EVALUATION D ’UNE SALLE CAPTEUR PLAN Audrey ACHMIROWICZ Master - UTC Compiègne 2004-2005 EVALUATION D ’UNE SALLE CAPTEUR PLAN Service de radiologie de l ’hôpital d ’enfants Chef de service : Professeur CLAUDON CHU de Nancy Direction de l ’Equipement Médical Maître de stage : Daniel WINNINGER

Classification des technologies de numérisation en radiologie Computed Radiography (CR) / Numérisation par plaques photostimulables (ERLM) Direct Radiography (DR)

Computed radiography (CR) Réalisation du cliché sur cassette avec Ecran Radio Luminescent à Mémoire (ERLM), enregistrant l’image radiologique latente. Révélation de l’image latente par lecture-balayage de l’écran par un faisceaux laser, avec numérisation du signal obtenu  image radiologique numérisée.

Direct radiography (DR) Il existe deux types de capteurs plans les capteurs directs les capteurs indirects photons X signal électrique photons X photons lumineux signal électrique

Direct radiography (DR) Capteurs directs Energie d ’alimentation haute tension programmable Ese Rayons X Entrée du signal d ’impulsion (commande de la lecture des charges) TFT ( transistor à effet de champ) Condensateur (stockage du signal) Substrat de verre Electrode collectrice de charges Couche bloquant les électrons Couche de sélénium Couche de diélectrique Electrode Schéma de fonctionnement du capteur DirectView : source KODAK Amplificateur

Direct radiography (DR) Capteurs indirects à base de CCD

Direct radiography (DR) Capteurs indirects à base de silicium amorphe Les photodiodes absorbent la lumière et la convertissent en une charge électrique. Chaque photodiode représente un pixel. La charge de chaque pixel est lue et digitalisée et envoyé au processeur d’image. Le scintillateur de Iodure de Césium absorbe les photons des rayons X et les convertit en lumière. Photons Iodure de Césium (CsI) Lumière Matrice de Silicone amorphe (Photodiode/TFT) Electronique de lecture Electrons Données numériques

Tableau récapitulatif des différentes technologies des capteurs numériques SOCIETES KODAK SIEMENS FERRANIA PHILIPS

Projet de stage Evaluation d ’une salle radiologique Siemens équipée d ’un capteur plan et d ’un nouveau logiciel pour l ’acquisition des membres inférieur et du rachis. « Aristos Axiom FX », salle numérisée os/poumon du service de radiologie de l’hôpital d’enfants.

Problématique Actuellement, tous les examens de radiologie pédiatrique peuvent être réalisés sur cette salle sauf le rachis et les membres inférieurs. Besoin d ’un logiciel pour l ’acquisition en plusieurs parties du membre ainsi que l ’assemblage des images. Besoin d ’une graduation en cm sur le cliché pour des repères et des mesures fiables. Les membres inférieurs et le rachis sont réalisés sur les salles conventionnelles et les images sont sorties sur cliché. Evaluer les déformations apportées lors d ’une acquisition. Réaliser un fantôme qui permette d ’évaluer le futur logiciel d ’acquisition rachis/membres inférieurs.

Analyse de l ’agrandissement Méthodologie Réaliser des acquisitions sur des objets tests calibrés pour connaître les coefficients d ’agrandissement et voir s ’il y a ou pas une déformation de l ’image. Plaque test Digi-13 Objet test

Analyse de l ’agrandissement Objet test 2 mm 0,54 mm Carte à pastilles carrées cuivrées étamées

Analyse de l ’agrandissement Protocole de mesures Série de différentes acquisitions à différentes hauteurs (sur la table, à 4 cm de la table et à 8 cm de la table) et avec ou sans équivalence patient. Type d ’examen toujours identique : examen lombaire face couchée à 63 kV.

Analyse de l ’agrandissement Résultats de l ’objet test A 4 cm de la table A 8 cm A 12 cm Coefficients d'agrandissement (objet test) 1,00 1,05 1,10 1,15 1,20 1,25 1,30 Axe x Axe y mesuré Agrandissement théorique Sur la table coeff. agrandissement = Foyer récepteur / Foyer objet coeff. théoriques et mesurés correspondent pas de déformation de l ’image du à la projection Rq : au niveau de la table, il y a un agrandissement car l ’objet test n ’est pas posé sur le détecteur directement.

Analyse de l ’agrandissement Résultats de la plaque de test Digi-13 A 12 cm Sur la table A 4 cm A 8 cm coeff. théoriques et mesurés correspondent Rq : l’écart entre la courbe théorique et les courbes mesurées est du à l ’épaisseur de la plaque de test  1 cm alors que les valeurs théoriques ont été calculées au niveau de la table. ppp

Analyse de l ’agrandissement Conclusion Les mesures réalisées pour évaluer le facteur d ’agrandissement sur l ’image de l ’objet test et sur la plaque de test Digi-13 sont pratiquement équivalentes. La réalisation du fantôme d ’évaluation des distances dans les 3 dimensions de l ’espace intégrera des cartes à pastilles carrées, calibrées.

Analyse en dynamique Méthodologie Réaliser des acquisitions sur des objets tests calibrés dans le but de voir si oui ou non les mouvements du patient pendant l  ’examen vont influencer la qualité de l’image. Utilisation du fantôme dynamique sur lequel on a posé la plaque de test Digi-13.

Analyse en dynamique Montage réalisé plaque de test Digi-13 fantôme dynamique Sens de déplacement de la plaque

Analyse en dynamique Protocole de mesures Série de différentes acquisitions en statique et avec un déplacement du fantôme à vitesse moyenne (10 mm/s) et vitesse maximale du fantôme dynamique (50 mm/s). Type d ’examen toujours identique : examen lombaire face couchée à 63 kV.

Sens de déplacement de la plaque Analyse en dynamique Plaque de test Digi-13 Sens de déplacement de la plaque

Analyse en dynamique Analyse visuelle évaluation de la résolution en contraste évaluation des niveaux de gris évaluation de la résolution en paire de lignes

Analyse en dynamique Analyse sur station de travail de la déformation de l’image du niveau de gris de la résolution en contraste 26*26 cm 18*24 cm 18*18 cm 3. distance horizontale distance verticale pour l’image 1 distance verticale pour les images 2, 3 26 cm 4 cm Sens de déplacement de la plaque 6 4 5 2. Résolution en contraste 3 1. Niveaux de gris 2 1 4. Niveaux de gris au centre de la plaque Sens de déplacement de la plaque

Sens de déplacement de la plaque Analyse en dynamique Image sur station de travail Sens de déplacement de la plaque

Analyse en dynamique Analyse des niveaux de gris courbe verte = courbe de référence car cliché pris en statique 3 courbes sont différenciées au début puis se rejoignent (niveaux de gris : clair  foncé) augmentation des niveaux de gris de 5 à 7 %

Analyse en dynamique Analyse de la résolution à bas contraste Diminution de l ’ordre de 4 % de la résolution en contraste

Analyse en dynamique Analyse du coefficient d ’agrandissement plaque test est à 15 cm de hauteur par rapport à la table d ’examen. le mouvement de l ’objet n ’influence pas l ’agrandissement dans les deux plans et il n ’y a pas de déformation de l ’image.

Analyse en dynamique Conclusion D’après les différentes analyses réalisées en dynamique, il apparaît que les mouvements de l ’objet test, pendant l’acquisition, influencent la qualité des images. En effet, pour les niveaux de gris, on observe une augmentation de l’ordre de 5 à 7 % du niveau de gris quand l ’objet test se déplace pendant l’acquisition. Pour la résolution à bas contraste, on observe une diminution de l’ordre de 4 %. Maintenant, la question qui se pose est de savoir si ces modifications peuvent être qualifiées d’importante ou non et entraîner des appréciations plus difficile sur un diagnostique de cliché.

Fantôme d ’évaluation des distances Cahier des charges facilement manipulable et transportable possibilité de l ’immerger dans l ’eau pour une équivalence patient utilisation de carte à pastilles carrées calibrées utilisation d ’un support qui soit radiotransparent système de fixation pour une utilisation sur un potter vertical repérage dans les trois plans de l ’espace longueur minimale d ’un fémur adulte

Fantôme d ’évaluation des distances 51 cm 45° 12 cm

Fantôme d ’évaluation des distances Motifs des cartes à pastilles carrées des trois marches d ’escalier 5 cm Plaque à 4,9 cm de hauteur Plaque à 8,9 cm de hauteur Plaque à 12,9 cm de hauteur Lignes de repère de distance Représentation non conforme à la réalité, normalement il y a un espace entre deux pastilles.

Fantôme d ’évaluation des distances Motif de la cartes à pastilles carrées de la plaque oblique Représentation non conforme à la réalité, normalement il y a un espace entre deux pastilles.

Fantôme d ’évaluation des distances Cliché du fantôme

Fantôme d ’évaluation des distances Analyse du fantôme D1 D3 D2 A’ B’ Hauteur 4,9 cm Hauteur 8,9 cm Hauteur 12,9 cm A B  Ligne de pastilles non parallèle Lignes de repère de distance

Fantôme d ’évaluation des distances Mesures de distances réalisées sur le fantôme x y Zoom Zone B’ x y Zone A’

Fantôme d ’évaluation des distances Analyse des résultats Les dimensions des carrés augmentent avec la hauteur des plaques par rapport à la table ainsi que les coefficients d ’agrandissement. L ’agrandissement des zones A ’ et B ’ est identique. La différence de valeurs est du à la projection du foyer sur la plaque oblique. La déformation de l ’image est du à l ’agrandissement de l ’image et au positionnement de la focale du tube par rapport au fantôme.

Fantôme d ’évaluation des distances Acquisition sur un système rachis avec 3 plaques ERLM. Lignes de collage zoom

Conclusion Ce stage a permis : d’étudier les différentes technologies des capteurs plans. de mettre en évidence qu’à l’heure actuelle il n’y a pas sur le marché de fantôme intégrant des repères calibrés pour évaluer les agrandissements et les déformations de l’image radiologique. de réaliser un fantôme calibré permettant d’évaluer l’erreur de mesure dans les trois dimensions lors d’une acquisition. A ce jour, le fantôme d’évaluation des distances a été validé sur la salle capteur plan avec un examen standard. Le fantôme a été utilisé sur une installation d’acquisition rachis composé de trois cassettes ERLM. L’analyse de l’image finale fait ressortir une erreur de 0,54 mm dans le collage des images acquises. Nous retrouvons aussi les mêmes défauts de dimensions géométriques (agrandissement, déformation des pastilles carrées sur la projection oblique) que pour la salle capteur plan.

Conclusion (suite) Le protocole d’analyse associé au fantôme va être amené à évoluer dans le cadre d’un prochain stage. Le but va être de réaliser une analyse automatique de l’image numérique de l’objet test par logiciel. Cette analyse informatique prendra en considération la position et la forme de l’ensemble des pastilles étamées des plaques qui composent l’objet test. Le résultat de l’analyse devra informer l’utilisateur de l’équipement radiologique des évolutions des dimensions et des formes de l’image de l’objet test dans les trois dimensions par rapport aux dimensions réelles de celui-ci et des erreurs apportées sur le collage des images.