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Le rayonnement et son impact sur la thérapie Applications médicales 19 1. INTRO

Le rayonnement et son impact sur la thérapie Applications médicales 19 1. INTRODUCTION : L’imagerie médicales et l’analyse biologique complètent la démarche diagnostique du médecin fondée sur l’histoire de la maladie et l’examen médical du patient. Il y a quatre grandes techniques d’imagerie médicales ; elles utilisent les rayons X (radiologie), les rayons gamma (médecine nucléaire), les ultrasons (échographie), et les champs magnétiques (imagerie par résonance magnétique). Ces techniques permettent d’analyser la morphologie ou d’étudier la fonction d’un organe, en effet les qualités intrinsèques et le sens médical des images obtenues dépendent fondamentalement du principe physique utilisé : En radiologie, ce sont les différences de densité au sein d’un tissu, par exemple du fait la présence d’une tumeur, ou de différents organes entre eux, qui sont mise en évidence, la radiologie pulmonaire, la mammographie, le scanner (tomodensitométrie a rayon X) sont des examens de radiologie. En médecine nucléaire, c’est l’utilisation de la scintigraphie ou la tomographie à émission de positon (TEP) en diagnostic, ou l’utilisation de la radiothérapie en thérapie. En échographie, des ultrasons sont utilisés, pour former l’image échographique, ou l’exploration Doppler. En imagerie par résonance magnétique c’est la propriété magnétique élémentaire du noyau d’hydrogène (le spin) placé dans le champ magnétique élevé et stable qui permet de reconstruire, en coupe tomographique, la densité de l’eau dans les interactions magnétiques. [13] Le rayonnement et son impact sur la thérapie Applications médicales 20 2. La radiologie : 2.1. Introduction : La radiologie est le domaine des techniques d’imagerie utilisant la transmission des rayons X à travers les tissus. Le pouvoir de pénétration des rayons X et l’atténuation différentielle de ces photons par les structures anatomiques internes permettent l’imagerie morphologique du corps humain. [3] 2.2. Bref historique de la radiologie : L’histoire de radiologie commence le 28 décembre 1895 lorsque le physicien Wilhelm Röntgen découvre par hasard, dans l’obscurité de son laboratoire, les rayons X émis par les électrons d’un tube cathodique. Cette technique permettent de voir l’intérieur du corps humain va connaitre un rapide essor et, progressivement, de nombreuses améliorations. en 1948, John W.Coltman décrit le principe de l’amplificateur de brillance, dont le gain permet une grande sensibilité. Disponible commercialement en 1953 ce détecteur va permettre de sortir de noir les salles de radiologie et de développer les techniques de radioscopie à faible dose. Au début des années 1970, la disponibilité des moyens informatiques va rendre possible l’avènement du scanner X, dont le brevet de base est déposer en 1972 par Godefroy N .Hounsfield, prix Nobel en 1979, avec Allan M.Cormarck, pour cette découverte. C’est le début de l’image numérique en radiologie médicale. La radiologie numérique connait une forte progression depuis 2000 grâce à l’arrivée sur le marché des détecteurs plats dont l’utilisation se généralise dans toutes les modalités. [3] Figure III.1: Wilhelm Roentgen Le rayonnement et son impact sur la thérapie Applications médicales 21 2.3. Principe de base de la radiologie : L’image radiologique est obtenue grâce à la différence d’atténuation des rayons X par les tissus. Une source de rayonnement X étant placée d’un coté de sujet, les rayons X traversent le sujet, plus au moins en fonction de la nature et de la structure des tissus rencontrés. Du coté opposé à la source, l’image radiographique est obtenue en faisant une cartographie de la quantité de rayonnement X transmise à travers le sujet. Les structure anatomiques ont des opacités radiologiques différentes qui se traduisent ainsi en contraste et forment l’image radiologique ou radiographique. [3] 2.4. Production des rayons X : Le tube à rayon X délivre toujours du tube de Coolidge de 1906. Il s’agit d’une enceinte à vide, contenant une cathode et une anode, soumise à une différence de potentiel élevée pouvant varier entre 30 et 160 KeV pour les applications de radiodiagnostic. L’émission du rayonnement X est obtenue par l’interaction d’électrons à grande vitesse avec le matériau constituant l’anode. Le vide est indispensable pour éviter l’interaction des électrons avec l’air. La cathode est destinée à fournir le faisceau d’électrons. Elle est constituée d’un filament de tungstène, entouré d’une pièce appelée pièce de concentration. Le filament chauffe par le courant électrique qui le traverse émet des électrons par effet thermoélectronique. Ces électrons, soumis au fort champ électrique présent dans tube, sont arrachés du voisinage de la cathode et sont accélérés pour venir frapper l’anode. Ce courant d’électrons définit l’intensité dans le tube, exprimé en mA. L’ensemble est insère dans une gaine assurant l’isolation électrique, le refroidissement du tube, la sélection par collimation de l’angle solide d’émission des rayons X souhaité et la protection contre les rayonnements non désirés. [3] Le rayonnement et son impact sur la thérapie Applications médicales 22 Figure III.2 : Principe de fonctionnement de tube Coolidge 2.5. Domaines d’applications : 2.5.1. La radiologie générale : La radiologie générale ou conventionnelle couvre la majorité des applications d’imagerie : radiographie du squelette, radiographie des poumons, radiographie de l’abdomen, etc. La radiologie conventionnelle peut se décliner en deux grandes familles : Le radiodiagnostic réalise dans des installations fixes réservés à cette discipline ; Le radiodiagnostic mis en œuvre ponctuellement à l’aide d’appareils mobile, notamment au lit de malade, cette pratique est cependant limitée au cas des patients intransportables. [13] Le rayonnement et son impact sur la thérapie Applications médicales 23 Figure III.3 : salle de radiologie (EPSP ES-SENIA) Les rayons X utilisés en médecine ont une énergie généralement comprise entre 25 et 130 KeV qui est modulée selon la cible et le besoin (principe ALARA : il faut utiliser la juste dose). Voyons quelles sont les applications en fonction des gammes d’énergie : De 25 à 50 KeV : gamme des rayons peu pénétrants « mous », la où les tissus mous sont bien discriminés, à l’inverse des tissus denses qui apparaissent opaques sur l’image. L’intensité parvenant au détecteur étant faible, l’utilisation de ces rayons peu énergétiques nécessite un temps de pose plus long, ce qui conduit le patient à recevoir une dose plus élevée. C’est la gamme utilisée pour la radiographie de petits os (main). De 60 à 90 KeV : gamme où les rayons sont plus pénétrants, cette gamme est utilisées pour la radiographie d’os plus gros (d’os, épaule, bassin). De 100 à 130 KeV : gamme de rayons très pénétrants, cette gamme permet d’avoir accès à un organe plus profond et/ou situé derrière des os, en radiographie du thorax par exemple. [7] Le rayonnement et son impact sur la thérapie Applications médicales 24 2.5.2. La mammographie : La mammographie (radiologie des seins) connait un développement important compte tenu de l’incidence croissance des cancers de sein chez la femme, cette technique d’imagerie restant a ce jour la plus fiable pour assure une détection précoce .On cherche à détecter des opacités tumorales de faible contraste associes ou non a des foyers de microcalcifications (dimensions typiques : quelque certaines de Um). La mammographie est réalisé avec un équipement dédié, utilisant un tube a rayons X le plus souvent à anode de molybdène et une filtration de molybdène, délivrant un spectre d’énergie moyenne 17 KeV bien adaptée, le sein est comprimé pour diminuer le rayonnement diffusé, important à basse énergie. [14] Figure III.4 : Salle de mammographie (EPSP ES-SENIA)  La mammographie de dépistage : Une mammographie peut être réalisée soit dans le cadre d’un dépistage du cancer du sein (mammographie de dépistage) soit en présence de symptômes (mammographie de diagnostic). La mammographie est l’examen de référence de dépistage du cancer du sein. Elle permet de mettre en évidence des cancers de petite taille, à un stade précoce, avant l’apparition de symptômes. Le rayonnement et son impact sur la thérapie Applications médicales 25 Parfois, le radiologue peut compléter cet examen par une échographie qui lui permet d’analyser plus finement cette lésion.  Mammographie de diagnostic : Une mammographie est réalisée lorsqu’une patiente présente des symptômes pouvant faire évoquer un cancer du sein comme un écoulement du mamelon, une rougeur de la peau, une « boule » dans le sein, etc. Le médecin radiologue peut ensuite compléter cette mammographie par une échographie et/ou un prélèvement de l’anomalie. [9] 2.5.3. Tomodensitométrie : Le scanner X, La tomographie X médicale (ou TDM pour tomodensitométrie) appelée aussi computerized tomography (CT) scan ou computed assisted tomography (CAT) scan parles Anglo-Saxons est une modalité d’imagerie morphologique permettant de fournir, dans un plan de coupe, la distribution de la densité de tissus humains [15]. Elle repose sur la détection d’un faisceau de rayons X tournant autour du patient et de l’analyse de son interaction avec la matière, le faisceau transmis est détecté électroniquement puis numérisé. L'image est ensuite reconstruite grâce à des algorithmes de reconstruction puis visualisée. L'acquisition de plusieurs coupes adjacentes, à partir des différentes projections, conduit à l'information tridimensionnelle. 2.5.3.1.Principe de la TDM : La tomodensitométrie comme la radiologie est basée sur l’utilisation des rayons X. Les X sont une forme de rayonnement électromagnétique constitué de photons dont l’énergie va de quelque eV à plusieurs dizaines de MeV et de longueur d’onde comprise entre 10-12 et 10-14 m. Ils peuvent être générés par uploads/Sante/applications-pdf.pdf