IMAGERIE RADIOLOGIQUE Radiologie – Hopital Tenon Frank Boudghène Radiologie – Hopital Tenon

RAYONS X Rayonnements électromagnétiques de très courte longueur d'onde et donc très pénétrants. Dans un tube à rayons X, l'émission RX est obtenue en bombardant une anode par un faisceau d'électrons accélérés dans le vide. Ces électrons sont obtenus par effet thermo-ionique en chauffant un filament (cathode) et accélérés par une forte différence de potentiel.

RAYONS X effet thermo-ionique ou effet Edison : "nuage électronique" par chauffage filament (effet Joule) = selon température tube à rayons X type COOLIDGE : KiloVolts

RAYONS X Interaction avec la matière champ E perinucléaire : rayonnement freinage (chaleur++) electrons : ionisation ou excitation (fluorescence)

RAYONS X Rayonnement X polychromatique spectre continu : rayonnement de freinage spectre discontinu : rayonnement X

RAYONS X Spectre continu (freinage) photons de faible énergie varie selon ddp, electrons incidents, numéro atomique

TUBE A RAYONS X Maillon limitant grande puissance : - flou de mouvement grande finesse de foyer : - flou géométrique

TUBE A RAYONS X Tube de Coolidge cathode : filament tungstène (2000°) anode : plaque de tungstène (cylindre cuivre)

TUBE A RAYONS X Foyer électronique rectangulaire (foyer thermique) Foyer optique (élargit foyer thermique)

TUBE A RAYONS X Anode tournante : 3000 tours/mn piste d'anode (périphérique) : foyer plus étalé chaleur évacuée (< 1400°)

TUBE A RAYONS X Améliorer tolérance calorique anode augmentation diamètre, masse, vitesse de rotation anode modification métal piste (rhénium, molybdène ou graphite)

TUBE A RAYONS X Ampoule placée dans une huile isolante en verre, verre-métal, totalement métalliques Gaine de protection (huile isolante, circuit d’eau) cylindre métal doublé intérieurement de plomb

TUBE A RAYONS X Double alimentation electrique courant de chauffage (5-15 V; 2-8 A) courant haute tension (20-40 KV, 50-150 KV; qq mA) Puissance d’un tube puissance absorbée : energie electrique puissance d'émission : chaleur + RX

TUBE A RAYONS X Capacité thermique maximale puissance instantanée : > capacités refroidissement puissance permanente : < capacités refroidissement

TUBE A RAYONS X Modes de fonctionnement régime du cliché isolé (0,1 s) : abaque charge instantanée (75%) régime de sériographie et TDM : charge max admissible 20 / 120 sec

TUBE A RAYONS X Usure d'un tube radiogène micro-fissures baisse rendement du tube augmentation charge vieillissement accéléré du tube

GENERATEURS Ensemble de circuits électriques courant alternatif monophasé courant alternatif triphasé

GENERATEURS Transformateur : deux bobinages courant secondaire induit par courant primaire totalement isolés ++

GENERATEURS Transformateur abaisseur de tension = Intensité augmentée autotransformateur : curseur modifie nombre spires (ddp) transformateur haute-tension : faible rendement

GENERATEURS Redresseurs courant de même sens avec tension la plus constante 500 diodes silicium (150 V/ diode) sur secondaire transfo haute tension (cathode - , anode +)

GENERATEURS Générateur hexaphasé courant des 3 secondaires du transformateur haute tension redressé chacun par 2 redresseurs (x 2 demi-générateurs) courant pulsé de 600 Hz = rendement 98%

GENERATEURS Minuterie : chargée de contrôler le temps de pose à basse tension : par la valeur de la résistance (thyristors) à haute tension : par radio-commande (tétrodes)

GENERATEURS Générateurs tri et hexaphasés : qq oscillations, forte puissance d’alimentation, refroidissement encombrant Générateurs d'impulsions à tension constante Générateurs à décharge de condensateur

GENERATEURS Générateur à conversion de fréquence courant découpé en courtes impulsions = courant basse tension alternatif de haute fréquence transformé en haute tension constante après redressement

GENERATEURS Réglage du temps de pose et de l'intensité séparément mA et ms ou couplé mAs

RADIOGRAPHIE faisceau RX +/- absorbé par structures anatomiques création d'ombres portées = image radiante   Energie des Rayons X Faisceau limité (fenêtre tube, diaphragme) Rayonnement polychromatique +/- dur Ligne droite à 300 000 km/s :très énergétique (x1000) Propriétés radiobiologiques et photographiques RX.

FAISCEAU DE RAYONS X interactions matière Fluence et intensité rayonnée : KIZTU²/Distance² loi de Keppler = inverse du carré de la distance au foyer

FAISCEAU DE RAYONS X Interactions photons-matière Atténuation faisceau par atomes matière traversée. - interaction Compton (σ) électrons périphériques : diffusion - interaction photoélectrique (τ) électrons profonds : fluorescence

FAISCEAU DE RAYONS X Atténuation du faisceau modification spectre énergétique du rayonnement X coefficient d'atténuation (diminution nombre photons): µ = σ + τ par unité d'épaisseur matière traversée : σ masse volumique, τ numéro atomique Z

FAISCEAU DE RAYONS X Domaines d’energie Prédominance effet Compton ou effet photoélectrique. Plage de prédominance Compton très large avec énergie diffusée très importante.

IMAGE RADIANTE formation "d'ombres portées" : "opacités radiologiques" différentes selon structures anatomiques Fluence énergétique (valeur moyenn) densité photographique standard pour detecteur correction d'exposition : pour diviser la fluence par 2 - le passage de 70cm à 1m - la division des mAs par 2 - la diminution de la tension de 10kV

IMAGE RADIANTE Contraste de l'image radiante (faisceau hétérogène après patient) - numéro atomique du milieu, masse volumique ρ énergie photons : basse tension : effet PE , (Z) fort contraste haute tension : effet Compton (masse volumique) faible contraste - différences d'épaisseur et épaisseur totale traversée.

IMAGE RADIANTE Rayonnement diffusé - photons secondaires diffusés émis dans toutes les directions de l'espace - pas porteurs d'information radio-anatomique : brouillent l'image radiante en diminuant le contraste

IMAGE RADIANTE Section faisceau RX : accroissement si plus large Epaisseur : majore beaucoup car augmente volume interactions. Energie photons incidents : haute tension (effet Compton) ++ Numéro atomique du milieu : tissus mous (effet Compton) ++

IMAGE RADIANTE Ombre projetée = lois géométriques simples Loi des projections coniques - agrandissement : + grand si organe + prés du foyer déformation : angle d'incidence avec l'organe différent angle avec le plan de projection Loi de confusion des plans L'image projetée d'un volume : projection d'images de structures appartenant à des plans différents.

IMAGE RADIANTE Lois géométriques

IMAGE RADIANTE Flou cinétique: flou des contours si mouvement pendant acquisition Confusion des plans : structures « écrasées »

IMAGE RADIANTE Flou géométrique . foyer optique non punctiforme : grand foyer = + flou .contour d'un organe = zone de "pénombre" . + flou si foyer + grand, objet + loin plan, + près foyer

IMAGE RADIANTE Filtration . photons faible énergie inutiles et nocifs : absorbés par les premiers cm du sujet . obligation légale de les supprimer : filtre sélectif composante spectrale effet PE = 1mm d'aluminium réduit la dose absorbée à la peau de 60%

IMAGE RADIANTE Modification densité photographique intensité signal reçu par détecteur = noircissement du film Choix de la tension : à régler en premier (+efficace) - améliore pénétration RX (fluence de l'image radiante) - et modifie qualité de l'image (photons +énergétiques) Réglage intensité et temps de pose - densité photographique proportionnelle aux mAs. - limiter flou cinétique : temps de pose le plus court possible avec intensité maximale pour le tube

IMAGE RADIANTE Résultat aléatoire pour réglages 3 points (KV, s, mA) ou 2 points (KV, mAs) = répétition clichés, perte temps, augmentation dose absorbée par patient, usure du tube Réglage 1 point (KV) : règlage automatique des mAs

IMAGE RADIANTE Posemètre : mesure densité photographique et coupe l'exposition quand atteint valeur adaptée au noircissement correct film. Fluence énergétique mesurée par cellules: - à photoluminescence : écran luminescent + cellule PE à ionisation : chambre d'ionisation (condensateur chargé) - placées dans régions d'intérêt dominantes (+- 3)

IMAGE RADIANTE

IMAGE RADIANTE Règles utilisation cellules : utiliser la cellule centrale sauf pour poumons, reins (cellules latérales), les examens barytés (3 cellules). ne pas exposer directement une cellule ou la protéger par le diaphragme (cliché surexposé). - travailler toujours avec les mêmes couples films-écrans et le même système de développement.

Thorax

IMAGE RADIANTE Modification du contraste Réglage tension : densité photographique et contraste - contraste diminue en haute tension (Compton dominant) - contraste augmente en basse tension (effet PE dominant) Opacités radiologiques : produits de contraste Epaisseur :compression et égalisation atténuation

IMAGE RADIANTE Choix technique selon contraste voulu haute tension (>100Kv) : pour un contraste comprimé (cliché thorax, examens barytés) - basse tension (<100Kv) : pour un contraste marqué (CE parties molles, mammographie, squelette)

IMAGE RADIANTE Modification opacités radiologiques - 4 densités fondamentales en radio : gaz, graisse, eau, métal. - produit de contraste si contraste naturel insuffisant   Contraste opaque - sulfate baryum (Z=56) pour tube digestif, - produits iodés hydrosolubles pour vaisseaux, cavités urinaires Contraste mixte (opaque + aérique) baryum et air pour tube digestif ou produit iodé et air pour arthrographie

IMAGE RADIANTE Modification de l'épaisseur Compression : procubitus, ballonnet. améliore contraste en diminuant l'épaisseur traversée (moins diffusé) Egalisation de l'atténuation : sacs de farine, filtres adaptés (épaule, thorax) visualise plus de structures en diminuant différences contraste

IMAGE RADIANTE Lutte contre le rayonnement diffusé Eviter sa formation : - diaphragmes et localisateurs, - compression et basse tension Eviter accès au film : - air-gap - grilles antidiffusantes

IMAGE RADIANTE Diaphragmes : faisceau RX réduit seule surface utile - monoplan à 4 volets asservis 2 par 2 (limites floues) - multiplan, à étages et déplacements coordonnés (limites nettes )  "On ne diaphragme jamais assez!" - localisateur en tronc cône +/- filtre (crane, épaule) : image nette tablier plombé sur région à protéger (abdomen femme enceinte) Compression: diminue épaisseur traversée (ballonnet, palpateur)

IMAGE RADIANTE   Limiter diffusé sur film : rayonnement diffusé multidirectionnel versus transmis monodirectionnel "air gap" Technique de Groedel : - augmentation distance sujet-film pour limiter flou géométrique il faut augmenter distance foyer-sujet (téléthorax)

IMAGE RADIANTE Grilles anti-diffusantes : qq mm épaisseur - lamelles de plomb + fines lames matériau peu opaques RX - disposition oblique : R transmis passe et R diffusé arrêté   Paramètres grilles : pouvoir anti-diffusant - pas grille : nombres lames par cm (14, 24, 32, 44) rapport grille : hauteur/écartement lames (7 à 14 distance focalisation pour grilles focalisées (0,80 à 1,50m) Principe du Potter-Bucky : image de trame : lames arrêt 30 à 40% R transmis mouvement oscillation perpendiculaire axe lames (flou cinétique)

IMAGE RADIANTE Grille antidiffusante : épaisseur traversée > 10cm , surface faisceau > 10cm, tension > 70Kv

IMAGE RADIANTE Précautions d‘usage des grilles antidiffusantes: - centrée et perpendiculaire au rayon directeur (ombre grille) - à bonne distance de focalisation ++ si rapport de grille élevé. - augmentation éléments (mAs) car elle intercepte une partie du rayonnement (transmis et diffusé)

IMAGE RADIANTE Action sur les projections coniques Agrandissement direct : divergence faisceau RX = image +grande que la structure Téléradiographie : distance foyer structure proche distance foyer-film = image non agrandie sujet contre film à grande distance foyer : 4 m pour télécrâne, 2 m pour téléthorax, 1,50 m pour télérachis.

IMAGE RADIANTE Diminution flou géométrique petit foyer (2mm à 0,1mm) si compatible avec charge demandée et temps de pose pas trop long - diminution distance sujet-film (h) : structure le + prés film - augmenter distance foyer-sujet (l-h) : tube puissant (gros foyer)   Diminution flou cinétique supprimer causes mouvements : apnée, immobilité, sangle, sacs de sable, appui sur statif, etc. - réduire temps de pose : tube puissant (gros foyer)

TOMOGRAPHIE

TOMOGRAPHIE

TOMOGRAPHIE

IMAGE ANALOGIQUE Luminance (candela/m2) : caractère +- lumineux d'une surface - seuil absolu : 10-6 cd/m2 bâtonnets seuil différentiel : 5% entre 1 et 1000 cd/m2 = 20 niveaux de gris Fréquence éclairs >18/s = impression luminance continue (scopie)

IMAGE ANALOGIQUE Acuité visuelle : se rapprocher pour voir détails (micro-nodules) Perception contours : s'écarter pour voir contours (lignes médiastinales)

IMAGE ANALOGIQUE Récepteur photo : cassette = film et écrans renforçateurs. Formation image : transformation et développement (manuel, automatique) Contrôle qualité : stockage, couple ecran-film, développement

IMAGE ANALOGIQUE Structure film : support + émulsion : - gélatine contenant cristaux bromure d’argent (bicouche) - films mono couche (couche antihalo) : mammographie, extrémités - fragile (conservation verticale): coups d’ongle, traces doigts, électricité statique

IMAGE ANALOGIQUE Caractéristiques du film : - densité optique et latitude d’exposition courbe sensito-métrique sigmoïde - voile de fond, coude, épaule, zone de saturation - zone de proportionnalité (pente, gamma) Gamma : facteur de contraste = plus le gamma est important, plus le film est sensible (contrasté) Pente : latitude d’exposition = plus le gamma est élevé, plus la latitude d’exposition est faible

IMAGE ANALOGIQUE Film à contraste élevé (sein) et film à latitude élevée (thorax). Gamma élevé : film plus sensible Faible gamma : moins contrasté et moins risque sous/surexposition

IMAGE ANALOGIQUE Ecrans renforçateurs pour renforcer l’action RX et diminuer l’irradiation Structures luminescentes : support réfléchissant lumière + fine couche cristaux luminescents (2 écrans renforçateurs si films bicouche)   Caractéristiques écrans : nature cristal (terres rares) et rapidité rapides (couche épaisse) : économie dose mais baisse résolution - lents (couche fine) : grande finesse image mais dose importante - intermédiaires plus utilisés : compromis finesse/ sensibilité

IMAGE ANALOGIQUE Cassette : couple film écran (bonne cooptation par mousse) - face antérieure : aluminium ou plastique transparente RX - face postérieure : fine plaque en plomb (arrêter le rétro-diffusé) - système d’ouverture-fermeture selon développeuse (plein jour) - grille incorporée pour clichés au lit du malade (limiter diffusé)

IMAGE ANALOGIQUE Développement : - formation image latente (trop faible pour œil nu) - ions Br - = atomes de brome, et ions Ag+ = atomes d’argent Fixation (NaSO4 : 10 mn), lavage (eau douce : 15 mn), séchage - film noirci si temps fixation trop court (cristaux ) film jauni si temps lavage trop court (complexes) Développement automatique (cuves + rouleaux : 45 secondes )

IMAGE ANALOGIQUE Contrôle qualité périodique - stockage films : chronologique et vertical (température + humidité : voile base + pertes sensibilité/contraste) - couple film-écran : nettoyage périodique écrans (quotidien en mammographie) - contact film-écran (flou d’image) : radiographie cassettes avec grilles cooptation (zones sombres)

IMAGE ANALOGIQUE Densitomètre = voile de base, sensibilité, contraste Augmentation du voile de base : Température trop élevée, Révélateur pollué par du fixateur Sensibilité trop faible Température trop faible, Durée trop faible, Régénération insuffisante Sensibilité trop élevée Température trop élevée, Durée trop élevée, Révélateur mal préparé Contraste trop faible Température trop faible, Révélateur trop dilué ou sous-régénéré Contraste trop élevé Température trop élevée, Durée développement trop élevée

Ce qu’il faut retenir du recueil analogique de l’image radiante : - couple film-écran avec le plus souvent un film monocouche et un seul écran. - écrans aux terres rares les plus utilisés. : meilleur compromis dose/résolution spatiale - développeuses plein jour avec contrôle qualité quotidien de la chaîne d’acquisition - de plus en plus remplacé par les détecteurs numériques en raison des limites du film (faible latitude d’exposition, information figée) et du développement des réseaux d’images.

ASP

Urographie

Transit OGD

Lavement Baryté

Polype pédiculé

IMAGE NUMERIQUE Chaîne de radiologie numérique : - la détection de l'image radiante : le détecteur remplace le couple film écran (analogique) conversion signal analogique en signal numérique - traitement signal numérique conversion signal numérique en signal analogique sur console ou sur film

IMAGE NUMERIQUE Deux types de détecteurs numériques - détecteurs à balayage : support de réception de l’image radiante et balayage de l’image latente = signal électrique numérisable : caméra (tube intensificateur d’images), faisceau laser (écrans à mémoire), barrette d’électromètres (tambour) - détecteurs-plan matriciels : recueil point par point sur matrice active du signal électrique généré dans détecteur

IMAGE NUMERIQUE Tube intensificateur d'image : radioscopie télévisée et angiographie numérisée. installation sur table préexistante avec conservation éventuelle de l'acquisition analogique. transformation l'image radiante en signal lumineux (amplificateur) puis en signal vidéo (tube analyseur d'image) qui sera numérisé.

IMAGE NUMERIQUE L'amplificateur : photons X  lumineux (gain 10000). La caméra de télévision : tube analyseur d'image : cible balayée par faisceau électronique = signal vidéo - scopie numérique : émission RX continue et balayage entrelacé = visualisation dynamique + mémorisation dernière image scopique - graphie : émission X discontinue alternée avec balayage cible compromis résolution spatiale-rapport S/B : 1249 lignes, 25 MHz caméras CCD : sensibilité et dynamique supérieure mais champ limité et résolution spatiale insuffisante

IMAGE NUMERIQUE Acquisition en temps réel économie radique : économie dose >50% vs analogique économie financière : nombre films (sélection images) et vie tube x 2 - économie temps : examens rapides visualisation immédiate (interventionnel)

Ce qu’il faut retenir du tube intensificateur d’image couple amplificateur luminance-tube analyseur d’image ou caméra CCD - taille maximale du champ de l’amplificateur - acquisitions scopiques et graphiques temps réel et dynamiques - résolution spatiale limitée à grand champ et en périphérie - indications : examens avec contraste (opacifications digestives et urinaires, arthrographies, artériographies, interventionnel) - sera remplacé à terme par les détecteurs-plan dynamiques.

Détecteurs plans

Détecteurs plans

mammo 200 400 sel200 lum200 sel400 lum400