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Faculté de Médecine de LILLE ___________ Biophysique et Imagerie Médicale

__ Faculté de Médecine de LILLE _____________ Biophysique et Imagerie Médicale __ ____ Dr S. Coequyt 2005 __________________________________________ 64 ______ RADIODIAGNOSTIC De la radioscopie à la scanographie Dès la découverte des rayons X , deux tendances se sont opposées : la radioscopie et la radiographie (cf. p. 41). De 1920 à 1950, le matériel développé par les physiciens et fourni par les industriels (tables de radiologie, développeuses automatiques, matériel de radioprotection, etc.) a été validé par les médecins utilisateurs. La radiologie conventionnelle s’est imposée comme la technique de base de l’imagerie. Régulièrement l’adaptation des matériels et des produits pharmacologiques accompagne les progrès médicaux. C’est ainsi que sont apparus la tomographie conventionnelle, la mammographie, la radiographie panoramique dentaire, l’angiographie. Depuis les années 1980, l’évolution explosive de l’informatique autorise les explorations par imagerie numérique, telles que l’angiographie numérisée, la scanographie et dans le sillage, toutes les techniques modernes d’exploration dérivant des mêmes concepts de base. I LA RADIOSCOPIE I - 1 ) Radioscopie conventionnelle - Technique : Les photons X non absorbés par le thorax sont détectés par la fluorescence d’un écran de sulfure de zinc ou de cadmium. Une vitre au plomb limite l’irradiation de l’observateur (directement dans le faisceau de rayonnement). La dose absorbée est cependant loin d’être négligeable tant pour le malade que pour le médecin. - Avantages : Simple, de faible coût, existe uniquement dans des zones peu équipées. L’étude cinétique des organes est possible : cœur, poumons, diaphragme. - Inconvénients : Faible définition et faible luminance, adaptation dans l’obscurité pour l’observateur (vision scotopique). Irradiation importante, actuellement dissuasive. Absence de document objectif. __ Faculté de Médecine de LILLE _____________ Biophysique et Imagerie Médicale __ ____ Dr S. Coequyt 2005 __________________________________________ 65 ______ La radioscopie conventionnelle a été responsable d’une radiopathologie médicale qui n’existe plus actuellement. Si la fréquence des leucémies était dix fois supérieure chez les radiologistes avant 1930, elle est devenue actuellement identique à celle de la population générale. Cette amélioration coïncide avec la création de la CIPR (commission internationale de protection radiologique), en 1928. Pour le patient, la dose absorbée pouvait nettement dépasser 0,1 Sv par examen, cent fois supérieure par rapport aux techniques actuelles. La radioscopie conventionnelle est une technique en voie de disparition. I - 2 ) Radioscopie à amplificateur de luminance. - Technique : Un premier écran fluorescent (écran d’entrée) reçoit l’image radiante convertie en faisceau d’électrons focalisé sur un second écran (écran de sortie), par un système de lentilles électroniques. Cette image de 5 à 10 000 fois plus lumineuse que l’image primaire peut être observée en vision photopique, mais aussi être photographiée ou enregistrée par une caméra de télévision. - Avantages : La dose absorbée par le patient est réduite d’un facteur supérieur à 100 pour le patient. La dose reçue par le médecin est quasi-nulle, l’observateur n’est pas dans le faisceau du rayonnement ionisant. Les études dynamiques sont réalisables, transit, positionnement du malade, choix du cliché, cathétérisme guidé. - Inconvénients : La résolution de l’image est réduite. La dose délivrée au cours du temps de scopie est le l’ordre de 1 mSv par mn. II LA RADIOPHOTOGRAPHIE L’écran fluorescent est photographié puis le document est dans un second temps analysé par le radiologue. L’irradiation est environ dix fois plus faible qu’en radioscopie conventionnelle, mais dix fois plus forte qu’en radiographie. Cette technique est encore utilisée en médecine du travail ou en médecine scolaire et universitaire (camion de radio) et tend aussi à disparaître, tout comme le dépistage de masse non orienté. __ Faculté de Médecine de LILLE _____________ Biophysique et Imagerie Médicale __ ____ Dr S. Coequyt 2005 __________________________________________ 66 ______ III LA RADIOGRAPHIE C’est la technique de référence, modèle de l’imagerie médicale par atténuation. La cassette contient un film sans écran (radiographie des mains et des poignets) ou le plus souvent avec écran renforçateur (cf. p.41). L’irradiation est très faible, de l’ordre de 1 mSv pour une radiographie de thorax. - Technique : Les paramètres de l’image en kV et mAs sont fixés. - Avantages : Les flous sont minimisés (cf. p.43), afin d’obtenir une définition maximale. L’irradiation est très faible et le film radiologique est un document objectif pouvant être stocké et comparé. - Inconvénients : L’image est planaire, c’est à dire en deux dimensions, responsable d’une confusion des plans superposés. exemples : - cliché haute tension (thorax) 120 keV, 3 mAs - cliché basse tension (bassin) 70 keV, 40 mAs III LA TOMOGRAPHIE CONVENTIONNELLE épaisseur de coupe déplacement de la source déplacement du film La source et le film sont liés de façon mécanique ou électromécanique, de telle manière que l’image de la lésion reste fixe sur le film, pour un plan déterminé, par homothétie. Les structures sus et sous-jacentes ne sont pas fixes et paraissent floues sous forme de traînées. On privilégiait ainsi un plan de coupe. Il était possible d’effacer les structures osseuses du thorax en pneumologie par déplacement linéaire, dans d’autres cas les déplacements source-film étaient elliptiques, spiralés ou hypocycloïdaux. La tomographie conventionnelle a rendue de très nombreux services en imagerie médicale, particulièrement en pathologie thoracique, cependant, depuis quelques années la technique devient obsolète, essentiellement depuis la naissance de la tomographie assistée par ordinateur (scanographie) __ Faculté de Médecine de LILLE _____________ Biophysique et Imagerie Médicale __ ____ Dr S. Coequyt 2005 __________________________________________ 67 ______ IV LA TOMODENSITOMETRIE OU SCANOGRAPHIE La tomodensitométrie (TDM) ou scanographie est une technique d’imagerie numérique représentant, dans un plan de coupe, les coefficients d’atténuation des tissus rencontrés par le flux de rayons X . Le principe mathématique de la reconstruction des images est connu depuis 1917 (RADON, physicien autrichien), mais il fallu attendre les années 70 pour qu’apparaissent les premières applications médicales. Le brevet du prototype industriel est déposé pour la firme EMI en 1972 par G.N. HOUNSFIELD, prix Nobel en 1980. Suite à l’apparition de la scanographie, l’imagerie médicale entre dans l’âge adulte. L’obligation d’un choix parmi les examens est apparue, ainsi que la nécessité du contrôle et la validation des techniques face à l’engouement des médecins et du public. IV - 1 ) Principe Le principe est d’obtenir des coupes (tomos) de l’organisme après une acquisition axiale transverse et reconstruction informatique de l’image numérique. La reconstruction est réalisée par rétroprojection utilisant la transformée de FOURIER. Cette technique est classique en traitement du signal ou d’images. L’idée fondamentale de HOUNSFIELD est de restituer l’image par un codage de gris (cf. p. 58) dont l’échelle (correspondant à une fenêtre variable) est choisie en fonction des différences d’atténuation à analyser (paragraphe IV - 4). épaisseur de coupe déplacement de la source déplacement du film sagittale frontale transversale L’acquisition se fait sous forme d’une pile d’images transverses. Le traitement informatique reconstruit les différentes coupes qui peuvent être : - transversales - sagittales - frontales. On élimine ainsi les superpositions d’organes, inévitables dans les techniques conventionnelles. __ Faculté de Médecine de LILLE _____________ Biophysique et Imagerie Médicale __ ____ Dr S. Coequyt 2005 __________________________________________ 68 ______ Techniques conventionnelles La réalité en trois dimensions (3D) est analysée en deux dimensions (2D). Les superpositions anatomiques et les diverses causes de flou limitent la qualité de l’image. Techniques tomographiques La mesure axiale transverse, réalisée sur de multiples projections paramètrées par l’angle de mesure, reconstitue le plan de coupe. L’image s’affranchit des superpositions. Le fenêtrage (cf. p. 74) permet une différenciation de contraste bien plus importante qu’en imagerie classique. Une pile de coupes superposées reconstitue l’image en trois dimensions, plus intuitive car plus conforme à la réalité physique. La mise en équation de la tomodensitométrie (TDM), est le résultat de la généralisation de la loi d’atténuation linéique précédemment exposée (cf. p. 29). En scanographie, il ne s’agit plus de l’absorption d’un flux dont la surface égale celle de la zone à examiner, mais de l’absorption d’un mince pinceau de rayons X , traversant le milieu biologique hétérogène. Ce pinceau est déplacé pas-à-pas, par translation ou par rotation. Les schémas ci-contre illustrent le passage de l’équation fondamentale pour un milieu homogène Φ = Φ0 exp ( - µ x ) à Φ = Φ0 exp ( - µ1 x1 - µ2 x2 - µ3 x3) pour trois milieux de coefficients d’absorption différents. Ce que l’on généralise sans difficulté pour n milieux : Φ = Φ0 exp ( - µ1 x1 - .. - µi xi - ..- µn xn) µ x Φ 0 Φ Φ0 Φ x 2 µ2 1 µ 3 x3 µ 1 x Cette dernière équation est souvent écrite sous une forme équivalente, résumant la somme des atténuations partielles responsables de l’atténuation globale : __ Faculté de Médecine de LILLE _____________ Biophysique et Imagerie Médicale __ ____ Dr S. Coequyt 2005 __________________________________________ 69 ______ Φ = Φ0 exp ( - x ) ⇔Log Φ0 Φ = x , d' où Log Φ0 Φ = µ1.x1 + µ2 .x2 + ... + µi .xi + ... + µ n.xn = i =1 n ∑µi .xi IV - 2 ) Acquisition des données L’évolution technologique a été telle que l’on parle, aujourd’hui encore, de plusieurs « uploads/Sante/ radiodiagnositc.pdf