FR2715554A1 - Gamma caméra à 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

GAMMA CAMERA A BRAS TOURNANT

La présente invention a trait au domaine des gamma caméras, et plus particulièrement, au domaine des gamma caméras comportant deux têtes détectrices, susceptibles de réaliser des examens tomographiques.

Une gamma caméra est un appareil comportant une embase fixe ou mobile par rapport au sol, et qui porte au moins un bras muni, en son extrémité libre, d'un détecteur. Ce détecteur comprend un réseau de tubes photomultiplicateurs dont les faces d'entrée juxtaposées les unes aux autres couvrent la surface de détection de la tête détectrice et déterminant son champ de détection.

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

En effectuant sur l'ensemble de ces signaux électriques des localisations barycentriques, on peut, d'une manière connue, déterminer les coordonnées X, Y de l'origine de la scintillation dans le champ de détection. On réalise alors une acquisition incrémentale en cumulant le nombre de scintillations détectées sur tout le champ de détection.

Ainsi, en laissant la tête détectrice dans une position donnée pendant un certain temps au-dessus du - corps examiné, on peut, pour un angle de vue donné, 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 réaliser des examens tomographiques qui consistent à acquérir une image par angle de vue, pour un grand nombre d'angles de vue, régulièrement espacés sur un secteur angulaire d'au moins 180 . On reconstitue ensuite l'image d'un volume examiné, avec des algorithmes de calcul.

Afin d'améliorer la sensibilité, on a mis en oeuvre des gamma caméras à embases tournantes comportant deux têtes détectrices au lieu d'une seule, disposées en vis-à-vis l'une de l'autre, soit face à face, soit, de préférence, selon un angle fixe, préférentiellement égal à 90 . De plus, on a créé un dispositif communément appelé ascenseur, qui permet aux bras de s'écarter ou de se rapprocher l'un de l'autre afin d'amener les têtes le plus près possible du corps du patient.

La figure 1 illustre une gamma caméra comportant les différentes améliorations précitées. Elle est munie de deux bras fixes horizontalement au niveau d'une embase verticale 1, elle-même fixée sur un bâti 2. Pour des raisons évidentes de symétrie, seul le bras supérieur référencé 3 sur la figure 1 sera décrit. Ce bras 3 maintient une tête détectrice 4 en son extrémité libre, par l'intermédiaire d'un étrier 5 en forme de U. L'embase 1 est tournante autour d'un axe Al appelé conventionnellement axe de rotation de la gamma caméra.

Chaque tête détectrice 4 est fixée à l'étrier 5 de manière tournante autour d'un axe A2 passant sensiblement par le centre de ladite tête et perpendiculaire à l'axe A1. L'axe A2 est appelé conventionnellement axe d'orientation de la tête détectrice.

De plus, chacune de ces têtes détectrices 4 est fixée de manière tournante autour d'un axe A3, perpendiculaire à l'axe A2 et passant par deux paliers de fixation de la tête détectrice 4 sur l'étrier 5.

L'axe A3 est appelé conventionnellement axe d'angulation de la tête détectrice.

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 manière à se rapprocher ou à s'éloigner, dans les limites d'une fenêtre 6, de l'axe de rotation A1. Les translations des deux bras sont de préférence symétriques. Les fenêtres 6 sont de plus fermées en glissement par un système télescopique à rideaux.

Aussi, de nombreuses positions des têtes détectrices 4 sont possibles. Chaque position est définie par un ensemble de coordonnées (r, al, a2, e3) o r est une translation radiale des bras selon R, a1 est un angle de rotation de la gamma caméra selon A1, a2 est un angle d'orientation de la tête détectrice considérée selon A2, et a3 est un angle d'angulation de cette même tête selon A3.

Il faut insister sur les fonctions complexes que doit assurer l'étrier 5.

Il doit tout d'abord maintenir la tête détectrice 4 de façon totalement sûre. Il doit ensuite permettre d'une part, l'orientation des tètes détectrices 4 et, d'autre part leur angulation.

Afin d'assurer ces différentes fonctions, le bras 3 assure le support de l'étrier 5 en un point unique, situé sensiblement au centre de la partie horizontale dudit étrier 5. De plus, les montants verticaux du U formant l'étrier 5 ont une hauteur suffisamment importante pour qu'une angulation des têtes détectrices 4 d'un angle a3 d'au moins 900 puisse s'effectuer sans que les arêtes desdites têtes 4 viennent au contact de la partie horizontale précitée.

D'autre part, à cause de la hauteur des montants verticaux de l'étrier 5, le bras 3 est courbé de manière à ce que son extrémité fixée à l'embase 1 soit suffisamment proche de l'axe A1 de rotation de la gamma caméra. Néanmoins, le bras 3 est alors plus long, et son point de fixation à l'embase 1 doit être assuré solidement.

La présente invention a pour but de proposer une gamma caméra qui pallie les inconvénients précités, et qui permette en particulier d'aboutir à une structure simplifiée mais susceptible de porter une tête plus grande, donc plus lourde, éliminant l'étrier de l'art antérieur, sans pour autant éliminer les différentes fonctions de translation et de rotation précitées, et étant particulièrement sûre et d'un coût très attractif.

Ce but, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints grâce à une gamma caméra comportant une embase, fixée sur un bâti fixe ou mobile selon un axe de rotation sensiblement horizontal appelé axe de rotation de la gamma caméra, portant au moins un bras sensiblement parallèle à l'axe de rotation et muni à son extrémité libre d'une tête détectrice, caractérisée par le fait que ce bras est mobile en rotation autour d'un axe appelé axe d'angulation de la tête détectrice, sensiblement parallèle à l'axe de rotation de la gamma caméra, et passant par l'endroit de la fixation dudit bras à l'embase.

La description qui va suivre et qui ne présente

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

Elle doit être lue en regard des dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 représente en perspective une gamma caméra selon l'art antérieur; - la figure 2 représente en perspective une gamma caméra selon l'invention; - la figure 3 représente en vue de face, une gamma caméra selon l'invention; - la figure 4 représente en vue de profil, un bras d'une gamma caméra selon l'invention; et - la figure 5 représente en vue de face, les têtes détectrices d'une gamma caméra selon l'invention, dans une position relative à 90 .

La figure i ayant été décrite dans le préambule ci-dessus, son étude ne sera pas reprise ici, mais elle fait partie intégrante de la description, notamment en ce qui concerne les éléments communs avec la gamma caméra de l'invention.

La figure 2 représente une gamma caméra de l'invention comportant une embase 1 fixée sur un bâti 2 selon un axe de rotation A1 appelé axe de rotation de la gamma caméra.

Le bâti 2 a une conformation générale en L, tandis que l'embase 1 a approximativement la forme d'un parallélépipède rectangle. L'embase 1 est fixée en rotation au bâti 2, au niveau du milieu du montant vertical du L de celui-ci. Comme l'indique la figure 3, - l'axe A1 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, à son extrémité libre, d'une tête détectrice 8.

Dans les figures, l'embase 1 porte deux bras sensiblement horizontaux. Ces bras sont fixés en rotation à l'embase 1, de part et d'autre de l'axe A1, symétriquement.

Les dispositions des différents éléments portés par ces bras étant de même symétriques par rapport à l'axe Ai, on s'attachera par la suite à ne décrire qu'un bras, le bras référencé 7 sur les figures 2, 3 et 4, qui comporte la tête détectrice référencée 8.

Le bras 7 est fixé à l'embase 1 de manière à être mobile en rotation autour d'un axe A4 appelé axe d'angulation de la tête détectrice 8. Un axe A6 est un axe d'angulation de la tête détectrice symétrique à la tête 8. Comme l'indique la figure 3, les axes A4 et A6 sont sensiblement parallèles à l'axe A1 et se trouvent avantageusement dans un même plan que ce dernier.

Ainsi que l'illustre la figure 4, le bras 7 a avantageusement une conformation générale courbe, formant un arc dont la corde serait l'axe A4. La courbure du bras 7 permet de dégager un espace libre entre la tête détectrice 8 et l'embase 1, afin qu'un patient puisse avoir un certain degré de liberté, en particulier pour rejeter ses bras en arrière, ce qui se produit lors de certains examens. La longueur du bras 7 est de l'ordre de 1,20 mètre. Cette disposition permet d'équilibrer le mouvement en angulation de la tète 8 et du bras 7. La flèche de la courbure est de l'ordre de cm.

L'extrémité libre du bras 7 se divise en deux - 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 a4, 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 à l'image reconstruite. Par suite, la zone morte, c'est-à-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 correspond sur l'autre bras. Ainsi, dans la position à 90 précitée, les surfaces de détection sont les plus rapprochées possible. La partie de l'enveloppe située près de la surface de la tête est également biseauté.

Par ailleurs, la figure 5 montre que l'axe A4 n'est pas disposé perpendiculairement à l'axe A5. Il lui est seulement orthogonal. En effet, l'axe A4 est avantageusement décalé, de l'alignement avec l'axe A5, vers la surface de détection de la tête 8. Dans cette position, l'axe A4 passe sensiblement par le centre de gravité de l'ensemble formé par le bras 7 et la tête 8.

Ce décalage de l'axe A4, dans un exemple d'environ 78 mm, est favorable pour compenser un décalage important du centre de gravité 12 des têtes détectrices 8 vers leur surface de détection dû à la présence du collimateur placé sur ces surfaces de détection. Grâce à cette disposition de l'axe A4, l'angulation du bras 7 sera facilitée car l'équilibre de l'ensemble bras-tête est mieux approché. Par suite, les dépenses d'énergie ainsi que les vibrations et/ou les variations de vitesse dans l'angulation des têtes 8 et la rotation des bras 7 en seront limitées.

Par ailleurs, la gamma caméra de l'invention possède 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 à l'axe A1, dans les limites de fenêtres 13 pratiquées dans un habillage de l'embase 1, selon un mouvement R de translation radiale.

L'ascenseur est un système mécanique à chaines formant un carrousel tournant entre deux pignons extrêmes. Ces chaines déplacent pour chaque bras un chariot, référencé 14 en figure 4, verticalement.

Le bras 7 est fixé sur le chariot 14 par tous - 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 chaines 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 fixée solidairement à la base du bras 7.

La base du bras est maintenue dans un palier porté par le chariot 14. Cette roue dentée 15 est engrenée dans un pignon 16 qui lui est orthogonal. Ce pignon 16 est lui même relié à un arbre 17 d'un motoréducteur électrique 18 porté par le chariot 14. Le moto- réducteur 18 entraîne le pignon 16 en rotation quelque soit la position radiale r du bras 7. La roue dentée 15 est fixée au bras 7 et tourne, tout comme ledit bras, selon un angle d'angulation a4 autour de l'axe A4.

On a donc, avec la gamma caméra de l'invention, une possibilité d'atteindre toutes les positions nécessaires aux différents 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 détectrices. En couplant ces différentes possibilités de rotation d'angles ai, a4 et a5, avec la translation r selon R, on arrive alors à une position (r, 1ai, a2, a3) quelconque, tout en résolvant les problèmes de l'art antérieur.

Claims (9)

REVENDICATIONS

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 au moins un bras (7) sensiblement parallèle à l'axe de rotation (A1) et muni à son extrémité libre d'une tête détectrice (8), caractérisée par le fait que ce bras (7) est mobile en rotation 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 (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 il

- 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 doigt (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) entraine la rotation en angulation dudit bras (7).

9. Gamma caméra selon l'une des revendications

précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte deux bras.