FR2577374A1 - Method of automatic adjustment of exposure in a radiology installation and radiology installation implementing such a method - Google Patents

Abstract

Automatic adjustment by analysis of a radiological image, eliminating the influence of naked light zones of the image. According to the invention, the image formed on the screen 18 of the receiver 12 is picked up and analysed by a detector 25 consisting of a mosaic of photodiodes so as to formulate a signal for adjusting a generator 29, in which the contribution from the over-illuminated diodes is attenuated or eliminated. Application to vascular radiology.

Description

PROCEDE DE REGLAGE AUTOMATIQUE
D'EXPOSITION DANS UNE INSTALLATION DE RADIOLOGIE,
ET INSTALLATION DE RADIOLOGIE METTANT EN OEUVRE
UN TEL PROCEDE
L'invention concerne un procédé de réglage automatique d'exposition dans une installation de radiologie, notamment destiné à améliorer la détermination du point de fonctionnement optimum de ladite installation ; l'invention concerne aussi une installation de radiologie mettant en oeuvre un tel procédé.AUTOMATIC ADJUSTMENT PROCESS
EXPOSURE IN A RADIOLOGY FACILITY,
AND INSTALLATION OF RADIOLOGY IMPLEMENTING
SUCH A PROCESS
The invention relates to a method of automatic exposure adjustment in a radiology installation, in particular intended to improve the determination of the optimum operating point of said installation; the invention also relates to a radiology installation implementing such a method.

Dans une installation de radiologie, il est connu de fixer le point de fonctionnement de l'installation (notamment le courant anodique du tube générateur de rayons X) à partir d'une boucle de régulation comportant, en tant que capteur d'entrée, des moyens de mesure du flux moyen de rayons X après le patient ou des moyens de mesure de la "luminosité" de l'image correspondante. Le principal problème de ce type de réglage réside dans le fait que l'image de radiologie est le plus souvent constituée d'une zone centrale utile pour laquelle les rayons X incidents ont été absorbés de façon variable par l'objet à représenter et d'une zone périphérique, correspondant principalement aux parties du faisceau qui ne traversent pas ledit objet, pour laquelle le rayonnement X n'a pratiquement subi aucune atténuation.Or, un bon réglage est celui pour lequel la dynamique de la chaîne de visualisation peut être exploitée au mieux dans la zone centrale utile. Si la boucle de réglage est sensible à la "luminosité" globale de l'image, on conçoit qu'une zone périphérique (on l'appelle souvent : zone à feu nu) trop importante puisse fausser assez sensiblement ce réglage. Une solution couramment utilisé consiste à supprimer autant que faire se peut la zone à feu nu en disposant autour du patient des accessoires absorbant les rayons X (sacs d'eau ou de farine) et susceptibles de s'adapter plus ou moins au contour de la partie à radiographier.L'invention met en oeuvre un autre concept consistant à analyser l'image (telle que formée dans le faisceau de rayons X lui-même ou bien dans le trajet optique en aval d'un amplificateur de luminance) pour déterminer au moins approximativement le contour de la zone à feu nu et élaborer la commande des moyens de réglage automatiques d'exposition en minimisant l'influence de cette zone à feu nu. In a radiology installation, it is known to fix the operating point of the installation (in particular the anode current of the X-ray generator tube) from a regulation loop comprising, as input sensor, means for measuring the average flux of X-rays after the patient or means for measuring the "brightness" of the corresponding image. The main problem with this type of adjustment lies in the fact that the radiology image is most often made up of a useful central area for which the incident X-rays have been absorbed in a variable manner by the object to be represented and of a peripheral zone, corresponding mainly to the parts of the beam which do not pass through said object, for which the X-ray has practically undergone no attenuation. However, a good adjustment is that for which the dynamics of the display chain can be exploited better in the useful central area. If the adjustment loop is sensitive to the overall "brightness" of the image, it is conceivable that a peripheral zone (it is often called: zone with open fire) which is too large can distort this adjustment quite appreciably. A commonly used solution is to remove the area as much as possible over naked heat by placing around the patient accessories that absorb X-rays (bags of water or flour) and can adapt more or less to the outline of the The invention implements another concept consisting in analyzing the image (as formed in the X-ray beam itself or in the optical path downstream of a luminance amplifier) to determine at less roughly the outline of the area with open fire and develop the control of the automatic exposure adjustment means while minimizing the influence of this area with open fire.

Dans cet esprit, l'invention concerne donc essentiellement un procédé de réglage automatique de l'exposition dans une installation de radiologie, caractérisé en ce qu'il consiste analyser l'image par zones prédéterminées, à élaborer une pluralité de signaux d'intensités différentes en fonction de l'absorption moyenne des rayons X dans les zones correspondantes de l'image, à traiter au moins certains desdits signaux et à élaborer un signal de réglage découlant d'une combinaison de ceux-ci dans laquelle la contribution desdites zones prédéterminées les plus exposées a au moins été réduite. In this spirit, the invention therefore essentially relates to a process for automatic adjustment of exposure in a radiology installation, characterized in that it consists in analyzing the image by predetermined zones, in developing a plurality of signals of different intensities as a function of the average absorption of X-rays in the corresponding areas of the image, to process at least some of said signals and to produce an adjustment signal arising from a combination of these in which the contribution of said predetermined areas more exposed has at least been reduced.

L'analyse de l'image peut se faire sur le trajet de rayons X luimême entre le support-patient et l'amplificateur de luminance constituant le récepteur, par exemple en disposant dans cette région des chambres d'ionisation ou des cellules à semi-conducteurs sensiblement transparentes aux rayons X et agencées en mosalque par exemple en une configuration matricielle. On peut aussi réaliser cette analyse sur le trajet optique de l'image radiologique formée, c'est-àdire en prélevant cette image entre la sortie de l'amplificateur de luminance et l'entrée de la caméra de scrutation associée à cet amplificateur et en analysant cette image au moyen d'une mosalque de photodiodes. The analysis of the image can be done on the X-ray path itself between the patient support and the luminance amplifier constituting the receiver, for example by having in this region ionization chambers or semi-cells. conductors substantially transparent to X-rays and arranged in a mosaic, for example in a matrix configuration. This analysis can also be carried out on the optical path of the radiological image formed, that is to say by taking this image between the output of the luminance amplifier and the input of the scanning camera associated with this amplifier and in analyzing this image using a mosaic of photodiodes.

Plusieurs types de traitement des signaux sont envisageables. Several types of signal processing are possible.

On peut par exemple éliminer purement et simplement les signaux correspondant à une exposition trop importante avant de faire la somme des signaux non éliminés pour l'élaboration dudit signal de commande. On peut aussi apporter une pondération non linéaire à l'ensemble des signaux avant de les combiner. I1 pourrait ainsi être suffisant d'appliquer chaque signal à l'entrée d'un amplificateur logarithmique et de faire la somme des sorties de ces amplificateurs. One can for example purely and simply eliminate the signals corresponding to an excessive exposure before summing the signals not eliminated for the elaboration of said control signal. We can also add non-linear weighting to all the signals before combining them. It would thus be sufficient to apply each signal to the input of a logarithmic amplifier and to add up the outputs of these amplifiers.

Par ailleurs, dans le cas d'un traitement par élimination de certains desdits signaux, on procédera le plus souvent par comparaison à un seuil. Ce seuil pourra être prédéterminé ou au contraire variable. En particulier, ce seuil pourrait être dépendant du signal de commande lui-même pour que l'élimination d'un signal quelconque soit faite en fonction de l'écart de ce signal par rapport à la "luminosité" moyenne de l'image. Enfin, on pourrait associer à chaque signal un second seuil ou "seuil bas" lequel trouverait son utilité si la partie à radiographier comportait une prothèse en matériau très absorbant. La présence d'un seuil bas aurait alors pour effet d'éviter que les circuits de réglage automatique n'augmentent inutilement la dose de rayons X administrée au patient. Furthermore, in the case of processing by elimination of some of said signals, the procedure will most often be by comparison with a threshold. This threshold may be predetermined or, on the contrary, variable. In particular, this threshold could be dependent on the control signal itself so that the elimination of any signal is made as a function of the deviation of this signal from the average "brightness" of the image. Finally, a second threshold or "low threshold" could be associated with each signal, which would be useful if the part to be radiographed included a prosthesis made of very absorbent material. The presence of a low threshold would then have the effect of preventing the automatic adjustment circuits from unnecessarily increasing the dose of X-rays administered to the patient.

L'invention concerne également une installation de radiologie comportant des moyens de réglage automatique de l'expostion, caractérisée en ce que ces moyens comportent un capteur composé d'un groupe de détecteurs agencés en mosaïque, placé sur le trajet d'un faisceau contenant des informations représentatives d'une image radiologique, des moyens de traitement d'au moins certains des signaux délivrés par lesdits détecteurs et des moyens de combinaison desdits signaux traités pour au moins réduire la contribution des zones les plus exposées, dans cette combinaison. The invention also relates to a radiology installation comprising means for automatic exposure adjustment, characterized in that these means comprise a sensor composed of a group of detectors arranged in a mosaic, placed on the path of a beam containing information representative of a radiological image, means for processing at least some of the signals delivered by said detectors and means for combining said processed signals to at least reduce the contribution of the most exposed areas, in this combination.

L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description qui va suivre d'une installation conforme à son principe, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique d'une installation de radiologie comportant les perfectionnements de l'invention; - la figure 2 est un schéma-bloc d'un circuit de traitement de signaux selon l'invention. The invention will be better understood and other advantages thereof will appear better in the light of the following description of an installation in accordance with its principle, given only by way of example, and made with reference to the accompanying drawings. in which - Figure 1 is a schematic view of a radiology installation comprising the improvements of the invention; - Figure 2 is a block diagram of a signal processing circuit according to the invention.

En se reportant aux dessins, l'installation de radiologie représentée comporte de façon classique un tube générateur de rayons
X 11, un récepteur constitué ici par un amplificateur de luminance 12, une caméra de télévision 13 et des moyens de transmission optique 14 intercalés entre la sortie de visualisation 18 de lampli- ficateur de luminance et l'objectif de la caméra 13. Le corps 15 à représenter est placé sur une table 16 entre le tube générateur de rayons X 11 et l'amplificateur de luminance 13, pour être traversé par le faisceau de rayons X et moduler ce même faisceau. Le faisceau modulé est reçu par l'amplificateur de luminance qui en donne une image visible reprise par la caméra dè télévision.Par ailleurs, les moyens de ;ransmission optique 14 comportent deux lentilles ou systèmes de lentilles 21, 22 entre lesquels se trouve un miroir semi-transparent 20 intercalé à 450 par rapport à l'axe optique commun 23 des lentilles ou systèmes de lentilles 21, 22. La lumière réfléchie par ce miroir est transmise par une lentille ou système de lentilles 24 définissant un plan focal dans lequel (ou au voisinage duquel) se trouve placé un détecteur 25. Ce dernier fait partie d'une chaîne de réglage automatique 26 de l'exposition, agissant dans l'exemple décrit, sur une entrée de commande 27 d'un générateur 29, pour le réglage de la haute tension du tube générateur de rayons X 11. La commande pourrait aussi jouer sur le temps de l'exposition. Referring to the drawings, the radiology installation shown conventionally comprises a ray generator tube
X 11, a receiver constituted here by a luminance amplifier 12, a television camera 13 and optical transmission means 14 interposed between the display output 18 of the luminance amplifier and the lens of the camera 13. The body 15 to be represented is placed on a table 16 between the X-ray generator tube 11 and the luminance amplifier 13, to be crossed by the X-ray beam and to modulate this same beam. The modulated beam is received by the luminance amplifier which gives a visible image of it taken up by the television camera. Furthermore, the optical transmission means 14 comprise two lenses or lens systems 21, 22 between which is a mirror. semi-transparent 20 inserted at 450 relative to the common optical axis 23 of the lenses or lens systems 21, 22. The light reflected by this mirror is transmitted by a lens or lens system 24 defining a focal plane in which (or in the vicinity of which) is located a detector 25. The latter is part of an automatic adjustment chain 26 of the exposure, acting in the example described, on a control input 27 of a generator 29, for the adjustment of the high voltage of the X-ray tube 11. The control could also affect the time of the exposure.

La chaîne de réglage comporte le circuit de commande 28 décrit à la figure 2. Selon l'invention, le capteur 25 est composé d'un groupe de détecteurs 30 agencés ici sous forme matricielle. Dans l'exemple spécifiquement décrit, il s'agit d'un capteur matriciel de 4 x 4 photodiodes. Chacun des seize détecteurs est connecté à l'entrée d'un préamplificateur 31 correspondant et la sortie de chaque préamplificateur est relié à une entrée d'un comparateur 32 ainsi qu'à une entrée d'un commutateur analogique 33 ou dispositif analogue. The adjustment chain comprises the control circuit 28 described in FIG. 2. According to the invention, the sensor 25 is composed of a group of detectors 30 arranged here in matrix form. In the example specifically described, it is a matrix sensor of 4 x 4 photodiodes. Each of the sixteen detectors is connected to the input of a corresponding preamplifier 31 and the output of each preamplifier is connected to an input of a comparator 32 as well as to an input of an analog switch 33 or similar device.

L'ensemble des comparateurs 32 constitue les moyens de comparaison précités tandis que ensemble des commutateurs analogiques 33 constitue les moyens de sélection précités. L'autre entrée de chaque comparateur 32 est polarisée de façon à déterminer un seuil de basculement choisi pour ledit comparateur et la sortie de celui-ci est connectée à l'entrée de pilotage du commutateur analogique 33 qui lui correspond. Les sorties des seize commutateurs analogiques 33 sont reliées respectivement aux seize entrées d'un sommateur 35 dont la sortie est connectée à l'entrée d'un amplificateur à gain variable 36. Le signal disponible à la sortie de cet amplificateur est utilisable en tant que signal de réglage applicable à l'entrée 27. Le gain de l'amplificateur 36 dépend du nombre de détecteurs 30 validés par les moyens de comparaison et les moyens de sélection.The set of comparators 32 constitutes the aforementioned comparison means while the set of analog switches 33 constitutes the aforementioned selection means. The other input of each comparator 32 is biased so as to determine a switching threshold chosen for said comparator and the output of the latter is connected to the control input of the analog switch 33 which corresponds to it. The outputs of the sixteen analog switches 33 are respectively connected to the sixteen inputs of a summator 35, the output of which is connected to the input of a variable gain amplifier 36. The signal available at the output of this amplifier can be used as adjustment signal applicable to input 27. The gain of amplifier 36 depends on the number of detectors 30 validated by the comparison means and the selection means.

Plus particulièrement, le circuit de réglage de gain 37 est agencé pour que le gain de l'amplificateur soit inversement proportionnel au nombre de détecteurs validés. Il peut par exemple être constitué d'un ensemble de seize résistances de contre-réaction susceptibles d'être mise en service sélectivement grâce à un nombre correspondant d'interrupteurs analogiques pilotés respectivement par les comparateurs 32.More particularly, the gain adjustment circuit 37 is arranged so that the gain of the amplifier is inversely proportional to the number of validated detectors. It can for example be made up of a set of sixteen feedback resistors capable of being put into service selectively by means of a corresponding number of analog switches controlled respectively by the comparators 32.

Le fonctionnement du système qui vient d'être décrit est simple. Lorsque le patient a pris position sur la table 16, une première image radiologique est élaborée, reçue par le capteur 25 et analysée par le système de la figure 2. Les photodiodes recevant une trop grande quantité de lumière au-delà d'un certain seuil pré-réglé par les comparateurs 32, sont considérés comme recevant de la lumière provenant de la zone à feu nu et le basculement du comparateur 32 entraîne l'ouverture du commutateur analogique 33 correspondant. Dans ces conditions, seuls les signaux délivrés par les photodiodes en regard de la zone utile de l'image seront additionnés par le sommateur 35 pour élaborer le signal de commande appliqué à l'entrée 27. Par ailleurs, le gain de l'amplificateur 36 est corrigé pour tenir compte du nombre de photodiodes participant au réglage. The operation of the system which has just been described is simple. When the patient has taken position on the table 16, a first radiological image is produced, received by the sensor 25 and analyzed by the system of FIG. 2. The photodiodes receiving too much light beyond a certain threshold pre-set by the comparators 32, are considered to receive light from the open fire area and the switching of the comparator 32 causes the opening of the corresponding analog switch 33. Under these conditions, only the signals delivered by the photodiodes opposite the useful area of the image will be added by the adder 35 to develop the control signal applied to the input 27. Furthermore, the gain of the amplifier 36 is corrected to take into account the number of photodiodes participating in the adjustment.

Après cette phase d'analyse automatique, les paramètres d'exposition et notamment la haute tension du tube 11, sont éventuellement modifiés pour les prises de vue suivantes.After this automatic analysis phase, the exposure parameters and in particular the high voltage of the tube 11, are possibly modified for the following shots.

L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit. En particulier, comme mentionné ci-dessus, les seuils fixes déterminés par les réglages des comparateurs 32 peuvent être variables en fonction du signal prélevé à la sortie de l'amplificateur 36. Une autre série de comparateurs définissant des "seuils bas" peut être prévue. Enfin, l'ensemble des comparateurs 32 et des commutateurs 33 peut être remplacé par une série d'amplificateurs nonlinéaires, par exemple à caractéristique logarithmique, les sorties de ces amplificateurs seraient alors reliées aux entrées du sommateur 35.  The invention is not limited to the embodiment which has just been described. In particular, as mentioned above, the fixed thresholds determined by the settings of the comparators 32 can be variable as a function of the signal taken from the output of the amplifier 36. Another series of comparators defining "low thresholds" can be provided . Finally, all of the comparators 32 and of the switches 33 can be replaced by a series of non-linear amplifiers, for example with a logarithmic characteristic, the outputs of these amplifiers would then be connected to the inputs of the summator 35.

Claims (9)

REVZNDICATIONSREVZNDICATIONS 1. Procédé de réglage automatique de l'exposition dans une installation de radiologie, caractérisé en ce qu'il consiste à analyser l'image par zones, prédéterminées (25), à élaborer une pluralité de signaux d'intensités différentes en fonction de l'absorption moyenne des rayons X dans les zones correspondantes de l'image, à traiter (32) au moins certains desdits sinaux et à élaborer (35) un signal de réglage découlant d'une combinaison de ceux-ci dans laquelle la contribution desdites zones prédéterminées les plus exposées a au moins été réduite. 1. A method of automatic adjustment of exposure in a radiology installation, characterized in that it consists in analyzing the image by predetermined zones (25), in developing a plurality of signals of different intensities as a function of the average absorption of X-rays in the corresponding areas of the image, to process (32) at least some of said sinals and to develop (35) an adjustment signal arising from a combination of these in which the contribution of said areas most exposed has been at least reduced. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'opération consistant à traiter lesdits signaux consiste à les classer (32) par rapport à au moins un seuil et en ce qu'on élabore ledit signal de réglage (33, 35) à partir de certains desdits signaux choisis en fonction de cette classification. 2. Method according to claim 1, characterized in that the operation consisting in processing said signals consists in classifying them (32) with respect to at least one threshold and in that said adjustment signal is produced (33, 35) from some of said signals chosen according to this classification. 3. Procédé de réglage selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on élabore ledit signal de réglage en faisant une somme (35) desdits signaux choisis en fonction de ladite classification et en multipliant cette somme par un facteur (36) dépendant du nombre de signaux choisis. 3. Adjustment method according to claim 2, characterized in that said adjustment signal is produced by making a sum (35) of said signals chosen according to said classification and by multiplying this sum by a factor (36) depending on the number of selected signals. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on analyse ladite image sur un trajet optique (21, 22, 24) de la chaîne de transmission d'image radiologique, en aval d'un amplificateur de luminance (12). 4. Method according to one of the preceding claims, characterized in that said image is analyzed on an optical path (21, 22, 24) of the radiological image transmission chain, downstream of a luminance amplifier ( 12). 5. Installation de radiologie comportant des moyens de réglage automatique de l'exposition, caractérisée en ce que ces moyens comportent un capteur (25) composé d'un groupe de détecteurs (30) agencés en mosaïque, placé sur le trajet d'un faisceau contenant des informations représentatives d'une image radiologique, des moyens de traitement (32, 33) d'au moins certains des signaux délivrés par lesdits détecteurs et des moyens de combinaison (35) desdits signaux traités pour au moins réduire la contribution des zones les plus exposées, dans cette combinaison.  5. Radiology installation comprising means for automatically adjusting the exposure, characterized in that these means comprise a sensor (25) composed of a group of detectors (30) arranged in a mosaic, placed on the path of a beam containing information representative of a radiological image, means for processing (32, 33) of at least some of the signals delivered by said detectors and means for combining (35) said processed signals to at least reduce the contribution of the most more exposed, in this combination. 6. Installation de radiologie selon la revendication 5, caractérisée en ce que les moyens de traitement précités comprennent des moyens de comparaison (32) pour comparer le signal délivré par chaque détecteur à un seuil et des moyens de sélection (33) pour sélectioner les signaux de certains capteurs, ces moyens de sélection étant pilotés par lesdits moyens de comparaison et en ce que les moyens de combinaison comportent un circuit sommateur (35) regroupant sur ses entrées les sorties desdits moyens de sélection. 6. radiology installation according to claim 5, characterized in that the aforementioned processing means include comparison means (32) for comparing the signal delivered by each detector to a threshold and selection means (33) for selecting the signals of certain sensors, these selection means being controlled by said comparison means and in that the combining means comprise a summing circuit (35) grouping on its inputs the outputs of said selection means. 7. Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un circuit amplificateur à gain variable (36) et des moyens de commande de gain (37) dudit amplificateur pour que ledit gain soit inversement proportionnel au nombre de détecteurs (30) valides par lesdits moyens de comparaison. 7. Installation according to claim 6, characterized in that it further comprises a variable gain amplifier circuit (36) and gain control means (37) of said amplifier so that said gain is inversely proportional to the number of detectors ( 30) valid by said comparison means. 8. Installation selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisée en ce que ledit capteur (25) est composé d'un groupe de photodiodes (30) et est couplé à des moyens de transmission optique (14) de ladite image, agencés en aval d'un amplificateur de luminance (12). 8. Installation according to one of claims 5 to 7, characterized in that said sensor (25) is composed of a group of photodiodes (30) and is coupled to optical transmission means (14) of said image, arranged downstream of a luminance amplifier (12). 9. Installation selon la revendication 8, caractérisée en ce que ledit capteur (25) est placé au voisinage du plan de focalisation d'une lentille ou d'un système de lentilles (25) recevant ladite image par l'intermédiaire d'un miroir semi-transparent (20)' intercalé dans lesdits moyens de transmission optique.  9. Installation according to claim 8, characterized in that said sensor (25) is placed in the vicinity of the focal plane of a lens or of a lens system (25) receiving said image by means of a mirror semi-transparent (20) 'interposed in said optical transmission means.