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CEGELEC NDT - PES IRRADIATEURS A RAYONS X X-RAD 225CX CEGELEC NDT - PES Thierry COULBEAU Responsable commercial Systèmes Ionisants ZI du Bois des Bordes - Le Plessis Pâté 91229 BRETIGNY SUR ORGE Tél. +33 (0)1 69 88 67 64 Fax : +33 (0)1 69 88 67 68 www.ndt.cegelec.com NDT - PES

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CEGELEC NDT - PES

IRRADIATEURS A RAYONS X

X-RAD 225CX

CEGELEC NDT - PESThierry COULBEAUResponsable commercial Systèmes Ionisants

ZI du Bois des Bordes - Le Plessis Pâté91229 BRETIGNY SUR ORGETél. +33 (0)1 69 88 67 64Fax : +33 (0)1 69 88 67 68www.ndt.cegelec.com

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1. DESCRIPTIF

Cette documentation technique s'articule autour d'un irradiateur X-RAD 225Cx fabriqué par la société PXI dont Cegelec NDT - PES est le distributeur en France. Ce produit standard a été développé pour répondre aux besoins d'irradiation des laboratoires de recherche jusqu'à 225 kV. Le système d'irradiation est couplé à un système d'imagerie numérique embarqué. L'offre de base est constituée des éléments requis pour bénéficier pleinement des fonctionnalités de l'appareil (irradiation et imagerie). Plusieurs accessoires et services sont également disponibles en option.

L'appareil est auto-protégé contre le rayonnement ionisant et peut être utilisé en toute sécurité par du personnel non classé en catégorie « travail sous rayonnement ionisant ». Cette caractéristique permet d'utiliser l'appareil en zone publique.

1.1 Cabine d'irradiationLa cabine de l'X-RAD 225Cx est constituée d'une enceinte monobloc qui assure une protection contre les rayonnements ionisants avec un débit de fuite inférieur à 1 µSv/h sur toutes les surfaces extérieures. Des contacts de sécurité sur la porte principale et sur la chicane de passage de câbles empêchent ou stoppent l'émission des rayons X si elles ne sont pas correctement fermées.

L'embase de la cabine comprend l'armoire électrique montée dans un tiroir, ce qui permet un accès aisé aux différents composants électriques.

L'accès à la chambre d'irradiation se fait par deux portes permettant d'accéder librement à la totalité de l'intérieur de la cabine.

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5.2 Exemple de pénétration de dose en profondeur

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3. MAINTENANCE PREVENTIVE ET CURATIVE (en option)

Cegelec NDT - PES peut proposer différentes solutions de maintenances préventive et curative. Ces offres sont établies lors d'une demande de devis spécifique.

4. NORMES

L'irradiateur respectera la norme NFC 15-160 (Installations pour la production et l'utilisation de rayonnements X) et l'ensemble de production de rayons X sera fourni avec son certificat NFC 74-100.

5. ANNEXES

5.1 Schéma d’implantation type

Résumé technique GénéralitésModèle X-RAD 225CXMarquage CE OuiCatégorie de l’appareil Système industriel RXDescription des dispositifs de sécurité La cabine dispose de contacts de sécurité sur tous les ouvrants

qui stoppent ou empêchent la production de rayons X. La cabine dispose également d'un arrêt d'urgence sur la cabine et sur le pupitre de commande des rayons X.En cas d'ouverture de la porte principale, il n'est pas possible de faire tourner le bras rotatif en C.L'accès à l'intérieur de la cabine est toujours possible en cas d'arrêt d'urgence.L'utilisation de l'équipement nécessite une clé et un mot de passe.

Dimensions généralesMasse Environ 2700 kg

Hauteur 224 cm (238 cm avec signalisation lumineuse)Profondeur 130 cmLargeur 183 cm (avec chicanes)

Construction Feuilleté de plomb et d’acier (acier inox à l’intérieur) Fenêtre plombée pour la visualisation

La cabine dispose également d'un trou d'environ 5 cm au niveau de la chicane d'accès à la chambre d'irradiation pour le passage de câbles ou tuyaux par l'utilisateur (chauffage, sondes, arrivée de gaz…). Il est également possible d'utiliser l'entrée arrière lorsqu'un équipement doit être fixé sur le bras tournant.

La cabine dispose également : D'un extracteur d'air sur le dessus de la cabine D'un éclairage intérieur commandé de l'extérieur de la cabine

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1.2 Générateur à rayons X

La haute tension (jusqu'à 225 kV) est produite par un générateur 225 kV TITAN qui utilise une conception d'alimentation électrique HT à haute fréquence de découpage. Cette technologie assure une haute stabilité de la tension et une haute fiabilité de l'appareil pour une dimension réduite.

Résumé technique partie générateur RX Tension 225 kV (de 10.0 kV à 225.0 kV avec un pas minimum de 0.1kV)Intensité 45 mA (de 0.05 à 45 mA avec un pas minimum de 0.1 mA, limitée à 30

mA Puissance max 4,5 kW, limitée à 3.0 kW par le tubeIsolation électrique huile Dimensions 350 x 870 x 850 mmMasse 189 kgPrécision < ±1% Reproductibilité ± 0.01% à température constanteCertification générateur certifié NFC 74-100

1.3. Tube à rayon X

Le tube à rayon X est un Comet MXR225/22. Ses deux foyers permettent de réaliser des irradiations ou de l'imagerie. L'X-RAD 225CX ne possède qu'une seule source de rayonnement. Le tube présente les caractéristiques suivantes :

Résumé technique partie source d’irradiationGénérateur RX Utilisation d'un tube RX avec une cible tungstène

Taille du foyer Double foyer : d=0.4mm, d=3.0mm selon IEC336 (d = 1.0mm, d = 7.5mm selon EN12543 )

Durée de vie Pour une utilisation moyenne la durée de vie peut atteindre 5 à 10ansPlage d’énergie Plage d'énergie : 0-225 kV (petit foyer), 20 – 225 kV (grand foyer)

Puissance max 640W (petit foyer) / 3000W (grand foyer)Filtration inhérente 0.8 mm BeRefroidissement EauHomogénéité Homogénéité du tube : ± 10% avant correction par filtration.

Utilisation du tube ayant la meilleure précision du marchéCertification Tube RX certifié NFC 74-100.

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2. PARTENARIAT TECHNOLOGIQUE ET SCIENTIFIQUE

L'X-RAD 225Cx est une plateforme d'imagerie et de radiothérapie pleinement fonctionnelle qui a été conçue pour être flexible afin de répondre aux besoins actuels et futurs des équipes de recherche. Cela se traduit par une évolution constante du produit induite par les avancées technologiques et les découvertes scientifiques.

L'acquisition d'un X-RAD 225Cx permet de rejoindre la communauté d'utilisateurs pour bénéficier des recherches de chacun et créer des synergies communes. Au-delà de la collaboration uniquement logicielle et matérielle, la communauté des utilisateurs d'X-RAD 225Cx offre des perspectives multiples pour mener à bien ses recherches. Depuis 2010, la communauté se réuni annuellement lors des conférences ASTRO et AAPM.

MISE EN SERVICE ET SPÉCIFICATIONS D'INSTALLATION

La livraison, la mise en service et la formation à l'utilisation font partie de la fourniture de Cegelec NDT - PES. Cegelec NDT - PES fourni également le contrôle réglementaire après installation, réalisé par un organisme agréé.

Livraison et installationTaille du local Local de 3m x 3m recommandé La cabine est entièrement auto protégée avec un débit de dose Auto blindage inférieur à 1µSv/h permettant de placer l'appareil en zone publiqueDurée d’installation 2, 3 joursDurée de formation 2, 3 jours La formation sera assurée sur site. Deux niveaux de formation seront proposés : formation utilisateur et formation Indiquer les formations prévues administrateur. La formation est assurée par groupe de quelques personnes (5 à 10 max suivant le niveau). Pour un fonctionnement optimal, l'appareil doit posséder une Mise à la terre mise à la terre indépendante. Prévoir un câble d'une section minimum de 13mm². Alimentation électrique 400/230 VAC, 3PH+N+T, 50/60Hz 8kVATempérature de fonctionnement 10°C à 30°CElectricité Une armoire électrique avec disjoncteur doit être située à une distance maximale à 3 mètres de l'appareilHauteur minimum pour l’installation L'appareil est livré en une seule pièce, la hauteur minimum de passage est de 2.30 m (168cm * 130 cm)Documentation Fourniture du manuel utilisateur en françaisCharge au sol L'utilisateur doit s'assurer que le chemin de passage et le lieu d'installation final support la charge au sol requise de : 1.5T/m²Ventilation du local L'équipement a un dégagement thermique d'environ 3000W pendant la production de RX à pleine puissance, il est nécessaire d'adapter la ventilation en conséquence.

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1.9.5 Logiciel de planification de traitementPour réaliser des traitements complexes, une application dédiée est nécessaire. Etant donné qu'il n'existe pas actuellement de logiciel commercial pour le traitement du petit animal (base énergie, courte distance) une application libre, développée sous MATLab, est fournie avec l'appareil. Cette application nécessite l'installation d'une licence MATLab sur l'ordinateur (licence non fournie) et le code est accessible pour que l'utilisateur puisse adapter et développer l'application. Une fois que le planning de traitement est créé, il est exporté pour être utilisé avec le logiciel de contrôle « Pilot » de l'X-RAD 225Cx.

En option, il est proposé la fourniture d'une application métier issue du milieu médical afin de réaliser des plannings de traitement identique à ceux utilisés dans le milieu hospitalier. Le logiciel est édité par le laboratoire RaySearch qui est un acteur majeur dans la fourniture de logiciels de TPS (Treatement Planning Software). Le logiciel est actuellement en phase d'installation pilote avec le centre hospitalier de Toronto. Il sera disponible à l'installation pour les autres utilisateurs courant d'année 2012.

1.9.6 Logiciel « Co-Pilot » (option)Ce logiciel en option, permet d'importer des images au format DICOM provenant d'autres plateformes d'imagerie et de les fusionner avec celles générées par l'X-RAD 225Cx. Cela permet d'augmenter la précision du traitement.

1.4 Refroidissement

Le tube à rayon X doit être constamment refroidit. Cette fonction est assurée par un refroidisseur à air ou à eau (suivant configuration).

Caractéristiques techniques du refroidisseur air/eau :

Il a pour fonction d'évacuer la chaleur générée dans le tube à rayons X. Le fluide utilisé pour refroidir le tube est de l'eau.

,Résumé technique partie refroidisseurCapacité de refroidissement 4000 WType de condenseur eau/air (eau/eau disponible en option)Alimentation 230 VAC, 2.5A (branché sur le générateur)Dimensions 479 x 398 x 481 mmMasse 38 kg (sans eau)Nuisance sonore 55 dB(A) à un mètre

Caractéristiques techniques du refroidisseur eau :

Il a pour fonction d'évacuer la chaleur générée dans le tube à rayons X. Le fluide utilisé pour refroidir le tube est de l'huile.

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X-RAD 225CX - 156 - X-RAD 225CX

Résumé technique partie refroidisseurCapacité de refroidissement 4000 WType de condenseur Huile/eauAlimentation 230 VAC, 2.5A (branché sur le générateur)Dimensions 620 x 350 x 650 mmMasse 45 kg (sans huile)Nuisance sonore 55 dB(A) à un mètrePression maxi arrivée d’eau 9,5 bar

Le refroidisseur doit être placé à proximité (5m, possibilité jusqu'à 20m). Une arrivée d'eau de ville ou d'eau glacée et une évacuation d'eau doivent également être mises à disposition.

1.5 Filtres, collimateurs et accessoires d’irradiation

L'X-RAD 225CX dispose d'un ensemble d'accessoire afin de modifier le champ du faisceau à rayons X. Ceux-ci sont interchangeables et peuvent être personnalisés. Les accessoires présentés en option ne sont pas inclus dans l'offre de base.

1.5.1 Adaptateur en sortie de tubeEn sortie du tube, un dispositif d'attache permet de monter les différents filtres, les collimateurs et le contrôle de mesure de dose. Les différents accessoires peuvent être échangés rapidement et sans outils.

1.5.2 Pré-collimateurL'adaptateur en sorti de tube dispose également d'un pré collimateur fixe permettant d'obtenir un champ carré de 20x20cm au niveau de l'écran de détection.

1.5.3 Obturateur haute vitesse (option disponible courant 2013) L'adaptateur en sorti de tube peut être remplacé par un dispositif contenant un obturateur haute v i te s se du faisceau à rayon X. Cette option sera disponible courant 2012 et permettra de réaliser des images et des irradiations de très courtes durées (jusqu'à 100ms). Il sera piloté par le logiciel ou par un trigger externe.

1.5.4 Support de filtreAfin de réaliser la filtration du faisceau RX, l'adaptateur de sortie de tube dispose d'une fente pour insérer un filtre. Une fois inséré, il est maintenu en place par un système de bille à ressort. Aucun outil n'est requis pour monter ou retirer le filtre.

1.9.4 Fluoroscopie et options de traitement rapideAfin de répondre au besoin de nombreux utilisateurs qui souhaitent effectuer une irradiation ou une fluoroscopie basique, le logiciel de traitement Pilot permet de réaliser des traitements rapides sur un seul axe en utilisant l'outil de contrôle de positionnement (x, y, z rotation).

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1.9.3 Application CBCT scanUne fois qu'un protocole est défini, un volume peut être scanné et une zone peut être ciblée pour le traitement. Les scans d'acquisition sont affichés en temps réel. Des protocoles de traitement simples peuvent être générés en utilisant les outils de ciblage du logiciel, des protocoles plus complexes peuvent

être importés à partir du programme de traitement MATLab..

1.5.5 Mesure de la dose en temps réel (en option)

Au niveau de l'adaptateur de sorti de tube, il est possible de monter une chambre de ionisation surfacique couvrant la totalité du faisceau afin de mesurer en temps réel la dose délivrée par le tube. L'information mesurée est reportée sur un logiciel dédié. Une prochaine mise à jour du logiciel « Pilot » permettra d'intégrer cette information directement dans le logiciel. Afin de réaliser l'étalonnage des sondes, il est recommandé d'utiliser un appareil de calibration de dose (proposé en option).

1.5.6 Support de collimateurL'adaptateur en sorti de tube permet de monter et démonter sans outil une vaste gamme de collimateurs fixes.

1.5.7 Repérage laserUn système de repérage composé de 3 lasers permet de visualiser la position de l'iso centre.

1.5.8 Webcam (option)En option, il est possible d'ajouter une webcam à l'intérieur de la cabine afin de visualiser directement sur l'ordinateur le déroulement de l'opération. Il est également possible de visualiser l'intérieur de la cabine grâce à la fenêtre.

1.5.9 Collimateurs (options)Afin de collimater le faisceau RX, plusieurs collimateurs sont disponibles : Rond : 1mm, 2.5mm, 3.5mm, 5mm, 10mm, 15mm, 25mm Carré : 10mm, 20mm, 40mm Rectangulaire : 10x30mm, 30x40mm Personnalisé : un collimateur personnalisable est également fourni (forme de sortie à définir dans un

carré de 100 mm de cotéTous les collimateurs sont fabriqués en laiton et plomb et sont constitués de deux étages de collimation afin de réduire les effets de pénombre. Une fois en place, la distance entre l'extrémité du collimateur et l'iso-centre est de 7cm.

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1.5.10 Filtres

Des filtres peuvent être montés à la sortie du tube afin de modifier le spectre d'émission. De base, un jeu de deux filtres est fourni. Toute autre combinaison de filtre peut être réalisée sur demande (option). Il est également possible de réaliser ses propres filtres en changeant le ou les matériaux de la fenêtre du filtre.

Pour réaliser de l'imagerie ou des irradiations à faible tension (10-100kV), le filtre F1 est recommandé. Il est composé de 2mm d'aluminium (couche de demi-atténuation de 2.8mm Al à 100kV).

Pour réaliser des irradiations à haute énergie, le filtre F2 est recommandé. Il est composé de 0.3mm de cuivre (couche de demi-atténuation de 0.9mm Cu à 225kV).

1.6 Débit de doseL'Xrad 225Cx permet de faire varier le débit de dose à délivré par le tube à rayons X. Celui-ci déprendra des paramètres retenus pour la génération des rayons X (kV et mA) ainsi que de la filtration et de la collimation. Ce débit de dose peut être délivré sur 360°.

Résumé débit de doseDébit de dose De 10cGy jusqu'à 4 Gy/min à 30cm (iso-centre) pour un champ de

10cm x 10 cm Gradient de dose (d ) 0.2 mm80-20

Champ d’irradiation Lorsque le spécimen est placé à l'iso-centre, le champ maximum d'irradiation est de 10cm². Il est possible de traiter des souris (jusqu'à 3 simultanément) des rats et des marmousets. Cette configuration permet également de réaliser un scan 3D

Champ maximum Lorsque la table support est placée en position passe, le champ couvert par le faisceau RX peut aller jusqu'à 20cm². Il n'est cependant plus possible de faire une reconstitution 3D dans cette position non iso-centrique.

1.7 Système rotatif et de positionnementL'X-RAD 225Cx possède un bras rotatif en forme de C sur lequel sont montés le tube RX et, diamétralement opposé, le panneau de détection numérique. L'ensemble peut effectuer une rotation complète sur 360° permettant de générer une tomographie du spécimen ainsi que son traitement sous n'importe quel angle. Le support d'animal permet de déplacer le spécimen suivant les 3 axes x,y, z pour contrôler précisément les zones à traiter.

1.9.2 Application de calibration « PilotCal »Afin d'optimiser le fonctionnement du système d'imagerie, il est nécessaire de réaliser une calibration pour calibrer et aligner l'image et ajuster les « zéros » des actionneurs mécaniques. Cette procédure est à faire tous les trois mois environ.

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X-RAD 225CX - 912 - X-RAD 225CX

Résumé technique partie acquisition, irradiation et reconstruction Dell Precision Quad Core Xeon Workstation Windows 7, 64 Bit Écran 23” 16Gb RAM 500 GB RAID Dual 100 MHz Ethernet CardsPupitre d’acquisition et d’irradiation et DVD R/Wreconstruction informatique Reconstruction 2D et 3D à partir du logiciel “Pilot” Export des images format DICOM 7 et RAW, import des images en DICOM Applications logiciels d'acquisition et de traitement fournisTaille des données d’acquisition et de Dépend des paramètres d'acquisition, de l'ordre de 200 Mo pour un reconstruction volume completTemps de reconstruction de l'image Dépend du volume et de la résolution, de l'ordre de quelques minutes. L'affichage en temps réel est assuré par le processeur vidéoExport des fichiers dans un format DICOM,…. L'export d'image se fait au format DICOM ou RAW. Les traitementsUtilisation des fichiers sur d'autres et le planning sont sauvegardés dans une base de données ouvrablesplateformes sur n'importe quel PC sans installation d'une licence propriétaire

1.9 Suite logiciel

1.9.1 Logiciel de contrôle « PilotXRAD »Le logiciel PilotXrad est le principal logiciel de contrôle de l'X-RAD 225Cx. Il a été développé pour fournir une interface claire et fonctionnelle afin de réaliser les acquisitions et les traitements des spécimens. Les scans ainsi que les irradiations sont classés en base de données et triés par chercheur et/ou études. Chaque programme de traitement ou scan peut être créé et partagé par l'ensemble des utilisateurs en suivant les instructions. Il est également possible de réaliser une tomographie ou un scan rapide sans avoir besoin de créer un programme de traitement complexe.

1.7.1 Système rotatifLe bras de support en C est motorisé à son extrémité axiale et l'ensemble des câbles du tube RX et du panneau d'acquisition numérique est évacué à l'extérieur par l'axe de rotation. Pour garantir une meilleure stabilité en rotation, le bras en C est fixé à un anneau de guidage. L'anneau de guidage permet également la fixation d'équipements supplémentaires. Des switchs de fin de course sont installés sur le bras afin de prévenir tout dommage. Le contrôle de la rotation est effectué grâce au logiciel. Ce système unique de rotation autour du spécimen permet de le maintenir immobile durant l'irradiation ou l'imagerie à 360°, ce qui offre une précision optimale. En sortie du tube, dans l'axe du faisceau RX, se trouve le porte filtre, la sonde de mesure de dose ainsi que le collimateur réglable.

Résumé technique conteneurVolume d’irradiation utile Diamètre maximum : 14cm diamètre x 10cm long pour 1539 cm3.Diamètre d’irradiation A l'iso-centre, la distance entre la table de support et l'extrémité des

collimateurs est de 7cmConteneurs interchangeables, durée de vie La platine de support accepte une très large variété de conteneurs. Le

concept de cette platine est de permettre aux utilisateurs de développer leurs propres fixations et supports. Etant donné que c'est le système d'imagerie qui tourne autour du spécimen, il est possible de fixer une grande variété de supports et des supports d'autres systèmes.

Vitesse de rotation De 0 à 3 tr/min. Typiquement 1tr/min pour l'imagerie, dépend de la dose souhaitée pour l'irradiation

Précision de rotation Meilleur que 0.1°Précision de ciblage Meilleur que ± 0.5mm

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X-RAD 225CX - 1110 - X-RAD 225CX

1.7.2 Table de positionnementLa table support permet d'effectuer des déplacements suivant les trois axes x, y, z. Les mouvements sont contrôlés par des moteurs linéaires pilotés directement par le logiciel. La table support permet de fixer le support spécimens par un système d'attache rapide. La table support est également compatible avec un grand nombre de supports extérieurs et peut être facilement modifiée pour s'adapter à des montages très variés.

Résumé technique partie support et immobilisation de l’objet à irradierMatériaux Table support interchangeable et amovible en fibre de carbone. Tous

types de support peuvent être montés sur la tableDimensions 80mm x 300mmCharge maximale Jusqu'à 9 kgCompatibilité Possibilité d'adapter un grand nombre d'autres supports. Un plateauLe support est-il compatible CT tournant pour les spécimens peu également être montée.(autres constructeurs) Système « Minerve » compatible avec adaptateur (non proposé dans

cette offre)Mouvements Précision : meilleure que 75µmPrécision de mouvement de la table support Vitesse : jusqu'à 36mm/secsuivant les trios axes x, y et z Axe X : 133mmDébattement possible Axe Y (vertical) : 183mm Vitesse de déplacement Axe Z : 133mmDescriptions des solutions possibles pour le Il est uniquement fourni un support pour positionner des spécimenspetit animal La compatibilité avec le système « Minerve » permet de réguler la

température et d'introduire des gaz. La table support est compatible avec en grande variété d'autres supports après réalisation de l'attache adéquate.

1.8 Imagerie numériqueL'X-RAD 225Cx possède un système de radioscopie numérique. Il repose sur le panneau d'acquisition numérique Perkin Elmer XRD 0820. Le panneau est monté en opposition du tube, et à 60 cm de celui-ci. Il dispose d'un écran de protection motorisé pour le protéger lors des irradiations à haute énergie. L'écran est piloté automatiquement par le logiciel. A l'arrière du panneau, un écran en plomb assure une première protection contre les rayonnements.

Résumé technique écran numériqueDescription du panneau utilisé Perkin Elmer XRD 0820

Dimension de la zone de détection 200x200mm² Nombre de pixels 1024x1024 pixels Résolution du capteur (taille des pixels) 200µm Valeur du champ en vue volumétrique 0.2mm Images par seconde 15img/s à 200µm, 30img/s à 400µm (2*2 binning) Dynamique supérieure à 80 dB Convertisseur Analogique Numérique 16 bit Niveau d’énergie 40 keV à 225 keV Durée d‘intégration minimum 66.7 ms à 200µm, 33.4ms à 400µm (2*2 binning)

Durée d’acquisition minimum Le temps d ’acquisition est contrôlé par la vitesse de rotation. La Guidage par l’image durée typique est de 60sec pour une acquisition sur 360°. Utilisation d’images importées de l’IRM La visualisation est réalisée en temps réel, mais la reconstruction

complète dépendra de la taille du volume à reconstruire.Champ transaxial de l’imageNombre de plans de coupe reconstruit Plusieurs épaisseurs peuvent être choisies, en général 1mm.Epaisseur des coupesRecouvrement des coupesMode fluoroscopie Oui

Station de travailPour assurer le pilotage de l'appareil et le traitement d'image, l'X-RAD 225Cx est livré avec une station de travail Dell équipé d'un processeur Xeon 6 cœurs et d'un écran 23 pouces. Il dispose d'un large espace de stockage sur disque dur. La configuration évolue en fonction des dernières sorties matérielles. Le système d'exploitation est Windows 7, 64bits. Pour plus de confort un écran additionnel est fourni si l'option webcam est sélectionnée. L'accès à l'ensemble des fonctionnalités de Windows étant disponible, il est possible d'intégrer l'ordinateur au réseau de l'entreprise.

Image d’une coupe 3D de 3 souris