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DOSIMETRE TEMPS RÉEL RADIO-TRANSPARENT POUR LES PROCEDURES
RADIOLOGIQUES INTERVENTIONNELLES
La présente invention est relative à un procédé de
mesure en temps réel de la dose de rayonnements
radiologiques reçue par une rêgion soumise à un flux de
rayonnements radiologiques.
I1 est important de connaître en temps réel la dose
cutanée reçue par un patient lors d'examens, par exemple
lors d°examens de radiologie vasculaire, ou lors d°examens
de cardiologie interventionnelle, car l'irradiation cutari~ée
peut provoquer des effets dermatologiques irréversibles qui
ne sont pour l'instant constatés qu'a posteriori.
Le document EP 1 167 999 décrit un dosimètre temps
réel basé sur une matrice de détecteu-rs au sili-cium. Ce
dosimètre permet une cartographie de la dose reçuë grâce au
.traitement du signal fourni par chacune des cellules de la
matrice du détecteur, mais n'est efficace qüe pour des
énergies de l'ordre du méga électron volt (NleV), seuil
d'ënergie qui reste bien supérieur aux énergies utilisées
lors d'examens radiologiques classiques. Pour les procédures
de radiologie classiques, le document WO 00/62 092 décrit un
dosimètre relié par une fibre optique à un dêtect-eur. Ce
dosimètre permet de déterminer pour une zone localisée très
précisément, une dose de rayonnement reçue en cette zone
localisée. Néanmoins, ce dispositif ne permet pas d'obtenir
une cartographie détaillée de l'irradiation dans la zone
soumise à examen.
Une autre technique permettant d'obtenir en temps
riel la dose reçue par une zone soumise au rayonrïement lors
d'un examen consiste à retrouver cette zone par calcul à
partir de la dose mesurée en sortie du dispositif d'émission
de rayonnement. Cette méthode n'est cependant pas appropriée.
pour déterminer une cartographie de l'irradiation, car la
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géométrie de l'irradiation n°est pas fixe. '
La (présente invention a notamment pour but de
pallier ces inconvénients. A cet effet, on prévoit selon
l'invention, un procédé de mesure en temps réel d'une dose
de rayonnement radiologique absorbée par une région à
inspecter soumise à un flux de rayonnements radiologiques,
comprenant les étapes consistant à .
(a) détecter le rayonnement incident en au moins un
point de la région à inspecter à l'aide d'au moins un
premier faisceau de fibres optiques de mesure, contenant au
moins une fibre placée dans ladite région à inspecter et
adaptée pour générer un signal lumineux lorsqu'elle reçoit
un rayonnement radiologique,
(b) mesurer ledit signal lumineux en dehors de la
région à inspecter après transmission le long de la fibre
optique de mesure, et
(c) déterminer la dose de rayonnement radiologique
reçue par ladite fibre optique de mesure à partir dudit
signal lumineux.
Grâce à ces dispositions, on obtient un signal
représentatif du rayonnement transmis à travers chacune des
fibres optiques et, en fonction de la localisation desdites
fibres optiques, une cartographie de la dose de rayonnement
transmise à la région à inspecter. Ce dosimètre est en outre
radio-transparent, car les appareils de traitement du signal
sont en dehors de la région à inspecter,, ce qui permet au
praticien d'intervenir sans étre géné par le dosimètre.
Dans des modes de réalisations préférés de
l'invention, on peut éventuellement avoir recours en outre à
l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes .
- au cours de l'étape (c), on détermine une position
où est détecté le rayonnement radiologique le long de ladite
fibre optique de mesure, et on calcule la dose de
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rayonnement radiologique reçue en cette position en fonction
d'au moins un paramètre spécifique F°k de cette fibre
optique ;
- l'au moins un paramètre F°k a été obtenu par une
étape préliminaire de calibration dans laquelle on a détécté
en au moins un point de la région à inspecter à l'aide d'un
détecteur de rayonnement non radio-transparent, une dose de
rayonnement reçue en ce point ;
- l'étape (b) est effectuée à l'aide d'un dispositif
de détection comprenant au moins une cellule, et le
paramètre F°~ç prend en compte au moins la fibre optique et
au moins une cellule du dispositif de détection associée à
cette fibre ;
- le premier faisceau de fibres optiques de mesure
s'étend dans une première direction et l'étape (a) est
effectuée en outre à 1°aide d'un deuxième faisceau de fibres
optiques, contenant au moins,une deuxième fibre optique de
mesure, adaptée pour génërer un signal lumineux lorsqu'elle
reçoit un rayonnement radiologique, et s'étendant le long
d'une deuxième direction formant un angle avec la première
direction ;
- les étapes (b) et (c) sont effectuées, pour au
moins un point de recouvrement (i, j) entre une première
fibre optique de mesure i du premier faisceau et une
deuxième fibre optique de mesure j du deuxième faisceau, à
partir du rayonnement détecté par au moins la première fibre
optique i parmi les fibres du premier faisceau, du
rayonnement détecté par la deuxième fibre optique j, et de
la position de ce point de recouvrement (i,j) le long de la
deuxième fibre optique j ;
- les étapes (b) et (c) sont effectuées, pour au
moins un point de recouvrement (i, j) entre une première
fibre optique de mesure i du premier faisceau, et une
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deuxième fibre optique de mesure j du deuxième faisceau, à
partir du rayonnement détecté par au moins la deuxième fibre
optique j parmi les fibres du deuxième faisceau, du
rayonnement détecté par la première fibre optique i, et de
la position de ce point de recouvrement (i,j) le long de la
première fibre optique i :
- le procédé comprend en outre l'étape (d)
consistant à émettre un signal d'alarme si la dose cumulée
de rayonnement reçue dépasse un seuil pré-établi
- le procédé comprend en outre l'étape (e)
consistant à afficher sur un moniteur la dose de rayonnement
reçue en au moins un point de la région à inspecter :
- le procédé comprend en outre l'~tâpe (f)
consistant à détecter le rayonnement transmis par la région
à inspecter et à afficher sur un moniteur l'image
radiographique ainsi détectée
- l'image radiographique obtenue à l'étape (f) et
1°image de la dose de rayonnement reçue obtenue à l'étape
(e) sont affichées sur le même moniteur :
- au moins les étapes (a), (b) et (c) sont répétées
pour plusieurs points de la région à inspectér, .permettant
d'obtenir une cartographie de la dose reçue par la région à
inspecter :
- au moins les étapes (a), (b) et (c) sont répétées
pour plusieurs intervalles de temps de mesure, permettant
d'obtenir une variation temporelle de la dose reçue en au
moins un point de la région à inspecter :
- le rayonnement est généré par une source pulsée,
et la répétition d'au moins les étapes (b) et (c) est
synchronisée à cette source
- au moins les étapes (a), (b) et (c) sont
effectuées pour aumoins deux.incidences de rayonnement, et
les doses de rayonnement reçues déterminées à 1°étap-e (c)
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pour chacune des incidences sont utilisées conjointemérit.
Selon un autre aspect, l'invention concerne un
dispositif de mesure en temps réel d'une dose de rayonnement
radiologique absorbée par une région à inspecter soumise à
5 un flux de rayonnements radiologiques, comprenant .
un dosimètre comprenant au moins un premier
faisceau de fibres optiques de mesure, contenant au moins
une fibre placée dans ladite région à inspecter et adaptée
pour générer un signal lumineux lorsqu'elle reçoit un
rayonnement radiologique, afin de détecter le rayonnement
incident en au moins un point de la région à inspecter,
. des moyens pour mesurer ledit signal lumineux en
dehors de la région à inspecter après transmission le long
de la fibre optique de mesure, et
. des moyens pour déterminer la dose de rayonnement
radiologique reçue par ladite fibre optique de mesure à
partir dudit signal lumineux.
Ce dispositif comporte également l'une et/ou l'autre
des dispositions suivantes .
- le signal lumïneux est transmis, jusqu°à un
dispositif de détection utilisé pour le mesurer, le long de
la fibre optique de mesure utilisée pour détecter le
rayonnement, cette fibre comportant une première extrémité,
et d'au moins une fibre optique claire s'étendant depuis une
première extrémité de fibre claire reliée à la première
extrémité de la fibre optique de mesure, jusqu'à une
deuxième extrémité de fibre claire, disposée en regard du
dispositif de détection, et les moyens pour déterminer la
dose de rayonnement reçue en ledit point de ladite fibre
optique de mesure comprennent une unité de commande
contenant des paramètres spécifiques aux fibres optiques
utilisées ;
- le premier faisceau de fibres est disposé le long
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d'une première direction et le dosimètre comprend en outre
un deuxième faisceau de fibres optiques, comprenant au moins
une deuxième fibre optique de mesure, et disposé dans une
deuxième direction formant un angle avec la première
direction ;
- chaque fibre optique de mesure est comprise entre
deux feuillets optiquement isolants ;
- chaque fibre optique de mesure est moulée dans une
résine réflective comprise entre deux feuillets optiquement
isolants ;
- au moins un faisceau de tW res optiques
intégré dans une table.
Selon un autre aspect, l'invention concerne une
installation radiologique comprenant .
. un dosimètre comprenant au moins un faisçeau
comprenant au moins une fibre optique de mesure, placée dans
une région à inspecter, et adaptée pour générer un signal
lumineux lorsqu'elle reçoit un rayonnement radiol~gique,
afin de détecter le rayonnement incident en au moins un
point de ladite région à inspecter,
. des moyens pour mesurer ledit signal lumineux en
dehors de la région à inspecter après transmission le long
de la fibre optique de mesure, et
des moyens pour déterminer la dose de rayonnement.
radiologique reçue par ladite fibre optique de mesure à
partir dudit signal lumineux, et comportant en outre
. un générateur de rayonnement,
. un détecteur radiographique, et
des moyens pour visualiser la dose de rayonnement
reçue, ces moyens permettant de visualiser en outre des
images radiographiques de la région à inspecter fournies par
le détecteur radiographique.
Cette installation peut également comporter l'une
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et/ou l'autre des dispositions suivantes .
- l'installation comprend en outre une table
d' examen ;
- ledit au moins un faisceau de fibres optiques de
mesure est intégré à la table d'examen ;
- l'installation comporte en outre au moins un
dispositif supplémentaire, non intégré à la table d'examen,
de mesure en temps réel d'une dose de rayonnements
radiologiques absorbée par une région à inspecter soumise à
un flux de rayonnements radiologiques, comprenant .
au moins un premier faisceau supplémentaire
comprenant au moins une première fibre optique
supplémentaire de mesure, placée dans ladite région à
inspecter, et adaptée pour gënérer un signal lumineux
supplémentaire lorsqu'elle reçoit un rayonnement
radiologique, pour détecter le rayonnement incident en au
moins un point de ladite région à inspecter,
des moyens supplémentaires pour mesurer ledit
signal lumineux supplémentaire en dehors de la régiôn à
inspecter après transmission le long de la fibre optique de
mesure supplémentaire, et
. des moyens supplémentaires pour déterminer la dose
de rayonnement radiologique reçue par ladite fibre optique
de mesure supplémentaire à partir dudit signal lumineux
supplémentaire.
D'autres aspects, buts et avantages de l'invention
apparaîtront à la lecture de la description de plusieurs de
ces modes de réalisations donnés à titre d'exemples non
limitatifs.
L'invention sera également mieux comprise à l'aide
des dessins, sur lesquels .
- la figure 1 représente un schéma de mise en oeuvre
du procédé selon l'inventi.on,
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- la figure 2 représente une vue éclatée en
perspective d'un exemple de dosimètre selon l'invention,
- la figure 3 représente l'étape de transmission
d'informations optiques selon l'invention,
- la figure 4 représente un premier mode de
réalisation d'une installation mettant en ouvre le procédé
selon l'invention, et
- la fïgure 5 représente un deuxième mode de
réalisation d'une installation mettant en ouvre le procédé
selon l'invention.
Sur les différentes figures, les mêmes références
désignent des éléments identiques ou similaires.
Sur la figure 1, un dosimètre 1, de forme
rectangulaire ou autre, comporte des premières fibres de
mesure 2, dirigées le long d°une première direction X du
dosimètre, et des deuxièmes fibres optiques de mesure 3,
dirigées selon une deuxième direction Y du dosimètre.
Chacune de ces fibres optiques de mesure 2, 3 comprend une
première extrémité 5 reliée à une fibre claire 6, et une
deuxième extrémité 4 obturée optiquement, ou réfléchissante.
Chacune des fibres claires 6 s'étend d'une première
extrémité 14 de fibre claire 6, où elle est reliée à la
première extrémité 5 de la fibre de mesure 2, 3, à une
deuxième extrémité 15 de fibre claire 6, où elle est en
regard d'un détecteur 9. Il est possible de monter la
deuxième extrémité 15 de chacune des fibres claires ~ dans
un orifice 8 respectif d'un adaptateur 7~ placé en regard du
détecteur 9, afin d'assurer le placement de la fibre claire
6. Ze détecteur 9 peut être, par exemple, un détecteur multi
cellules dont chacune des cellules 10 est placée en regard.
d'un des orifices 8 de l'adaptateur 7. Si un rayonnement 11,
issu d'une source de rayonnement 18, traverse une fibre
optique de mesure 2, 3 orientée selon la première ou la
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deuxième direction du dosimètre, un signal est transmis par
cette fibre de mesure, puis par la fibre claire qui lui est
liée, jusqu'au détecteur 9, éventuellement via les orifices
8 correspondants de l'adaptateur 7. En cas de signal faible,
il peut être intéressant de rendre la deuxième extrémité 4
de la fibre optique de mesure 2, 3 réfléchissante. La
fréquence des événements mesurée par le dispositif de
détection permet de calculer la dose reçue par la fibre
optique de mesure. La mesure d'un événement dans une
première direction et du même événement selon une deuxième
direction ne peuvent pas être mis en coïncidence pour
évaluer en quel point cet événement a eu lieu, on préfère
donc une méthode statistique telle que décrite plus loin.
Si on utilise un dispositif de détection multi
canaux, tel qu'un photomultiplicateur multi anodes (MAPMT),
on est confronté en outre à une importante dispersion en
gain de ses voies. Le gain de chaque voie électronique
associée au MAPMT peut avoir été préalablement ajusté (une
fois pour toutes, ou de façon périodique, ou avant chaque
utilisation, par exemple) de manière à uniformiser le niveau
de signal d'un photoélectron en fixant un niveau de seuil de
discrimination identique pour toutes les voies
électroniques.
La figure 2 représente un premier mode de
réalisation du dosimètre selon l'invention. Un premier
ensemble de fibres optiques de mesure 2, de dïamètre d~,
sont alïgnées le long d~ une première direction de dosimètre
avec un pas, par exemple constant, de Ly. Ces premières
fibres optiques de mesure sont disposées entre deux
feuillets d'un matériau 12, par exemple réflectif, servant à
maintenir les fibres optiques. Ce composant ainsi formé, est
à son tour disposé entre deux feuillets d'un matériau
optiquement isolant 13. Cette opération est répétée, dans
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une deuxième direction de dosimètre Y, pour les deuxièmes
fibres optiques de mesure 3, de diamètre d,~, et espacées
d°un pas L,~. Les deux composants ainsi formés sont alors
superposés, par exemple de sorte que les premières fibres
5 optiques de mesure et les deuxièmes fibres optiques de
mesure forment entre elles un angle d'environ 90°. Comme
représenté sur la figure 2, il est aussi possible d'enlever
un des feuillets de matériau optiquement isolant 13 se
situant entre les deux couches de fibres optiques de mesure.
10 Le dosimètre ainsi constitué est totalement radïo
transparent, ce qui est une condition première d'utilisation
d'un tel dosimètre, afin de ne pas gêner le praticien durant
son intervention. Néanmoins, ces fibres de mesure ne sont
pas nécessairement disposées dans deux plans séparés, et
peuvent former par exemple un plan unique de fibres tissées.
La figure 3 représente le parcours de l'information
optique depuis la détection par la fibre optique de mesure
jusqu'au détecteur 9. Il est en particulier nécessaire de
relier les fibres optiques de mesure 2, 3, en leur première
extrémité 5, aux fibres claires 6 les prolongeant par
exemple à l'aide de colle, ou tout autre moyén de liaison
permettant de transmettre une information optique. La
première extrémité 5 de chacune des fibres de mesure 2, 3,
et la première extrémité 14 des fibres claires 6 sont. polies
et sont mises en regard l'une de l'autre pour être collées à
l'aide d'une colle optique d'indice proche du matériau
utilisé dans les fibres optiques. afin d'assurer le parfait
alignement des c~eurs et des e< claddings ~a durant le collage,
l.es deux fibres peuvent être maintenues dans un tube en
téflon ou autre .matériau rigide, qui peut rester ensuite à
demeure pour garantir la robustesse mécanique de la
connexion optique. En la seconde extrémité 15 des fibres
claires 6, au niveau de leur insertion dans les orifices 8
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de l'adaptateur 7, on peut également polir et coller la
surface de la deuxième extrémité 15 des fibres claires 6
émergentes afin d'assurer un couplage optique correct avec
la fenêtre d'entrée plane du détecteur.
La deuxième extrémité 4 des fibres optiques de
mesure 2, 3 peut être aussi reliée à une deuxième fibre
optique claire 6, de façon similaire.~Dans ce cas, bien sûr,
la deuxième extrémité 4 des fibres optiques de mesure 2, 3
n'est ni obturée optiquement, nï réfléchissante. La deuxième
extrémité 15 de ces deuxièmes fibres claires peut alors être
placée en regard d'une cellule du détecteur 9, de la façon
définie précédemment. Pour chaque fibre de mesure 2, 3
donnée, cette deuxième extrémité peut alternativement être
mise à proximitë de la deuxième extrémité 15 de la premïère
fibre claire 16 qui est reliée en sa premïère extrémité 14 à
la première extrémité 5 de la fibre optique 2, 3 donnée, de
sorte que les signaux issus des première et deuxième fibres
claires 6 reliées à la même fibre de mesure 2, 3 soient
additionnés par le détecteur.
Il peut être nécessaire d'évaluer la dispersion de
la réponse des voies de détection du dispositif. Si les
caractéristiques des fibres de mesure 2, 3 et claires 6
sont garanties être peu dispersées, la reproductibilité de
la qualité du collage optique entre elles est à étudier, de
même que la dispersion des voies du dispositif de détection.
Pour un flux de rayonnement donné, le taux de comptage pour
chaque voie de détection est différent en fonction de .
- la dispersion intrinsèque entre les fibres de
mesure 2, 3,
- la qualité du collage optique entre les fibres de
mesure 2, 3 et claires 6,
- la qualité du "cladding" des fibres,
- la dispersion des voies du dispositif de détection
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lorsqu'on utilise un dispositif de détection multicanaux.
Pour étalonner le dispositif selon l'invention, on
soumet une partie connue 24 de chaque fibre de mesure 2, 3
par exemple situëe directement en amont de sa première
extrémité 5 où la fibre de mesure 2, 3 est collée à la fibre
claire 6, à un rayonnement issu d'une source de rayonnement
sous une tension V et une intensité I, ce qui correspond
directement à une valeur de la dose f connue, préalablement
mesurée par des moyens classiques tels une chambre à
ionisation (non radio-transparents). En mesurant la
fréquence de comptage C°k en sortie du dispositif de
détection, on peut ainsi établir une corrélation pour chaque
fibre entre la dose reçue par la partie de détection 24 de
chaque fibre de mesure k et la fréquence mesurée. Une fois
la calibration effectue, l'ensemble des valeurs de dose
surfacique par unité de comptage F°k=f/C°k*sc, correspondant
à une fibre k donnée, ou à un ensemble fibre - voie de
détecteur multi canal, est stockë dans une unité de commande
22. sc représente ici la surface équivalente de la fibre de
dëtection. Selon le type de détecteur utilisé, on peut
éventuellement relier l'énergie mesurée ou autre, plutôt que
la fréquence de comptage, à la dose reçue. Ces opérations de
calibration, effectuées lors de la conception de
l'installation selon l'invention, peuvent par la suite
n'être effectuées qu'occasionnellement; lors d'opérations de
maintenance de cette installation par exemple.
De plus, la calibration de l'ensemble fibre optique
et voie de détecteur peut être effectuée séparément en
calibrant d'une part les fibres optiques en déplaçant en
regard de chaque deuxième extrémité 15 de fibre claire 6 une
cellule .de détecteur unique, par exemple d'un détecteur
mono-cellulaire. D'autre part, la calibration des voies du
détecteur multi-cellulaire peut être effectuée séparément,
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par exemple en faisant mesurer à chaque voie un signal donné
connu. La valeur F°k de calibrâtion d'un ensemble fibre
optique et voie de détecteur est alors obtenue en combinant
la valeur obtenue pour une fibre seule et la valeur obtenue
séparément pour la voie en regard du détecteur. Cette
approche permet, par exemple, de remplacer, lors de
l'utilisation, l'un ou 1.°autre~de ces deux équipements, s'il
s'avérait défectueux, sans savoir à remplacer les deux.
Les fibres de mesure 2, 3 ayant des caractéristiques
connues, si on sait que la dose de rayonnement a été reçue à
une distance d de la partie de détection 24 de la fibre de
mesure k le long de cette fibre, on peut retrouver le
comptage qu'on aurait mesuré si la détection avait été
effectuée en cette partie de détection 24, à partir du
comptage mesuré en sortie du détecteur, à l'aide de la
longueur d'atténuation ~,att des fibres de mesure par la
formule suivante .
_ _d
Cdk - COk e ~Ratt~ .
La figure 4 représente un mode de réalisation
d'une installation mettant en oeuvre le procédé selon
l'invention. Le dosimètre 1 est constitué de deux plans
croisés de 32 fibres scintillantes de 1 mm de diamètre,
tisses au pas de 10 mm, couvrant ainsi une surface de
détection d'environ 310x310 mm~. Le pas est reprësentatif de
la résolution de la cartographie de la dose obtenue, et la
surface de détection choisie est représentative des nones
d'investigation dans ce type d°applications, ces deux
paramètres pouvant bien évidemment être modifiés. Les fibres
scintillantes 2, 3 utilisées dans le dosimètre sont en
polystyrène dopé et à double <e cladding ». Par exemple on
peut utiliser des fibres Polifi 02 44-100 « bleues » (POL-
HI-TECH, Italie) .de spectre d'émission centré sur 438
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nanomètres (nm), de longueur d'atténuation moyenne 500 mm,
et de temps de décroissance 2, 3 nanosecondes (ns). I1 est
également possible d'utiliser des fibres scintillantes Y11
(175) MJ non S « vertes a> (Kuraray, Japon) de spectre
d'émission centré sur 500 nm, de longueur d'atténuation
moyenne 900 mm, et de temps de décroissance 7,1 ns, ou tout
autre type de fibre de mesure rapide, polystyrène ou non.
Dans ce type d'application, le polystyrène se justifie par
sa densité proche de la densité du derme, et par sa grande
'flexibilité. Le composant 12 est ici du mylar de densité
1, 35g/cm3, et composé de feuillets d~ épaïsseur 0, 045 mm. Le
composant optiquement isolant 13 est ici du polycarbonate
noir, de densité 1,2 g/cm3, et constitué de feuillets
d'épaisseur 0,015 mm. Une colle époxy est utilisée pour
relier entre eux les fibres optiques de mesure 2, 3 et les
feuillets 12 et 13. L'épaisseur totale du détecteur ainsi
formë est d'environ 2,4 mm.
Pour obtenir une plus grande flexibilité du
dosimètre, et évaluer la dose de rayonnements reçue par des
régions à fort rayon de courbure, on peut utiliser des
fibres de mesure 2, 3, de diamètre inférieur, et par
conséquent des fibres claires 6 de taille correspondante et
des orifices 8 correspondants de 1°adaptateur 7. Plutôt que
d'étre collées entre des feuillets, les fibres de mesure 2,
~5 3 peuvent aussi alternativement être incorporées dans un
moulage par exemple en résine noire.
Chaque fibre optique de mesure ~A 3, mesure environ
310 mm de longueur, et est collée à une fibre claire en
polystyrène, par exemple de type I~urakay simple
e< cladding », de longueur environ 1400 mm, de diamètre
environ 1 mm, les première extrémité 5 de ces fibres de
mesure 2, 3 et première extrémité 14 de ces fibres claires 6
ayant été préalablement polies, avec du papier abrasif tout
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d'abord de granularité 600P, puis 1200P. Les fibres claires
6, qui sont longues, peuvent par exemple être aussi des
fibres en quartz possédant un meilleur taux de transmission,
des fibres en PMMA (Poly Méthyl Métacrilate) ou autre. On
5 utilise ici une seule fibre claire 6 par fibre de mesure 2,
3, mais on pourrait alternativement relier chaque fibre de
mesure 2, 3 à une fibre claire en chacune de ses extrémités
4, 5, comme expliqué précédemment. Les extrémités libres des
64 fibres claires sont regroupées sur un adaptateur, qui est
10 une pièce mécanique en plastique noir percée de 64 trous, de
diamètre environ 1,05 mm au pas de 2,3 mm. On peut ainsi
obtenir une matrice 8x8 de fibres claires 6 placées en
regard des cellules 10 du détecteur 9, qui est ici un photo
multiplicateur MAPMT 64 voies Hamamatsu H7546 MOD. Ce
15 détecteur a une fenêtre d' entrée d' environ 20x20 mm~ . Pour
réaliser l'étanchéité à la lumière des fibres claires 6, si
celles-ci ne sont pas isolées optiquement, on peut les
envelopper dans un gainage en polycarbonate noir, ou en
polyéthylène noir, ou équivalent. Dans ce cas, chaque fibre
peut avoir un diamètre inférieur à celui de la fibre
scintillante 2,3, associée de sorte que l'ensemble fibre
claire et gaine présente un diamètre.de l'ordre de celui de
la fibre scintillante associée. Le détecteur MAPMT est
équipé d'une électronique analogique intégrée (2 chips de
32 voies) ayant une sensibilité au niveau de la fraction de
photoélectron. Chaque voie électronique comporte un
discriminateur à seuil programmable fournissant un signal
digital exploité par comptage jusqu'à une fréquence de
10 MHz.
Le dosimètre 1 souple et étanche à la lumière est
destiné à être placé sur le corps de la personne à examiner.
Sur la figure 4, le dosimètre est ainsi placé sous le corps
du patient, .entre la source de rayonnement 18 et le patient
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16. Le dosimètre est placé en regard de la face d'entrée du
faisceau 11 de rayonnement, par exemple de rayons X,
produits par un tube 18 situé sur un arceau mobile non
représenté. Le faisceau de rayons X émis peut être émis de
façon pulsée, auquel cas on peut synchroniser le dispositif
de détection en effectuant la détection pour chaque
pulsation de rayons X, et les calculs entre deux pulsations
données. Par exemple, lors d'un examen en radiologie
interventionnelle réalisé avec un appareil à rayons X et
fonctionnant en mode pulsé, de durée d'impulsion environ
7 ms répétées toutes les 40 ms, la fourniture au détecteur
d'un signal synchrone et de même dure que l'impulsion de
rayons X, permet de déclencher le comptage sur les fibres
durant l'exposition. Le temps disponible entre les prises de
données (et les irradiations) est alors dévolu à la lecture
des registres de comptage individuels, au stockage des
données, au calcul de la dose surfacique reçue en chaque
point (i, j) du dosimètre et donc de l'organe irradié, et à
la mise à jour de l'affichage.
Si le' faisceau de rayons X est émis de façon
continue, on peut effectuer quand même la détection pendant
un temps td et les calculs pendant un temps t~ de manière
périodique, de période T = td + tue, et calculer la radiation
totale en rapportant la dose reçue calculée pendant la durée
t~ à la dose reçue pendant la durée T, par exemple par une
simple règle de proportionnalité.
Le faisceau de rayons X transmis peut. de plus âtre
détecté par un détecteur 19 qui transmet l'information
radiologique à une unité centrale 22. De plus, la .dose
traversant chaque fibre de mesure 2, 3 du dosimètre 1, et
donc atteignant l'objet à examiner, est transformée en~une
information optique véhiculée par l'intermédiaire des fibres
claires 6 jusqu'au détecteur multi canal 9. L.es signaux
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provenant du photomultiplicateur MAPMT sont ici traitës par
deux circuits intégrés de 32 voies chacun. Après mise en
forme des signaux,' ce circuit est capable de fournir de
façon séquentielle {voie après voie) la charge récoltée sur
chaque anode du MAPMT par un signal dont l'amplitude est
proportionnelle à cette charge, et donc, à partir des
valeurs de calibration F°k stockées dans l' unité de commande
22, au rayonnement détecté. Ce signal de sortie est numérisé
par un ADC (analog to digital converter), par exemple
contenu dans l'unitë centrale 22; pour fournir une
information affichable sur le moniteur 20. Le circuit
fournit également un signal logique activé à l'occurrence de
chaque photoélectron produit à la photo cathode du MAPMT. La
mesure de la fréquence de ce signal logique permet de
mesurer l'activité de chaque voie et par conséquent la
quantité de rayonnement captée par chacune des fibres
optiques de mesure 2, disposées en lignes selon une première
direction de dosimètre et des fibres optiques de mesure 3
disposées en colonne selon une deuxième direction de
dosimètre. Ce signal logique étant la somme de signaux
attachés à chaque voie, on peut mesurer individuellement
1°activité d'une fibre optique de mesure 2, 3 sélectionnée
en inhibant toutes les voies sauf celle sélectionnée de
façon à ne conserver que la fréquence correspondant à la
fibre optique de mesure sélectionnée. Cette même opération
est par la suite réalisée pour chacune des voies, ce qui
conduit à la mesure individuelle de la dose reçue par chaque
fibre.
Alternativement, on peut associer un signal logique
à chaque voie, ce qui permet la mesure simultanée du
comptage sur les 32 voies à chaque impulsion du faisceau X.
A partir des fréquences Li et Cj mesurées
respectivement par la ligne i et la colonne j du dosimètre,
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on obtient une première estimation de la dose D~~ surfâcique
reçue au point de coordonnées (i, j) du dosimètre par la
formule suivante:
D,. - La * C~ * e ~aa
Fo
où d;,~ est la distance de la fibre j par rapport à la
première extrémité de la fibre i.
Par symétrie, on peut obtenir une deuxième
estimation de la dose surfacique Dit reçue au même point par
la formule suivante .
L ~m
~ - ~j .~. ; * ~ Boa
~j %~ ~~g
où dji représente la distance de la fibre i par rapport à la
première extrémité de la fibre j.
Bien entendu, durant une mesure, la somme sur Mutes
les lignes des comptages mesurées et la somme sur toutes les
colonnes des comptages mesurées sont égales et correspondent
à l'intensité totale.
Qn peut utiliser l'une, l'autre, ou une moyenne
pondérée de ces deux valeurs pour estimer la dose surfacique
reçue au point (i, j) considéré. Les valeurs calculées sont
ensuite représentées sur le moniteur 20, cèci à une vitesse
suffisamment élevée pour assurer un rafraîchissement rapide
des données sur le moniteur 20. De plus, l'obtention de la
dose cutanée surfacique Dij étant calculëe de déux manières
différentes, un contrôle de la fiabilité des mesures, et
d'une éventuelle défaillance du dosimètre, peut être
effectué en comparant ces deux valeurs. Si par la suite, on
souhaite utiliser dans une des directions du dosimètre des
fibres de mesure de meilleure qualité, en gardant des fibres
de mesure de qualité inférieure dans la deuxième direction,
afin de ne pas augmenter les coûts de production de manière
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significative, on peut pondérer le résultat .obtenu par le.
calcul effectué à partir de la mesure de fréquence obtenue à
l'issue de la fibre la plus performante, afin que ce nombre
soit prépondérant dans le résultat obtenu.
Le comptage de la fréquence du signal logique
(directement lié à la dose reçue par chaque fibre optique de
mesure) est réalisé dans un circuit de type FPGA (Field
Programmable Gate Array) . Un processeur DSP (Digital Signal
Processor) assure les opérations suivantes .
- gestion de la haute tension du MAPMT, générée
localement par un module compact Hamamatsu CA 4900-01,
- configuration des circuits intégrés,
- lecture de la température du boîtier, et
- communication avec l' unité de commande.
Cette communication avec l' unité de commande 22
consiste à remonter régulièrement les données de comptage de
manière à rafraîchir l'affichage du moniteur 20, de
permettre à l'utilisateur 21 de définir les paramètres de
fonctionnement, tels que le mode d'utilisation, la tension
du MAPMT, le niveau de sensibilité des cartes électroniques
ou autres.
Il est ainsi possible à l'utilisateur 21 de suivre
en temps réel sur le moniteur 20 la cartographie de la dose
cutanée de rayonnement, en tant que dose cumulée ou que
débit instantané pour chaque zone exposée. L'unité de
commande 22 ou l'utilisateïar 21 pourront alors prendre en
compte les informations affichées par le moniteur 20 pouï la
suite de la thérapie. Si la dose de rayonnement cutané
cumulée en une région ou sur toute l'étendue d'irradiation
dépasse un certain seuil pré-établi, l'unité de commande
pourra ainsi par exemple déclencher une alarme. Au cours de
l'opération, le faisceau de rayons X 11 pourra
éventuellement être réorienté ou déplacé par l'utilisateur
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21, par exemple en cas de mouvement de la personne à
examiner 16 sur la table d'exame.n 23. Ce mouvement peut être
transmis automatiquement à l'unité centrale 22, ou entré
comme paramètre par l' utilisateur 21. En cas de déplacement
5 important, il peut en effet être nécessaire de modifier les
paramètres propres à chaque fibre optique de mesure 2, 3,
qui peuvent n'avoir été calibrées que pour un ensemble de
positions donné de la source de rayonnements.
De plus, les doses de rayonnement reçues pourront
10 être couplées à une base de données permettant un suivi à
long terme de la personne à examiner, et une étude des
éventuels effets de son exposition aux rayonnements, avec un
repérage précis de la zone irradie par rapport. à l'anatomie
de la personne à examiner, lors de chaque opération.
15 La figure 5 représente un deuxième mode de
réalisation d'une installation mettant en oeuvre le procédé
selon l' invention. I1 est ici prévu que le dosimètre 1 soit
incorporé dans la table d'examen 23, afin de couvrir toutes
les incidences postéro antérieures de rayons X auxquels la
20 personne à examiner pourrait être soumise. Le pas des fibres
de mesure 2, 3 pourra éventuellement être adapté. On peut
ainsi intégrer dans la table d'examen plusieurs dosimètres
situés en regard des parties du corps les plus investiguées,
et reliées conjointement ou successivement à un même
dispositif de détection. Un tel dosimètre e< corps entier >a,
intégré à la table d~examen et couvrant la quasi-totalité de
sa surface peut être utilisé seul ou couplé à des dosimètres
e< de surface » additionnels non intégrés et utilisés tels
que représentés dans la figure 4. Un tel dispositif pourrait
être intéressant dans les domaines de la radiologie
interventionnelle et en tomographie conventionnelle ou
interventionnelle. Une telle table d'examen 23 pourra
contenir plusieurs logements susceptibles de recevoir
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simultanément ou successivement des dosimètres intégrés.
