CA2164266A1 - Gamma camera a bras tournant - Google Patents

Abstract

L'invention a trait au domaine des gamma caméras et en particulier aux gamma caméras comportant une embase (1) fixée sur un bâti (2) selon un axe de rotation (A1) sensiblement horizontal appelé axe de rotation de la gamma caméra, portant au moins un bras (7) sensiblement parallèle à l'axe de rotation (A1) et muni à son extrémité libre d'une tête détectrice. Selon l'invention, le bras est mobile en rotation chacun autour d'un axe (A4) appelé axe d'angulation de la tête détectrice, sensiblement parallèle à l'axe de rotation (A1) de la gamma caméra, et passant à l'endroit de la fixation dudit bras (7) à l'embase.

Description

21~4266 GAMMA CAMERA A BRAS TOURNANT

La presente invention a trait au domaine des gamma cameras, et plus particulierement, au domaine des gamma cameras comportant deux têtes detectrices, susceptibles de realiser des examens tomographiques.
Une gamma camera est un appareil comportant une embase fixe ou mobile par rapport au sol, et qui porte au moins un bras muni, en son extremite libre, d'un détecteur. Ce detecteur comprend un reseau de tubes photo-multiplicateurs dont les faces d'entree juxtaposees les unes aux autres couvrent la surface de detection de la tête detectrice et determinent son champ de detection.
Le principe de l'examen est le suivant. On injecte un produit radioactif a un patient que l'on veut examiner. Le rayonnement gamma produit par l'emission radioactive qui emane de ce patient traverse un collimateur et vient exciter un cristal scintillateur du detecteur qui convertit l'energie des photons gamma en une energie lumineuse detectable par les tubes photo-multiplicateurs. Ces derniers produisent alors des signaux electriques dependant de l'intensite lumineuse reçue.
En effectuant sur l'ensemble de ces signaux electriques des localisations barycentriques, on peut, d'une maniere connue, determiner les coordonnees X, Y
de l'origine de la scintillation dans le champ de detection. On realise alors une acquisition incrementale en cumulant le nombre de scintillations detectees sur tout le champ de detection.
Ainsi, en laissant la tête detectrice dans une position donnee pendant un certain temps au-dessus du 216426~ -.

corps examine, on peut, pour un angle de vue donne, obtenir une image révélatrice de la concentration de produit radioactif dans le corps.
On a pris l'habitude d'utiliser une embase tournante. On peut alors realiser des examens tomographiques qui consistent à acquerir une image par angle de vue, pour un grand nombre d'angles de vue, regulierement espaces sur un secteur angulaire d'au moins 1~0. On reconstitue ensuite l'image d'un volume examiné, avec des algorithmes de calcul.
Afin d'améliorer la sensibilite, on a mis en oeuvre des gamma cameras a embases tournantes comportant deux têtes detectrices au lieu d'une seule, disposees en vis-a-vis l'une de l'autre, soit face a face, soit, de preference, selon un angle fixe, preferentiellement egal a 90. De plus, on a cree un dispositif communement appele ascenseur, qui permet aux bras de s'ecarter ou de se rapprocher l'un de l'autre afin d'amener les têtes le plus pres possible du corps du patient.
La figure 1 illustre une gamma camera comportant les differentes ameliorations precitees. Elle est munie de deux bras fixes horizontalement au niveau d'une embase verticale 1, elle-même fixee sur un bâti 2. Pour des raisons evidentes de symetrie, seul le bras superieur reference 3 sur la figure 1 sera decrit. Ce bras 3 maintient une tête detectrice 4 en son extremité
libre, par l'intermédiaire d'un étrier 5 en forme de U.
L'embase 1 est tournante autour d'un axe Al appele conventionnellement axe de rotation de la gamma camera.
Chaque tête detectrice 4 est fixée a l'etrier 5 de maniere tournante autour d'un axe A2 passant sensiblement par le centre de ladite tête et perpendiculaire à l'axe Al. L'axe A2 est appele conventionnellement axe d'orientation de la tête detectrice.
De plus, chacune de ces tetes detectrices 4 est fixee de manière tournante autour d'un axe A3, perpendiculaire a l'axe A2 et passant par deux paliers de fixation de la tete detectrice 4 sur l'etrier 5 L'axe A3 est appele conventionnellement axe d'angulation de la tete detectrice.
Par ailleurs, chaque bras 3 peut effectuer un mouvement de translation radiale le long de l'embase tournante selon une direction de translation radiale R, de maniere a se rapprocher ou a s'eloigner, dans les limites d'une fenêtre 6, de l'axe de rotation A1. Les translations des deux bras sont de preference symetriques. Les fenêtres 6 sont de plus fermees en glissement par un système telescopique à rideaux.
Aussi, de nombreuses positions des têtes detectrices 4 sont possibles. Chaque position est definie par un ensemble de coordonnees (r, ~ 2, ~3) ou r est une translation radiale des bras selon R, ~1 est un angle de rotation de la gamma camera selon A1, ~2 est un angle d'orientation de la tête detectrice consideree selon A2, et ~3 est un angle d'angulation de cette même tête selon A3.
Il faut insister sur les fonctions complexes que doit assurer l'etrier 5.
Il doit tout d'abord maintenir la tête detectrice 4 de facon totalement sûre. Il doit ensuite permettre d'une part, l'orientation des têtes detectrices 4 et, d'autre part leur angulation.
Afin d'assurer ces differentes fonctions, le bras 3 assure le support de l'etrier 5 en un point unique, - - 2~6~266 .

situe sensiblement au centre de la partie horizontale dudit etrier 5. De plus, les montants verticaux du U
formant l'étrier 5 ont une hauteur suffisamment importante pour qu'une angulation des têtes detectrices 4 d'un angle ~3 d'au moins 90 puisse s'effectuer sans que les arêtes desdites tetes 4 viennent au contact de la partie horizontale precitee.
D'autre part, à cause de la hauteur des montants verticaux de l'etrier 5, le bras 3 est courbe de manière a ce que son extremite fixee a l'embase 1 soit suffisamment proche de l'axe A1 de rotation de la gamma camera. Neanmoins, le bras 3 est alors plus long, et son point de fixation a l'embase 1 doit être assuré
solidement.
La presente invention a pour but de proposer une gamma camera qui pallie les inconvenients precites, et qui permette en particulier d'aboutir a une structure simplifiee mais susceptible de porter une tête plus grande, donc plus lourde, eliminant l'etrier de l'art anterieur, sans pour autant eliminer les differentes fonctions de translation et de rotation precitees, et etant particulierement sûre et d'un coût tres attractif.
Ce but, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints grâce a une gamma caméra comportant une embase, fixee sur un bâti fixe ou mobile selon un axe de rotation sensiblement horizontal appele axe de rotation de la gamma camera, portant au moins un bras sensiblement parallele a l'axe de rotation et muni a son extremite libre d'une tête detectrice, caracterisee par le fait que ce bras est mobile en rotation autour d'un axe appele axe d'angulation de la tête detectrice, sensiblement parallele a l'axe de

2~ 64~6 -rotation de la gamma camera, et passant par l'endroit de la fixation dudit bras à l'embase La description qui va suivre et qui ne presente aucun caractere limitatif, permettra de mieux comprendre la manière dont l'invention peut être mise en pratique.
Elle doit être lue en regard des dessins annexes, dans lesquels :
- la figure 1 represente en perspective une gamma camera selon l'art anterieur ;
- la figure 2 represente en perspective une gamma camera selon l'invention ;
- la figure 3 represente en vue de face, une gamma camera selon l'invention ;
- la figure 4 represente en vue de profil, un bras d'une gamma camera selon l'invention ; et - la figure 5 represente en vue de face, les tetes detectrices d'une gamma camera selon l'invention, dans une position relative à 90.
La figure 1 ayant ete décrite dans le preambule ci-dessus, son etude ne sera pas reprise ici, mais elle fait partie integrante de la description, notamment en ce qui concerne les elements communs avec la gamma camera de l'invention.
La figure 2 represente une gamma camera de l'invention comportant une embase 1 fixee sur un bati 2 selon un axe de rotation A1 appele axe de rotation de la gamma camera.
Le bati 2 a une conformation generale en L, tandis que l'embase 1 a approximativement la forme d'un parallelepipede rectangle. L'embase 1 est fixee en rotation au bati 2, au niveau du milieu du montant vertical du L de celui-ci. Comme l'indique la figure 3, 21642~

l'axe Al est horizontal et traverse l'embase 1 au voisinage de son centre.
L'embase 1 porte, par un palier, au moins un bras 7 muni, a son extremite libre, d'une tête detectrice 8 Dans les figures, l'embase l porte deux bras sensiblement horizontaux. Ces bras sont fixes en rotation a l'embase 1, de part et d'autre de l'axe Al, symétriquement.
Les dispositions des différents élements portes par ces bras etant de meme symetriques par rapport a l'axe A1, on s'attachera par la suite a ne decrire qu'un bras, le bras reference 7 sur les figures 2, 3 et 4, qui comporte la tete detectrice referencee 8.
Le bras 7 est fixe a l'embase 1 de maniere a etre mobile en rotation autour d'un axe A4 appele axe d'angulation de la tête detectrice 8. Un axe A6 est un axe d'angulation de la tete detectrice symetrique a la tete 8. Comme l'indique la figure 3, les axes A4 et A6 sont sensiblement paralleles a l'axe Al et se trouvent avantageusement dans un meme plan que ce dernier.
Ainsi que l'illustre la figure 4, le bras 7 a avantageusement une conformation generale courbe, formant un arc dont la corde serait l'axe A4. La courbure du bras 7 permet de degager un espace libre entre la tete detectrice 8 et l'embase 1, afin qu'un patient puisse avoir un certain degré de liberte, en particulier pour rejeter ses bras en arriere, ce qui se produit lors de certains examens. La longueur du bras 7 est de l'ordre de 1,20 metre. Cette disposition permet d'equilibrer le mouvement en angulation de la tete 8 et du bras 7. La fleche de la courbure est de l'ordre de 30 cm L'extremite libre du bras 7 se divise en deux ~164266 parties ou doigts 9, 10 espacés à la manière des doigts d'une fourchette.
La tête détectrice 8 a un poids d'environ 400 Kg elle a une surface de détection dont les dimensions, longueur x largeur, sont de l'ordre de 420 x 540 mm.
Elle est maintenue au niveau des parties terminales des deux doigts, selon un axe de rotation A5 appelé axe d'orientation de la tête détectrice. Comme l'illustre la figure 3, lorsque la tête est tournée en angulation selon ~4, l'axe A5 reste contenu dans un plan (celui de la figure) sensiblement perpendiculaire aux axes A1 et A4. L'axe A4 passe par le milieu de deux paliers de fixation des têtes détectrices 8 sur les doigts du bras 7.
La figure 5 représente, en vue de face, les têtes détectrices 8 de la gamma caméra de l'invention en position relative à 90. Dans cette position, ainsi d'ailleurs que dans d'autres positions qui ne sont pas figurées dans la présente demande, le champ de détection de la gamma caméra doit être maximal. Or, du fait de l'impossibilité de placer les tubes photomultiplicateurs tout contre l'enveloppe de la tête détectrice, le champ de détection utile n'occupe pas la surface hors tout de la tête. Il en résulte une zone morte, présente dans l'espace détectable, lorsque les deux têtes sont accolées. Il n'est pas possible de placer une partie du corps du patient dans cette zone morte : elle ne contribuerait pas a l'image reconstruite. Par suite, la zone morte, c'est-a-dire la zone hachurée 11 qui n'est pas en regard de la surface de détection des deux têtes détectrices ensembles, doit être minimale. Dans ce but, on a biseauté l'extrémité
du doigt 10, ainsi que l'extrémité du doigt qui lui ~164266 correspond sur l'autre bras Ainsi, dans la position à
90 précitee, les surfaces de detection sont les plus rapprochees possible La partie de l'enveloppe situee pres de la surface de la tete est egalement biseaute.
Par ailleurs, la figure 5 montre que l'axe A4 n'est pas dispose perpendiculairement a l'axe A5 Il lui est seulement orthogonal En effet, l'axe A4 est avantageusement decale, de l'alignement avec l'axe A5, vers la surface de detection de la tête 8. Dans cette position, l'axe A4 passe sensiblement par le centre de gravite de l'ensemble forme par le bras 7 et la tête 8 Ce decalage de l'axe A4, dans un exemple d'environ 78 mm, est favorable pour compenser un decalage important du centre de gravite 12 des têtes détectrices 8 vers leur surface de detection du à la presence du collimateur place sur ces surfaces de detection. Grace a cette disposition de l'axe A4, l'angulation du bras 7 sera facilitee car l'equilibre de l'ensemble bras-tete est mieux approche. Par suite, les dépenses d'énergie ainsi que les vibrations et/ou les variations de vitesse dans l'angulation des tetes 8 et la rotation des bras 7 en seront limitées.
Par ailleurs, la gamma caméra de l'invention possede ce qu'on appelle un ascenseur, qui permet aux bras de se rapprocher ou de s'éloigner l'un de l'autre, symétriquement par rapport a l'axe A1, dans les limites de fenetres 13 pratiquées dans un habillage de l'embase 1, selon un mouvement R de translation radiale L'ascenseur est un systeme mécanique à chaînes formant un carrousel tournant entre deux pignons extrêmes. Ces chalnes déplacent pour chaque bras un chariot, reference 14 en figure 4, verticalement.
Le bras 7 est fixe sur le chariot 14 par tous - ` 2164266 moyens notamment par des vis non représentées sur les figures Le chariot 14 monte ou descend le long de rails, sous l'action d'un déplacement des chaînes Les chaînes sont entraînées par un moteur de l'embase 1 non représenté.
Il faut remarquer que les fonctions d'angulation du bras 7 et de translation radiale du bras 7 doivent être indépendantes l'une de l'autre.
Afin de réaliser ce but, une roue dentée 15 (figure 4) est fixee solidairement a la base du bras 7.
La base du bras est maintenue dans un palier porte par le chariot 14. Cette roue dentee 15 est engrenee dans un pignon 16 qui lui est orthogonal. Ce pignon 16 est lui même relie a un arbre 17 d'un moto-réducteur electrique 18 porte par le chariot 14. Le moto-reducteur 18 entraîne le pignon 16 en rotation quelque soit la position radiale r du bras 7. La roue dentee 15 est fixee au bras 7 et tourne, tout comme ledit bras, selon un angle d'angulation ~4 autour de l'axe A4.
On a donc, avec la gamma camera de l'invention, une possibilite d'atteindre toutes les positions necessaires aux differents examens, tomographiques ou non, par l'angulation du bras lui-même, et bien entendu, par la rotation de l'embase, et les orientations des têtes detectrices. En couplant ces differentes possibilites de rotation d'angles ~ 4 et ~5, avec la translation r selon R, on arrive alors a une position (r, ~ 2, ~3) quelconque, tout en resolvant les problemes de l'art antérieur.

Claims (8)

1. Gamma caméra comportant une embase (1), fixée sur un bâti (2) selon un axe de rotation (A1) sensiblement horizontal appelé axe de rotation de la gamma caméra, portant deux bras (7) sensiblement parallèles à l'axe de rotation (A1) et munis, à leur extrémité libre, d'une tête détectrice (8), caractérisée par le fait que chaque bras (7) est mobile en rotation autour d'un axe (A4) appelé axe d'angulation de la tête détectrice, sensiblement parallèle a l'axe de rotation (A1) de la gamma caméra dudit bras (7) à l'embase (1).

2. Gamma caméra selon la revendication 1, caractérisée en ce que la tête détectrice (8) est mobile en rotation autour d'un axe (A5) dit axe d'orientation de la tête détectrice, contenu dans le plan sensiblement orthogonal à l'axe d'angulation (A4) de la tête détectrice (8), et passant par le lieu de fixation de ladite tête de détection (8) sur le bras (7).

3. Gamma caméra selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'axe d'angulation (A4) de la tête détectrice 8 est décalé vers une surface de détection de ladite tête (8) et passe sensiblement par le centre de gravité formé par le bras 7 et la tête 8.

4. Gamma caméra selon l'une des revendications 1, 2 ou 3, caractérisée en ce que le bras (7) est mobile selon un mouvement de translation radiale (R) le long de l'embase (1) de manière à se rapprocher ou à
s'éloigner de l'axe (A1) de rotation de la gamma caméra.

5. Gamma caméra selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le bras (7) est courbe, de manière qu'il dégage un espace libre, entre la tête détectrice qu'il porte et l'embase (1).

6. Gamma caméra selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'extrémité du bras (7) a la configuration d'une fourchette à deux doigts, (9, 10), enserrant la tête détectrice (8).

7. Gamma caméra selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'extrémité du doigts (10) est biseautée.

8. Gamma caméra selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le bras (7) est fixé sur un chariot (14) de l'embase (1) et en ce qu'un moto-réducteur (18) porté par ledit chariot (14) entraîne la rotation en angulation dudit bras (7).