QUALITÉ DE L’IMAGE EN TDM Christophe AURIAC Manipulateur Cadre de Santé Service de Neuro-Radiologie Hôpital Bretonneau CHRU de TOURS

QUALITÉ DE L’IMAGE EN TDM Comme dans toute l’imagerie, 2 paramètres expriment la qualité de l’image : - la résolution spatiale - la résolution en densité Connaître ces paramètres permet d’exploiter au maximum les capacités de chaque appareil et de réaliser un examen de qualité.

RÉSOLUTION SPATIALE Définition C’est la capacité que possède un appareil pour détecter les plus petits détails à haut contraste (c’est à dire qui auront une différence de densité élevée). On peut comparer la résolution spatiale au pouvoir séparateur de l’œil.

Comparatif Elle se mesure en nombre de paire de lignes par centimètre et se situe entre 8 et 20 Pl./cm (pour les TDM haut de gamme) suivant l’algorithme de reconstruction. Par comparaison : - film mammo 120 à 140 Pl/cm - film radio 50 à 80 Pl/cm - écran à mémoire 25 à 50 Pl/cm - fluographie numérisée 15 à 24 Pl/cm

Facteurs intrinsèques Taille du foyer la géométrie du système le nombre de détecteurs et leur taille : échantillonnage linéaire

Facteurs extrinsèques

Résolution spatiale et épaisseur de coupe Les coupes fines favorisent la résolution spatiale car elle diminue le risque de volume partiel. 1 mm en haut, 5 mm en bas

Résolution spatiale et échantillonnage angulaire Plus le nombre de projection est grand, meilleure est la résolution spatiale. Le fait d’augmenter le nombre de projection permet d’augmenter le nombre de mesure. Il ne faut cependant pas négliger, que cela va augmenter le temps de rotation et donc le risque de flou.

Résolution spatiale et échantillonnage angulaire 720 projections 480 projections

Résolution spatiale et algorithme de reconstruction L’algorithme de reconstruction agit en éliminant le flou périphérique. Son choix peut augmenter la résolution spatiale tout en sachant qu’il donnera une image plus “bruitée”.

Résolution spatiale et matrice La résolution spatiale augmente avec la taille de la matrice de reconstruction. Par exemple l’étude du rocher sera de qualité supérieure en 1024 par rapport à la matrice de 512.

Résolution spatiale et champ d’exploration Le champ d’exploration (fov) doit être adapte à la taille du volume étudié. On peut augmenter la résolution spatiale en diminuant la taille du champ et en centrant l’organe a explorer au maximum. Certains constructeurs proposent 18,25,43 ou 50 cm. Cette technique permet d’éviter l’effet de zooming qui ne fait qu’agrandir la taille des pixels sans apporter d’information supplémentaire.

RÉSOLUTION EN DENSITÉ Définition La résolution en densité exprime le plus petit écart de densité décelable par la machine. Elle est au scanner vingt fois supérieure à la radio standard. Elle est principalement affectée par le bruit de fond qui est par définition une dispersion aléatoire des valeurs de densité de l’image autour d’une valeur moyenne pour un matériau uniforme.

Bruit de fond On mesure la résolution en densité grâce au rapport signal/bruit. Plus ce rapport est élevé, meilleure est la résolution en densité. Le bruit de fond altère la résolution en densité en donnant un aspect de grain sur l’image.

Résolution en densité et dose Le bruit est inversement proportionnel à la dose, c’est à dire au nombre et à l’énergie des rayons x qui vont atteindre les détecteurs. Plus la dose est élevée, meilleure est la résolution en densité. Le bruit va donc dépendre : - des mAs - du kilovoltage - de la taille du patient - de la qualité des détecteurs

Bruit et mAs Pour réduire le bruit de moitié, il faut multiplier la dose par quatre. L’augmentation des mAs, permet donc une augmentation de la résolution en densité.  Cependant, cette action est limitée par : - l’échauffement du tube - l’irradiation du patient l’augmentation du temps de rotation et le risque de flou En haut, Mas élevé

Bruit et kilovoltage Différentes études ont montré que la tension la plus favorable était proche de 120 kv. Au-delà, il y a alors un effet d’éblouissement des détecteurs.  En dessous de cette valeur, le rayon diffusé perturbe les mesures En haut KV élevé, moins de bruit

Bruit et taille du patient 3,6 cm d’eau atténue le faisceau de 50%. Plus la taille du patient est importante, plus la dose au niveau des détecteurs sera faible et la résolution en densité faible. Il va donc falloir adopter les mAs à la taille du patient pour obtenir un niveau de bruit acceptable.

Bruit et épaisseur de coupe La dose reçue au niveau des détecteurs varie en fonction de l’épaisseur de coupe. Les coupes les plus fines et donc les plus collimatées laissent passer une dose de rayonnement moins importante et abaissent la résolution en densité. En divisant par 2 l’épaisseur de coupe, le bruit sera multiplié par un facteur de 1,4 Les coupes les plus épaisses ont la meilleure résolution en densité. Il ne faut cependant pas négliger l’effet de volume partiel. En haut 10mm, en bas 2 mm

Résolution en densité et algorithme L’algorithme de reconstruction peut améliorer la résolution en densité en éliminant une partie du bruit de fond par effet de lissage. Ils sont dits filtre “smooth” ou “soft”. En haut smooth, en bas high

Résolution en densité et acquisition volumique L’algorithme d’interpolation linéaire 360° favorise la résolution en densité grâce à un meilleur rapport signal sur bruit (données issues de 2 rotations). L’algorithme d’interpolation linéaire 180° obtient une moins bonne résolution en densité (2 fois moins de données utilisées pour la reconstruction). Il obtient une meilleure résolution spatiale puisque l’épaisseur réelle de coupe reste inférieure à celle obtenue avec un IL 360°. (les IL360° majore l’épaisseur de coupe)

Résolution en densité et échantillonnage angulaire Si l’on augmente le nombre de projection et parallèlement la dose, il est possible d’améliorer la résolution en densité. La résolution en densité n’est pas améliorée par une seule augmentation de l’échantillonnage angulaire

Résolution en densité et bruit électronique L’amplification du signal, le convertisseur analogique numérique, l’électronique peuvent être une source de bruit. Des composants de qualité peuvent limiter cette source de bruit. Le vieillissement est aussi une source de bruit par vibration

QUALITE DU POST-TRAITEMENT

Qualité d’image 2D L’acquisition volumique améliore la qualité des images 2D. Il est possible d’améliorer ces reconstructions en choisissant un incrément de reconstruction permettant de chevaucher de 50% et un pitch inférieur à 1. Ainsi, il est possible d’obtenir une qualité d’image proche de celle des coupes axiales.

Qualité des images MIP et 3D Ces techniques imposent le choix d’une valeur de seuil. Un mauvais choix engendrera des images parasites ou supprimera certaines structures. Il peut ainsi être crée de faux trou ou de fausse structure en 3D ou des bords flous en MIP. Il est recommandé d’utiliser des coupes fines et chevauchantes pour améliorer leurs qualités. Le champ d’exploration doit être adapté à l’organe.

Les « Faux trous » en 3D

LES ARTEFACTS DE L’IMAGE

VOLUME PARTIEL Lorsqu’une structure très dense empiète sur une structure de densité beaucoup plus faible, il y a par mesure de la densité moyenne du volume, une erreur de densitométrie. Cet effet peut être limité par l’utilisation de coupes fines.

Effet du durcissement du faisceau Le tube radiogène émettant des faisceaux polychromatiques, les composants de faible énergie du spectre sont plus fortement atténués à la traversée du patient ce qui entraîne un déplacement du spectre vers les hautes énergies (effet du durcissement). Cet effet se manifeste particulièrement pour les structures osseuses denses (rocher) où le rayonnement varie selon la direction des projections, ce qui peut fausser le calcul et produire des traînées sombres appelées barre de HOUNSFIELD

L’effet de cône « Cone beam effect » Uniquement sur les scanner à détection matricielle. Les rangées centrales sont atteintes perpendiculairement à l’axe de rotation ; les rangées les plus externes sont atteintes obliquement. La projection d’un objet représente un cône dont la largeur sera variable suivant la position du tube Cette obliquité dégrade la qualité de l’image en périphérie. Cet effet augmente avec le nombre de cellule (- sur 16 coupes que sur 64)

L’effet de cône « Cone beam effect » Augmente quand les données sont collectées par les rangées de cellules les plus externes. Augmente sur les coupes fines

Pénombre géométrique L’obliquité du faisceau sur les détecteurs externes provoque également un effet de pénombre (mais fortement limité par filtration : bow tie filter). Elle entraîne un rayonnement en dehors de la matrice mais aussi une réduction d’efficacité des détecteurs périphériques surtout s’ils sont de petites tailles (effet moins marqué sur les matrices asymétriques et hybrides)

Artefacts de mouvement Ces artefacts peuvent être limités en abaissant le temps de rotation. Ils sont dus aux mouvements du patient, au péristaltisme, à la déglutition.

Artefacts de mouvement

Artefacts dus à la chaîne TDM L’erreur de mesure d’un détecteur va donner des artefacts circulaires d’autant plus marqués si le détecteur est central. Des amorces de tube peuvent donner des artefacts en stries. Des artefacts circulaires peuvent également être causés par une calibration insuffisante.

Artefacts dus à la chaîne TDM

Artefact en périphérie de champ Des artefacts peuvent apparaître si le volume à explorer est mal centré et déborde hors du champ de mesure.

Artefacts métalliques Il existe des logiciels de correction…. Toujours rechercher hors du champs de mesure !!!!

Artefacts métalliques en 3D

Erreur de mesure de densité - durcissement du faisceau - mesure en périphérie de champ

Erreur de mesure Erreur de mesure de distance en fenêtre étroite et en fenêtre large Erreur de mesure d’angle s’il y a inclinaison du statif Erreur de mesure d’un volume s’il y a variation de la hauteur de coupe par la respiration Erreur de mesure du calibre d’un vaisseau si la coupe est oblique