Les progr s de l ' a m p l i f i c a t e u r d e l u m i n a n c e

e t de ses u t i l i sa t ion$

par R. SCHMIDT (Massiot-Philips)

II ne fait pas de doute que l 'amplif icateur de luminance - - qui fit son appar i t ion prat ique sur les tables de radiologie en 1953 oll 1954 consti- tuera, dans les ann6es qui viennent, la pierre angulaire de quelques progr~s les plus specta- culaires de la radiologie.

1. PROGRES NECESSAIRES DES AMPLIFICA- TEURS DE LUMINANCE

Quelles sont les caract6rist iques et qualit6s d 'un amplif icateur de luminance :

le format et l ' encombrement ; le gain ; le pouvoir s6parateur ; la puret6 d' image ; 1 absence de r6manence ; le contraste de 1'image. Il est 6vident que l 'on ne peut faire progres-

ser toutes ces qualitds h la fois, ni m6me plu- sieurs. Par contre on doit n o m m e r ,, progr~s ~, seulement celui qui amdliore un facteur sans minore r les autres. C'est ainsi que l 'amdlioration du gain ~ qu'il est facile d 'augmenter ~ ne doit pas ~tre obtenue au ddtr iment du pouvoir sdpa- ra teur (par exemple en augmentan t la grosseur des cristaux ou l '6paisseur des couches) ni du contraste d'image (en augmentan t la tension d'acc61dration des photo-61ectrons).

Le format pourrai t 6tre augment6, mais cela ne peut se faire qu 'en changeant le principe m6me de l 'amplification, sous peine d 'augmenter l ' encombrement et sur tout le prix. En effet auo delh d 'une certaine dimension, qui est ~ peu pros la m6me pour t o u s l e s constructeurs, le prix augmente dans des proport ions inadmissi- bles.

Mais d 'autres principes peuvent 6tre utilis6s.

1.1. PRrNCIPE DE L'AMPLIFICATEUR C.E.M. (channel - 61ectron - multiplication).

Comme dans l 'amplif icateur normal un 6cran radioscopique reqoit les rayons X 6mergents et forme une image visible (fig. 1); une photoca- thode accol6e t ransforme l ' image visible en une image 61ectronique ; les 61ectrons p~n~trent dans une matr ice de mult ipl icat ion 61ectronique en nid d'abeilles ; les 61ectrons multipli6s par 100, 1.000 ou plus viennent f rapper un 6cran d'obser- r a t ion ayant m6me dimension que l '6cran pri- maire mais qui forme une image 100 ou 1.000 fois plus luminante.

Deux. remarques : ce prlncipe est sur tout valable pour l'am61io- ra t ion de la radioscopie sans optique ni t616- vision ;

w l w J �9 i o , .~q

Figure 1 . - Prin�9 sch6matique d'un smpllflcateur de l u m l . nance plat & canaux multlplicateure d'61ectrons ( C . E . M . ) I �9 Ecren radioscopique primeire 2 - Pho toca thode 3 �9 M a t r i c e C .E .M . 4 �9 Ecran d'observetlon

- - le pouvoir s6parateur est condit ionnd par la s t ructure en hid d'abeilles de la matrice.

1.2 PROGI~S DE L'AMPLIFICATEUR CLASSIQUE.

Les caract6ristiques suivantes doivent 6tre am61ior6es : - - l e pouvoir sdparateur et son homogdn6it6

dans le champ ; - - l e contraste d'image.

Pour augmenter ces deux qualit6s on peut modifier la technologie de d e u x des organes essentiels de l 'amplif icateur :

la photocathode et - - la fen6tre de sortie.

Les progr~s des semi-conducteurs font esp~- rer une prochaine amdliorat ion de la photoca- thode. La fen6tre de sortie peut 6tre constitude par une optique de fibres (fig. 2).

64 T o m e I , V o l u m e N ~ 2 - S e p t e m b r e 1971 - A c t a E n d o s c o p i c a e t R a d i o c i r ~ m a t o g r a p h i c a

I/ \

fibre optics plate 'I

Figure 2 - Principe de la transmission de la l u m i ~ r e par une optique de f i b res .

L'optique de fibres a de nombreux avantages sur la fen6tre classique form6e d'une lame de ver re ~ faces parall6les :

- - absence de r6flexions internes parasites ;

- - meil leur contraste de t ransmiss ion ;

meil leure homog6n6itd de l ' image t ransmise ;

,.- faible encombrement par rappor t ~t l 'opt ique de lentilles (fig. 3).

t leone.

Figure 3. - - L'optique de fibres permet de rdduire I'encombre- ment da mat6riel analyseur d'image (amplificateur - csmdra de t e l e v i s i o n ) .

2. POSITION ACTUELLE DE L'AMPLIPHOTO- GRAPHIE

Une des applications actuelles de l 'amplifica- teur de luminance parmi les plus promet teuses est la photographie rapide, sur film de peti t for- mat, de l ' image formde sur l '6cran secondaire. I1 a 6t6 convenu d 'appeler cet te m6thode l ' a m p l i - p h o t o g r a p h i e .

Les avantages propres ~t la m6thode sont consid6rables :

e c o n o m t e de d o s e , car la quanti t6 de rayon- nement n6cessaire est le 1@ de la quantit4 n6cessaire pour un film grand f o r m a t ;

- - d c o n o m i e de s u r f a c e s e n s i b l e : un film de 50 cm 2 photographie tout le champ de l'am- pl if icateur ;

- - d o n c ~ c o n o m i e f i n a n c i ~ r e sur le film, l 'usure du tube et du mat6r ie l ;

- - d c o n o m i e de t e m p s , car la mise en opdration de la mdthode est trhs r ap ide ;

- - d c o n o m i e d e p l a c e pour le classement. On a reproch6 /~ l 'ampl iphotographie de

donner un document rnoins faci lement util isable et moins pr4cis qua le clich6 grand format.

- - moins utilisable, c 'est inexact car les clich6s d 'ampl iphotographie sont aussi lisibles que les clich6s grand format, m6me sans l 'aide d'une loupe,

- - moins pr6cis... ~ peine puisque l 'on mesure, avec le mat6r ie l actuel, une qualit6 ~ peu prhs 6gale h celle d'un clich6 grand format avec 6crans renforqateurs rapides. Mais les progrhs attendus (am61ioration de la photoca- rhode et ut i l isat ion des optiques de fibres) font pr6voir qu 'avant peu la finesse des cli- ch6s d 'ampl iphotographie vaudra celle des meilleures radiographies grand format.

I1 est bien connu que la m4thode moderne et scientifique d 'es t imat ion de la qualit4 de l ' image radiologique consiste ~ d4terminer la courbe de la f o n c t i o n , t ransfer t de modulat ion ,~ (FTM).

Sur la ,figure 4 on voit la courbe FTM du film grand format , ne t tement meil leure qua celle de

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Figure 4. - - Courbes de la fonction ~ transfert de modulation �9 (F .T ,M. ) clans le cas d'un o b j e t i m m o b i l e . 1 p / c m in o b j . : psires de lignes par cm sur I ' o b j e t f u l l s i ze : f i l m grand format 70 m m : ampliphotographie sur f i l m 70 m m 35 m m : radiocin6matographie sur f i l m 35 mm 16 m m : radiocindmatographie sur f i l m 16 mm 35 - 16 m m : r 6 d u c t i o n 16 m m d ' u n f i l m o r i g i n a l 35 mm

T o m e I - V o l u m e N ~ 2 - S e p t e m b r e 1971 - Ac ta E n d o s c o p i c a et R a d i o c i n d m a t o g r a p h i c a 6 5

l ' image d 'ampliphotographie. Mais cette courbe s 'appl ique ~t un objet mobile. Dans le cas d'un objet mobile, avec une vitesse nul lement excep- t ionnelle de 5 cm/s, et dans l 'hypoth~se que la r6duction de dose propre ~ l ' ampl iphotographie permet te un temps d 'exposit ion 4 lois plus rapide ta si tuation est renvers6e ; la courbe FTM d 'ampl iphotographie est p ra t iquement aussi favorable que celle du film grand format (figure 5).

100

60

6O

4O

R %

10

8

6

e t o

~ tllrfl

l S 20 �9 , ~ . ~ .

Figure 5. - - Courbes de la fonction ~, transfert de modulation ), (F .T.M.) darts le cas d'un obiet mobile {5 c m / s ) . (Vo i r Idgende figure 4).

2.1. QUELQUES AVANTAGES DE LA M~THODE D'AMPLI- PHOTOGRAPHIE.

En dehors des avantages pr imord iaux (6co- nomie de dose, de film, de temps, de place) l ' ampl iphotographie a d 'autres qualit6s : le c o n f o r t : - - p a s de cassettes h t ranspor te r et met t re

en place : - - au m o m e n t oO la radioscopie apparai t int6-

ressante sur l '6cran de t616vision, il suffit de presser un bonton pour fixer l ' image.

- - on ne charge la cam6ra d 'ampl iphotographie qu 'une seule fois pour 400 ou 600 clich6s.

- - o n ne d~veloppe les films - - g volont6 - - qu'apr6s chaque examen ou m6me une fois par jour.

la sdcur i td des rdsu l ta t s : une instal lat ion d 'ampl iphotographie doit 6tre compl6t6e par un disposit if posem6tre a u t o m a t i q u e ; il n 'est pas n6cessaire de modifier les constantes de prises de vue

chaque examen et t o u s l e s clichds sont au tomat iquement bons.

la rap id i td de c a d e n c e : - - coup par coup, 1, 2 o11 4 ou 6 images par

seconde, ~t la volont~ de l 'op6rateur ; la prise de vue /~ la cadence voulue d6bute et se

te rmine sans aucune restr ic t ion ni relative la charge du tube (car elle est toujours tr~s faible) ni de capacit6 des d6biteurs (400 ou 600 images) ni du r6cepteur (60 images soit soit 10 secondes d 'examen /~ la cadence la plus rapide).

le r e pdrage : - - t o u s l e s clich6s, coup par coup ou en s6rie

rapide, peuvent 6tre rep6rEs : - avec le nom du patient, la date ou toute

autre indication voulue, - l 'ordre des prises de vue.

le c adrage : Par le jeu simultan6 de l 'agrandissement

g6om6trique de 1'image radiologique et du chan- gement de focale 61ectronique, on p e u t , cadrer ,, l 'organe 6tudi6 pour qu'il couvre de la mani~re la plus favorable la surface uti le du f i lm; on obtient ainsi l ' image la plus pr6cise et la plus utile.

2.2. PROGRES ATTENDUS DE L'AMPLIPHOTOGRAPHIE.

En dehors des progr6s propres h l'amplifio cateur de luminance et dont l ' ampl iphotographie doit b6n6ficier impl ic i tement d 'autres perfec- t ionnements sont pr6vus. On pent d6j~ citer : - - l a p r i s e de c t ichd i m m d d i a t e : il est bien

connu qu 'entre le moment off l ' image apparai t utile sur l '6cran de radioscopie ou de t616- vision, instant pr6cis o/1 1'op6rateur d6cide de faire un clich6 et celui off l ' image est saisie un temps notable - - environ 1 seconde - - s'6coule, et ce temps est suffisant pour que le d6tail, le spasme int6ressant, aient disparu. Avec l 'ampliphotographie, il suffit de modifier

l '6mission du tube - - 1/10 de seconde - - et 1'image est saisie au m o m e n t oO l 'op6rateur l 'a ddcid6.

la su rv e i l l anc e r a d i o s c o p i q u e des prises de clich6s en s6rie, comme pour les prises de vue cindmatographiques.

2.3. ENREGISTREMENT SIMULTANI~ DES PARAMETRES PHYSIOLOGIQUES.

Lorsque l'on fait un examen physiologique complexe il est indispensable de mesure r aussi quelques param6tres, par exemple : - - l '61ectrocardiogramme, - - le relev6 de courbes de pression vasculaire

ou bronchique, etc. I1 est indispensable de pouvoir rel ier chaque

image avec la si tuation 61ectrique ou physique de l 'organe examin6. II est donc n6cessaire d 'enregistrer , soit sur les images cin6matogra- phiques, soit sur les clich6s d 'ampliphotogra- phie une ou plnsieurs courbes osci l lographiques pour en prdciser la si tuation 61ectrique ou phy- sique.

Deux techniques sont possibles : - - u n oscilloscope h trace simple ou mult iple

fait apparal t re les courbes sur un 6cran r6manent qui est cin6matographi6 ou photo- graphi6 en m6me temps que l '6cran secon- daire de l 'ampli f icateur de luminance (fi- gure 6).

66 Tome I - Vo lume N ~ 2 - Sep tembre 1971 - Acta Endoscopica et Radiocindmatographica

S V S T I M t D ' I N R l a a S Y m | M E N T ~ a U A T m ~ V O t I ~

DE~ C O U R I I S , . V S L O L a a , a u ~ I

c o M l l ~ i A V t r ~A W A D k e C I M ~ A T a ~ . . , ~

Figure 6 . - - Systeme d'enregistrement ;~ quatre voles des courbe physiologlques combin~ avec la radiocin~matographie.

- - une sdrie de m6moi re s , en reg i s t r e - - ins tan t pa r ins tan t - - la va l eu r de chaque p a r a m b t r e et r e s t i t ue ~ chaque i m a g e la cou rbe des va r i ab le s phys io log iques pendan t la seconde qui a prdcddd la pr ise de vue.

3. C O N C L U S I O N S

D 'au t res progr6s p o u r r a i e n t t?tre men t ionnds re la t i f s /~ la t r a n s m i s s i o n tdldvisde, l ' enrcgis t re- m e n t magnd t ique , la t r a n s f o r m a t i o n dlectro- n ique des images , tou tes amdl io ra t ions qui fe ron t de l ' ampl i f i ca teur de l uminance l 'auxi- l iaire le plus ind i spensab le de l ' examen radio- logique.

Les in fo rmat ions , que donne le d iagnos t ic rad io logique , do iven t c h a q u e jou r 6tre plus pre- cises, plus rap ides , p lus faci les ~ t r a n s m e t t r e . L ' ampl i f i ca t eu r de l u m i n a n c e appa ra i t c o m m e le ma i l lon n6cessa i re p o u r fa i re bdn6ficier la rad io log ie des progrbs de l '61ectronique, de l 'opti- que et de la pho tog raph ie .

BIBLIOGRAPHIE

W . K U H L . - - X-Rays image intensifiers to-day and to-morrow, Medica Mundi, 14, 132-136.

J. FEDDEMA, A. RECOURT, G.L.A. MONTE. - - Evaluation of image quality in various methods for the recording of movement phenomena. Medica Mundi. 1969, 14, 154-160.

RESUME

Toutes les caract6ristiques des amplificateurs de luminance peuvent ~tre am61ior6es.

Les plus importantes sont le pouvoir s6parateur et le contraste qui conditionnent la qualit6 d'image.

L'ampliphotographie - - radiographie petit format avec amplificateur - - conduit 5. des 6conomies de surface sensible et de temps. I_a qualitd d'image dtant satisfaisante, celte mdthode sera de plus en plus uti- Iisde pour les examens dynamiques.

SUMMARY

All features of image-intensifiers can be improved.

The most important are accuracy and contrast. which determine the image quality.

Ampliphoto, which is spot-film radiography with image-intensifier, allows several savings--doses, film surface and t ime-- .

The image quality of ampliphoto is sufficient and this method will be more and more useful for dynamic examinations.

Directeur de la Publicat ion : G. PESSIS SAINT-GEORGE Imprimeur-i~diteur : 38, rue Franqois l e t . PARIS 8e . 225-31-77

Ddp6t ldgal 3 e t r imest re 1971