L’Imagerie Médicale, Comment ça marche ? Service de Physique Biomédicale Delangre Sébastien

Plan Introduction La première image Les Rayons-X La Médecine Nucléaire Intro. | La première image | Les Rayons-X | La médecine nucléaire | l’échographie | A venir … Plan Introduction La première image Les Rayons-X La Médecine Nucléaire L ’Echographie Autres techniques A venir … Service de Physique Biomédicale | Avenue du Champ de Mars, 24, 7000, Mons

Intro. | La première image | Les Rayons-X | La médecine nucléaire | l’échographie | A venir … Qu’est-ce que c’est ? Ensemble des techniques d’acquisition d’images du corps humain Outil indispensable aux médecins pour la pose de diagnostics Utilisée en recherche médicale Elaboration de nouveaux traitements Fonctionnement du corps humain (cerveau, …) Service de Physique Biomédicale | Avenue du Champ de Mars, 24, 7000, Mons

La première image médicale Intro. | La première image | Les Rayons-X | La médecine nucléaire | l’échographie | A venir … La première image médicale 1895 : première radiographie par W. Röntgen Etudie les rayons cathodiques Anode Cathode Tube à vide Wilhelm Conrad Röntgen Service de Physique Biomédicale | Avenue du Champ de Mars, 24, 7000, Mons

Les rayons-X : Radiographie Intro. | La première image | Les Rayons-X | La médecine nucléaire | l’échographie | A venir … Les rayons-X : Radiographie Projection 2D de la zone radiographiée RX envoyés sur la zone à radiographier plus ou moins absorbés par le corps Détection des RX qui traversent  image RX Détecteur Service de Physique Biomédicale | Avenue du Champ de Mars, 24, 7000, Mons

Rayonnement de freinage Intro. | La première image | Les Rayons-X | La médecine nucléaire | l’échographie | A venir … Production des RX Tube à RX Spectre Rayonnement de freinage Pics d’émission Service de Physique Biomédicale | Avenue du Champ de Mars, 24, 7000, Mons

Interaction tissus/RX Intro. | La première image | Les Rayons-X | La médecine nucléaire | l’échographie | A venir … Interaction tissus/RX RX absorbés par les tissus  coefficient d’absorption « m » : Service de Physique Biomédicale | Avenue du Champ de Mars, 24, 7000, Mons

Le Détecteur Constitué de deux éléments : Intro. | La première image | Les Rayons-X | La médecine nucléaire | l’échographie | A venir … Le Détecteur Constitué de deux éléments : Scintillateur (convertit les RX en lumière visible) Photomultiplicateur (convertissent la lumière en signal électrique) Source RX Scintillateur Collimateur Photomultiplicateurs Service de Physique Biomédicale | Avenue du Champ de Mars, 24, 7000, Mons

Les Rayons-X : CT-Scan/ Scanner Intro. | La première image | Les Rayons-X | La médecine nucléaire | l’échographie | A venir … Les Rayons-X : CT-Scan/ Scanner Permet d’obtenir une image 3D du corps Effectue des projections RX sur 360° Traitement des données  Image 3D Traitement de données Service de Physique Biomédicale | Avenue du Champ de Mars, 24, 7000, Mons

Données issues d’un Scanner Intro. | La première image | Les Rayons-X | La médecine nucléaire | l’échographie | A venir … Scanner RX Acquisition de données d’un Scanner Données issues d’un Scanner 135° 0° 90° 90° 45° 0° 135° Projections Sinogramme Service de Physique Biomédicale | Avenue du Champ de Mars, 24, 7000, Mons

Scanner RX Reconstruction de l’image 135° 90° Image initiale 45° Intro. | La première image | Les Rayons-X | La médecine nucléaire | l’échographie | A venir … Scanner RX 135° Reconstruction de l’image 90° Image initiale 45° 8 projections 32 projections 0° sinogramme 4 projections Service de Physique Biomédicale | Avenue du Champ de Mars, 24, 7000, Mons

Applications Fracture osseuse Angiographie : phlébite, … Intro. | La première image | Les Rayons-X | La médecine nucléaire | l’échographie | A venir … Applications Fracture osseuse Angiographie : phlébite, … Mammographie : détection de calcification, ganglions, … … Service de Physique Biomédicale | Avenue du Champ de Mars, 24, 7000, Mons

La Médecine Nucléaire : Scintigraphie Intro. | La première image | Les Rayons-X | La médecine nucléaire | l’échographie | A venir … La Médecine Nucléaire : Scintigraphie Utilise des isotopes radioactifs S’accumulent dans certain organes (tumeurs, …) Émets des rayons g Détectés par une g-caméra ! Pas d’image anatomique ! Service de Physique Biomédicale | Avenue du Champ de Mars, 24, 7000, Mons

La g-Caméra Détecte les rayons g émis par les isotopes g-caméra Intro. | La première image | Les Rayons-X | La médecine nucléaire | l’échographie | A venir … La g-Caméra Détecte les rayons g émis par les isotopes Courant électrique Traitement de données Digitaliseur Image Photomultiplicateur Electronique Lumière visible g-caméra Cristal scintillant Rayons g Radio-isotopes Service de Physique Biomédicale | Avenue du Champ de Mars, 24, 7000, Mons

Les Radio-Isotopes Eléments non-stables subissant des désintégrations Intro. | La première image | Les Rayons-X | La médecine nucléaire | l’échographie | A venir … Les Radio-Isotopes Eléments non-stables subissant des désintégrations Caractérisés par le temps t1/2 Le plus utilisés : t1/2 Service de Physique Biomédicale | Avenue du Champ de Mars, 24, 7000, Mons

Le Collimateur Rayons g diffusés dans toutes les directions ? Intro. | La première image | Les Rayons-X | La médecine nucléaire | l’échographie | A venir … Le Collimateur Rayons g diffusés dans toutes les directions  Bruit de Fond et Faible Résolution Utilisation d’un collimateur pour augmenter la résolution Sans collimateur Avec collimateur Cristal ? Collimateur Service de Physique Biomédicale | Avenue du Champ de Mars, 24, 7000, Mons

Détection des Rayons g Scintillateur : Photomultiplicateur : Intro. | La première image | Les Rayons-X | La médecine nucléaire | l’échographie | A venir … Détection des Rayons g Scintillateur : Cristal de NaI(Tl)  transforme les photons g en lumière visible Photomultiplicateur : Transforment la lumière en signal électrique Scintillateur Source g Photomultiplicateurs g diffusé g Non -diffusé Service de Physique Biomédicale | Avenue du Champ de Mars, 24, 7000, Mons

SPECT : Single Photon Emision Computed Tomography Intro. | La première image | Les Rayons-X | La médecine nucléaire | l’échographie | A venir … SPECT : Single Photon Emision Computed Tomography Permet d’obtenir des images 3D Effectue des projection sur 360°  Sinogramme Reconstruction d’image  image 3D Service de Physique Biomédicale | Avenue du Champ de Mars, 24, 7000, Mons

Patient atteint de la maladie d’Alzheimer Intro. | La première image | Les Rayons-X | La médecine nucléaire | l’échographie | A venir … Applications Scintigraphie osseuse Détection de maladie cérébrale (Alzheimer, épilepsie, …) Mesure du flux sanguin dans le cœur Détection de tumeurs … Cœur Patient sain Patient atteint de la maladie d’Alzheimer Service de Physique Biomédicale | Avenue du Champ de Mars, 24, 7000, Mons

L ’échographie Utilise des ultra-sons pour créer des images Intro. | La première image | Les Rayons-X | La médecine nucléaire | l’échographie | A venir … L ’échographie Utilise des ultra-sons pour créer des images Ondes émises dans le corps Réfléchies par les interfaces entre organes Echo mesuré par la sonde Image temps Service de Physique Biomédicale | Avenue du Champ de Mars, 24, 7000, Mons

Construction de l’image Intro. | La première image | Les Rayons-X | La médecine nucléaire | l’échographie | A venir … Construction de l’image Sonde Mesure le temps entre l’émission et la réception de l’onde Vitesse de propagation Fraction d’onde réfléchie/transmise dépend des tissus 1 et 2 Tissus 1 Tissus 2 Service de Physique Biomédicale | Avenue du Champ de Mars, 24, 7000, Mons

Matériau d’atténuation Intro. | La première image | Les Rayons-X | La médecine nucléaire | l’échographie | A venir … Les ondes Ondes « sonores » (compression/dilatation) Générées par des pressions de la sonde Cristal piézoélectrique transforme le voltage en déformation Sonde ~ Piézoélectrique Matériau d’atténuation Interface de couplage Source électrique Envoie des ondes Mesure du signal Service de Physique Biomédicale | Avenue du Champ de Mars, 24, 7000, Mons

Applications Echographie du fœtus Intro. | La première image | Les Rayons-X | La médecine nucléaire | l’échographie | A venir … Applications Echographie du fœtus Image des muscles (déchirures, …), tendons, … … Service de Physique Biomédicale | Avenue du Champ de Mars, 24, 7000, Mons

Intro. | La première image | Les Rayons-X | La médecine nucléaire | l’échographie | A venir … Echographie Doppler Permet de mesurer le flux sanguin, le rythme cardiaque, … Effet Doppler Sonde Service de Physique Biomédicale | Avenue du Champ de Mars, 24, 7000, Mons

Comparaison des techniques Avantages Inconvénients Utilisations Rayons-X Bonne résolution ( ~ mm) Acquisition d’image rapide Images anatomiques Dose de radiations (1-10 mSv) Fracture des os Angiographie … Scinti./ SPECT Grande sensibilité (ne détecte que les isotopes) Faible résolution ( ~ cm) Dose de radiations Acquisition d’image lente Pas d’images anatomiques Détection de tumeurs Maladies cérébrales Echo. Pas d’irradiation Image en temps réel Pas d’image des os/poumons Images musculaires Cardiographie Service de Physique Biomédicale | Avenue du Champ de Mars, 24, 7000, Mons

Autres techniques d’imagerie PET-Scan : utilisation de radio-isotopes Imagerie par Résonance Magnétique (IRM) PET-Scan IRM Service de Physique Biomédicale | Avenue du Champ de Mars, 24, 7000, Mons

A venir … Combinaisons de plusieurs appareils Intro. | La première image | Les Rayons-X | La médecine nucléaire | l’échographie | A venir … A venir … Combinaisons de plusieurs appareils SPECT/CT-Scan, PET/CT-Scan, … Amélioration des techniques d’imagerie Nouvelles techniques Service de Physique Biomédicale | Avenue du Champ de Mars, 24, 7000, Mons

Merci de votre attention ! Service de Physique Biomédicale | Avenue du Champ de Mars, 24, 7000, Mons

Références « Introduction to Medical Imaging, Physics, Engineering and Clinical Applications », N. B Smith and A. Webb, Cambridge University Press www.nobelprize.org, The official Website of the Nobel Price www.doctissimo.fr/html/sante/imagerie/imagerie_sommaire.htma www.frm.org/index.html, La Fondation pour la Recherche Médicale www.spiral.univ-lyon1.fr Wikipédia Service de Physique Biomédicale | Avenue du Champ de Mars, 24, 7000, Mons