Post on 04-Apr-2015
Faculté des Sciences
Service de Physique BiomédicaleDelangre Sébastien
L’Imagerie Médicale, Comment ça marche ?
Université de Mons 2Service de Physique Biomédicale | Avenue du Champ de Mars, 24, 7000, Mons
Introduction La première image Les Rayons-X La Médecine Nucléaire L ’Echographie Autres techniques A venir …
Plan
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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, …)
Qu’est-ce que c’est ?INTRO. | LA PREMIÈRE IMAGE | LES RAYONS-X | LA MÉDECINE NUCLÉAIRE | L’ÉCHOGRAPHIE | A VENIR …
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1895 : première radiographie par W. Röntgen Etudie les rayons cathodiques
La première image médicale
Cathode Anode
Tube à vide
Wilhelm Conrad Röntgen
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RX envoyés sur la zone à radiographier plus ou moins absorbés par le corps Détection des RX qui traversent image
Projection 2D de la zone radiographiée
Les rayons-X : RadiographieINTRO. | LA PREMIÈRE IMAGE | LES RAYONS-X | LA MÉDECINE NUCLÉAIRE | L’ÉCHOGRAPHIE | A VENIR …
RX
Détecteur
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Tube à RX
Spectre
Production des RXINTRO. | LA PREMIÈRE IMAGE | LES RAYONS-X | LA MÉDECINE NUCLÉAIRE | L’ÉCHOGRAPHIE | A VENIR …
Rayonnement de freinage
Pics d’émission
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RX absorbés par les tissus coefficient d’absorption « m » :
Interaction tissus/RXINTRO. | LA PREMIÈRE IMAGE | LES RAYONS-X | LA MÉDECINE NUCLÉAIRE | L’ÉCHOGRAPHIE | A VENIR …
0xN N e
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Constitué de deux éléments : Scintillateur (convertit les RX en lumière visible) Photomultiplicateur (convertissent la lumière en signal
électrique)
Le DétecteurINTRO. | LA PREMIÈRE IMAGE | LES RAYONS-X | LA MÉDECINE NUCLÉAIRE | L’ÉCHOGRAPHIE | A VENIR …
Source RX
Scintillateur
Collimateur
Photomultiplicateurs
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Permet d’obtenir une image 3D du corps Effectue des projections RX sur 360° Traitement des données Image 3D
Les Rayons-X : CT-Scan/ ScannerINTRO. | LA PREMIÈRE IMAGE | LES RAYONS-X | LA MÉDECINE NUCLÉAIRE | L’ÉCHOGRAPHIE | A VENIR …
Traitement de données
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Acquisition de données d’un Scanner
Scanner RX
90°
135°
45°0°
0°
90°
135°
( , )p r
Projections Sinogramme
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Données issues d’un Scanner
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Reconstruction de l’image
Scanner RX
0°45°
90°
135°
Image initiale
sinogramme4 projections
8 projections 32 projections
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Fracture osseuse Angiographie : phlébite, … Mammographie : détection de
calcification, ganglions, … …
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Utilise des isotopes radioactifs S’accumulent dans certain organes (tumeurs, …) Émets des rayons g
La Médecine Nucléaire : ScintigraphieINTRO. | LA PREMIÈRE IMAGE | LES RAYONS-X | LA MÉDECINE NUCLÉAIRE | L’ÉCHOGRAPHIE | A VENIR …
Détectés par une g-caméra
! Pas d’image anatomique !
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Détecte les rayons g émis par les isotopes
La g-CaméraINTRO. | LA PREMIÈRE IMAGE | LES RAYONS-X | LA MÉDECINE NUCLÉAIRE | L’ÉCHOGRAPHIE | A VENIR …
Radio-isotopes
Rayons g
Lumière visible
DigitaliseurCourant électrique
ImageTraitement de données
Photomultiplicateur
Cristal scintillant
g-caméra
Electronique
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Eléments non-stables subissant des désintégrations Caractérisés par le temps t1/2
Le plus utilisés :
Les Radio-IsotopesINTRO. | LA PREMIÈRE IMAGE | LES RAYONS-X | LA MÉDECINE NUCLÉAIRE | L’ÉCHOGRAPHIE | A VENIR …
t1/2 t1/2 t1/2
0( ) tN t N e
9943mTc
1/2 1/266 699 0 99 9942 1 43 43
h hmMo Tc Tc
140Kev
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Rayons g diffusés dans toutes les directions Bruit de Fond et Faible Résolution Utilisation d’un collimateur pour augmenter la résolution
Le CollimateurINTRO. | LA PREMIÈRE IMAGE | LES RAYONS-X | LA MÉDECINE NUCLÉAIRE | L’ÉCHOGRAPHIE | A VENIR …
Sans collimateur Avec collimateur
?
Cristal
Collimateur
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Scintillateur : Cristal de NaI(Tl) transforme les photons g en lumière
visible
Photomultiplicateur : Transforment la lumière en signal électrique
Détection des Rayons gINTRO. | LA PREMIÈRE IMAGE | LES RAYONS-X | LA MÉDECINE NUCLÉAIRE | L’ÉCHOGRAPHIE | A VENIR …
g diffusé
g Non -diffusé
Scintillateur
Source g
Photomultiplicateurs
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Permet d’obtenir des images 3D Effectue des projection sur 360° Sinogramme Reconstruction d’image image 3D
SPECT : Single Photon Emision Computed Tomography
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Scintigraphie osseuse Détection de maladie cérébrale (Alzheimer, épilepsie, …) Mesure du flux sanguin dans le cœur Détection de tumeurs …
ApplicationsINTRO. | LA PREMIÈRE IMAGE | LES RAYONS-X | LA MÉDECINE NUCLÉAIRE | L’ÉCHOGRAPHIE | A VENIR …
Patient sain Patient atteint de la maladie d’Alzheimer
Cœur
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Utilise des ultra-sons pour créer des images
L ’échographieINTRO. | LA PREMIÈRE IMAGE | LES RAYONS-X | LA MÉDECINE NUCLÉAIRE | L’ÉCHOGRAPHIE | A VENIR …
Ondes émises dans le corps
Echo mesuré par la sonde
Image
temps
Réfléchies par les interfaces entre organes
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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
Construction de l’imageINTRO. | LA PREMIÈRE IMAGE | LES RAYONS-X | LA MÉDECINE NUCLÉAIRE | L’ÉCHOGRAPHIE | A VENIR …
t
v
Tissus 1t
x v t
Tissus 2
x v t
2t
Sonde
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Ondes « sonores » (compression/dilatation) Générées par des pressions de la sonde
Cristal piézoélectrique transforme le voltage en déformation
Les ondesINTRO. | LA PREMIÈRE IMAGE | LES RAYONS-X | LA MÉDECINE NUCLÉAIRE | L’ÉCHOGRAPHIE | A VENIR …
Sonde
~Piézoélectrique
Matériau d’atténuation
Interface de couplage
Source électrique
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Echographie du fœtus Image des muscles (déchirures, …), tendons, … …
ApplicationsINTRO. | LA PREMIÈRE IMAGE | LES RAYONS-X | LA MÉDECINE NUCLÉAIRE | L’ÉCHOGRAPHIE | A VENIR …
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Permet de mesurer le flux sanguin, le rythme cardiaque, …
Echographie DopplerINTRO. | LA PREMIÈRE IMAGE | LES RAYONS-X | LA MÉDECINE NUCLÉAIRE | L’ÉCHOGRAPHIE | A VENIR …
Sonde
2 cosonde reçus
globulesincident
v fv
f
Effet Doppler
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Comparaison des techniquesAvantages 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- …
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PET-Scan : utilisation de radio-isotopes Imagerie par Résonance Magnétique (IRM)
Autres techniques d’imagerie
PET-ScanIRM
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Combinaisons de plusieurs appareils SPECT/CT-Scan, PET/CT-Scan, …
Amélioration des techniques d’imagerie Nouvelles techniques
A venir …INTRO. | LA PREMIÈRE IMAGE | LES RAYONS-X | LA MÉDECINE NUCLÉAIRE | L’ÉCHOGRAPHIE | A VENIR …
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Merci de votre attention !
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« 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
Références