FR3028168A1

FR3028168A1 - Appareil de tomographie numerique et procede associe

Info

Publication number: FR3028168A1
Application number: FR1460769A
Authority: FR
Inventors: Sylvie Bothorel; Columbe Maury
Original assignee: Trophy SAS
Current assignee: Trophy SAS
Priority date: 2014-11-07
Filing date: 2014-11-07
Publication date: 2016-05-13
Anticipated expiration: 2034-11-07
Also published as: WO2016071389A1; EP3215016A1; KR20170082525A; EP3215016B1; US11051774B2; US20170319161A1; FR3028168B1; JP2017536953A

Abstract

L'invention concerne un appareil radiologique à tomographie numérisée comprenant : - une source de rayons X (22) apte à émettre longitudinalement un faisceau de rayons X vers un objet, - un dispositif de partage (32) simultané du faisceau en une pluralité de portions de faisceau ayant chacun une direction de propagation déterminée par rapport à la direction longitudinale d'émission dudit faisceau de rayons X, - plusieurs capteurs (20a-c) destinés à recevoir des portions de faisceau ayant irradié l'objet et disposés transversalement côte à côte relativement à la direction longitudinale du faisceau, l'ensemble source de rayons X - dispositif de partage - capteurs étant apte à tourner autour d'un axe de rotation (24) et à adopter différentes orientations géométriques décalées angulairement les unes par rapport aux autres afin, d'une part, d'irradier l'objet suivant chacune desdites orientations géométriques dudit ensemble avec la pluralité de portions de faisceau de rayons X et, d'autre part, de recevoir suivant chacune de ces orientations géométriques la pluralité de portions de faisceau de rayons X ayant irradié l'objet, l'orientation géométrique dudit ensemble étant définie par la position d'un axe géométrique (34) passant, d'une part, par le point focal de la source de rayons X et, d'autre part, par l'axe de rotation (24), l'axe géométrique (34) étant décalé transversalement par rapport au centre de la pluralité de capteurs (20a-c).

Description

« Appareil de tomographie numérique et procédé associé » L'invention concerne un appareil de tomographie numérique qui peut, par exemple, être utilisé dans le domaine de la radiologie dentaire. De manière conventionnelle, un appareil de tomographie numérique utilisé dans le domaine dentaire est constitué d'une source de rayons X et d'un capteur, montés en vis-à-vis à chaque extrémité d'un portique. Le capteur est un capteur bidimensionnel carré ou rectangulaire qui présente un faible rapport entre sa plus grande dimension et sa plus petite dimension. Le patient est positionné entre la source et le capteur et le faisceau de rayons X est collimaté de telle sorte qu'il traverse un objet à radiographier tel une arche dentaire du patient, voire une seule dent. Le capteur reçoit les rayons X ayant traversé l'objet, les convertit en signaux électriques et fournit ainsi en sortie une image bidimensionnelle de l'objet irradié. Le portique est apte à tourner autour d'un axe. Des images sont obtenues pour différentes positions angulaires de la source et du capteur relativement à l'objet. Classiquement, le traitement de ces images bidimensionnelles par des algorithmes connus en eux-mêmes tels les algorithmes FDK permet de reconstituer une matrice tridimensionnelle de coefficients d'absorption de l'objet. Afin d'obtenir ainsi une image tridimensionnelle de l'objet, il est nécessaire que des images bidimensionnelles soient réalisées sur une plage angulaire d'au moins 1800 . Le capteur est un composant essentiel d'un appareil de radiologie et son prix est d'autant plus élevé que sa surface est grande. En conséquence, de nombreux travaux ont porté sur le développement de techniques permettant de reconstruire des images tridimensionnelles d'objets les plus grands possibles pour une taille de capteur donnée. Dans de nombreux appareils de tomographie numérique dentaire, le capteur est centré par rapport au faisceau de rayons X. Ainsi, la ligne correspondant au centre du faisceau de rayons X croise orthogonalement le capteur en son centre. La source de rayons est ponctuelle et le faisceau de rayons X a la forme d'un cône. Selon cette géométrie le capteur doit donc être un peu plus grand que l'objet à reconstruire et de taille semblable à la projection de l'objet sur le plan du capteur. Ainsi, un capteur plan de dimensions 5cm X 6cm permet de reconstituer un objet dont la taille est typiquement de 3,2cm X 4cm. Dans le document EP2240080, le capteur est décentré par rapport à la ligne reliant la source ponctuelle de rayons X à l'axe de rotation du portique.

Ainsi, cette ligne croise orthogonalement le capteur en un point décalé par rapport à son centre. Une acquisition d'images bidimensionnelles sur une plage angulaire de rotation de 3600 du portique permet des reconstructions tridimensionnelles d'objets dont la projection sur le plan du capteur est plus grande-que le capteur. En particulier, l'objet qu'il est possible de reconstruire avec une taille de capteur donnée est plus grand que lorsque le capteur est centré. Le document U520120039435 divulgue un appareil de tomographie numérique dans le domaine dentaire qui réalise un déplacement de son axe de rotation selon une trajectoire prédéterminée lors de l'acquisition des données pendant que l'ensemble source de rayons X et capteur tourne autour de l'axe de rotation. Cette cinématique particulière de la source de rayons X et du capteur permet d'augmenter la taille et de modifier la forme de l'objet qu'il est possible de reconstruire avec un ensemble source-capteur tournant autour d'un axe fixe pour une taille donnée de capteur.

Il existe toutefois un besoin pour la réalisation d'un appareil de tomographie numérique dont le coût ne soit pas grevé par l'utilisation d'un capteur de grandes dimensions. L'invention a ainsi pour objet un appareil radiologique du type à tomographie numérisée, caractérisé en ce qu'il comprend : - au moins une source de rayons X qui est apte à émettre, suivant une direction longitudinale, un faisceau de rayons X en direction d'un objet à irradier, - un dispositif de partage pour partager simultanément le faisceau de rayons X en une pluralité de portions de faisceau de rayons X ayant chacune une direction de propagation déterminée par rapport à la direction longitudinale d'émission dudit faisceau de rayons X, - une pluralité de capteurs qui sont destinés à recevoir respectivement les portions de faisceau de rayons X ayant irradié l'objet et qui sont disposés l'un à côté de l'autre suivant un agencement transversal relativement à la direction longitudinale du faisceau, l'ensemble formé de ladite au moins une source de rayons X, du dispositif de partage simultané du faisceau émis et de la pluralité de capteurs étant apte à tourner autour d'un axe de rotation et à adopter différentes orientations géométriques décalées angulairement les unes par rapport aux autres afin, d'une part, d'irradier l'objet suivant chacune desdites orientations géométriques dudit ensemble avec la pluralité de portions de faisceau de rayons X issues du faisceau de rayons X et, d'autre part, de recevoir suivant chacune de ces orientations géométriques la pluralité de portions de faisceau de rayons X ayant irradié l'objet, l'orientation géométrique dudit ensemble étant définie par la position d'un axe géométrique passant, d'une part, par le point focal de ladite au moins une source de rayons X et, d'autre part, par l'axe de rotation, l'axe géométrique étant décalé transversalement par rapport au centre de l'agencement transversal de la pluralité de capteurs.

Cet appareil permet de réduire les coûts dans la mesure où, pour reconstruire un objet en trois dimensions par tomographie numérisée, il n'est pas nécessaire d'utiliser un capteur carré ou rectangulaire de grandes dimensions qui est très onéreux. En effet, le partage d'un faisceau de rayons X en plusieurs portions de faisceau et l'utilisation de plusieurs capteurs associés chacun à une portion du faisceau de rayons X partagé permet, en faisant tourner l'ensemble source-dispositif de partage-capteurs, d'acquérir l'ensemble des données nécessaires à la reconstruction volumique de l'objet ou d'une partie de celui-ci. Plusieurs capteurs de dimensions réduites par rapport au capteur de plus grande surface active qui serait nécessaire pour cette reconstruction réduisent ainsi considérablement les coûts de l'appareil. On notera que l'ensemble source-dispositif de partage-capteurs peut par exemple tourner dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation et décrire une trajectoire circulaire si l'axe de rotation est fixe ou décrire une trajectoire hélicoïdale autour de l'axe de rotation. Selon d'autres caractéristiques possibles prises isolément ou en combinaison l'une avec l'autre : - l'axe géométrique coupe en deux parties un des capteurs de la pluralité de capteurs, ce capteur étant soit le capteur central de la pluralité de capteurs dans le cas où le nombre de capteurs est impair soit l'un des deux capteurs centraux de la pluralité de capteurs dans le cas où le nombre de capteurs est pair ; - les capteurs de la pluralité de capteurs sont espacés transversalement les uns des autres de manière à ce que deux capteurs consécutifs sont espacés d'une distance transversale D qui est inférieure à la dimension transversale L de chaque capteur ; - le capteur central ou l'un des deux capteurs centraux de la pluralité de capteurs est coupé en une partie de largeur I et une partie de largeur L-I, les largeurs desdites parties de capteur vérifiant la relation I < (L-D)/2 ; le respect de cette relation permet de s'assurer qu'un recouvrement suffisant est obtenu avec les différentes portions de faisceau de rayons X au cours du mouvement de rotation pour les différentes régions de l'objet à irradier (notamment dans la région centrale) ; - les capteurs de la pluralité de capteurs ont chacun une forme générale allongée suivant une direction parallèle à l'axe de rotation et présentent chacun un rapport de dimensions suivant la direction parallèle à l'axe de rotation et suivant la direction transversale qui est supérieur à 1,5/1; - le dispositif de partage simultané du faisceau de rayons X en une pluralité de portions de faisceau de rayons X comprend une pluralité de fentes parallèles aptes chacune à laisser passer une portion de faisceau de rayons X ; - les capteurs et les fentes sont agencées en correspondance 10 géométrique de manière à ce que chaque portion de faisceau de rayons X issue d'une fente de la pluralité de fentes soit reçue par un capteur de la pluralité de capteurs ; - les fentes ont chacune les mêmes formes que les capteurs ; - les fentes de la pluralité de fentes sont agencées les unes à côté des 15 autres suivant une direction transversale relativement à l'axe géométrique ; - les fentes sont séparées transversalement les unes des autres par des obstacles qui empêchent chacun la propagation du faisceau de rayons X émis ; - le dispositif de partage du faisceau de rayons X en une pluralité de 20 portions de faisceau de rayons X comprend une plaque transversale percée de la pluralité de fentes parallèles et espacées transversalement les unes des autres ; - le dispositif de partage est disposé entre ladite au moins une source de rayons X et l'objet à irradier ; 25 - l'axe de rotation est apte à se déplacer suivant une direction qui est contenue dans un plan perpendiculaire audit axe de rotation; - l'appareil comprend une unité de reconstruction d'un volume de l'objet irradié à partir de l'ensemble des portions reçues de faisceau de rayons X ayant irradié l'objet pour au moins une partie de l'ensemble des différentes orientations géométriques décalées angulairement les unes par rapport aux autres ; - l'appareil est un appareil de radiologie dentaire. L'invention a également pour objet un procédé d'acquisition de données relatives à un objet par tomographie numérisée, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : i) émission d'un faisceau de rayons X en direction d'un objet à irradier, suivant une direction longitudinale d'émission définissant une orientation géom étrique, ii) partage simultané du faisceau de rayons X en une pluralité de portions de faisceau de rayons X ayant chacune une direction de propagation déterminée par rapport à la direction longitudinale d'émission dudit faisceau de rayons X, iii) irradiation de l'objet simultanément avec au moins certaines portions de faisceau de rayons X issues de l'étape de partage, iv) réception de portions de faisceau de rayons X qui ont irradié l'objet. Selon d'autres caractéristiques possibles : - les étapes i) à iv) sont réitérées plusieurs fois en décalant à chaque fois angulairement, autour d'un axe de rotation, l'orientation géométrique suivant laquelle le faisceau de rayons X est émis et, donc, les directions de propagation des portions de faisceau ayant irradié l'objet, le décalage angulaire étant considéré suivant une vue prise dans un plan perpendiculaire audit axe de rotation ; - le procédé comprend une étape de reconstruction d'un volume de l'objet irradié à partir de l'ensemble des portions reçues de faisceau de rayons X ayant irradié l'objet pour au moins une partie de l'ensemble des orientations géométriques des étapes i) à iv).

D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront au cours de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels : -La figure 1 est une vue schématique d'un appareil de tomographie numérique dentaire selon un mode de réalisation de l'invention ; -Les Figures 2 a-d sont des vues de dessus montrant l'agencement de la source de rayons X, du dispositif de partage du faisceau de rayons X positionné devant la source et de la pluralité de capteurs, ainsi que les volumes de la zone d'intérêt irradiée par la pluralité de faisceaux de rayons X à chaque position angulaire de l'ensemble source capteur ; -La Figure 3 est une vue schématique d'un dispositif de partage d'un faisceau de rayons X selon un mode de réalisation de l'invention ; -La Figure 4 est une vue schématique d'un logigramme illustrant des étapes d'un procédé d'acquisition de données et de reconstruction d'images selon un mode de réalisation de l'invention ; -La Figure 5 est une vue schématique d'un système d'acquisition de données et de reconstruction d'images qui fait partie de l'appareil de la figure 1. L'appareil de tomographie numérisée 10 (connu en terminologie anglo saxonne sous le terme « computed tomography >>) selon un mode de réalisation de l'invention est un appareil radiologique à tomographie numérisée qui est par exemple du type à faisceau conique (connu en terminologie anglo saxonne sous le terme « cone beam computed tomography »). L'appareil comprend une colonne 12 supportant un bras horizontal 14 (Fig. 1). La colonne peut être télescopique et, par exemple, peut comprendre une partie supérieure 12a coulissant à l'intérieur d'une partie inférieure 12b. Le bras 14 est ainsi porté par l'extrémité supérieure de la partie supérieure 12a.

Le bras 14 supporte, par l'intermédiaire d'un arbre rotatif 15, un portique 16 (connu en terminologie anglo saxonne sous le terme « gantry >>) qui comprend une poutre horizontale 16a munie, à chacune de ses deux extrémités opposées 16b, 16c, de deux bras verticaux 18a, 18b en regard l'un de l'autre. Chaque bras vertical s'étend vers le bas à partir de l'extrémité de la poutre à laquelle il est relié et sert de support à une partie d'un équipement d'acquisition de données. Ainsi, le bras 18a porte une pluralité de capteurs 20a-c et le bras 18b porte une source 22 de rayons X qui est agencée en vis-à-vis de la pluralité de capteurs.

Le portique 16 est apte à tourner autour d'un axe de rotation 24 vertical qui correspond à l'axe de rotation de l'arbre rotatif 15. Lors de cette rotation, la source 22 et la pluralité de capteurs 20a-c sont entrainées en rotation autour de l'axe de rotation 24 et décrivent une trajectoire circulaire dans un plan perpendiculaire à l'axe 24. Des moyens de commande appropriés pour commander le mouvement du portique 16 (non représentés et connus en eux-mêmes) sont prévus à cet effet. L'axe de rotation 24 peut également se déplacer, en restant parallèle à lui-même, dans une direction perpendiculaire à l'axe et qui est contenue dans le plan de rotation de la source et des capteurs en suivant une trajectoire prédéterminée. Cette trajectoire est obtenue par une commande appropriée délivrée par les moyens de commande précités. On notera que le faisceau de rayons X est émis par la source 22 en direction d'un patient (objet à irradier), suivant une direction longitudinale qui est parallèle au plan dans lequel se déplacent la source 22 et les capteurs 20a-c. La direction longitudinale du faisceau est définie par l'axe géométrique 34 qui passe par le point focal 22a de la source 22 et par l'axe de rotation 24 qu'il coupe perpendiculairement en un point appelé centre de rotation C (figure 2a).

Lors de l'utilisation de l'appareil 10, le patient est positionné entre la source 22 et la pluralité de capteurs 20a-c. L'appareil 10 vise à reconstruire une zone d'intérêt 30 du patient qui peut être, par exemple, la tête entière du patient pour les appareils offrant la possibilité d'une grande taille de champ, sa dentition incluant les deux arches dentaires, une seule arche dentaire, une portion d'arche dentaire, une seule dent ou bien deux dents opposées. Pour des applications spécifiques, la zone d'intérêt 30 peut correspondre aux sinus du patient, aux condyles ou à l'articulation temporom andibulaire.

L'appareil 10 comprend également un dispositif de partage 32 dont la fonction est de partager simultanément le faisceau de rayons X émis par la source 22 en une pluralité de portions de faisceau de rayons X. Le dispositif de partage 32 est disposé entre la source 22 et la zone d'intérêt 30 de l'objet à irradier et, par exemple, est placé devant la source 22, à une distance comprise entre 1cm et 10cm. Le dispositif de partage 32 est soumis au même déplacement que la source 22. Par commodité, le dispositif 32 peut être assujetti mécaniquement à la source 22 ou directement au bras 18b. Comme illustré sur les figures 2a, 2b, 2c et 2d, le dispositif de partage 32 comprend une pluralité de fentes ou ouvertures 32a-c parallèles entre elles, qui ont chacune une forme allongée verticalement (parallèle à l'axe de rotation 24). Les fentes sont agencées les unes à côté des autres selon une direction transversale, perpendiculaire à l'axe géométrique 34 (direction longitudinale d'émission du faisceau de rayons X) et sont séparées les unes des autres et/ou encadrées par des obstacles ou écrans 35a-d. Ces fentes confèrent au dispositif de partage 32 la fonction d'un collimateur et forment, à partir du faisceau de rayons X émis par la source 22, une pluralité de portions de faisceau de rayons X notées 36a, 36b et 36c qui sont allongées verticalement comme les fentes elles-mêmes. Les obstacles ou écrans 35a-d empêchent chacun la propagation des portions du faisceau de rayons X émis par la source 22 et qui les frappent, ces portions étant situées entre les portions 36a, 36b, 36c. Les portions de faisceau de rayons X 36a, 36b et 36c représentées sur les figures 2a-d ont chacune une direction de propagation déterminée par rapport à la direction longitudinale d'émission dudit faisceau de rayons X et qui forme un angle défini par rapport à cette direction longitudinale (axe géométrique 34). Le nombre de fentes illustré dans ce mode de réalisation est de trois. Toutefois, ce nombre peut être différent de trois dans des variantes non représentées. Ce nombre est toutefois au moins égal à deux. Les fentes 32a, 32b et 32c du collimateur sont dimensionnées et positionnées de telle sorte que les faisceaux 36a, 36b et 36c qu'elles forment soient reçus par les capteurs 20a, 20b, 20c de la pluralité de capteurs. On notera que le nombre de capteurs correspond au nombre de fentes.

Les capteurs sont eux aussi disposés transversalement l'un à côté de l'autre suivant un alignement transversal parallèle à l'alignement transversal des fentes. Les capteurs ont également chacun une forme allongée verticalement et leurs dimensions sont adaptées pour recevoir chacun l'intégralité de la portion de faisceau qui est transmise par la fente associée (fente en correspondance géométrique avec le capteur). Les formes des fentes et des capteurs sont identiques et leurs dimensions sont hom othétiques. L'utilisation d'une pluralité de capteurs de taille réduite associés au dispositif de partage du faisceau de rayons X en une pluralité correspondante de portions de faisceau permet d'éviter d'avoir à utiliser un capteur de grande taille dont les dimensions correspondraient à celles du faisceau émis. L'ensemble des trois capteurs 20a-c est positionné de manière dissymétrique par rapport à l'axe géométrique 34 (Figure 2a). Ainsi, le capteur central 20b est positionné sur le bras support 18a de telle sorte qu'il est principalement situé d'un côté de l'axe 34 (la position du centre du capteur illustrée par l'axe 38 sur la figure 2a montre le décalage avec l'axe géométrique 34) avec une portion principale 20b1 de ce côté de l'axe et la portion restante 20b2 du capteur située de l'autre côté de cet axe. En pratique, la largeur de la zone sensible du capteur est notée L (sur les figures seules les zones sensibles des capteurs sont représentées) et la largeur I de la portion restante 20b2 du capteur située à gauche de l'axe 34 sur la figure 2a est inférieure à la largeur L.

Comme représenté sur la figure 2a, les capteurs 20a-c sont espacés transversalement les uns des autres de manière à ce que les zones sensibles de deux capteurs consécutifs soient écartées l'une de l'autre de la même distance D qui est inférieure à la largeur L de la zone sensible de chaque capteur.

Un exemple de dispositif de partage de faisceau est représenté à la figure 3 sous la forme d'une plaque 32, par exemple en plomb, disposée transversalement par rapport à la direction longitudinale du faisceau (axe géométrique 34). La plaque est percée dans son épaisseur d'une pluralité de fentes 32a-c rectangulaires parallèles entre elles et espacées l'une de l'autre par des portions de plaque formant des obstacles ou écrans au faisceau 35a- d. Lorsque l'appareil 10 est programmé pour acquérir des données radiologiques relatives à la zone d'intérêt 30 d'un patient, le portique 16 tourne autour de l'axe de rotation 24 en effectuant une rotation ou balayage ( « scan » en terminologie anglo saxonne) de 3600, entrainant ainsi dans son mouvement l'ensemble formé de la source 22, du dispositif de partage 32 et des capteurs 20a-c qui décrit un cercle dans le plan de rotation (plan de la figure 2a).

On notera que l'appareil est programmé notamment pour mettre en oeuvre le procédé dont l'algorithme/logigramme est illustré à la figure 4 et dont la première étape Si correspondant à l'acquisition de données par l'appareil 10.

Les portions 36a, 36b et 36c de faisceau de rayons X transmises simultanément par les fentes32a, 32b et 32c traversent la zone d'intérêt 30 pour chaque position angulaire du portique 16 par rapport au patient et ce, pour une pluralité de positions angulaires différentes les unes des autres. Ces positions angulaires sont obtenues chacune par une rotation de l'ensemble formé de la source 22, du dispositif de partage 32 et des capteurs 20a-c d'un ou de plusieurs degrés par rapport à la position précédente. Chaque position angulaire du portique 16 est caractérisée par une position angulaire ou géométrique de l'ensemble formé de la source 22, du dispositif de partage 32 et des capteurs 20a-c et, plus particulièrement, par la position ou l'orientation géométrique de l'axe géométrique 34 dans le plan de rotation de cet ensemble (plan des figures 2a-d). Ainsi, pour une première position angulaire de référence (Fig. 2a) les portions de faisceau 36a, 36b et 36c irradient respectivement les volumes 30.1a, 30.1b et 30.1c de la zone d'intérêt 30. Une deuxième position angulaire du portique par rapport au patient est illustrée sur la Figure 2b et correspond à une rotation suivant un angle de 90° par rapport à la position de référence de la Figure 2a. Dans cette position les faisceaux 36a, 36b et 36c irradient les volumes 30.2a, 30.2b et 30.2c, qui sont différents des volumes irradiés dans la première position angulaire de référence. Les Figures 2c et 2d correspondent à l'irradiation de la zone d'intérêt 30 aux positions angulaires décalées respectivement de 180° et de 270° par rapport à la position angulaire de référence de la Figure 2a. Dans la position angulaire de la Figure 2c (respectivement de la Figure 2d) les faisceaux 36a, 36b et 36c irradient les volumes 30.3a, 30.3b et 30.3c (respectivement les volumes 30.4a, 30.4b et 30.4c), qui sont différents des volumes irradiés dans les précédentes positions angulaires. Le fait qu'il existe une portion 20b2 du capteur central 20b de largeur I d'un côté de l'axe 34 par rapport à la portion restante 20b1 de plus grande largeur située de l'autre côté de cet axe permet d'obtenir un recouvrement de la région centrale irradiée (dans la zone d'intérêt 30) pour des positions angulaires diamétralement opposées du portique 16. Ainsi, il y a recouvrement dans la région centrale de la zone d'intérêt 30 pour les portions de faisceau 30.1b (fig. 2a) et 30.3b (fig. 2c), d'une part, et pour les portions de faisceau 30.2b (fig. 2b) et 30.4b (fig. 2d), d'autre part. Cette région ou zone de recouvrement permet d'obtenir une transition lisse entre les données obtenues pour des positions angulaires diamétralement opposées et permettent de limiter les artefacts sur l'image tridimensionnelle reconstruite. On notera notamment qu'il faut en pratique un recouvrement entre l'extrémité droite de la portion de faisceau 30.1c (fig. 2a) et l'extrémité gauche de la portion de faisceau 30.3b (fig. 2c). Cela signifie que l'extrémité gauche du capteur 20c (fig. 2a) qui se trouve à une distance D+ I de l'axe géométrique 34 doit être plus proche de l'axe 34 que l'extrémité gauche du capteur 20b (fig. 2c) qui est à une distance L-I de l'axe. Autrement dit, la distance D+I est inférieure à la distance L-I, ce qui revient à dire que la largeur I est inférieure à (L-D)/2. Le fait que la distance D (fig. 2a) entre les zones sensibles des capteurs consécutifs deux à deux soit plus petite que la largeur des zones sensibles elles-mêmes permet d'irradier la totalité du volume de la zone d'intérêt 30 au cours d'une rotation complète de l'ensemble précité dans le plan de rotation, avec un certain degré de recouvrement qui permet de lisser les transitions entre les régions irradiées sous différents angles ou positions géométriques de l'axe géométrique 34. Le balayage est réalisé par acquisition d'une pluralité de données représentatives d'images bidimensionnelles de la zone d'intérêt 30 par irradiation de cette zone à chaque position angulaire du portique 16 (correspondant à une position angulaire de l'axe géométrique 34 dans le plan de rotation) sur la plage angulaire 0-3600 . On notera que les positions angulaires d'acquisition des données correspondent à des positions angulaires régulièrement définies par pas de 0.5° ou 1° typiquement sur l'ensemble de la plage 0-360°. La pluralité de portions de faisceau de rayons X 36a-c ayant traversé la zone d'intérêt 30 (ex : arche dentaire du patient) sont reçues respectivement par la pluralité de capteurs 20a-c qui convertissent chacun les rayons reçus en signaux électriques pour former une image bidimensionnelle. Les images sont ensuite enregistrées dans une ou plusieurs zones de stockage de l'appareil 10 non représentées conformément à l'étape S2 de la figure 4. Typiquement, plusieurs centaines d'images bidimensionnelles sont ainsi enregistrées. Le pas angulaire entre deux images bidimensionnelles successives est par exemple compris entre 0,5° et 1°. Grâce à l'appareil décrit ci-dessus, notamment grâce à l'agencement des fentes et des capteurs, à l'issue d'un balayage complet de la zone d'intérêt 30, chaque élément de volume de la zone d'intérêt 30 a été traversé par des rayons selon toutes les directions possibles dans le plan de la trajectoire de la source de rayons X et du capteur. Ceci est en effet une condition nécessaire à la reconstruction d'une image en trois dimensions de la zone d'intérêt. Une image tridimensionnelle, sous la forme d'une matrice de coefficients d'absorption, est alors reconstruite par calcul en utilisant un algorithme de type FDK adapté à la géométrie décrite ci-dessus (étape S3 de la figure 4). Les adaptations incluent les étapes/opérations suivantes : - Pondération des rayons redondants. La fonction de pondération appliquée varie de 0% à 100% de façon continue et régulière. - Comblement des projections tronquées. L'algorithme de type FDK inclut le passage d'un filtre fréquentiel. Ce filtre doit normalement être passé sur des objets non tronqués. Le fait d'avoir des projections tronquées (ce qui arrive chaque fois qu'un objet dépasse des bords du capteur) crée des artefacts dits « de projections tronquées >>. Ces artefacts peuvent classiquement être diminués en ajoutant de l'information aux bords des projections lors de l'application du filtre. Dans le cas de la géométrie décrite ci-dessus on peut ajouter l'information qui manque entre les capteurs en utilisant les rayons des projections opposées. Une fois l'image tridimensionnelle reconstruite elle est par exemple affichée sur un écran de visualisation (non représenté) associé de l'appareil 10 (étape S4 de la figure 4). La Figure 5 représente de façon très schématique un système d'acquisition de données et de reconstruction d'images qui fait partie de l'appareil 10 de la figure 1.

Ce système comprend la pluralité de capteurs 20a-c (capteurs d'acquisition de données) qui acquièrent les données comme décrit ci-dessus. Ces données sont ensuite transmises à une unité de traitement et d'affichage de données 110 qui comprend : - une unité de mémorisation de données 115 qui est par exemple une 25 ou plusieurs zones mémoire d'un espace de stockage ; - une unité de traitement de données 120 qui est par exemple un microprocesseur, cette unité 120 comprenant elle-même une unité de reconstruction d'images tridimensionnelles 121, - une unité d'affichage d'images tridimensionnelles 130.

Bien que l'invention ait été décrite ci-dessus avec une géométrie selon laquelle l'axe de rotation 34 est fixe, il est tout à fait possible de considérer un axe de rotation mobile pendant le balayage. L'axe de rotation décrit alors une trajectoire prédéfinie, par exemple dans le plan de rotation qui est perpendiculaire audit axe, pendant le balayage en même temps que le portique 16 tourne autour de cet axe. En particulier, l'axe 34 peut décrire un mouvement d'aller et retour le long d'un axe horizontal. L'axe 34 peut aussi décrire une trajectoire à deux dimensions dans un plan perpendiculaire à cet axe. La source 22 et les capteurs 20a, 20b, 20c ont alors un mouvement qui est la combinaison d'une rotation et d'une translation. Selon une variante non représentée, l'ensemble source, dispositif de partage-capteurs tourne autour de l'axe de rotation en décrivant une trajectoire hélicoïdale centrée autour de cet axe. En pratique, ce mouvement est obtenu par une combinaison d'un mouvement de rotation autour de l'axe de rotation 24 de l'ensemble source, dispositif de partage-capteurs et d'une translation verticale (montée ou descente sur la figure 1) de cet ensemble le long de l'axe. Selon une autre variante non représentée, le faisceau de rayons X émis pas la source 22 n'est pas conique mais en forme d'éventail (connu sous le terme de « fan beam » en terminologie anglo saxonne) vu dans le plan des figures 2a-d. Un tel faisceau a une faible hauteur (prise perpendiculairement au plan des figures 2a-d) comparativement à la largeur du faisceau dans le plan, typiquement dans un ratio largeur -hauteur d'au moins 10/1. Avec cette configuration de faisceau les fentes et les capteurs ont chacun une forme géométrique adaptée qui est soit carrée soit rectangulaire. Dans le cas d'une forme rectangulaire, la longueur du rectangle s'étend dans le plan des figures 2a-d et sa largeur correspond à la hauteur du faisceau.

Selon une variante non représentée, le nombre de capteurs de la pluralité de capteurs est pair. Dans ce cas l'axe géométrique 34 des figures 2a-d coupe en deux portions l'un des deux capteurs disposés au centre de l'agencement des capteurs, comme avec les portions 20b1 et 20b2 du capteur central 20b sur la figure 2a.

Claims

REVENDICATIONS1. Appareil radiologique du type à tomographie numérisée, caractérisé en ce qu'il comprend : - au moins une source de rayons X (22) qui est apte à émettre, suivant une direction longitudinale, un faisceau de rayons X en direction d'un objet à irradier (30), - un dispositif de partage (32) pour partager simultanément le faisceau de rayons X en une pluralité de portions de faisceau de rayons X (30.1a-c) ayant chacune une direction de propagation déterminée par rapport à la direction longitudinale d'émission dudit faisceau de rayons X, - une pluralité de capteurs (20a-c) qui sont destinés à recevoir respectivement les portions de faisceau de rayons X ayant irradié l'objet et qui sont disposés l'un à côté de l'autre suivant un agencement transversal relativement à la direction longitudinale du faisceau, l'ensemble formé de ladite au moins une source de rayons X, du dispositif de partage simultané du faisceau émis et de la pluralité de capteurs étant apte à tourner autour d'un axe de rotation (24) et à adopter différentes orientations géométriques décalées angulairement les unes par rapport aux autres afin, d'une part, d'irradier l'objet suivant chacune desdites orientations géométriques dudit ensemble avec la pluralité de portions de faisceau de rayons X issues du faisceau de rayons X et, d'autre part, de recevoir suivant chacune de ces orientations géométriques la pluralité de portions de faisceau de rayons X ayant irradié l'objet, l'orientation géométrique dudit ensemble étant définie par la position d'un axe géométrique (34) passant, d'une part, par le point focal de ladite au moins une source de rayons X et, d'autre part, par l'axe de rotation (24), l'axe géométrique (34) étant décalé transversalement par rapport au centre de l'agencement transversal de la pluralité de capteurs (20a-c).
2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'axe géométrique (34) coupe en deux parties un des capteurs de la pluralité de capteurs (20a-c), ce capteur étant soit le capteur central (20b) de la pluralité de capteurs dans le cas où le nombre de capteurs est impair soit l'un des deux capteurs centraux de la pluralité de capteurs dans le cas où le nombre de capteurs est pair.
3. Appareil selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les capteurs de la pluralité de capteurs (20a-c) sont espacés transversalement les uns des autres de manière à ce que deux capteurs consécutifs sont espacés d'une distance transversale (D) qui est inférieure à la dimension transversale (L) de chaque capteur.
4. Appareil selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le capteur central ou l'un des deux capteurs centraux de la pluralité de capteurs est coupé en une partie de largeur I et une partie de largeur L-I, les largeurs desdites parties de capteur vérifiant la relation I < (L-D)/2.
5. Appareil selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les capteurs de la pluralité de capteurs (20a-c) ont chacun une forme générale allongée suivant une direction parallèle à l'axe de rotation (24) et présentent chacun un rapport de dimensions suivant la direction parallèle à l'axe de rotation (24) et suivant la direction transversale qui est compris supérieur à 1,5/1.
6. Appareil selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le dispositif de partage simultané (32) du faisceau de rayons X en une pluralité de portions de faisceau de rayons X comprend une pluralité de fentes (32a-c) parallèles aptes chacune à laisser passer une portion de faisceau de rayons X.
7. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que les capteurs (20a-c) et les fentes (32a-c) sont agencées en correspondance géométrique les uns avec les autres de manière à ce que chaque portion de faisceau derayons X issue d'une fente de la pluralité de fentes soit reçue par un capteur de la pluralité de capteurs.
8. Appareil selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que les fentes (20a-c) ont chacune les mêmes formes que les capteurs (32a-c).
9. Appareil selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que les fentes de la pluralité de fentes (32a-c) sont agencées les unes à côté des autres suivant une direction transversale relativement à l'axe géométrique (34).
10.Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce que les fentes 10 (32a-c) sont séparées transversalement les unes des autres par des obstacles qui empêchent chacun la propagation du faisceau de rayons X émis.
11 .Appareil selon l'une des revendications 6 à 10, caractérisé en ce que le dispositif de partage (32) du faisceau de rayons X en une pluralité de 15 portions de faisceau de rayons X comprend une plaque transversale percée de la pluralité de fentes parallèles et espacées transversalement les unes des autres.
12.Appareil selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le dispositif de partage (32) est disposé entre ladite au moins une 20 source de rayons X (22) et l'objet à irradier (30).
13.Appareil selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que l'axe de rotation (24) est apte à se déplacer suivant une direction qui est contenue dans un plan perpendiculaire audit axe de rotation.
14.Appareil selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce 25 qu'il comprend une unité (121) de reconstruction d'un volume de l'objet irradié à partir de l'ensemble des portions reçues de faisceau de rayons X ayant irradié l'objet pour au moins une partie de l'ensemble des différentes orientations géométriques décalées angulairement les unes par rapport aux autres.
15.Appareil selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que l'appareil est un appareil de radiologie dentaire.
16.Procédé d'acquisition de données relatives à un objet par tomographie numérisée, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : i) émission d'un faisceau de rayons X en direction d'un objet à irradier (30) suivant une direction longitudinale d'émission définissant une orientation géométrique (34), ii) partage simultané du faisceau de rayons X en une pluralité de portions de faisceau de rayons X ayant chacune une direction de propagation déterminée par rapport à la direction longitudinale d'émission dudit faisceau de rayons X, iii) irradiation de l'objet simultanément avec au moins certaines portions de faisceau de rayons X issues de l'étape de partage, iv) réception de portions de faisceau de rayons X qui ont irradié l'objet.
17. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que les étapes i) à iv) sont réitérées plusieurs fois en décalant à chaque fois angulairement, autour d'un axe de rotation (24), l'orientation géométrique (34) suivant laquelle le faisceau de rayons X est émis et, donc, les directions de propagation des portions de faisceau ayant irradié l'objet, le décalage angulaire étant considéré suivant une vue prise dans un plan perpendiculaire audit axe de rotation.
18. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de reconstruction d'un volume de l'objet irradié à partir de l'ensemble des portions reçues de faisceau de rayons X ayant irradié l'objet pour au moins une partie de l'ensemble des orientations géométriques des étapes i) à iv).