DES RadiologieModule rayons X

mardi 12 janvier 2010

•La Radiologie standard•La Radiologie standard

Formation et qualité de l’image

• Résolution en densité : le contraste

• Résolution spatiale : le plus petit élément visible

• Quelle information pour ce que l’on cherche :– Trait de fracture– Trait de fracture

– UlcèreLa loi des tangentes

• Facteurs de dégradation de l’image :– Rayonnement diffusé

– Taille du foyer, etc.

Formation et qualité de l’image

1. Résolution spatiale et géométrie :• Qualité du rayon directeur (foyer)

• Incidences

• Superposition de multiples éléments• Superposition de multiples éléments

• Image plane d’un volume +++

2. Résolution en contraste :• Qualité du rayon directeur (tension et nombre de

photons)

• Nature et épaisseur de chaque organe (élément)

• Incidences et parallélisme ou non (image hydro-aérique)

La chaîne de production de l’image

• Production des rayons X : générateurs haute tension,tubes à rayons X

• Objets : différences d’atténuation,projections• Objets : différences d’atténuation,projections

• Eléments concourant au flou : flou géométrique, flou cinétique,flou de réception (écrans,ampli…)

• Rayonnement diffusé : diaphragmes, grilles, air gap effect

Tubes à rayons XGénéralités

C’est le faisceau de lumière de la photographie

• Faisceau d’électrons sur une cible• Faisceau d’électrons sur une cible

• Source des électrons:cathode

• Tension d’accélération

• Cible : anode fixe ou tournante

• Foyers thermique et optique

Tubes à rayons Xcaractéristiques

• Type d’anode

• Diamètre de l’anode• Diamètre de l’anode

• Dimensions du ou des foyers optiques

• Vitesse de rotation

• Tension maximale

• Puissance maximale

Tubes à rayons XDeux qualités essentielles

• Grande puissance : temps de posepose

• Grande finesse du foyer : flou géométrique

Anode

• Métal de l’anode:tungstène Z = 74

• Température de fusion : 3660°C

• Rendement très médiocre : 1 %• Rendement très médiocre : 1 %

• Foyers:pente de l’anode

• Mesures des dimensions du foyer : sténopé

• Anode tournante : diamètre, vitesse de rotation,modification du métal (rhénium)

• Ampoule-gaine de protection

Tube à anode fixe

Tube à anode tournante

Tube moderne

Foyers thermiqueset optiques

Principe du foyer linéaire

Angles d’anode et foyer réel

Projection du foyer

Anodes biconiques

Effet talon

Augmentation du diamètre

Deux types d’anodes

Puissance-temps-foyer

Vieillissement du tube

Formation de l’image radiologique

• Formation physique• Formation physique

• Formation géométrique

• Les flous de l’image radiologique

Formation de l’image radiologique

OBJECTIFS

• Résolution spatiale :finesse, pouvoir • Résolution spatiale :finesse, pouvoir séparateur

• Résolution en atténuation du faisceau de rayons X (densité) : résolution en contraste

La chaine de production de l’image

• Production des rayons X : générateurs haute tension,tubes à rayons X

• Objets:différences d’atténuation,projections• Objets:différences d’atténuation,projections

• Eléments concourant au flou : flou géométrique, flou cinétique,flou de réception (écrans,ampli…)

• Rayonnements diffusés : diaphragmes, grilles, air gap effect

Formation physique

• Propagation rectiligne des rayons X• Différence d’atténuation des organes traversés

• L’atténuation augmente : quand épaisseur • L’atténuation augmente : quand épaisseur croît, quand densité plus grande,quand diminue l’énergie du rayonnement

• Contraste d’épaisseur : opacité varie avec l’épaisseur

• Contraste de nature : même épaisseur, mais nature différente

Radiographie « normale »

Formation géométrique

• Projection conique : foyer ponctuel par approximation

• Faisceau conique : diaphragme • Faisceau conique : diaphragme etc….

• Coefficient d’agrandissement

Formation géométriquedéformation-distorsion

• Rayon central perpendiculaire au centre du récepteur

• Structures planes et parallèles au récepteur : agrandissement simple

• Structures planes et parallèles au récepteur : agrandissement simple

• Structures obliques : déformation• Rayon oblique par rapport au plan du récepteur

• Déformation complexe

Formation géométriqueprojection plane

image plane d’un volume hétérogène

• Superposition d’images de stuctures différentes : nécessité de plusieurs incidences pour distinguer la situation différentes : nécessité de plusieurs incidences pour distinguer la situation respective des structures

• Superposition d’images de structures complexes:enchevêtrement de lignes

• Sommation des images : petits objets estompés, surtout si peu de contraste

Formation géométrique

• Loi des tangences :

image de « bord » si image de « bord » si rayonnement tangentiel à la surface de l’objet

Agrandissement

Agrandissement d’objets de même taille

Agrandissement de l’image

Déformation de l’image

Projection d’un carré

Projection d’un objet complexe

Les trois flous

Flou cinétique

Flou cinétique

• Diminuer le temps de pose

• Fixer le malade• Fixer le malade

Flou géométrique

Flou géométrique et projection du foyer

Flou géométrique

• Diminuer la taille du foyer

• Rapprocher l’objet du film

• Augmenter la distance tube-film• Augmenter la distance tube-film

Flou du récepteur

• Couple écrans-film

• Amplificateur de luminance• Amplificateur de luminance

Addition des flous

• C’est le flou le plus important qui compte

• Flou total : Vfg²+fc²+fe²• Flou total : Vfg²+fc²+fe²

Rayonnement diffusé :l’antidiffusion

• Localisateurs et diaphragmes

• Compression du malade• Compression du malade

• Air gap effect

• Grilles anti-diffusantes : fines, potter

• Rapport de grille : r=h/d

Localisateurs

Air gap effect

Grille anti-diffusante

Rapport de grille anti-diffusante

L’objet

• Différences d’atténuation des tissus : les contrastes

• Création de l’image radiante• Le contraste radiologique• Le contraste radiologique• Haute tension:atténuation moins grande,compression des coefficients d’atténuation,augmentation du diffusé (grilles de haut rapport), diminution du temps de pose, diminution des doses

Atténuation par l’objet

Les différentes densités radiographiques

• Echelle du blanc au noir, fonction de l’absorption différente des rayons X→ Molécules à atomes lourds : → Molécules à atomes lourds :

calcium, iode, baryumPlage plus ou moins blanche (densité calcique)

→ Densité hydrique : gris clair

→ Densité graisseuse : gris foncé

→ Densité aérique : noir

Les quatre contrastes radiologiques

calcium eau huile air

Influence du milieu de référence

Les quatre contrastes radiologiques

air

air

huile

eau

eau

Relativité des différentes densités radiologiques

• Visibilité dépend du milieu de référence

Exemple :Exemple :– Métastase hépatique hydrique dans foie hydrique : non visible sur cliché abdomen sans préparation

– Métastase pulmonaire hydrique dans poumons aériques : visible sur le cliché de thorax

Absorption dépend de l’épaisseur du milieu traversé

• Petite scissure parallèle au rayon directeur :Epaisseur d’eau de plusieurs Epaisseur d’eau de plusieurs centimètres ⇒ visible

• Grande scissure perpendiculaire au rayon traversé :Epaisseur d’un millimètre d’eau ⇒ non visible

Image de ligne sur une radiographie

• Double variation brusque des densités

Exemple :Les scissures pulmonaires avec un rayon directeur parallèle à la scissure

Signe de la silhouette

1. Deux structures de densité identique dans des plans différents • Conservation de leurs contours• Masse ou opacité postérieure à la masse

cardiaquecardiaque

2. Deux structures de densité identique dans le même plan• Eau dans l’eau, bord invisible• Opacité pulmonaire au contact du cœur

(thorax face)• Coupoles diaphragmatiques droite et

gauche sur un cliché de thorax de profil.

Signe de la silhouette

Signe de la silhouette

Image de bord sur une radiographie

• Brusque variation d’absorption entre deux milieux

• Abord tangentiel de cette zone par le • Abord tangentiel de cette zone par le rayon directeur

Exemple : contour inférieur des seins sur un cliché de thorax de face.

Image de bord : variation brutale de densité

et abord tangentiel

Quelques définitions techniques

→ Rayon directeur : ligne passant par le centre du faisceau vers le centre du film

→ Incidence antéro-postérieure et incidence postéro-antérieureincidence postéro-antérieure

→ Oblique antérieur droit (OAD) : épaule droite contre la cassette

→ Position couchée : décubitus, procubitus

→ Décubitus latéral : gauche ou droit

La règle de la superposition des plans

• Sur un cliché de thorax de face en postéro-antérieur :– Rachis dorsal– Rachis dorsal

–Médiastin postérieure et aorte descendante

– Cœur et aorte ascendante

– Sternum

Quelques exemples d’artéfacts

• Boutons sur un vêtement

• Produit de contraste sur la table de radioradio

• Natte dans les cheveux

• Détérioration de la cassette ou des écrans

Sémiologie en radiographie standard

• Augmentation de densité ou opacité : zone blanche– Calcul rénal– Phlébolithe

• Hyperclarté : zone plus sombre• Hyperclarté : zone plus sombre– Emphysème

• Image lacunaire ou image de soustraction, dans un organe creux :– Cancer gastriqueA distinguer d’une compression extrinsèque

• Produit de contraste

Thorax de face debout

Thorax de profil

Condensation ou opacité

Eau dans l’air

Hyperclarté

Hyperclarté, lyse

Produit de contraste iodé

Sémiologie en radiographie standard

• Image d’addition (ou niche) :– Ulcère de l’estomac

• Image hydro-aérique :• Image hydro-aérique :– Niveau horizontal surmonté par une clarté aérique

– Rayon directeur obligatoirement horizontal

– Poche à air gastrique

Images d’addition

Image d’addition

Images de soustraction

Image de soustraction

Coupoles diaphragmatiquesdebout

Images hydro-aériques

Parallélisme au trait de fracture

Opacité

Décubitus dorsal debout

Le pouvoir de résolution

• Pouvoir de distinguer deux objets l’un de l’autre (pouvoir séparateur)

• Evalué en paire de lignes par cm

• Utilisation de mires pour le mesurer• Utilisation de mires pour le mesurer

Exemple :– Amplificateur de luminance : 40 pl/cm

– Radiographie : 60 pl/cm

Résolution spatiale ou pouvoir séparateur : la mire

Résolution en contraste

• Différence de noircissement entre régions voisines

• Fonction de transfert en modulation (courbe définition contraste)(courbe définition contraste)

• Schématiquement, et c’est une évidence, il est plus facile de reconnaître une différence de contraste (de densité, d’atténuation) pour deux objets volumineux.

Critères de choix des constantes

1. Réglage de la tension du tube– Plus l’énergie est élevée (tension), plus le

rayonnement est pénétrantPénétration et contraste

2. Réglage des mAs– Agit sur le nombre de photons reçus par le

récepteur– Agit sur le nombre de photons reçus par le

récepteur– Film sur ou sous exposé

NoircissementE = KVP x mAsE = exposition

P = varie de 3 à 5 en fonction du récepteur (sans écrans, écrans) avec kv entre 50 et 120

Transfert de modulation

Influence de la tension sur le contraste

• Pénétration des rayons X augmente

• Le contraste d’objet diminue de largeurlargeur

• Donc, diminution du contraste entre les différentes opacités du sujet

• Augmentation du rayonnement diffusé

Utilisation de la basse tension

• Effet photo-électrique prédominant

• Contraste maximum

• Produits de contraste iodés• Produits de contraste iodés

• Dose importante

• Parties molles,seins,os….

Utilisation de la haute tension

• Effet Compton prédominant

• Ecrasement des contrastes

• Traversée de la baryte• Traversée de la baryte

• Faible dose et diminution du temps de pose

• Thorax, radiographies du tube digestif

Posemètres ou exposeurs automatiques

(chambres d’ionisation)Objectifs :

– Bien sûr, disparition des aléas de qualité du cliché

– Mais aussi :– Mais aussi :• Charge optimale du tube• Temps de pose minimal

Conditions :– Mesurer quantité de rayons X sur le film– Arrêter le fonctionnement du générateur, quand la quantité est suffisante

– Devant la cassette et sans faire d’ombre

Exposeurs automatiquesNotion de dominante

Dominante : région anatomique de l’intérêt principal du clichéExemples :

- les deux poumons- les deux poumons- le rachis- l’estomac, …

Attention au centrage précis du posemètre sur la région examinéeAujourd’hui, automatisation complète avec programmation anatomique.

Exposeurs automatiques :notion de dominante

Exposeurs automatiques ;charge décroissante

La recherche constante du compromis

→ Plus de résolution spatiale ou plus de résolution.

Attention à l’irradiationAttention à l’irradiation

Trouver le meilleur compromis pour le diagnostic

As low as reasonably achievable

Récepteurs de l’image radiante

→ Films sans écran

→ Films avec écrans renforçateurs

Ecrans phospho-luminescents→ Ecrans phospho-luminescents

→ Capteurs plans

Formation de l’image radiologique

Conventionnelle Numérique

Résolution +++++++ +++Résolution spatiale

+++++++ +++

Résolution en densité

+ +++++++

Exemples de statifs

• Table télécommandée

Exemples de statifs

Exemples de statifs

Exemples de statifs

Appareil de radiographie au lit