γ) et solidarisé au premier matériau en feuille (12) par une couche intermédiaire (13) de solidarisation.
11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que le second matériau en feuille (11 ) est de type mylar et la couche de solidarisation (13) est une colle transparente aux rayonnements ionisants.
12. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 11 , caractérisé en ce que l'élément scintillant est choisi dans un groupe comprenant une ou plusieurs fibres optiques scintillantes, des grains scintillants, des cristaux scintillants choisis parmi le groupe comprenant au moins le Csl, le Nal et le BGO, un plastique scintillant, un liquide scintillant et un gel scintillant.
13. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 11 , caractérisé en ce que l'élément scintillant est composé de plusieurs fibres scintillantes (4-i) sensiblement identiques agencées en un faisceau et propres à être couplées à un faisceau de guides de lumière (18-i) des moyens de guidage de lumière (2).
14. Dispositif selon la revendication 10 en combinaison avec la revendication 13, caractérisé en ce que lesdits moyens de filtrage (9) comportent une zone choisie de faible extension agencée pour autoriser l'entrée de rayonnements ionisants de type gamma (γ) et de type béta (β) au niveau de la première extrémité de l'une au moins des fibres scintillantes (4- i) du faisceau, de sorte que ladite fibre scintillante puisse convertir en signaux lumineux les rayonnements ionisants gamma et béta reçus.
15. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9 en combinaison avec la revendication 12, caractérisé en ce que ledit élément scintillant comporte une première partie (4a) placée en aval des moyens de filtrage et propre à convertir des rayonnements ionisants de type gamma en photons, et une seconde partie (4b) placée en aval de ladite première partie et propre à convertir des rayonnements ionisants de type béta en photons.
16. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que la première partie (4a) est constituée de cristaux scintillants choisis parmi le groupe comprenant au moins le Csl, le Nal et le BGO, et la seconde partie (4b) est un plastique scintillant.
17. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que l'élément scintillant (4) s'étend sur une longueur sensiblement comprise entre environ 0,1 millimètre et environ 1 mètre.
18. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que l'élément scintillant (4) s'étend sur une longueur sensiblement comprise entre environ 0,1 millimètre et environ 50 centimètres.
19. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que l'élément scintillant (4) s'étend sur une longueur sensiblement comprise entre environ 0,1 millimètre et environ 5 centimètres.
20. Ensemble de collection de rayonnements ionisants, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de guidage de lumière (2) propres à être raccordés à un dispositif de collection de rayonnements ionisants (1 ) selon l'une des revendications 1 à 19.
21. Ensemble selon la revendication 20, caractérisé en ce que les moyens de guidage de lumière (2) comprennent un second moyen de connexion (23) propre à coopérer avec le premier moyen de connexion (22) du dispositif (1 ).
22. Ensemble selon la revendication 21 , caractérisé en ce que ledit second moyen de connexion (23) est une pièce rapportée propre à coopérer avec une autre pièce rapportée (22) formant premier moyen de connexion du dispositif de collection (1).
23. Ensemble selon la revendication 22, caractérisé en ce que le second moyen de connexion (23) comprend des moyens d'encliquetage propres à coopérer avec des moyens d'encliquetage complémentaires du premier moyen de connexion (22) du dispositif de collection (1 ).
24. Ensemble selon la revendication 22, caractérisé en ce que le second moyen de connexion (23) comprend un filetage (27) propre à coopérer avec un filetage complémentaire (25) du premier moyen de connexion (22) du dispositif de collection (1).
25. Ensemble selon l'une des revendications 20 à 24, caractérisé en ce que les moyens de guidage de lumière comprennent une extrémité, opposée au dispositif de collection (1), munie d'un matériau présentant un indice de réfraction sensiblement égal à celui du verre.
26. Utilisation d'un dispositif de collection selon l'une des revendications 1 à 19 pour la détection de cellules, ou organes, ou tumeurs, ou métastases comportant des noyaux radioactifs propres à rayonner des rayonnements ionisants.
27. Utilisation d'un ensemble de collection selon l'une des revendications 20 à 25 pour la détection de cellules, ou organes, ou tumeurs, ou métastases comportant des noyaux radioactifs propres à rayonner des rayonnements ionisants.
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