EP0349370A1

EP0349370A1 - Dispositif intensificateur d'images radiologiques muni d'un circuit de compensation des effets de distorsion magnétique

Info

Publication number: EP0349370A1
Application number: EP89401676A
Authority: EP
Inventors: Jacques Beauzamy
Original assignee: General Electric CGR SA
Current assignee: General Electric CGR SA
Priority date: 1988-07-01
Filing date: 1989-06-15
Publication date: 1990-01-03
Also published as: FR2633794A1; US4945223A; JP2766850B2; JPH02210744A

Abstract

Pour compenser les effets de distorsion magnétique, dans un tube (1) intensificateur d'images radiologiques on modifie (18-19) le mode de balayage de la cible (7) de la caméra (8) associée à ce tube. On provoque des décalages (H,V) du balayage ligne et du balayage vertical correspondant à des distorsions mesurées (20-24). De cette manière on restitue sur un écran de visualisation (29) une image utilisable en morphométrie.

Description

La présente invention a pour objet un intensificateur d'images radiologiques, en particulier du type de ceux utilisés dans le domaine médical, soit en radioscopie directe, soit en radiologie avec traitement numérisé du signal représentatif de l'image. Elle concerne plus particulièrement un dispositif de correction de la distorsion apportée à l'image relevée avec de tels appareils.
Un intensificateur d'images radiologiques est destiné à recevoir un rayonnement X de faible puissance et à transformer ce rayonnement X en un rayonnement lumineux plus puissant, plus facilement détectable par un moyen de visualisation, en particulier par une caméra. La raison de la faiblesse du rayonnement X reçu est à rechercher dans le souci de protéger, dans le domaine médical, les patients soumis à des examens avec de tels rayonnements X. En particulier ceci se présente lorsque ces examens sont longs, comme c'est le cas des traitements avec numérisation des informations d'images, ou comme cela pourra être le cas pour une future génération de tomodensitomètres où l'organe de détection sera justement un tel intensificateur d'images radiologiques.
Un intensificateur d'images comporte essentiellement une dalle de conversion pour convertir un rayonnement X reçu en un rayonnement lumineux susceptible d'attaquer une photocathode placée en vis à vis de cette dalle. La transformation rayonnement X-rayonnement lumineux est obtenue d'une manière connue en munissant la dalle de cristaux d'iodure de césium. Sous l'effet de l'illumination, des photoélectrons sont arrachés de la photocathode et se déplacent en direction d'un écran. Ce déplacement vers l'écran est soumis aux effets d'une optique électronique. Cette optique tend à ce que les impacts des photoélectrons sur l'écran correspondent au lieu de la photocathode d'où ils ont été émis. L'écran est lui-même d'un type particulier : il réémet une image lumineuse représentative de l'image électronique transportée par les électrons, elle même représentative de l'image de rayonnement X. Cette image lumineuse peut alors être détectée par un moyen de visualisation quelconque, en particulier par une cible d'une caméra classique, de manière à être visualisée sur un dispositif de visualisation, en particulier un dispositif de type moniteur de télévision. Cette image lumineuse s'écrit sur une face en regard de la cible tandis qu'un pinceau de lecture de la cible lit sur l'autre face l'image écrite.
Une telle chaîne de visualisation présente un inconvénient important : l'image révélée est une image distordue géométriquement par rapport à l'image de rayons X qui en est l'origine. Cette distorsion se produit essentiellement entre la photocathode excitée par les photons émanant de la dalle de conversion et l'écran qui reçoit le rayonnement électronique émis par la photocathode. En effet, pendant leur transit, les photoélectrons sont soumis à des effets perturbateurs, notamment à des effets magnétiques dus au champ magnétique terrestre. Si tous les photoélectrons pendant ce transit étaient affectés par un même type de perturbation, il suffirait de corriger à un endroit quelconque de la chaîne d'image l'action de ces perturbations pour ne pas en être gêné. Malheureusement la sensibilité de ces photoélectrons est forte et l'inhomogénéité du champ magnétique sur leur lieu de passage est alors telle qu'il en résulte une distorsion dans l'image électronique projetée sur l'écran. Pour rendre plus concrets les effets d'une telle distorsion, on peut dire que l'image d'une droite interposée entre un tube à rayons X et un tel intensificateur d'images sera une droite dans l'image des rayons X qui excitent la dalle, sera une droite dans l'image photonique qui attaque la photocathode, sera une droite dans l'image électronique qui quitte cette photocathode, mais ne sera plus une droite dans l'image électronique qui vient s'afficher sur l'écran. Par conséquent, elle ne pourra plus être une droite dans l'image lumineuse produite par cet écran. Le dispositif de visualisation que l'on place en aval révèle alors en quelque sorte le résultat de la distorsion due à l'inhomogénéité du champ magnétique terrestre dans l'espace traversé par l'image électronique.
Jusqu'à présent, ce type d'inconvénient avait pu être négligé du fait que les images que l'on cherchait à produire étaient essentiellement qualitatives et qu'on se préoccupait peu de leur contenu quantitatif : de la justesse des contours des objets révélés. Cependant, actuellement, avec le développement des techniques, on cherche de plus en plus à utiliser de telles images d'une manière quantitative. Par exemple, on peut vouloir réaliser des prothèses à partir des images obtenues et il est alors intolérable de disposer d'images faussées. Par ailleurs, dans le contrôle industriel, ce type de défaut entraîne l'impossibilité d'utiliser facilement de tels intensificateurs d'images en métrologie. De même, avec des futures tomodensitomêtres, cette altération empêchera une reconstruction correcte des images de coupes acquises simultanément.
Il a été préconisé, pour remédier à ces inconvénients, diverses solutions tendant essentiellement à modifier le champ magnétique perturbateur. Dans une première famille de solutions on enveloppe le tube intensificateur d'images d'un blindage magnétique. Ce blindage canalise les lignes de champ magnétique et réduit les effets de la distorsion. Cependant, pour des questions d'absorption radiologique il n'est pas possible de placer un tel blindage au-dessus et à proximité de la face externe de la dalle de conversion. En conséquence à proximité de cette dalle les distorsions magnétiques continuent d'exister. Malheureusement, justement à proximité de cette dalle, les électrons arrachés à la photocathode sont encore à des vitesses très faibles. Ils sont par conséquent très sensibles à cet endroit à toutes les perturbations magnétiques.
Il a par ailleurs été préconisé, dans un même esprit que celui qui avait conduit a utiliser des blindages, de placer à proximité de la dalle de conversion une bobine de correction du champ magnétique. Cette bobine est bobinée sur le pourtour de la dalle. Dans une demande de brevet français n° 88 04071 déposée le 29 mars 1988, il a même été proposé d'asservir le courant qui parcourerait cette bobine à une mesure de la composante du champ magnétique co-linéaire à l'axe principal du tube intensificateur d'images.
Il pourrait étre envisageable de généraliser cette dernière technique à la mesure des composantes transverses du champ magnétique perturbateur de manière à en compenser les effets. Cette solution n'est cependant pas envisageable car les bobines de correction ne produisent pas des champs magnétiques de correction indépendents les uns des autres. Ces bobines réagissent l'une sur l'autre de telle sorte que la correction globale devient rapidement inextricable. Cependant, la nécessité de prendre en compte les distorsions apportées par les composantes transverses du champ magnétique devient cruciale dans la mesure où on veut utiliser les tubes intensificateurs d'images à des fins de morphométrie. Il peut par ailleurs être envisageable d'acquérir une image typique, distordue par les perturbations, et d'en déduire des corrections à appliquer à des images normales, acquises dans des mêmes conditions que l'acquisition de l'image typique. La correction de la distorsion dans ces images normales, basée sur des algorithmes mathématiques mis en oeuvre par des programmes de traitement sur ordinateur montre ses limites quand le volume des informations à traiter devient important. En effet, ces informations de distorsion sont liées pour l'essentiel à la position du tube intensificateur d'images dans l'espace au moment où il reçoit, à travers un objet à radiographier, un rayonnement X à mesurer. D'une part la multitude des positions possibles d'un tel tube intensificateur d'images rend très encombrante la mise en mémoire de ces informations de correction. D'autre part l'application des corrections calculées aux images normales, nécessitant la mise en oeuvre des algorithmes bilinéaires (avec des multiplications) est longue à traiter si le nombre de bits de correction est important. Une des solutions visant à réduire la lourdeur d'exécution de tels calculs consiste à limiter les grandeurs correctrices à prendre en compte. En définitive on cherche à limiter le nombre de bits de calcul. Si on considère que la correction logicielle a pour résultat la correction fine de la distorsion de l'image, il est nécessaire d'obtenir une correction grossière de cette distorsion par d'autres moyens.
La présente invention a pour objet de remédier à ces inconvénients en proposant une solution simple, ne faisant pas intervenir d'arrangements complexes de bobines de correction, mais contribuant à réduire d'une manière significative le nombre de bits de traitement à gérer. L'invention part de la constatation suivante que les composantes transversales perturbatrices du champ magnétique ont des effets transversaux dans l'image créée. Plutôt que de chercher alors à contrarier les effets magnétiques perturbateurs du champ, dans leur distorsion d'écriture sur la cible de la caméra, on se contente de mesurer l'existence de ces composantes perturbatrices et d'en tenir compte pour organiser la lecture de cette cible de la caméra. En particulier avec les commandes de balayage horizontal et de balayage vertical du pinceau de lecture de la cible de cette caméra, on peut tenir compte du décalage à l'origine ainsi qu'éventuellement des modifications de dynamique d'exploration de la cible en fonction des mesures de ces composantes perturbatrices.
L'invention a donc pour objet un tube intensificateur d'images radiologiques comportant
- une dalle de conversion pour convertir un rayonnement X en un rayonnement électronique,
- un écran pour convertir le rayonnement électronique en un rayonnement lumineux,
- une caméra munie d'une cible pour détecter ce rayonnement lumineux,
- et un circuit pour compenser les effets de distorsion dus aux perturbations magnétiques,
caractérisé en ce que ce circuit comporte :
- un circuit de réglage du mode de lecture de la cible de la caméra en fonction d'une mesure de la distorsion magnétique.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen de la figure qui l'accompagne. Celles-ci ne sont données qu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention.
La figure 1 unique montre un tube intensificateur d'images radiologiques muni du dispositif de l'invention. Dans cette figure un tube intensificateur d'images 1 comporte une dalle de conversion 2 pour convertir un rayonnement X incident 3 en un rayonnement électronique 4. Un écran 5 reçoit le rayonnement électronique 4 et le transforme en un rayonnement lumineux 6 détectable par une cible 7 d'une caméra 8. Un objectif primaire 9 permet de renvoyer à l'infini l'image formée sur l'écran 5. L'objectif secondaire 12 forme, à partir de l'image à l'infini, une image réelle sur la cible 7 d'un tube analyseur 10. Entre les deux objectifs 9 et 12, on interpose un diaphragme 36 permettant de régler l'intensité lumineuse arrivant sur le tube analyseur 10.
La caméra comporte un bloc de déflexion comportant un enroulement de déflexion verticale 17 et un enroulement de déflexion horizontale 16. Ces déflecteurs servent à balayer la cible du tube analyseur au moyen d'un pinceau électronique. Le circuit de déflexion horizontale reçoit un signal BH de balayage horizontal, et le circuit de déflexion verticale reçoit un signal BV de balayage vertical. Le tube 1 comporte par ailleurs d'une manière classique un blindage magnétique 13 qui l'enveloppe, ainsi qu'une bobine 14 de correction de la composante orientée selon l'axe principal 15 du champ magnétique à proximité de la face d'entrée du tube 1, là où se trouve la dalle de conversion 2.
L'invention comporte essentiellement des moyens pour mesurer les composantes transverses du champ magnétique perturbateur à proximité du tube, ainsi qu'un circuit de correction de la déviation du pinceau de lecture de la cible 7 en fonction de ces mesures. D'autres signaux, notamment d'extinction du faisceau de balayage de la cible pendant les retours de balayage sont aussi présents. Avec leur circuit d'application ils ne sont pas représentés car ils n'interfèrent pas dans l'invention. Dans une application préférée, les corrections appliquées en fonction des mesures des perturbations horizontales et verticales sont prises en compte sous la forme de décalages à l'origine des balayages respectivement horizontaux et verticaux incriminés. Dans ce but, des amplificateurs opérationnels 18 et 19 montés avec des résistances en circuits additionneurs sont respectivement prévus pour additionner des signaux H de décalage horizontal aux signaux BH de balayage horizontal, et des signaux V de décalage vertical aux signaux BV de balayage vertical.
L'obtention des signaux H et V représentatifs des décalages à appliquer correspondant aux perturbations magnétiques, est avantageusement réalisée par des sondes de type à effet HALL comme la sonde 20. Ces sondes se présentent sous une forme parallélépipédique et sont parcourues, entre deux faces opposées 21 et 22, par un courant I de polarisation fourni par un générateur non représenté. Soumises à une induction extérieure
(qui s'éloigne du plan de la figure comme le montre l'empennage de flèche) perpendiculaire au sens de passage du courant I, ces sondes développent une différence de potentiel entre les autres faces du parallélépipède perpendiculaires à ce champ. Cette différence de potentiel, est proportionnelle à l'amplitude de la composante B mesurée. Cette différence de potentiel est détectée et, éventuellement après passage dans un amplificateur de correction 23, est appliquée comme signal représentatif de la perturbation mesurée au circuit de décalage comportant les amplificateurs opérationnels respectivement 18 et 19. De manière à tenir compte des dispersions de fabrication des sondes telles que 20, et aussi des différences de la valeur du champ mesurée de part et d'autre de la dalle 2 de conversion, il est préférable d'apparier les sondes. Ainsi, la sonde 22 est appariées avec une sonde 24 , le signal délivré par ces deux sondes étant combiné dans l'amplificateur 23.
Plutôt que d'appliquer directement les signaux mesurés H et V dans les circuits de décalage, il peut être prévu un circuit 25 de changement d'axe où, tel que cela est indiqué en tirets, le signal H est appliqué à titre de correction de décalage du balayage vertical, tandis que le signal V serait appliqué à titre de correction du balayage horizontal. Ce circuit 25 peut notamment se justifier lorsque pour des raisons de fabrication, il peut être nécessaire de modifier au dernier moment la position de l'écran intensificateur d'images 1 par rapport à la caméra 8. Le circuit 25 peut néanmoins avoir un autre intérêt, celui de permettre de tenir compte de corrections gauches. Dans une réalisation plus complexe, les signaux H et V sont transformés en des signaux H′ et V′ tels que
H′ = aH + bV
V′ = a′H + b′V
avec a² + b² = 1
et a′² + b′² = 1
Ceci revient à faire un changement d'axe sur les corrections à attribuer et permet en définitive de tenir compte de toutes les situations : notamment des diverses positions que peut occuper la caméra par rapport au tube intensificateur d'images.
En outre, pour corriger la dynamique, il est possible d'introduire sur chacune des voies H et V un circuit 26 permettant de corriger le décalage à l'origine en fonction de la position en balayage du pinceau de lecture de la cible. Bien que dans une application préférée le circuit 26 sera omis, ce circuit 26 montre qu'il est possible d'obtenir une correction de dynamique (d'ordre un ou plus) de la dynamique de lecture. Le circuit 26 fournit un décalage à l'origine variable en fonction du temps. Ce circuit 26 peut en mode numérique être constitué d'un ensemble de registres mémoires préprogrammés. Bien entendu le circuit 26 comporte une entrée 27 de remise à zéro pour se synchroniser avec le signal de balayage considéré.
Dans une application préférée et compte tenu des questions d'encombrement, les sondes à effet HALL seront groupées en un montage de type cubique (cube à six faces : une sonde sur chaque face) de manière à prendre en considération par un dispositif compact les trois composantes perturbatrices du champ magnétique. De manière préférée le dispositif cubique 28 sera même placé à l'arrière et sur l'axe 15 du tube 1.
Un moniteur de visualisation 29 permet une fois que les corrections sont effectuées de représenter, correctement centrées et en respectant les dimensions réelles, des images acquises pendant une expérience de radiologie. Cette image visualisée ou même mise en mémoire peut être utilisée à des fins de morphométrie ou de reconstruction d'images tomodensitométriques.

Claims

1 - Tube (1) intensificateur d'images radiologiques comportant
- une dalle (2) de conversion pour convertir un rayonnement X (3) en un rayonnement électronique (4),
- un écran (5) pour convertir le rayonnement électronique en un rayonnement lumineux (6),
- une caméra (8) munie d'une cible (7) pour détecter le rayonnement lumineux,
- et un circuit (18-19) pour compenser les effets de distorsion de l'image dus aux perturbations magnétiques, caractérisé en ce que ce circuit comporte
- un circuit (18-19) de réglage du mode de lecture (10) de la cible de la caméra en fonction d'une mesure (18-24) de la distorsion magnétique.

2 - Circuit selon la revendication 1 caractérisé en ce que le circuit de réglage comporte des sondes (20) à effet HALL.

3 - Tube selon la revendication 2 caractérisé en ce que les sondes (28) sont placées dans l'axe (15) du tube.

4 - Tube selon la revendication 2 ou la revendication 3 caractérisé en ce que les sondes sont appariées (20-24).

5 - Tube selon l'une quelconque des revendications 2 à 3 caractérisé en ce que les sondes sont montées en cube (28).

6 - Tube selon l'une quelconque des revendications 2 à 5 caractérisé en ce que les sondes sont montées contre une bobine (14) de correction des effets de la composante longitudinale du champ magnétique perturbateur.

7 - Tube selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que le circuit de réglage comporte un circuit (25) pour combiner les mesures des effets des différentes composantes magnétiques perturbatrices.

8 - Tube selon la revendication 7 caractérisé en ce que le circuit pour combiner comporte un circuit pour effectuer un changement d'axe de directions de correction.

9 - Tube selon la revendication 7 caractérisé en ce que les moyens pour combiner comportent un circuit (26) pour modifier le mode de balayage en fonction de la dynamique de la distorsion.