WO2016091610A1 - Appareil de mesure de l'indice de kerma dans l'air scannographique pondéré et/ou de l'indice de kerma dans l'air scannographique volumique et procédé de mesure correspondant - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an apparatus for measuring the weighted kerma index in the scanned air and / or the kerma index in the CT air volume, and a corresponding measurement method implemented. implemented by said measuring apparatus.
- IDS P is the average of the kerma indices in CT air measured at the periphery
- IDSV -IDSP
- Ad is the distance traveled by a scanner table top for a 360 degree rotation of the tube in helical mode or between two consecutive full rotations in axial mode
- N is the number of cuts obtained for a 360 degree rotation of the tube
- T the nominal thickness of the cuts.
- a weighted scanned air kerma index measuring apparatus 202 is a variation of the measuring apparatus 2 of Fig. 1, wherein the number p of detectors Peripheral scintillation passes from four to eight in a phantom 204, pierced with eight peripheral holes instead of four.
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Abstract
Un appareil de mesure de l'indice de kerma dans l'air scannographique pondéré (IDSP) et/ou de l'indice de kerma dans l'air scannographique volumique (IDSV) comprend un fantôme nu (4) avec un logement central (14), et un nombre entier p supérieur ou égal à 4 de logements périphériques (16, 18, 20, 22) ou un unique logement périphérique annulaire continu, le ou les logements périphériques étant situés au voisinage et en dessous d(une première surface enveloppe externe (34). Des détecteurs à scintillation et à phase solide (24, 26, 28, 30, 32) sont disposés individuellement et respectivement dans les logements (14, 16, 18, 20, 22) et ont un matériau de détection peu ou non perturbant vis-à-vis de l'interaction entre un rayonnement photonique émis par un scanner et le ou les matériaux du fantôme nu (4).
Description
Appareil de mesure de l'indice de kerma dans l'air scannographique pondéré et/ou de l'indice de kerma dans l'air scannographique
volumique et procédé de mesure correspondant La présente invention concerne un appareil de mesure de l'indice de kerma dans l'air scannographique pondéré et/ou de l'indice de kerma dans l'air scannographique volumique, et un procédé de mesure correspondant mis en œuvre par ledit appareil de mesure.
L'indice de kerma dans l'air scannographique pondéré et l'indice de kerma dans l'air scannographique volumique, kerma étant l'acronyme anglais signifiant « Kinetic Energy Released per unit MAss », sont des indices de dose de rayonnement reçu, utilisé pour établir des Niveaux Diagnostic de Référence (NDR) et ainsi comparer les expositions des patients lors d'examen scanner utilisant des rayons X.
Comme décrit aux pages 188 à 201 du rapport technique 457 de l'Agence Internationale de l'Energie Atomique intitulé « Dosimetry in Diagnosis Radiology : an international code of practice », lors d'un contrôle interne ou externe des installations de scannographie, la mesure de l'indice de kerma dans l'air scannographique pondéré, parfois appelé « indice de dose scannographique pondéré » (IDSP), en anglais « weighted Computerized Tomographic air kerma Index » (CDTIW), ou encore « weighted Computerized Tomographic Dose Index », requiert classiquement et de manière normalisée cinq opérations distinctes réalisées au moyen d'un même détecteur, placé alternativement et séquentiellement dans un bloc solide, formant un fantôme de forme cylindrique et constitué en polyméthacrylate de méthyle (PMMA), à cinq emplacements différents, un au centre, et quatre autres en périphérie du fantôme. A chacune des mesures, le détecteur remplace une pièce de PMMA qui est remise en place après la mesure pour permettre la mesure suivante.
Comme décrit dans le document précité, aux pages 202 à 207, l'indice de kerma dans l'air scannographique volumique, parfois appelé « indice de dose scannographique volumique » (IDSV), en anglais « Computerized Tomographic air kerma index in volume », ou encore « Computerized Tomographic Dose Index volume » (CDTIV), est déduit de la mesure l'indice de kerma dans l'air scannographique pondéré.
Comme décrit dans le document précité, le détecteur communément utilisé pour réaliser ces mesures dans le fantôme cylindrique est en général une chambre d'ionisation ouverte de 1 cm de diamètre et 10 cm de long remplie d'air. Une électrode est disposée selon l'axe du cylindre de la chambre d'ionisation. Une différence de potentiel est appliquée entre l'électrode centrale et la paroi externe de la chambre d'ionisation.
Lorsque le rayonnement traverse cette chambre d'ionisation, il y produit des ionisations, c'est à dire des paires électron-ion. Ces charges, placées dans le champ électrique, dérivent vers l'électrode de polarité opposée. Un circuit électronique permet de mesurer les charges ainsi collectées sur les électrodes sous la forme d'une tension, un courant ou encore une quantité de charges.
Ce type de détecteur étant constitué d'une enceinte remplie de gaz, l'introduction de ce volume de gaz modifie l'absorption et la diffusion du rayonnement dans le fantôme en PMMA et donc le spectre du champ de rayonnement dans le volume de mesure. Si une seule chambre d'ionisation est introduite dans le fantôme au moment de la mesure, la perturbation quelle occasionne sur sa propre mesure est considérée négligeable. Par contre, si plusieurs chambres d'ionisation sont introduites en même temps dans les différentes positions de mesure du fantôme, la modification du champ de rayonnement au sein du fantôme occasionnera une modification du signal mesuré par les chambres d'ionisation. Ainsi, il n'est pas possible de disposer en même temps dans le fantôme de PMMA cinq chambres d'ionisation et cela rend nécessaire le mode opératoire décrit précédemment consistant à réaliser cinq opérations distinctes de placement alternatif et séquentiel du même détecteur à cinq emplacements différents du fantôme. Ce mode opératoire est long à mettre en œuvre et fastidieux.
Le problème technique est de réaliser un appareil de mesure de l'indice de kerma dans l'air scannographique pondéré et/ou de l'indice de kerma dans l'air scannographique volumique qui présente une rapidité de mesure plus grande et un affichage direct de l'indice IDSP.
A cet effet, l'invention a pour objet un appareil de mesure de l'indice de kerma dans l'air scannographique pondéré IDSP comprenant :
un fantôme nu ayant au moins une structure de support solide, réalisé en un ou plusieurs matériaux représentatifs des tissus biologiques, de forme
globalement cylindrique, étendu longitudinalement suivant un premier axe central longitudinal et ayant une première surface enveloppe latérale externe étendue longitudinalement suivant le premier axe central longitudinal, le fantôme nu comportant : soit un logement central et un nombre entier p supérieur ou égal à 4 de logements périphériques répartis angulairement de manière régulière autour du premier axe central, soit un logement central et un unique logement périphérique annulaire continu entourant le premier axe central, les p logements périphériques ou l'unique logement périphérique annulaire continu formant des trous d'extension longitudinaux débouchant à l'extérieur du fantôme, situés au voisinage et en dessous de la première surface enveloppe externe du fantôme nu, et configurés chacun pour recevoir individuellement un détecteur de rayonnement photonique traversant le logement, caractérisé en ce que l'appareil de mesure de l'indice kerma dans l'air scannographique pondéré comprend des détecteurs à scintillation et à phase solide, disposés individuellement et respectivement dans les logements et ayant un matériau de détection peu ou non perturbant vis-à-vis de l'interaction entre un rayonnement photonique émis par un scanner et le ou les matériaux du fantôme nu.
Suivant des modes particuliers de réalisation, l'appareil de mesure comprend l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
.- le matériau à phase solide des détecteurs à scintillation est un matériau à scintillation proche de celui ou de ceux du fantôme en termes de masse volumique et de coefficients d'interaction du rayonnement, le spectre d'émission des photons du matériau étant adapté à la gamme de sensibilité d'une photocathode ou d'une photodiode ou d'une photo-triode ;
.- les détecteurs à scintillation sont constitués en un matériau organique composé d'un solvant compris dans l'ensemble formé par le naphtalène (Ci0H8), l'anthracène (Ci4Hi0), le trans-Stilbène (Ci4Hi2), le diphénylacétylène (Ci4Hi0), le polystyrène, le polyvinylbenzène, le polyvinyltoluène et un ou deux solutés compris dans l'ensemble formé par le p-terphényl (Ci8Hi4), le diphényloxazole, le butyl PBD (024Η22Ν2Ο), le POPOP (C2 H16N202), le BPO et le BPO ;
.- les détecteurs à scintillation présentent une extension longitudinale, et sont recouverts sur leur surface latérale externe respective d'une couche d'un matériau optiquement réflecteur pour guider des photons de scintillation
jusqu'à un port de sortie respectif associé, l'épaisseur du matériau de la couche optiquement réflectrice étant suffisamment fine pour ne pas perturber le rayonnement du scanner traversant les détecteurs scintillation ;
.- le matériau de la couche fine optiquement réflectrice est compris dans l'ensemble formé par les métaux, notamment l'aluminium et l'argent, et des laques spécialement adaptées, et l'épaisseur de la couche fine est inférieure ou égale à une dizaine de micromètres ;
.- l'appareil de mesure comprend en outre un premier dispositif de conversion photo-électrique et d'amplification électrique, connecté au détecteur à scintillation central disposé dans le logement central et configuré pour convertir les photons de scintillation guidés jusqu'au port de sortie associé en un premier signal électrique et amplifier le premier signal électrique ; et comprend : soit un ou plusieurs deuxièmes dispositifs de conversion de conversion photo-électrique et d'amplification électrique, connectés aux détecteurs à scintillation disposés dans la série discrète des logements périphériques, et configurés pour convertir les photons de scintillation guidés jusqu'aux ports de sortie associés en un ou plusieurs deuxième signaux électriques et amplifier le ou les deuxièmes signaux électriques ; ou soit un unique deuxième dispositif de conversion de conversion photo-électrique et d'amplification électrique, connecté au détecteur solide à scintillation annulaire disposé dans le logement périphérique annulaire continu, et configuré pour convertir les photons de scintillation guidés jusqu'au port de sortie associé en un unique deuxième signal électrique et amplifier le deuxième signal électrique ;
.- le nombre de dispositifs de conversion de conversion photoélectrique et d'amplification électrique est au maximum égal au nombre de détecteurs à scintillation ;
.- le premier dispositif de conversion photo-électrique et d'amplification électrique, et le ou les deuxièmes dispositifs de conversion photo-électrique et d'amplification électrique, sont des photomultiplicateurs ou des dispositifs associant une photodiode ou une photo-triode à un amplificateur, la gamme de sensibilité de la photodiode, de la photo-triode, et de la photocathode étant adapté au spectre d'émission du scintillateur ;
.- les les p logements périphériques ou l'unique logement périphérique annulaire continu ont leurs axes longitudinaux centraux situés à une même
distance de retrait en dessous de la première surface enveloppe externe du fantôme nu, suffisante pour négliger des effets transitoires d'interface entre l'air entourant le fantôme et intérieur du fantôme ;
.- chaque détecteur à scintillation possède une section transversale dont la surface est ajustée pour mesurer un indice de kerma dans l'air scannographique comme le ferait une chambre d'ionisation remplie d'air ayant une même longueur et une section transversale ayant une surface de référence ;
.- l'appareil de mesure comprend en outre un calculateur électronique, connecté au premier dispositif de conversion photo-électrique et d'amplification électrique et au ou aux deuxièmes dispositifs de conversion photo-électrique et d'amplification électrique, et un afficheur connecté au calculateur électronique, le calculateur électronique étant configuré pour calculer un indice de kerma dans l'air scannographique pondéré à partir d'une lecture directe des signaux mesurés par les détecteurs à scintillation préalablement étalonnés en termes de kerma dans l'air suivant une fonction linéaire ayant des coefficients de pondération prédéterminés, l'ensemble formé par les détecteurs à scintillation, les dispositifs de conversion photoélectrique et d'amplification électrique, le calculateur électronique et l'afficheur réalisant un dosimètre à lecture directe pour laquelle il n'y a pas lieu de démonter un ou plusieurs détecteurs en cours de mesure ;
.- le fantôme est un bloc solide homogène en polyméthacrylate de méthyle (PMMA), le logement central et le ou les logements périphériques étant percés longitudinalement dans le bloc solide ;
.- le fantôme présente des dimensions géométriques adaptées à l'examen scannographique d'une tête et/ou d'un abdomen, et lorsque le fantôme est un cylindre en PMMA, son diamètre est égal à 1 6 cm pour un examen scannographique de la tête, et son diamètre est égal à 32 cm pour un examen scannographique de l'abdomen, et lorsque dans les deux cas au sein du fantôme une mesure centrale et un nombre entier p supérieur ou égal à 4 de mesures périphériques discrètes de l'indice de kerma dans l'air sont effectuées, l'indice de kerma dans l'air scannographique pondéré, désigné par I DSP, est déterminé suivant l'expression :
IDSP = 1/3 (IDSC + IDSV)
dans laquelle :
IDSC désigne l'indice de kerma dans l'air scannographique mesuré au centre du fantôme, et
IDSP désigne la moyenne des p indices de kerma dans l'air scannographique mesurés en périphérie ;
.- l'indice de kerma dans l'air scannographique volumique, désigné par IDSV, est déterminé à partir de l'indice de kerma dans l'air scannographique pondéré IDSP selon l'expression :
NT
IDSV =—IDSP
Ad
où Ad désigne la distance parcourue par un plateau de table du scanner pour une rotation du tube de 360 degrés en mode hélicoïdal ou entre deux rotations complètes consécutives en mode axial, N désigne le nombre de coupes obtenues pour une rotation du tube de 360 degrés, et T l'épaisseur nominale des coupes ;
.- le fantôme en PMMA, équipé de ses détecteurs à scintillation, forme un premier fantôme dont les dimensions géométriques sont adaptées à l'examen scannographique d'une tête, et l'appareil de mesure comprend en outre une coque solide en une ou plusieurs parties, de forme globalement annulaire, étendue longitudinalement suivant un deuxième axe central longitudinal et ayant une deuxième surface latérale externe et, lorsqu'elle est assemblée, apte à entourer le premier fantôme et à être en contact avec la surface latérale externe du premier fantôme dans une première position d'assemblage, et apte à être libérée du premier fantôme dans une deuxième position de démontage, la coque assemblée présentant des dimensions géométriques adaptées à l'examen scannographique d'un abdomen, et étant percée longitudinalement, soit d'au moins quatre deuxièmes logements périphériques d'une deuxième série, répartis angulairement de manière régulière autour du deuxième axe central, soit un unique deuxième logement périphérique annulaire continu entourant le deuxième axe central, les au moins quatre deuxièmes logements périphériques de la deuxième série ou le deuxième logement périphérique annulaire continu étant situés au voisinage et en dessous de la deuxième surface latérale externe de la coque assemblée, et l'appareil de mesure comporte en plus des détecteurs à scintillation équipant le premier fantôme, des détecteurs à scintillation d'une deuxième série ou un unique deuxième détecteur à scintillation périphérique annulaire continu, disposés individuellement et respectivement dans les
deuxième logements périphériques ou l'unique deuxième logement périphérique annulaire, et ayant un matériau à scintillation et à phase solide peu ou non perturbant vis-à-vis de l'interaction entre un rayonnement émis par un scanner à rayons X et le matériau solide de la coque et du premier fantôme ainsi que le matériau des détecteurs disposés dans le premier fantôme, de sorte que dans la position d'assemblage de la coque sur le premier fantôme, les premier et deuxième axes centraux longitudinaux coïncident, et la coque assemblée au premier fantôme forme un deuxième fantôme équipé de détecteurs adapté à une mesure de l'IDSP pour un examen scannographique d'un abdomen.
L'invention a également pour objet un procédé de mesure de l'indice de kerma dans l'air scannographique pondéré (IDSP) comprenant les étapes consistant à :
.- dans une première étape, fournir un fantôme nu ayant au moins une structure de support solide, réalisé en un ou plusieurs matériaux représentatifs des tissus biologiques, de forme globalement cylindrique, étendu longitudinalement suivant un premier axe central longitudinal et ayant une première surface enveloppe latérale externe étendue longitudinalement suivant le premier axe central, le premier fantôme nu comportant : soit un logement central et un premier nombre entier p supérieur ou égal à quatre de logements périphériques, répartis angulairement et de manière régulière autour du premier axe central, ou soit un logement central et un unique logement périphérique annulaire continu entourant le premier axe central, les au moins quatre premiers logements périphériques ou l'unique logement périphérique annulaire continu formant des trous d'extension longitudinaux débouchant à l'extérieur du premier fantôme, et étant situés au voisinage et en dessous de la première surface enveloppe externe du fantôme nu, et étant configurés chacun pour recevoir un détecteur de rayonnement traversant le logement ; puis
.- dans une deuxième étape, étalonner un ensemble de détecteurs à scintillation et à phase solide, ayant un matériau de détection peu ou non perturbants vis-à-vis de l'interaction entre un rayonnement photonique émis par un scanner et le ou les matériaux du fantôme nu, l'ensemble des détecteurs à scintillation comportant un détecteur à scintillation central, destiné à être disposé dans le logement central du fantôme nu, et soit p
détecteurs à scintillation périphériques, destinés à être disposés respectivement dans les p logements périphériques, ou soit un unique détecteur à scintillation périphérique annulaire continu destiné à être disposé dans le logement périphérique annulaire continu ; puis
.- dans une troisième étape, disposer et fixer chaque détecteur à scintillation de l'ensemble dans son logement respectif ; ensuite
.- dans une quatrième étape, mesurer directement et en parallèle par les capteurs à scintillation préalablement étalonnés les indices de kerma dans l'air scannographique ; puis
.- dans une cinquième étape, déterminer un indice de kerma dans l'air scannographique pondéré (IDSP) à partir des indices de kerma dans l'air scannographique mesurés par les détecteurs à scintillation suivant une fonction linéaire ayant des coefficients de pondération prédéterminés.
Suivant des modes particuliers de réalisation, le procédé de mesure comprend l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
.- l'indice de kerma dans l'air scannographique pondéré est égal à la somme pondérée de plusieurs termes issus des indices de kerma dans l'air scannographiques ;
.- l'indice de kerma dans l'air scannographique pondéré est égal à la somme pondérée de deux termes issus des indices de kerma dans l'air scannographiques, le premier terme étant égal à l'indice de kerma dans l'air scannographique mesuré au centre du fantôme ; et le deuxième terme étant égal soit à la moyenne des p indices de kerma dans l'air scannographique mesurés en périphérie par p détecteurs à scintillation lorsqu'une pluralité discrète de p détecteurs est utilisée ; ou soit à un indice de kerma dans l'air scannographique mesuré en périphérie par un unique détecteur à scintillation annulaire continu, configuré pour intégrer sur la périphérie annulaire des indices de kerma dans l'air scannographique élémentaires mesurés dans des tubes élémentaires de la longueur du détecteur et de section transversale la surface élémentaire d'un secteur angulaire élémentaire de la section transversale du volume annulaire du détecteur ;
.- au cours de la cinquième étape l'indice de kerma dans l'air scannographique volumique, désigné par IDSV, est déterminé à partir de l'indice de kerma dans l'air scannographique pondéré IDSP selon l'expression :
NT
IDSV =—IDSP
Ad
où Ad désigne la distance parcourue par un plateau de table du scanner pour une rotation du tube de 360 degrés en mode hélicoïdal ou entre deux rotations complètes consécutives en mode axial, N désigne le nombre de coupes obtenues pour une rotation du tube de 360 degrés, et T l'épaisseur nominale des coupes.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description de plusieurs formes de réalisation qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins sur lesquels :
- la Figure 1 est une vue d'une architecture d'un premier mode de réalisation d'un appareil de mesure de l'indice de kerma dans l'air scannographique pondéré selon l'invention ;
- la Figure 2 est une vue schématique d'un exemple de chaîne de mesure dosimétrique utilisable pour mesurer le kerma dans l'air et intégré dans l'appareil de mesure de la Figure 1 ;
- la Figure 3 est une vue d'une architecture d'un deuxième mode de réalisation d'un appareil de mesure de l'indice de kerma dans l'air scannographique pondéré selon l'invention ;
- la Figure 4 est une vue d'une architecture d'un troisième mode de réalisation d'un appareil de mesure de l'indice de kerma dans l'air scannographique pondéré selon l'invention ;
- la Figure 5 est une vue d'une architecture d'un quatrième mode de réalisation d'un appareil de mesure de l'indice de kerma dans l'air scannographique pondéré selon l'invention, configuré pour adapter de manière universelle la taille de son fantôme au type d'examen scannographique souhaité ;
- la Figure 6 est une vue d'un ordinogramme d'un procédé de mesure de l'indice de kerma dans l'air scannographique pondéré selon l'invention.
Suivant la Figure 1 et un premier mode de réalisation, un appareil de mesure de l'indice de kerma dans l'air scannographique pondéré 2 comprend un fantôme nu 4 dont les dimensions sont adaptées au type de l'examen scannographique, par exemple celui d'une tête ou d'un abdomen, un jeu 6 de détecteurs, ici au nombre de cinq, disposés à l'intérieur du fantôme nu
4, et une électronique de mesure et de calcul 8 munie d'un d'afficheur 10 indiquant directement la valeur de l'IDSP.
Le fantôme nu 4 est un bloc solide de forme cylindrique allongé suivant un premier axe longitudinal 12, constitué ici de polyméthacrylate de méthyle (PMMA) et dont les dimensions sont ici par exemple adaptées à un examen scannographique de la tête. Cela correspond à un diamètre D de 1 6 cm selon la norme actuellement en vigueur. La longueur du fantôme est d'au moins 140 mm.
Il est à remarquer que toutes autres dimensions sont toutefois envisageables si la définition de l'IDSP change ou si plus de cinq mesures sont nécessaires.
Le bloc cylindrique en PMMA constituant le fantôme nu 4 est percé parallèlement au premier axe longitudinal 12 du fantôme nu 4 de cinq trous qui forment cinq logements 14, 1 6, 18, 20, 22, destinés à recevoir individuellement un détecteur respectif 24, 26, 28, 30, 32
Un premier logement 14 est un trou d'extension longitudinale central, percé suivant le premier axe longitudinal 12 de symétrie du bloc cylindrique 4, tandis que les quatre autres logements restants 1 6, 18, 20, 22 sont des trous d'extension longitudinale, percés en périphérie à 90 degrés d'espacement angulaire les uns des autres sur un cercle situé à 10 mm en un retrait r d'une surface externe latérale 34 de rayon externe R du fantôme nu 4.
Chaque détecteur 24, 26, 28, 30, 32 du jeu 6 de détecteurs est un détecteur à scintillation et à phase solide, disposé individuellement dans un logement respectif 14, 1 6, 18, 20, 22 différent, et le matériau de détection qui le constitue est peu ou non perturbant vis-à-vis de l'interaction entre un rayonnement photonique émis par un scanner et le ou les matériaux du premier fantôme nu.
Chaque détecteur à scintillation 24, 26, 28, 30 est ici un mélange scintillant organique dont la composition est de préférence proche de celle du PMMA.
Les dimensions de chaque détecteur à scintillation 24, 26, 28, 30 sont de préférence identiques à celles de la chambre à ionisation qu'ils remplacent afin de mesurer sur toute l'épaisseur de la coupe.
De manière générale, le matériau en phase solide des détecteurs à scintillation est un matériau proche de celui ou de ceux du premier fantôme nu 4 en termes de masse volumique et de coefficients d'interaction du rayonnement.
Par exemple, les détecteurs à scintillation sont constitués en un matériau organique composé d'un solvant compris dans l'ensemble formé par le naphtalène (Ci0H8), l'anthracène (Ci4Hi0), le trans-Stilbène (Ci4Hi2), le diphénylacétylène (Ci4Hi0), le polystyrène, le polyvinylbenzène, le polyvinyltoluène et un ou deux solutés compris dans l'ensemble formé par le p-terphényl (Ci8Hi4), le diphényloxazole, le butyl PBD (C24H22N20), le POPOP (C2 H16N202), le BPO et le BPO.
Le choix du matériau dépend de son spectre d'émission des photons qui doit être adapté à la gamme de sensibilité de la photocathode. Ainsi d'autres matériaux scintillants, spécialement fabriqués pour être proche de celui ou de ceux du premier fantôme nu en termes de masse volumique et de coefficients d'interaction du rayonnement, peuvent être utilisés.
Ainsi, le fantôme nu 4, équipé de ses cinq détecteurs à scintillation et à phase solide 24, 26, 28, 30, 32, permet d'effectuer cinq mesures d'indice de kerma dans l'air scannographique au sein du fantôme en une seule fois sans que la mesure de l'indice de kerma dans l'air scannographique d'un détecteur quelconque 24, 26, 28, 30, 32 ne soit perturbée par la présence des quatre autres détecteurs du jeu 6 ou que sa mesure soit corrigée de cette perturbation.
L'électronique de mesure et de calcul 8 comporte en plus de l'afficheur 10 d'indication directe de la valeur de l'IDSP, un premier dispositif de conversion photo-électrique et d'amplification électrique 42 associé au détecteur central 24, un ou plusieurs deuxièmes dispositifs de conversion photo-électrique et d'amplification électrique 44, 46, 48, 50 associés aux détecteurs périphériques 26, 28, 30, 32, et une unité de calcul électronique 54 de l'IDSP.
Le premier dispositif de conversion photo-électrique et d'amplification électrique 42 est ici un photomultiplicateur, connecté au détecteur à scintillation central 24 qui est disposé dans le logement central 14, et configuré pour convertir les photons de scintillation, générés suite à
l'interaction du rayonnement X dans le détecteur et guidés jusqu'à un port de sortie 64 associé, en un signal électrique et l'amplifier.
Ici, quatre deuxièmes dispositifs de conversion photo-électrique et d'amplification électrique 44, 46, 48, 50 sont des photomultiplicateurs, connectés respectivement aux détecteurs à scintillation périphériques 26, 28, 30, 32 qui sont disposés dans la série discrète de logements périphériques 16, 18, 20, 22, et sont configurés chacun pour convertir les photons de scintillation, générés par la traversée du rayonnement X en leur sein et guidés jusqu'à leurs ports de sortie associés 66, 68, 70, 72, en quatre signaux électriques et les amplifier.
Ici, le nombre de dispositifs de conversion photo-électrique et d'amplification électrique est égal au nombre de détecteurs à scintillation.
En variante, plusieurs détecteurs à scintillation périphériques disposés en des logements périphériques partagent un même deuxième dispositif de conversion photo-électrique et d'amplification électrique.
Le cas dans lequel tous les détecteurs à scintillation d'une série discrète de détecteurs périphériques partagent un unique deuxième dispositif de conversion photo-électrique et d'amplification électrique est également envisageable.
De manière générale, le premier dispositif de conversion photoélectrique et d'amplification électrique, et le ou les deuxièmes dispositifs de conversion photo-électrique et d'amplification électrique sont des photomultiplicateurs ou des composants électroniques remplissant la même fonction comme par exemple des dispositifs associant une photodiode ou photo triode à un amplificateur, la gamme de sensibilité de la photodiode ou photo triode tout comme celle de la photocathode devant être adaptée au spectre d'émission des photons du scintillateur.
Suivant la Figure 1 , les détecteurs à scintillation ou scintillateurs 24, 26, 28, 30, 32 sont respectivement connectés à distance et éloignés des photomultiplicateurs 42, 44, 46, 48, 50 par des fibres optiques 64, 66, 68, 70, 72 afin de ne pas placer les photomultiplicateurs 42, 44, 46, 48, 50 et l'électronique de mesure et de calcul 8 dans le champ des rayonnements du scanner et de permettre par exemple l'affichage du résultat de la mesure dans un local adjacent.
Chaque fibre optique 64, 66, 68, 70, 72 a pour fonction de conduire la lumière émise par son scintillateur associé 24, 26, 28, 30, 32 jusqu'au dispositif correspondant 42, 44, 46, 48, 50 de conversion des photons de scintillation en signal électrique et son amplification.
Les fibres optiques 64, 66, 68, 70, 72 permettent ainsi par le déport de l'électronique de mesure et de calcul 8 et son éloignement du fantôme lors du processus d'irradiation de ce dernier, de protéger le personnel qui effectue les manipulations et de mieux immuniser l'électronique de mesure et de calcul 8 contre des rayonnements parasites.
Suivant la Figure 1 , l'unité de calcul électronique 54 de l'IDSP est connectée en entrée aux cinq photomultiplicateurs 42, 44, 46, 48, 50 et en sortie à l'unité d'affichage 10.
L'unité de calcul électronique 54 est configurée pour calculer directement un indice de kerma dans l'air scannographique pondéré (IDSP) à partir des signaux mesurés au sein du fantôme par les détecteurs à scintillation, préalablement étalonnés en termes de kerma dans l'air, suivant une fonction linéaire dont les coefficients de pondération sont déterminés par la norme internationale de ΙΆΙΕΑ actuellement en vigueur en la matière, c'est-à-dire en l'espèce ici le rapport technique 457, intitulé« Dosimetry in Diagnosis Radiology : an international code of practice ».
Lorsque le premier fantôme nu est un cylindre en PMMA, son diamètre est égal à 1 6 cm pour un examen scannographique de la tête, et son diamètre est égal à 32 cm pour un examen scannographique de l'abdomen, et lorsque dans les deux cas au sein du premier fantôme nu une mesure centrale et de manière général un nombre entier p supérieur ou égal à 4 de mesures périphériques discrètes de l'indice de kerma dans l'air scannographique sont effectuées par des détecteurs à scintillation d'une série discrète de détecteurs périphériques, l'indice de kerma dans l'air scannographique pondéré, désigné par IDSP, est déterminé suivant l'expression suivante afin de mieux rendre compte de la dose moyenne absorbée par le patient :
IDSP = 1/3 (IDSC + 2 IDSp)
dans laquelle :
IDSC désigne l'indice de kerma dans l'air scannographique mesuré au centre du fantôme, et
iDSp désigne la moyenne des p indices de kerma dans l'air scannographique mesurés en périphérie.
De manière générale, l'indice de kerma dans l'air scannographique est l'intégrale du profil de dose (D(z)), calculée le long de l'axe sur une longueur z pour une coupe unique, divisée par l'épaisseur de la coupe. Il est ici mesuré dans le fantôme sur une longueur de 1 00 mm par un détecteur étalonné au préalable en termes de kerma dans l'air est fourni par l'expression :
1 r+50
IDS = f Ka {z) dz
TN J-50
où T est l'épaisseur de coupe du scanner, c'est-à-dire la largeur du profil de coupe à mi-hauteur, N est le nombre de coupes simultanée pour un scanner multi-coupe, Ka est le kerma dans l'air mesuré par le détecteur.
De manière supplémentaire, l'indice de kerma dans l'air scannographique volumique I DSV peut être calculé par l'unité de calcul électronique 54 à partir de l'indice de kerma dans l'air scannographique pondéré I DSP selon l'expression suivante :
NT
IDSV =—IDSP
Ad
où Ad désigne la distance parcourue par le plateau de la table du scanner pour une rotation du tube de 360 degrés en mode hélicoïdal ou entre deux rotations complètes consécutives en mode axial, N désigne le nombre de coupes obtenues pour une rotation du tube de 360 degrés, et T l'épaisseur nominale des coupes.
Le calcul de l'I DSP à partir des signaux mesurés par les détecteurs préalablement étalonnés en termes de kerma dans l'air, et le calcul de l'I DSV, répondent aux définitions décrites dans les documents de référence internationaux actuellement en vigueur et peut s'adapter à une évolution des définitions le cas échéant.
De manière générale, le polyméthacrylate de méthyle (PMMA) formant le matériau du fantôme nu pourra être remplacé par un autre matériau suivant la modification de la définition du mode de mesure de l'I DSP. Dans un pareil cas, le matériau scintillant pourra être adapté afin de réduire l'éventuelle perturbation qu'il peut introduire sur la mesure.
Ainsi, l'ensemble formé par les détecteurs à scintillation, les dispositifs de conversion photo-électrique et d'amplification électrique, l'unité de calcul
électronique et l'afficheur réalisent un dosimètre à lecture directe de l'IDSP pour lequel il n'y a pas lieu de démonter un ou des détecteurs pendant le processus de mesure.
Suivant la Figure 2 et un schéma simplifié, une chaîne de mesure élémentaire générique 102, associée à un détecteur de scintillation quelconque 104 de l'appareil 2 de la Figure 1 pris parmi les détecteurs à scintillation 24, 26, 28, 30, 32, comporte le scintillateur générique 104, son photomultiplicateur associé 106, et sa fibre optique de raccordement qui n'est pas représentée ici sur la figure 2 par souci de simplification.
Lorsque le détecteur à scintillation 104 ou scintillateur fonctionne et est soumis à un rayonnement X qui le traverse, le détecteur 104 scintille et émet des photons (ici d'énergie hv', v' désignant la fréquence du photon de scintillation et h la constante de Planck) suite à l'interaction du rayonnement en son sein.
Le scintillateur étendu longitudinalement est recouvert sur sa surface externe d'une fine couche de matériau réflecteur, sauf pour sa connexion avec le système de conversion en signal électrique et d'amplification de ce signal, ici le photomultiplicateur.
La fine couche de matériau réflecteur a deux fonctions, d'abord de réfléchir les photons de scintillation jusqu'à un port de sortie associé, mais aussi de protéger le scintillateur de la lumière extérieure et des éventuelles agressions de l'environnement. L'épaisseur du matériau de la couche optiquement réflectrice est suffisamment fine, quelques micromètres, pour ne pas perturber le rayonnement du scanner traversant les détecteurs scintillation.
Le matériau de la couche fine optiquement réflectrice et protectrice est compris dans l'ensemble formé par des métaux comme de l'aluminium ou de l'argent, ou des laques spécialement adaptées, et l'épaisseur de la couche fine est inférieure ou égale à une dizaine de micromètres.
Le photomultiplicateur 106 est composé en entrée 108 d'une photocathode 1 10 puis d'une série 1 18 de dynodes 1 19, 120, 122, 124, 126, 128, 130, 132, 134. La cathode 1 10 a pour fonction de produire des électrons suite à l'interaction des photons hv' (photons de scintillation) sur elle. Les dynodes 1 19, 120, 122, 124, 126, 128, 130, 132, 134 sont mises en place dans un tube 136 au sein duquel règne le vide, elles sont portées à des
potentiels électriques croissants de sorte que les électrons émis par la cathode 1 10 sont attirés vers la première dynode 1 19 et que ceux émis par chaque dynode soit attirés vers la dynode suivante. Lorsqu'un électron frappe la surface d'une dynode, il produit des ionisations donc libère d'autres électrons. On multiplie ainsi après chaque dynode le nombre d'électrons en mouvement. Les électrons sont collectés sur la dernière dynode 134, dénommée anode et connectée à un circuit de mesure du signal électrique amplifié 138, intégré dans l'électronique de mesure et de calcul 8.
Il est rappelé ici que le matériau scintillant est choisi de manière préférée proche du matériau du fantôme nu, ici le PMMA, en termes d'interaction rayonnement-matière pour éviter autant que possible les perturbations du champ de rayonnements par les détecteurs sur la fantôme.
Il est à remarquer qu'aux énergies mises en jeu pour les examens de Scanner à rayons X, l'effet cérenkov et le rayonnement de freinage sont négligeables et ne perturbent donc pas les mesures.
De manière générale, le matériau du fantôme nu est choisi pour être représentatif des tissus biologiques observés ou traités.
Suivant la Figure 3 et un deuxième mode de réalisation, un appareil de mesure de l'indice de kerma dans l'air scannographique pondéré 202 est une variante de l'appareil de mesure 2 de la Figure 1 , dans laquelle le nombre p de détecteurs à scintillation périphériques passe de quatre à huit dans un fantôme 204, percé de huit trous périphériques au lieu de quatre.
Ainsi, le détecteur à scintillation central 24 restant identique à celui de la Figure 1 , huit détecteurs 226, 228, 230, 232, 234, 236, 238, 240 à scintillation périphériques sont disposés à l'intérieur de huit logements périphériques, percés dans les mêmes conditions que ceux de la Figure 1 , et répartis angulairement de manière régulière suivant un pas angulaire de 45 degrés.
L'indice de kerma dans l'air scannographique mesuré au centre de fantôme IDSC est mesuré de manière identique à celui de la Figure 1 , et la moyenne des indices de kerma dans l'air scannographique mesurés en périphérie IDSP , calculée par une électronique de mesure et de calcul 268 à neuf photomultiplicateurs au lieu de cinq, porte ici sur huit mesures périphériques au lieu de quatre.
Suivant la Figure 4 et un troisième mode de réalisation, un appareil de mesure de l'indice de kerma dans l'air scannographique pondéré 302 est une variante des appareils de mesure 2 et 202 des Figures 1 et 3 dans laquelle les détecteurs périphériques d'une série discrète de détecteurs périphériques sont remplacés par un unique détecteur annulaire continu 304 à scintillation dans un fantôme 306 percé d'un unique trou périphérique annulaire continu 314 au lieu d'une série discrète de trous périphériques.
A la différence de l'appareil de mesure 2 de la Figure 1 , les quatre deuxièmes dispositifs de conversion de conversion photo-électrique et d'amplification électrique 44, 46, 48, 50 sont remplacés par un unique deuxième dispositif de conversion photo-électrique et d'amplification électrique 344, intégré dans une électronique de mesure et de calcul 360, connecté au détecteur annulaire à scintillation 304 disposé dans le logement périphérique annulaire continu 314, et configuré pour convertir les photons de scintillation guidés jusqu'au port de sortie 324 associé en un unique deuxième signal électrique et amplifier le deuxième signal électrique.
De manière générale, un appareil de mesure de l'indice de kerma dans l'air scannographique pondéré et/ou volumique selon l'invention comprend un fantôme nu, et un jeu de détecteurs.
Le fantôme nu comporte au moins une structure de support solide, réalisé en un ou plusieurs matériaux représentatifs des tissus biologiques, de forme globalement cylindrique, étendu longitudinalement suivant une première direction longitudinale, et ayant un premier axe central longitudinal et une première surface enveloppe latérale externe de même extension longitudinale que le premier axe central.
Le fantôme nu comporte soit un premier logement central et une série d'un nombre entier p, supérieur ou égal à 4, de logements périphériques, répartis angulairement de manière régulière autour du premier axe central, ou soit un premier logement central et un unique logement périphérique annulaire continu entourant le premier axe central.
Les p logements périphériques ou l'unique logement périphérique annulaire continu sont formés par des trous d'extension longitudinale débouchant à l'extérieur du fantôme, situés au voisinage et en dessous de la première surface enveloppe externe du fantôme nu, et sont configurés
chacun pour recevoir un détecteur de rayonnement photonique traversant le logement.
Chaque détecteur est un détecteur à scintillation et à phase solide, disposé individuellement dans un logement différent, et le matériau de détection à scintillation qui le constitue est peu ou non perturbant vis-à-vis de l'interaction entre un rayonnement photonique émis par un scanner et le ou les matériaux du premier fantôme nu.
De manière générale, les p logements périphériques d'une série discrète de logements ou l'unique logement périphérique annulaire continu ont leurs axes longitudinaux de symétrie situés à une même distance de retrait en dessous de la surface enveloppe latérale externe du fantôme nu, suffisante pour négliger des effets transitoires d'interface entre l'air entourant le fantôme et l'intérieur du fantôme.
Il est à remarquer que chaque détecteur à scintillation peut de manière particulière posséder une section transversale dont la surface est ajustée pour mesurer l'indice de kerma dans l'air scannographique comme le ferait une chambre d'ionisation remplie d'air ayant une même longueur et une section transversale de référence de diamètre 1 cm.
Suivant la Figure 5 et un quatrième mode de réalisation, un appareil de mesure de l'indice de kerma dans l'air scannographique pondéré 402 comprend un premier fantôme nu 404 tel que celui décrit dans la Figure 1 dont les dimensions géométriques sont adaptées à l'examen scannographique d'une tête,
L'appareil de mesure 402 comprend en outre une coque solide 412 en une ou plusieurs parties, ici en deux parties 414 et 41 6 symétriques, de forme globalement annulaire, étendue longitudinalement suivant une deuxième direction longitudinale.
Lorsqu'elle est assemblée, la coque 412 possède un deuxième axe central longitudinal 418 et une deuxième surface libre latérale externe 420 étendue longitudinalement suivant le deuxième axe central 418, apte à entourer le premier fantôme 404 et à être en contact avec la surface latérale externe 34 du fantôme 4 dans une première position d'assemblage de la coque 412 sur le fantôme 404, et apte à être libérée du fantôme 404 dans une deuxième position de démontage.
Les dimensions géométriques de la coque 412, combinées à celles du premier fantôme 404, sont adaptées à l'examen scannographique d'un abdomen.
Lorsqu'elle est assemblée, la coque 412 est percée ici longitudinalement de quatre deuxièmes logements périphériques 434, 436, 438, 440 d'une deuxième série 442, répartis angulairement de manière régulière autour du deuxième axe central 418 suivant un pas angulaire de 90 degrés.
En variante, la coque est percée longitudinalement de plus de quatre deuxièmes logements périphériques d'une deuxième série, répartis angulairement de manière régulière autour du deuxième axe central ou la coque est percée d'un unique deuxième logement périphérique annulaire continu entourant le deuxième axe central. Dans ce dernier cas, le dispositif formant fibre optique doit être réparti sur la totalité de la section annulaire afin de faciliter la collecte des photons de scintillation.
De manière générale, les au moins quatre deuxièmes logements périphériques de la deuxième série ou le deuxième logement périphérique annulaire continu sont situés au voisinage et en dessous de la deuxième surface latérale externe de la coque 412 assemblée.
L'appareil de mesure 402 comporte également, disposés respectivement et individuellement dans les deuxièmes logements périphériques 434, 436, 438, 440 de la coque 402, des deuxième détecteurs à scintillation et à phase solide 454, 456, 458, 460 ayant chacun un matériau peu ou non perturbant vis-à-vis de l'interaction entre un rayonnement émis par un scanner à rayonnement X et le matériau PMMA de la coque 412 et du fantôme 404 ainsi que le matériau des détecteurs à scintillation 24, 26, 28, 30, 32 disposés dans le fantôme 404.
Ainsi, lorsque la coque 412 équipée de ses deuxièmes détecteurs périphériques à scintillation 454, 456, 458, 460 et le fantôme 404 équipé de ses détecteurs à scintillation 24, 26, 28, 30, 32 sont assemblés comme illustré sur la Figure 5, les premier et deuxième axes centraux longitudinaux 12, 418 coïncident, et l'assemblage réalisé forme un deuxième fantôme équipé de détecteurs à scintillation, représentatif d'un abdomen et permettant en son sein la mesure directe de l'indice de kerma dans l'air
scannographique pondéré sans avoir besoin de démonter ni un détecteur de la coque 42, ni un détecteur du fantôme 404.
Il est à remarquer que le détecteur à scintillation central 24 est utilisé lorsqu'une mesure de l'IDSP est effectuée pour le fantôme 404 et pour le deuxième fantôme.
Lorsque des mesures d'IDSP ont été effectuées sur le fantôme 404 seul, c'est-à-dire sans coque l'enveloppant, et qu'on souhaite ensuite effectuer des mesures d'IDSP sur le deuxième fantôme, c'est à dire la coque 412 et le fantôme 404 assemblé, les détecteurs à scintillation 24, 26, 28, 30, 32 du fantôme 404 sont laissés en place dans leurs logements et seul le détecteur à scintillation central 24 reste actif pour fournir des mesures de l'indice de kerma dans l'air. La coque 41 équipée de ses deuxièmes détecteurs à scintillation 454, 456, 458, 460 est montée sur le fantôme 404 équipé.
Suivant la Figure 6, un procédé de mesure de l'indice de kerma dans l'air scannographique pondéré 502 comprend un ensemble d'étapes exécutées successivement.
Dans une première étape 504, un fantôme nu tel que décrit ci-dessus est fourni. Le fantôme nu comporte au moins une structure de support solide, est réalisé en un ou plusieurs matériaux représentatifs des tissus biologiques, et possède une forme globalement cylindrique. Le fantôme est étendu longitudinalement suivant une première direction longitudinale, possède un premier axe central longitudinal et une première surface enveloppe latérale externe de même extension longitudinale que le premier axe central. Le fantôme nu comporte :
- soit un logement central et un nombre entier p supérieur ou égal à quatre de logements périphériques, répartis angulairement et de manière régulière autour du premier axe central, ou
soit un logement central et un unique logement périphérique annulaire continu entourant le premier axe central.
Les p logements périphériques ou l'unique logement périphérique annulaire continu forment des trous longitudinaux débouchant à l'extérieur du fantôme nu, et sont situés au voisinage et en dessous de la surface enveloppe externe du fantôme nu. Les logements sont configurés chacun
pour recevoir individuellement un détecteur de rayonnement photonique émis par un scanner.
Dans une deuxième étape 506, des détecteurs à scintillation et à phase solide formant un jeu de détecteurs à scintillation sont étalonnés en termes de kerma dans l'air en l'absence de matériaux diffusants. Les détecteurs à scintillation comportent chacun un matériau de détection peu ou non perturbant vis-à-vis de l'interaction entre un rayonnement photonique émis par un scanner et le ou les matériaux du fantôme nu. Le jeu des détecteurs à scintillation comporte un détecteur à scintillation central, destiné à être disposé dans le logement central du fantôme nu, et soit un nombre entier p de détecteurs à scintillation périphériques, destinés à être disposés respectivement dans les p logements périphériques prévus à cet effet, ou soit un unique détecteur à scintillation périphérique annulaire continu, destiné à être disposé dans le logement périphérique annulaire continu.
Dans une troisième étape 508, chaque détecteur à scintillation du jeu est disposé et fixé dans son logement respectif.
Dans une quatrième étape 510, les capteurs à scintillation préalablement étalonnés mesurent directement et en parallèle dans le fantôme des indices de kerma dans l'air scannographique.
Puis, dans une cinquième étape 512, un indice de kerma dans l'air scannographique pondéré IDSP est déterminé à partir des indices de kerma dans l'air scannographique mesurés par les détecteurs à scintillation suivant une fonction linéaire dont les coefficients de pondération sont déterminés par la norme internationale de ΙΆΙΕΑ actuellement en vigueur en la matière, c'est-à-dire en l'espèce ici le rapport technique 457, intitulé« Dosimetry in Diagnosis Radiology : an international code of practice ».
L'indice de kerma dans l'air scannographique pondéré est égal à la somme pondérée d'un premier terme et d'un deuxième terme. Le premier terme est égal l'indice de kerma dans l'air scannographique mesuré au centre du fantôme.
Dans un premier mode de réalisation, le deuxième terme est égal à la moyenne des p indices de kerma dans l'air scannographique mesurés en périphérie par p détecteurs à scintillation lorsqu'une pluralité discrète de p détecteurs à scintillation périphériques est utilisée ;
Dans un deuxième mode de réalisation, le deuxième terme est un indice de kerma dans l'air scannographique mesuré en périphérie par un unique détecteur à scintillation annulaire continu. Dans ce cas le détecteur à scintillation annulaire continu est configuré pour intégrer sur la périphérie annulaire des indices de kerma dans l'air scannographique élémentaires mesurés dans des tubes élémentaires de la longueur du détecteur et de section transversale la surface élémentaire d'un secteur angulaire élémentaire de la section transversale du volume annulaire du détecteur.
En variante et de manière supplémentaire, au cour de la cinquième étape 512, l'indice de kerma dans l'air scannographique volumique IDSV peut être déduit de l'indice de kerma dans l'air scannographique pondéré IDSP.
Par un procédé tel que décrit ci-dessus et mis en œuvre par un appareil de mesure tel que décrit ci-dessus, utilisant un détecteur à scintillation central et une série de détecteur à scintillation périphériques ou un unique détecteur annulaire périphérique, peu ou non perturbants vis-à-vis de l'interaction rayonnement-matière avec le fantôme, et placés en permanence à l'intérieur du fantôme, une mesure rapide de l'IDSP est réalisée en une seule opération avec une lecture directe.
Avec l'appareil et le procédé décrits ci-dessus, des mesures et des vérifications rapides de niveau de référence diagnostique (NDR) auprès des installations de scannographie peuvent être effectuées dans le cadre de contrôle de ces installations.
Un tel contrôle peut être facilement réalisé par le service d'un hôpital ou d'une clinique, ou par une entreprise extérieure qui intervient sur site.
Claims
1 . Appareil de mesure de l'indice de kerma dans l'air scannographique pondéré (IDSP) comprenant
un fantôme nu (4 ; 204 ; 306 ; 404) ayant au moins une structure de support solide, réalisé en un ou plusieurs matériaux représentatifs des tissus biologiques, de forme globalement cylindrique, étendu longitudinalement suivant un premier axe central longitudinal (12) et ayant une première surface enveloppe latérale externe (34) étendue longitudinalement suivant le premier axe central longitudinal (12),
le fantôme nu (4 ; 204 ; 306 ; 404) comportant
soit un logement central (14) et un nombre entier p supérieur ou égal à 4 de logements périphériques (1 6, 18, 20, 22) répartis angulairement de manière régulière autour du premier axe central (12),
soit un logement central (14) et un unique logement périphérique annulaire continu (314) entourant le premier axe central (12),
les p logements périphériques (1 6, 18, 20, 22) ou l'unique logement périphérique annulaire continu (314) formant des trous d'extension longitudinaux débouchant à l'extérieur du fantôme (4 ; 204 ; 306 ; 404), situés au voisinage et en dessous de la première surface enveloppe externe (34) du fantôme nu (4 ; 204 ; 306 ; 404), et configurés chacun pour recevoir individuellement un détecteur de rayonnement photonique traversant le logement, caractérisé en ce que
l'appareil de mesure de l'indice kerma dans l'air scannographique pondéré comprend des détecteurs à scintillation et à phase solide (24, 26, 28, 30, 32 ; 24, 226, 228, 230, 232, 234, 236, 238 ; 24, 304), disposés individuellement et respectivement dans les logements (14, 1 6, 18, 20, 22 ; 14, 314) et ayant un matériau de détection peu ou non perturbant vis-à-vis de l'interaction entre un rayonnement photonique émis par un scanner et le ou les matériaux du fantôme nu (4 ; 204 ; 306 ; 404).
2. Appareil de mesure de l'indice de kerma dans l'air scannographique pondéré selon la revendication 1 dans lequel le matériau à phase solide des détecteurs à scintillation (24, 26, 28, 30, 32; 24, 226, 228, 230, 232, 234, 236 , 238 ; 24, 304) est un matériau à scintillation proche de celui ou de ceux
du fantôme en termes de masse volumique et de coefficients d'interaction du rayonnement, le spectre d'émission des photons du matériau étant adapté à la gamme de sensibilité d'une photocathode ou d'une photodiode ou d'une photo-triode.
3. Appareil de mesure de l'indice de kerma l'air scannographique pondéré selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, dans lequel les détecteurs à scintillation (24, 26, 28, 30, 32; 24, 226, 228, 230, 232, 234, 236, 238 ; 24, 304) sont constitués en un matériau organique composé d'un solvant compris dans l'ensemble formé par le naphtalène (Ci0H8), l'anthracène (Ci4Hi0), le trans-Stilbène (Ci4Hi2), le diphénylacétylène (Ci4Hio), le polystyrène, le polyvinylbenzène, le polyvinyltoluène et un ou deux solutés compris dans l'ensemble formé par le p-terphényl (Ci8Hi4), le diphényloxazole, le butyl PBD (C2 H22N20), le POPOP (C2 H16N2O2), le BPO et le BPO.
4. Appareil de mesure de l'indice de kerma dans l'air scannographique pondéré selon l'une quelconque des revendications 1 à 3,
dans lequel les détecteurs à scintillation (24, 26, 28, 30, 32; 24, 226, 228, 230, 232, 234, 236, 238 ; 24, 304) présentent une extension longitudinale, et sont recouverts sur leur surface latérale externe respective d'une couche d'un matériau optiquement réflecteur pour guider des photons de scintillation jusqu'à un port de sortie respectif associé, l'épaisseur du matériau de la couche optiquement réflectrice étant suffisamment fine pour ne pas perturber le rayonnement du scanner traversant les détecteurs scintillation.
5. Appareil de mesure de l'indice de kerma dans l'air scannographique pondéré selon la revendication 4, dans lequel
le matériau de la couche fine optiquement réflectrice est compris dans l'ensemble formé par les métaux, notamment l'aluminium et l'argent, et des laque spécialement adaptées, et l'épaisseur de la couche fine est inférieure ou égale à une dizaine de micromètres.
6. Appareil de mesure de l'indice de kerma selon l'une quelconque des revendications 4 à 5, comprenant en outre
un premier dispositif de conversion photo-électrique et d'amplification électrique (42), connecté au détecteur à scintillation central (24) disposé dans le logement central (14) et configuré pour convertir les photons de scintillation guidés jusqu'au port de sortie associé en un premier signal électrique et amplifier le premier signal électrique ; et comprenant
Soit un ou plusieurs deuxièmes dispositifs de conversion de conversion photo-électrique et d'amplification électrique (44, 46, 48, 50), connectés aux détecteurs à scintillation (26, 28, 30, 32) disposés dans la série discrète des logements périphériques (1 6, 18, 20, 22), et configurés pour convertir les photons de scintillation guidés jusqu'aux ports de sortie associés en un ou plusieurs deuxième signaux électriques et amplifier le ou les deuxièmes signaux électriques ; ou
Soit un unique deuxième dispositif de conversion de conversion photoélectrique et d'amplification électrique (344), connecté au détecteur solide à scintillation annulaire (304) disposé dans le logement périphérique annulaire continu (314), et configuré pour convertir les photons de scintillation guidés jusqu'au port de sortie associé en un unique deuxième signal électrique et amplifier le deuxième signal électrique.
7. Appareil de mesure de l'indice de kerma dans l'air scannographique pondéré selon la revendication 6, dans lequel le nombre de dispositifs de conversion de conversion photo-électrique et d'amplification électrique est au maximum égal au nombre de détecteurs à scintillation.
8. Appareil de mesure de l'indice de kerma dans l'air scannographique pondéré selon l'une quelconque des revendications 6 à 7, dans lequel, le premier dispositif de conversion photo-électrique et d'amplification électrique (42), et le ou les deuxièmes dispositifs de conversion photoélectrique et d'amplification électrique (44, 46, 48, 50 ; 344), sont des photomultiplicateurs ou des dispositifs associant une photodiode ou une photo triode à un amplificateur, la gamme de sensibilité de la photodiode, de la photo-triode, et de la photocathode étant adapté au spectre d'émission du scintillateur.
9. Appareil de mesure de l'indice de kerma dans l'air scannographique pondéré selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel les les p logements périphériques (1 6, 18, 20, 22) ou l'unique logement périphérique annulaire continu (314) ont leurs axes longitudinaux centraux situés à une même distance de retrait en dessous de la première surface enveloppe externe (34) du fantôme nu (4 ; 204 ; 306 ; 404), suffisante pour négliger des effets transitoires d'interface entre l'air entourant le fantôme (4 ; 204 ; 306 ; 404) et l' intérieur du fantôme (4 ; 204 ; 306 ; 404).
10. Appareil de mesure de l'indice de kerma dans l'air scannographique pondéré selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel chaque détecteur à scintillation (24, 26, 28, 30, 32) possède une section transversale dont la surface est ajustée pour mesurer un indice de kerma dans l'air scannographique comme le ferait une chambre d'ionisation remplie d'air ayant une même longueur et une section transversale ayant une surface de référence.
1 1 . Appareil de mesure de l'indice de kerma dans l'air scannographique pondéré selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, comprenant en outre un calculateur électronique (54), connecté au premier dispositif de conversion photo-électrique et d'amplification électrique (42) et au ou aux deuxièmes dispositifs de conversion photo-électrique et d'amplification électrique (44, 46, 48, 40 ; 344), et un afficheur (8) connecté au calculateur électronique (54),
Le calculateur électronique (54) étant configuré pour calculer un indice de kerma dans l'air scannographique pondéré à partir d'une lecture directe des signaux mesurés par les détecteurs à scintillation (24, 26, 28, 30, 32 ; 24, 304) préalablement étalonnés en termes de kerma dans l'air suivant une fonction linéaire ayant des coefficients de pondération prédéterminés, l'ensemble formé par les détecteurs à scintillation (24, 26, 28, 30, 32 ; 24, 304), les dispositifs de conversion photo-électrique et d'amplification électrique (42, 44, 46, 48, 50 ; 42, 314), le calculateur électronique (54) et l'afficheur (8) réalisant un dosimètre à lecture directe pour laquelle il n'y a pas lieu de démonter un ou plusieurs détecteurs en cours de mesure.
12. Appareil de mesure de l'indice de kerma dans l'air scannographique pondéré selon l'une quelconque des revendications 1 à 1 1 , dans lequel le fantôme (4 ; 204 ; 306 ; 404) est un bloc solide homogène en polyméthacrylate de méthyle (PMMA), le logement central et le ou les logements périphériques étant percés longitudinalement dans le bloc solide
13 Appareil de mesure de l'indice de kerma dans l'air scannographique pondéré selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, dans lequel le fantôme (4 ; 204 ; 306 ; 404) présente des dimensions géométriques adaptées à l'examen scannographique d'une tête et/ou d'un abdomen, et dans lequel, lorsque le fantôme (4 ; 204 ; 306 ; 404) est un cylindre en PMMA, son diamètre est égal à 1 6 cm pour un examen scannographique de la tête, et son diamètre est égal à 32 cm pour un examen scannographique de l'abdomen, et lorsque dans les deux cas au sein du fantôme une mesure centrale et un nombre entier p supérieur ou égal à 4 de mesures périphériques discrètes de l'indice de kerma dans l'air sont effectuées, l'indice de kerma dans l'air scannographique pondéré, désigné par IDSP, est déterminé suivant l'expression :
IDSP = 1/3 (IDSC + IDSp)
dans laquelle :
IDSC désigne l'indice de kerma dans l'air scannographique mesuré au centre du fantôme, et
IDSP désigne la moyenne des p indices de kerma dans l'air scannographique mesurés en périphérie.
14 Appareil de mesure de l'indice de kerma dans l'air scannographique pondéré selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, dans lequel l'indice de kerma dans l'air scannographique volumique, désigné par IDSV, est déterminé à partir de l'indice de kerma dans l'air scannographique pondéré IDSP selon l'expression :
NT
IDSV =—IDSP
Ad
où Ad désigne la distance parcourue par un plateau de table du scanner pour une rotation du tube de 360 degrés en mode hélicoïdal ou entre deux rotations complètes consécutives en mode axial, N désigne le
nombre de coupes obtenues pour une rotation du tube de 360 degrés, et T l'épaisseur nominale des coupes.
15. Appareil de mesure de l'indice de kerma dans l'air scannographique pondéré selon la revendication 12,
dans lequel le fantôme (404) équipé de ses détecteurs à scintillation forme un premier fantôme dont les dimensions géométriques sont adaptées à l'examen scannographique d'une tête, et
comprenant en outre une coque solide (412) en une ou plusieurs parties (414, 41 6), de forme globalement annulaire, étendue longitudinalement suivant un deuxième axe central longitudinal (418) et ayant une deuxième surface latérale externe (420) lorsqu'elle est assemblée, apte à entourer le premier fantôme (404) et à être en contact avec la surface latérale externe (34) du premier fantôme (404) dans une première position d'assemblage, et apte à être libérée du premier fantôme (404) dans une deuxième position de démontage,
la coque (412) assemblée présentant des dimensions géométriques adaptées à l'examen scannographique d'un abdomen, et étant percée longitudinalement
soit d'au moins quatre deuxièmes logements périphériques (434, 436, 438, 440) d'une deuxième série (442), répartis angulairement de manière régulière autour du deuxième axe central (418),
soit un unique deuxième logement périphérique annulaire continu entourant le deuxième axe central (418),
les au moins quatre deuxièmes logements périphériques (434, 436, 438, 440) de la deuxième série (442) ou le deuxième logement périphérique annulaire continu étant situés au voisinage et en dessous de la deuxième surface latérale externe de la coque (412) assemblée, et
l'appareil de mesure comportant en plus des détecteurs à scintillation (24, 26 , 28,30 , 32) équipant le premier fantôme (404), des détecteurs à scintillation (454, 456, 458, 460) d'une deuxième série ou un unique deuxième détecteur à scintillation périphérique annulaire continu, disposés individuellement et respectivement dans les deuxième logements périphériques ou l'unique deuxième logement périphérique annulaire, et ayant un matériau à scintillation et à phase solide peu ou non perturbant vis-
à-vis de l'interaction entre un rayonnement émis par un scanner à rayons X et le matériau solide de la coque et du premier fantôme (404) ainsi que le matériau des détecteurs disposés dans le premier fantôme (404),
de sorte que dans la position d'assemblage de la coque (412) sur le premier fantôme (404), les premier et deuxième axes centraux longitudinaux (12, 418) coïncident, et la coque (412) assemblée au premier fantôme (404) forme un deuxième fantôme équipé de détecteurs adapté à une mesure de l'IDSP pour un examen scannographique d'un abdomen.
1 6. Procédé de mesure de l'indice de kerma dans l'air scannographique pondéré (IDSP) comprenant les étapes consistant à :
.- dans une première étape (504), fournir un fantôme nu ayant au moins une structure de support solide, réalisé en un ou plusieurs matériaux représentatifs des tissus biologiques, de forme globalement cylindrique, étendu longitudinalement suivant un premier axe central longitudinal et ayant une première surface enveloppe latérale externe étendue longitudinalement suivant le premier axe central, le premier fantôme nu comportant
soit un logement central et un premier nombre entier p supérieur ou égal à quatre de logements périphériques, répartis angulairement et de manière régulière autour du premier axe central, ou
soit un logement central et un unique logement périphérique annulaire continu entourant le premier axe central,
les au moins quatre premiers logements périphériques ou l'unique logement périphérique annulaire continu formant des trous d'extension longitudinaux débouchant à l'extérieur du premier fantôme, et étant situés au voisinage et en dessous de la première surface enveloppe externe du fantôme nu, et étant configurés chacun pour recevoir un détecteur de rayonnement traversant le logement ; puis
.- dans une deuxième étape (506), étalonner un ensemble de détecteurs à scintillation et à phase solide, ayant un matériau de détection peu ou non perturbants vis-à-vis de l'interaction entre un rayonnement photonique émis par un scanner et le ou les matériaux du fantôme nu, l'ensemble des détecteurs à scintillation comportant un détecteur à scintillation central, destiné à être disposé dans le logement central du fantôme nu, et soit p détecteurs à scintillation périphériques, destinés à être disposés
respectivement dans les p logements périphériques, ou soit un unique détecteur à scintillation périphérique annulaire continu destiné à être disposé dans le logement périphérique annulaire continu ; ensuite
.- dans une troisième étape (508), disposer et fixer chaque détecteur à scintillation de l'ensemble dans son logement respectif ;
.- dans une quatrième étape (510), mesurer directement et en parallèle par les capteurs à scintillation préalablement étalonnés les indices de kerma dans l'air scannographique ; puis
.- dans une cinquième étape (512), déterminer un indice de kerma dans l'air scannographique pondéré (IDSP) à partir des indices de kerma dans l'air scannographique mesurés par les détecteurs à scintillation suivant une fonction linéaire ayant des coefficients de pondération prédéterminés.
17. Procédé de mesure de l'indice de kerma dans l'air scannographique pondéré selon la revendication 1 6, dans lequel l'indice de kerma dans l'air scannographique pondéré est égal à la somme pondérée de plusieurs termes issus des indices de kerma dans l'air scannographiques.
18. Procédé de mesure de l'indice de kerma dans l'air scannographique pondéré selon la revendication 17, dans lequel l'indice de kerma dans l'air scannographique pondéré est égal à la somme pondérée de deux termes issus des indices de kerma dans l'air scannographiques,
le premier terme étant égal à l'indice de kerma dans l'air scannographique mesuré au centre du fantôme ; et
Le deuxième terme étant égal soit à la moyenne des p indices de kerma dans l'air scannographique mesurés en périphérie par p détecteurs à scintillation lorsqu'une pluralité discrète de p détecteurs est utilisée ;
Ou soit à un indice de kerma dans l'air scannographique mesuré en périphérie par un unique détecteur à scintillation annulaire continu, configuré pour intégrer le long de la périphérie annulaire des indices de kerma dans l'air scannographique élémentaires mesurés dans des tubes élémentaires de la longueur du détecteur et de section transversale la surface élémentaire d'un secteur angulaire élémentaire de la section transversale du volume annulaire du détecteur.
19. Procédé de mesure de l'indice de kerma dans l'air scannographique pondéré selon l'une quelconque des revendications 1 6 à 18, dans lequel au cours de la cinquième étape (512) l'indice de kerma dans l'air scannographique volumique, désigné par IDSV, est déterminé à partir de l'indice de kerma dans l'air scannographique pondéré IDSP selon l'expression :
NT
IDSV =—IDSP
Ad
où Ad désigne la distance parcourue par un plateau de table du scanner pour une rotation du tube de 360 degrés en mode hélicoïdal ou entre deux rotations complètes consécutives en mode axial, N désigne le nombre de coupes obtenues pour une rotation du tube de 360 degrés, et T l'épaisseur nominale des coupes.
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|---|---|---|---|
| FR1462301 | 2014-12-12 | ||
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| WO2016091610A1 true WO2016091610A1 (fr) | 2016-06-16 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3318898A1 (fr) * | 2016-11-02 | 2018-05-09 | Hitachi, Ltd. | Moniteur de rayonnement |
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2014
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-
2015
- 2015-11-26 WO PCT/EP2015/077825 patent/WO2016091610A1/fr not_active Ceased
Patent Citations (4)
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY: "Dosimetry in diagnosis radiology: an international code of practice", 2007, IAEA, Vienna, ISBN: 92-0-115406-2, pages: FP-xi,185 - 208,345,347-359,IV, XP002750181 * |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR3030059B1 (fr) | 2017-12-29 |
| FR3030059A1 (fr) | 2016-06-17 |
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