Introduction à la sémiologie radiologique

Unité d’enseignement intégrée 1 : Radiologie Introduction à la sémiologie radiologique

Année universitaire 2020/2021

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République algérienne démocratique et populaire Ministère de l’enseignement supérieur et de la recherche scientifique Université de Constantine 03 SALAH BOUBNIDER – Algérie Faculté de médecine Département de médecine Cours destinés aux étudiants en 3ème année

Unité d’enseignement intégrée 1 : Radiologie

Introduction à la sémiologie radiologique

Dr. SAKER, Dr. BENMAMAR, Dr. BOUAROURA, Dr. BOUDIAF, Dr. TIBERMACINE

I. Généralités et principes de l’imagerie par rayons X (radiographie et tomodensitométrie (TDM))

II. Généralités et principes de l’imagerie ultrasonographique (échographie et écho-doppler)

III. Généralités et principes de l'imagerie par résonance magnétique (IRM)

IV. Produits de contraste Objectifs pédagogiques principaux :

- Comprendre les principes biophysiques des différents examens d’imagerie :

radiographie standard, échographie et écho-doppler, TDM, IRM …).

- Définir les risques liés à l’irradiation, les mesures de radioprotection pour le

patient et le personnel.

- Identifier les produits de contrastes utilisés en imagerie, leurs particularités,

les précautions d’utilisation et les risques.

- Identifier les différents examens de l’imagerie médicale.



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Généralités et principes de l’imagerie par rayons X

(radiographie et tomodensitométrie (TDM))

Objectifs pédagogiques du cours :

- Acquérir les connaissances permettant de comprendre les concepts et les bases physiques nécessaires à l’utilisation du rayonnement X en imagerie médicale.

- Savoir décrire les étapes de la formation de l’image selon les différentes techniques utilisant les rayons X (imagerie conventionnelle, numérique, tomodensitométrie).

- Connaître le fonctionnement de ces différentes techniques et savoir les utiliser. - Savoir citer les 3 principes de radioprotection à appliquer lors de la réalisation

d’un examen utilisant des rayonnements ionisants. - Connaître les règles de radioprotection à respecter en radiologie.

PLAN

I. Introduction et rappels physiques II. Production des rayons X

1) Tube à rayon X 2) Principe physique de la production des rayons X

III. Formation de l’image radiologique 1) Principe physique de la formation de l’image radiologique 2) Règles géométriques de la formation de l’image radiante 3) La détection de l’image radiante 4) Facteurs déterminant la qualité de l’image

IV. Tomodensitométrie 1) Introduction 2) Principe de formation de l’image tomodensitométrique 3) Constitution d’une chaine tomodensitométrique 4) Différents types de scanners 5) Conduite pratique d’un examen scanographique

V. Radioprotection 1) Introduction 2) Principes de la radioprotection 3) Radioprotection des patients 4) Radioprotection des travailleurs

VI. Conclusion



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I. Introduction et rappels physiques Une onde électromagnétique comporte à la fois un champ électrique et un champ magnétique oscillant à la même fréquence. Ces deux champs, perpendiculaires l’un par rapport à l’autre se propagent dans un milieu selon une direction orthogonale (figure ci-dessous)

La propagation de ces ondes s’effectue à une vitesse qui dépend du milieu considéré. Dans le vide, la vitesse de propagation est égale à 3.108 m.s-1. Une onde électromagnétique est caractérisée par plusieurs grandeurs physiques : La longueur d’onde ( λ ) : elle exprime le caractère oscillatoire périodique de l’onde dans l’espace. C’est la longueur d’un cycle d’une onde, la distance séparant deux crêtes successives. Elle est mesurée en mètre ou en l'un de ses sous-multiples. La période (T) : elle représente le temps nécessaire pour que l’onde effectue un cycle. L’unité est la seconde. La fréquence ( ν ) : inverse de la période, elle traduit le nombre de cycles par unité de temps. Elle s’exprime en Hertz (Hz) Longueur d’onde et fréquence sont inversement proportionnelles et unies par la relation suivante : λ = c T = c/ν Le « photon » est définit par des particules (ondes électromagnétiques) non chargés et sans masse au repos transportant une quantité d’énergie et son unité est l’électronvolt (eV).

h : la constante de Planck (6,625.10-34 J.s) Le rayon X est un rayonnement électromagnétique composé de photons dont les longueurs d’ondes sont comprises entre (10-12 m) et (10-8 m). Découvert en 1895 par le physicien Wilhelm Röntgen, et utilisé dans l'imagerie médicale.

https://www.futura-sciences.com/sciences/definitions/physique-photon-3500/

https://www.futura-sciences.com/sciences/personnalites/physique-wilhelm-rontgen-1111/

https://www.futura-sciences.com/sciences/personnalites/physique-wilhelm-rontgen-1111/



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Lorsqu’un rayonnement électromagnétique atteint un objet, des interactions se produisent, en fonction des propriétés et des caractéristiques de la cible ; une partie du rayonnement est réfléchie, une autre partie est absorbée et une partie peut éventuellement être transmise à travers l’objet. L'atome est le constituant fondamental de la matière (entité électriquement neutre), il est composé de deux types d'élément : 1) Un noyau atomique, lui-même constitué de protons et de neutrons. 2) Des électrons qui gravitent autour du noyau.

II. Production des rayons X 1) Tube à rayon X :

Les rayons X sont produits dans des tubes à rayons X également appelés tubes de Coolidge ou tubes à cathode chaude (figure) Le tube est l'élément essentiel d'une chaîne radiogène, il est constitué d'une cathode et d'une anode mis sous vide (dans une enceinte en verre) pour éviter les interactions entre les électrons et l'air, et entouré de plusieurs enveloppes de protection permettant d’assurer une protection thermique, électrique et mécanique. La cathode est la source des électrons. Il s'agit d'un filament en forme de spirale, composé généralement de tungstène, placé dans une pièce de concentration (métallique en cuvette) ; ce filament s'échauffe par le passage d’un courant électrique, pour laisser s'échapper les électrons. L'anode (fixe ou tournante) est la cible des électrons et le lieu de production des rayons x. La surface de bombardement des électrons sur l’anode s'appelle le foyer. La surface de l'anode est oblique par rapport à la direction du faisceau d'électron de manière à permettre à d'avantage de rayons x de pouvoir sortir du tube. Le tube radiogène doit être relié à un générateur de haute tension (environ 100 kV), à un générateur secondaire de basse tension et à un système de refroidissement.

https://www.futura-sciences.com/magazines/matiere/infos/dossiers/d/physique-voyage-coeur-matiere-176/page/3/

https://www.futura-sciences.com/sciences/definitions/matiere-matiere-15841/

https://www.futura-sciences.com/sciences/definitions/physique-proton-238/

https://www.futura-sciences.com/sciences/definitions/physique-neutron-3498/

https://www.futura-sciences.com/sciences/definitions/matiere-electron-68/



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2) Principe physique de la production des rayons X :

Les électrons émis par une cathode chauffée par le passage d’un courant électrique de basse tension «effet thermo-ionique ou effet EDISON » sont accélérés par une différence de potentiel élevée délivré par un générateur de haute tension (de 10 à 150 kV) en direction d’une cible (anode) La production de photons X est due à la décélération rapide des électrons lors de leur impact sur la cible, selon deux mécanismes :

- le rayonnement de freinage (ou rayonnement de Bremsstrahlung) - le rayonnement caractéristique (ou rayonnement de fluorescence)

NB : Une faible portion, 1% environ de l’énergie cinétique cédée par les électrons est rayonnée sous forme de rayons X, les 99 % restants sont convertis en énergie thermique.

a) Le rayonnement de freinage : Quand l'électron passe à proximité du noyau, soumis à la charge positive nucléaire, il est ralenti et sa trajectoire est modifiée (attiré). Ce ralentissement est associé à une perte d'énergie cinétique sous forme de rayons X. Le rayonnement de freinage constitue le mode principal de formation des rayons X en radiologie.

b) Le rayonnement caractéristique :

Lorsque l’électron incident entre en collision (toutes les possibilités d'interactions existent entre le "choc frontal" et le "choc tangentiel ") avec un électron situé sur une orbitale proche du noyau de l'atome, L'électron incident change de vitesse et de trajectoire et l'électron percuté est éjecté



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créant un espace vacant. Ainsi, il se produit une réorganisation électronique et un électron d'une orbitale plus externe, remplaçant l'électron éjecté, et la différence d'énergie de liaison entre les 2 couches est libérée sous la forme de rayon X. Le rayonnement caractéristique participe seulement à une petite fraction de la production des rayons X.

c) Spectre d’émission des rayons X :

Le rayonnement qui émane du tube à rayons X a la particularité d’être poly chromatique (poly énergétique). Le filtre Placé contre la fenêtre de sortie de la gaine en verre permet d’homogénéiser l’énergie du faisceau X en éliminant les photons de trop faibles énergies qui sont non seulement inutiles mais aussi nuisible.

III. Formation de l’image radiologique 1) Principe physique de la formation de l’image radiologique : Le foyer émet des rayons X dans toutes les directions d'une demi-sphère. La fenêtre circulaire de la gaine prélève dans cette demi-sphère un cône de rayons utiles qui se dirigent vers le patient et le récepteur. Quand un faisceau de rayons X traverse un milieu matériel, il subit différents types d’interaction :

- Absorbés par les atomes : le photon transmet toute son énergie à un électron et disparaît : effet photo-électrique.

- Transmis sans changer de direction et sans perte d’énergie (n’interagissent pas avec la matière)

- Transmis en changeant de direction ou diffusés ; la diffusion pouvant se faire :

sans perte d'énergie : on parle alors de diffusion élastique: diffusion Thomson-Rayleigh

avec perte d'énergie (une partie de l'énergie est cédée à un électron) : on parle alors de diffusion inélastique: l'effet Compton.



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A la suite de ces différentes interactions entre les rayons X et la matière, l'énergie initiale que possède chaque photon diminue « atténuation » ; la dissipation de cette énergie est représentée par l’équation : La formation de l’image radiologique est la résultante des différences d'atténuation du faisceau de rayons X dans les milieux traversés, en effet l’atténuation des rayons X par les différents tissus traversés, est variable de part la variation de leurs épaisseurs et leurs natures physique et chimique.



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Le différentiel d'atténuation entre les régions est responsable des différences de niveau de gris de l’image radiologique.

2) Règles géométriques de la formation de l’image radiante : L’image radiologique est une ombre projetée de l’objet. La conicité du faisceau RX et l’orientation du rayon directeur entraînent une déformation des structures radiographiées, il en résulte une perte d'information quant à la taille, la position (profondeur) et la forme exacte des objets. La projection de l’image radiologique obéit à des règles géométriques très simples : La projection forme une ombre qui est généralement plus grande que l’objet, c’est

l’agrandissement (distorsion de taille) 2 objets égaux (o) à des distances différentes du détecteur et du foyer forment des images

inégales. Le plus éloigné du détecteur donne l’image la plus grand Une projection perpendiculaire agrandit mais ne modifie pas la forme d’un objet parallèle au

plan du détecteur mais une projection oblique non perpendiculaire au plan du capteur, modifie dans tous les cas la forme de l’objet (distorsion de forme).

1 objet dont le plan principal est oblique par rapport au plan du détecteur est déformé par la projection normale ou oblique.

1 objet disposé perpendiculairement au plan du film, ou + exactement dans le sens de propagation des rayons donne une ombre (linéaire) à peine discernable.

2 objets superposés dans le sens de propagation des RX forment une ombre composite où les objets ne sont discernables que par différence d’opacité. Par projection oblique les 2 objets peuvent être séparés; le + éloigné s’écarte en direction opposée à celle du foyer de RX.



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3) La détection de l’image radiante L’image radiante, créée, n'est pas directement interprétable cliniquement, et nécessite un détecteur qui reçoit le faisceau à rayon X et le transforme en une image radiologique. En radiologie, les détecteurs numériques remplacent progressivement le couple écran-film qui a longtemps été, en raison de ses performances, le détecteur de référence. Le film radiographique permettant d’obtenir une image « figée » (mode statique) La radioscopie (écrans luminescents) permet de visualiser des images en temps réel (mode dynamique), par contre son inconvénient majeur est que le médecin doit faire un diagnostic très rapide pour éviter une trop longue irradiation du malade. L’amplificateur de brillance est un système électronique qui transforme d’abord les rayons X en électrons, ensuite les électrons sont accélérés et transformés à leur tour une image visible sur un écran. Son intérêt est de donner au médecin l’avantage de la radioscopie tout en supprimant ses inconvénients. La radiographie numérique fournit directement ou indirectement les données analogiques de l’image à l’ordinateur qui les transforme par calculs en données numériques. Aujourd'hui, les détecteurs numériques grâce à leurs nombreux avantages couvrent l'ensemble des besoins de la radiologie (radiographie, radioscopie, scanographie, mammographie), et permettent aux médecins :

Meilleure résolution en contraste Visualisation sur console, ce qui permet de disposer de l’information tout moment sur place

et à distance (via des systèmes PACS) ce qui est rapide, économique et écologique. Possibilités illimitées de post-traitement: reconstruction, agrandissement, mesure de

distance, renforcement du contraste… Possibilités de stockage sur support informatique : (CD, DD / PACS) ++. Communication des données (téléradiologie). Réduire l’irradiation et respecter les normes de radioprotection.

4) Facteurs déterminant la qualité de l’image : Le contraste est la différence d'opacité entre deux points voisins sur l'image. Il dépend essentiellement de :

Epaisseur des structures traversées. Coefficient d’atténuations des structures traversées. Tension d’accélération (énergie du faisceau incident)

Les flous : Plusieurs facteurs peuvent créés un flou altérant la qualité de l’image. Flou géométrique : Il est dû au fait que le foyer d'émission des rayons X n'est pas ponctuel et que l'objet n'est pas directement au contact du récepteur.



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Il peut être réduit: En approchant le patient le plus proche possible de la plaque. En éloignant le tube. En diminuant la taille du foyer en agissant sur le diaphragme.

Flou cinétique : Il est tout mouvement du patient ou de l’organe, pour le diminuer : - Si mouvement volontaire : immobilisation du patient soit de manière coopérative soit par

contention ou préméditation. - Si mouvement involontaire (battements cardiaques) : réduction du temps de pose

Flou lié au rayonnement diffusé : le rayonnement diffusé correspond au rayonnement X qui prend naissance au niveau de la cible, essentiellement par effet compton ou par l’émission de fluorescence, pour le diminuer :

Diminuer le volume irradié => Compression Diminuer la taille du champ => Localisateur et collimation Utiliser une grille anti-diffusante. Éloignement récepteur patient. Plaque de plomb derrière le film.

Flou du récepteur : Il est dû à l'épaisseur non négligeable de l'émulsion du film

IV. Tomodensitométrie 1) Introduction

a) Définition : Tomo = coupe, Densitomètrie= mesure de densité La tomodensitométrie se définit comme une chaîne radiologique tomographique effectuant la mesure de l’atténuation d’un faisceau de rayons X à la traversée d’un volume anatomique avec reconstruction matricielle d’une image numérisée. Si le principe de base est resté le même depuis 1971, les différents aspects techniques ont considérablement évolué avec deux innovations majeures : l’acquisition hélicoïdale en 1989 puis l’acquisition multicoupe en 1998.

b) Historique : 1971 : premier examen tomodensitométrique cérébral. Il est réalisé au Atkinson Morley’shospital à Londres par l’ingénieur Hounsfield et le neuroradiologue Ambrose sur une machine construite par la société EMI 1974 : le physicien américain Ledley, de la Georgetown university à Washington met au point le premier appareil corps entier : le temps d’obtention d’une image est alors de 5 minutes. 1979 : le prix Nobel de médecine est décerné à MacLeod et Hounsfield pour la mise au point de la tomodensitométrie. 1989 : mise au point de la rotation continue puis de l’acquisition hélicoïdale 1992 : acquisition de deux coupes simultanées par rotation. 1995 : acquisition « subseconde » 0,75 seconde par tour. 1998 : acquisition de 4 coupes simultanées. 2000 : acquisition de 8 puis 16 coupes simultanées

c) Avantages : - Absence de superposition des structures. - Bonne résolution en contraste : différentiation tissulaire. - Bonne étude de l’os et des calcifications. - Représentation globale du plan transversal. - Image numérisée : reconstruction, archivage et traitement de l’image.

d) Inconvenants : - Irradiation du patient.



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- Risques liés au produit de contraste (PC). - Artéfacts au voisinage des os denses. - Contraste limité des PM (inférieur à celui de l’IRM).

2) Principe de formation de l’image tomodensitométrique : Le principe repose sur la mesure de l’atténuation d’un faisceau de rayons X qui traverse un segment du corps. Le tube et les détecteurs tournent autour de l’objet à examiner. De multiples profils d’atténuation sont obtenus à des angles de rotation différents. Ils sont échantillonnés et numérisés. Les données sont filtrées et rétro-projetées sur une matrice de reconstruction puis transformées en image analogique.

a) Atténuation :

Un faisceau de rayons X traversant un objet homogène d’épaisseur x subit une atténuation (Log Io/I = μx)

b) Projections : Le détecteur transforme les photons X en signal électrique. Ce signal est directement proportionnel à l’intensité du faisceau de rayons X. La projection ou profil d’atténuation correspond à l’ensemble des signaux électriques fourni par la totalité des détecteurs pour un angle de rotation donné. Un mouvement de rotation autour du grand axe de l’objet à examiner permet d’enregistrer une série de profils d’atténuation.

c) Rétroprojections : Les projections sont échantillonnées et numérisées (converties à des valeurs numériques avec une adresse spatiale) puis rétro-projetées sur une matrice de reconstruction selon le même angle qu’à l’acquisition.

d) De la matrice à l’image : La matrice est un tableau composé de n lignes et n colonnes définissant un nombre de carrés élémentaires ou pixels. A chaque pixel de la matrice de reconstruction correspond une valeur d’atténuation ou de densité. En fonction de sa densité, chaque pixel est représenté sur l’image par une certaine valeur dans l’échelle des gris.

e) L’échelle de Hounsfield : Les coefficients de densité des différents tissus sont exprimés en unités Hounsfield (UH). L’éventail varie de - 1 000 à +1000, avec 0 pour l’eau, - 1 000 pour l’air, + 1 000 pour le calcium et o + 20 à +80 : la majorité des tissus. Du moins dense (HYPODENSE=NOIR) au plus dense (HYPERDENSE=BLANC). L’œil humain ne distingue que 16 niveaux de gris. Deux paramètres définissent la fenêtre utile de densité : Hauteur : mean et Largeur : window.



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3) Constitution d’une chaine tomodensitométrique :

a) Système radiologique : Générateur de rayon X : Le générateur alimente le tube à rayons X. Il délivre une haute tension continue (80 à 140 kV) ainsi qu’un milliampérage constant (de 10 à 500 mA). Tube : Les tubes doivent être extrêmement performants. En effet, ils doivent être capables d’absorber de fortes contraintes thermiques et d’évacuer la chaleur grâce à une dissipation thermique importante. Ils doivent en outre supporter les contraintes mécaniques de la force centrifuge. Filtration : Elle est obtenue par une lame métallique de faible épaisseur. Elle permet d’obtenir un spectre de rayonnement étroit et d’approcher le monochromatisme. Collimation primaire et secondaire : La collimation primaire est située en aval de la filtration. Elle calibre le faisceau de rayons X en fonction de l’épaisseur de coupe désirée. Elle limite l’irradiation inutile. Certains appareils disposent d’une collimation secondaire placée avant le détecteur. Elle limite le rayonnement diffusé par le patient. Système de détection : Les détecteurs transforment les photons X en signal électrique. On distingue deux types de détecteurs. Chambres d’ionisation au xénon : Les photons X sont directement transformés en signal électrique. Leur efficacité (rendement) est faible Elles ne sont plus utilisées actuellement Détecteurs solides : Ils sont utilisés par la plupart des scanners actuels (efficacité excellente). Les photons X sont absorbés et convertis en photons lumineux, eux-mêmes convertis en signal électrique. En scanner monocoupe, la détection est assurée par une couronne de 500 à 900 éléments disposés dans l’axe X. Une seule coupe est acquise par rotation. L’évolution du système de détection vers le scanner multicoupe est caractérisée par la subdivision de la couronne de détecteurs dans l’axe Z en deux à 34 couronnes formées de détecteurs de nombre et d’épaisseur variables.

b) Système mécanique : Tube et détecteurs placés dans un Statif tournent autour du patient mis sur une table qui se déplace dans un axe perpendiculaire.

Lit (table) : se déplace au moment des examens. Statif : plusieurs générations se succédées.

1ère génération :



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Un tube à RX couplé à un seul détecteur La coupe se fait par mouvement de translation-rotation du statif qui prend 4 minute

2ème génération : L’ensemble tube-détecteurs est toujours animé d’un mouvement de translation-

rotation mais le tube est alors couplé à une barrette de 7 à 60 détecteurs dans le plan de rotation du tube.

Temps d’acquisition pour une coupe : 20 secondes

3ème génération : Le tube et les détecteurs effectuent un mouvement de rotation autour du patient. Une série de détecteurs (de 500 à 1 000) couvre la largeur du sujet (50 cm pour

l’abdomen) Temps d’acquisition de coupe descendu à 0.37s

4ème génération : Les détecteurs (4000 à 5000) sont disposés en couronne autour du volume à étudier.

Le tube à rayons X, va tourner à l’intérieur ou à l’extérieur de cette couronne en émettant continuellement des rayons X sur une rotation. Le faisceau de rayons X couvre entièrement le volume à explorer.

c) Système informatique :

Ordinateur : processeur avec mémoire de grande capacité Traitement du signal : convertisseur analogique/numérique et reconstruction de l’image.

d) Système de visualisation : Console : permet la modification des paramètres de reconstruction. Moniteur d’affichage. Reprographie (film) et archivage sur disque dur, DVD et CD.

4) Différents types de scanners : a) Mode séquentiel : coupe par coupe b) Mode hélicoïdal : rotation continue du tube autour du lit associée au déplacement

simultané de la table pendant le balayage du faisceau de rayons X.



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5) Conduite pratique d’un examen scanographique : Il n’existe pas d’examen TDM standard. La conduite pratique dépend de plusieurs facteurs.

a) Précaution préalable : - Etat du patient

Agité : anesthésie et sédation

Allergique : prémédication

Injection de produit de contraste (PC): jeun de 6 heurs

Femme : absence de grossesse - Antécédents du patient - Informer le patient de l’examen

b) Opacifications et contrastes : - Examen seulement sans injection de PC (exemples : traumatismes crâniens, AVC..). - Injection IV de PC :

Examen TDM avant et après injection de PC

Opacification digestive par des PC hydrosoluble.

Ingestion de l’eau.

Insufflation à l’air du rectum et du colon. c) Choix des paramètres techniques : en fonction de l’examen

- Epaisseur de coupe - Plan de coupe - KV - Reconstruction.

V. Radioprotection 1) Introduction

a) Définition : Ensemble des règles, des procédures et des moyens de prévention et de surveillance visant à empêcher ou à réduire les effets nocifs des rayonnements ionisants (RI) produits sur des personnes directement ou indirectement, y compris par les atteintes portées à l’environnement. Dans le secteur de la santé: c’est de permettre l’utilisation des RI dans un but diagnostic ou thérapeutique tout en limitant leurs effets néfaste pour les praticiens, les patients et le public

b) Effets biologiques des rayonnements ionisants : Les effets biologiques des irradiations sont habituellement classés en deux catégories :

- Effets déterministes : Ces effets n’apparaissent jamais tant que la dose délivrée reste inférieure à un certain seuil, mais ils sont obligatoires chez les individus qui ont reçus la dose seuil. La valeur du seuil varie selon l’effet considéré (érythème = 3 à 5 Gy) et dépend de la distribution de la dose dans le temps (elle est plus élevée lorsque la dose est étalée sur un temps long) Ces effets sont potentiellement réversibles et leur gravité dépend de la dose reçue

- Effets stochastiques : Effets de type aléatoires; leur probabilité d’apparition est proportionnelle à la dose mais leurs gravité est indépendante de celle-ci. Ils se manifestent toujours tardivement, que chez certains individus exposés (effets cancérigènes) et parfois seulement chez les descendants (effets génétiques) Ces effets résultent de mutations engendrées par des lésions non ou mal réparées des molécules d’ADN

- Effets fœto-embryonnaires :



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Les effets malformatifs (tératogènes) sont des effets déterministes (à seuil d'apparition autour de 200 mGy), qui dépendent du moment de l'exposition par rapport a celui de la conception et de la dose absorbée par le fœtus. En effet, la sensibilité du fœtus aux malformations est très élevée durant la période d'organogenèse et au début du développement fœtal ; elle est un peu moins élevée au cours du 2ème trimestre de la grossesse et encore moins au cours du 3ème trimestre. Au stade pré implantatoire, l'effet d'une irradiation se traduit par un arrêt ou une poursuite normal de la grossesse (loi du « tout ou rien »).

c) Grandeurs et unités de mesures : - Dose absorbée (D) :

La dose absorbée est la quantité d’énergie absorbée par unité de masse de matière. L’unité de mesure : Le gray (Gy)

- Dose équivalente (H) : Les conséquences biologiques lors d’une irradiation peuvent être différentes selon la nature du rayonnement. La dose équivalente permet d’illustrer l’effet du rayonnement sur un tissu donné. H = D x Wr s’exprimée en sievert (Sv) Elle sert à évaluer les seuils d’apparition des effets déterministes

- Dose efficace (E) : Tous les tissus ne sont pas sensible de façon identique à un rayonnement donné, en effet la dose efficace permet de tenir compte de la radiosensibilité des tissus irradies. E = H x Wt s’exprime en sievert. Elle sert à évaluer la probabilité d’apparition des effets stochastiques

2) Principes de la radioprotection : En pratique, la radioprotection s’appuie sur la mise en œuvre de trois principes :

a) Justification : Les avantages individuels ou collectifs des RI doivent être supérieurs aux risques présentés par leurs utilisations.

b) Optimisation : Les expositions doivent être réduites au niveau le plus bas raisonnablement possible. Ce principe est également connu sous l’acronyme ALARA (as low as reasonably achievable)

c) Limitation : Les doses reçues par les travailleurs ou le public sont limitées par voie réglementaire. Ce principe ne s’applique pas pour les patients.

3) Radioprotection des patients : L’usage des rayonnements ionisants (RI) dans le domaine médical ne peut se voir appliquer de limites réglementaires car le bénéfice est très supérieur au risque, à condition que l’examen soit justifié et contributif. La radioprotection des patients repose sur l’application des principes de justification et d’optimisation des expositions définis précédemment.

a) Justification des actes : Toute exposition d’une personne à des rayonnements ionisants, dans un but diagnostique, thérapeutique, de médecine du travail, ou de dépistage, doit faire l’objet d’une analyse préalable permettant de s’assurer que cette exposition présente un avantage médical direct suffisant au regard du risque qu’elle peut présenter et qu’aucune technique d’efficacité comparable comportant de moindres risques ou dépourvue d’un tel risque n’est disponible. » Préalablement à la réalisation d’un acte diagnostique ou thérapeutique, le médecin réalisateur de l’acte doit s’assurer de sa justification pour le patient concerné. En cas de désaccord entre le praticien demandeur et le médecin réalisateur, la décision de réalisation de l’acte appartient à ce dernier.



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b) Optimisation des procédures radiologiques : Des procédures et opérations tendant à maintenir la dose de rayonnements au niveau le plus faible raisonnablement possible. Sont applicables à ces procédures et opérations les obligations de maintenance et d’assurance qualité, y compris le contrôle de qualité prévu. L’application de ce principe repose sur un certain nombre de dispositions :

mise au point de procédures standardisées de réalisation d’examens utilisant des RI (un guide des procédures qui propose pour les actes les plus courant des paramètres techniques de réalisation qui concilient les qualités attendues de l’image avec un niveau d’exposition le plus faible possible)

le relevé de données dosimétriques et leur comparaison aux niveaux de référence diagnostiques.

formation des professionnels de santé à la radioprotection des patients.

contrôle de qualité des installations.

4) Radioprotection des travailleurs : L’organisation de la radioprotection des travailleurs repose en premier lieu sur l’employeur qui a l’obligation de faire évaluer la nature et l’ampleur du risque due aux RI et de mettre en œuvre les mesures nécessaires pour assurer la prévention des accidents du travail et des maladies professionnelle susceptible d’être causés par les RI. Dans un établissement public ou privé, la radioprotection s’applique :

- aux travailleurs salariés de l’entreprise. - aux travailleurs intérimaires ou en sous-traitance. - aux travailleurs indépendants, y compris ceux exerçant une profession libérale

L’organisation de cette radioprotection dans l’établissement introduit un certain nombre de dispositions relatives à la protection du travailleur : - Limites d’exposition et Classification des travailleurs - Zonage - Suivi dosimétrique et médical - Formation à la radioprotection des travailleurs exposés

VI. Conclusion :

La radiologie et la TDM est un excellent moyen diagnostique et analytique de diverses pathologies, Cependant, elle reste une technique irradiante d’où la nécessité d’étudier ses indications et de régler ses paramètres afin d’éviter toute irradiation excessive surtout chez l’enfant.



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Généralités et principes de l’imagerie

ultrasonographique (échographie et écho-doppler)


- Connaître les principes physiques des ultrasons et l’effet doppler.

- Connaître les modes de l’affichage échographique et les modalités dopplers.

PLAN

I. Généralités

II. Echographie ultrasonore 1) Introduction 2) Définition des ultrasons (US) 3) Production des US 4) Propagation des US 5) Propriétés des US 6) Interaction des US avec les tissus biologiques 7) Modes d’affichage

III. Echo-doppler 1) Introduction 2) Principe du doppler 3) Modalités d’application

a) Doppler continu b) Doppler pulsé c) Doppler couleur d) Doppler énergie e) Doppler tissulaire

4) Bons choix dans la pratique

IV. Conclusion



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I. Généralités L’imagerie ultrasonographique c’est des examens du corps humain par des techniques physiques utilisant les ultrasons donnant des images qui reflètent : des structures anatomiques, normales ou non et le fonctionnement des diffèrent appareils et systèmes. Deux méthodes exploration ultrasonographiques : l’échographie et l’écho-doppler.

II. Echographie ultrasonore 1) Introduction

L'échographie est une technique d’imagerie reposant sur la propagation aisée des ultrasons,

occupant une grande place dans la panoplie des explorations diagnostiques.

L’imagerie échographique est d’indication très large et demandée en première intention :

utilisation simple, non invasive, non coûteuse, non irradiante inoffensif …

2) Définition des ultrasons (US)

Les ondes ultrasonores sont des vibrations mécaniques ou élastiques qui se propagent à

travers un milieu par oscillation des particules.

Leur fréquence est supérieure à celle des sons audibles par l’homme.

3) Production des US : par phénomène de la piézoélectricité

Conversion d’une onde électrique en onde mécanique, et inversement grâce à des

caractéristiques physiques de certains cristaux. Le cristal le plus connu est le quartz mais ces

propriétés sont assez mal adaptées aux applications des transducteurs médicaux, c’est pour ça

on utilise surtout la céramique.

Pour produire un faisceau d’US ; on leur applique une impulsion électrique qui entraine une

vibration de la céramique. A l’inverse, lors de la réception de l’écho, l’onde de pression qui

vient heurter le transducteur induit l’apparition de charges électriques. Donc ça permet au

même élément (transducteur) d’être à la fois émetteur et récepteur (alternance

émission/réception).

Transducteurs ultrasonores



19

4) Propagation des US Propagation de proche en proche d'une déformation : variations de pression locales et

oscillation des molécules autour de leur point d'équilibre.

Ondes de pression au passage de l'onde induit des zones de dépression et de compression.

La Propagation se fait en ligne droite dans un milieu homogène, avec un transport d’énergie

sans transport de matière.

5) Propriétés des US La fréquence US (F) : nombre de Dépression (périodes) / s (1Hz =1 cycle/s) Hz = unité de mesure de la fréquence

Une longueur (l) : la longueur d'onde = distance à un instant donné entre deux points du trajet de l'onde de même pression : l =C/F La célérité (C) : la vitesse de propagation des US dépend des propriétés mécaniques, densité et élasticité du milieu de propagation L’impédance acoustique (Z) : permet de caractériser la façon avec laquelle une onde de pression se propage dans un milieu. Elle est définie comme le rapport de la pression acoustique (p), s’exerçant sur un tissu par la vitesse de vibration, (U), des molécules le composant : Z = p⁄u.

6) Interaction des US avec les tissus biologiques

Les US qui se propagent dans un milieu matériel voient leur énergie diminuer progressivement : atténuation de l’onde. Cette atténuation a pour origine les interactions entre l’onde et le milieu de propagation. Dans un milieu hétérogène (corps humain) : 3 mécanismes distincts sont responsables de l’atténuation globale du faisceau.

a. La réflexion

b. La diffusion

c. L’absorption

7) Modes d’affichage a) Mode A amplitude

Le mode le plus ancien : correspond au mode de fonctionnement des profondimetres (sonars simples des navires).



20

Affichage de l'amplitude du signal recueilli par la sonde en fonction de la profondeur et du temps d'arrivée.

b) Mode B brillance Couramment utilisé en échographie médicale. L’amplitude de l’écho module le niveau de gris d’un moniteur vidéo.

c) Mode M mouvement Permet de suivre le mouvement des structures mobiles selon la direction exploration. L’amplitude de signal est codée en niveau de gris. Utile en échocardiographie pour l’analyse des mouvements valvaires.

d) Mode D Dynamique Temps réel : enregistrement bidimensionnel dynamique. Temps de formation de l’image rapide.

III. Echo-doppler 1) Introduction

L’échographie-Doppler est une technique d’imagerie utilisée en routine qui permet avant tout d’explorer l’écoulement du sang dans le cœur et les vaisseaux.

L'écho-Doppler est un examen médical échographique non invasif qui est basée sur les phénomènes physiques des US et sur l‘effet doppler.

Examen en deux dimensions : 5) L‘échographie permet de visualiser les structures vasculaires. 6) L‘effet doppler permet de quantifier les vitesses circulatoires.

2) Principe du Doppler L'effet Doppler est le changement apparent de la fréquence d'un signal sonore ou

électromagnétique reçu par un observateur mobile par rapport à une source émettrice fixe ou bien par un observateur fixe par rapport à une source émettrice mobile.

Emission ultrasonore réfléchie par des interfaces fixes (structures biologiques non mobiles) Fe = Fr.

Emission ultrasonore réfléchie par des interfaces mobiles: Fr= Fe+Fd Fd= fréquence doppler Equation doppler : ΔF = 2.Fe.(V/c )cos θ

ΔF entre 50 Hz et 20KHz en exploration médicale ΔF positive si cible se rapproche de la source émettrice, négative si elle s’en éloigne c = 1540 m/s Fo : fréquence d’émission de la sonde Θ: angle Doppler



21

3) Modalités d’application a) Doppler continu

Utilise un transducteur émetteur et un transducteur récepteur, tous les deux situés dans le même boîtier sonde et fonctionnant en continu.

Sorties sonore et graphique : courbe analogique ou analyse spectrale.

b) Doppler pulsé Une seule sonde émettrice et réceptrice. Emission et réception discontinues alternatives. Le délai entre deux impulsions détermine la fréquence de répetition (PRF = Pulse

Repetition Frequency).

c) Doppler couleur C'est un Doppler à émission pulsé ou le traitement du signal y est différent. Fournit une véritable « cartographie couleur » des vitesses d’écoulement. Sur chacune des lignes de tir, la détection d'un signal Doppler est représentée sur l'image

par un point de couleur (grâce à une acquisition multiligne multiporte) : rouge si le flux se rapproche de la sonde, bleu si le flux s'en éloigne.

d) Doppler énergie (D puissance) Le Doppler puissance est également une cartographie « couleur » des écoulements mais,

cette fois, reflétant la puissance ultrasonore diffusée par le sang en mouvement. La puissance Doppler est obtenue pour chaque point de l’écoulement, toujours grâce à

une acquisition multiligne multiporte. Le codage se fait par l’intensité de la couleur « orange ».

e) Doppler tissulaire Doppler cardiaque. Utilise le codage couleur. Extraction du signal doppler en provenance des parois (myocarde).

4) Bons choix dans la pratique a) Choix du mode doppler

Le mode continu doit être réservé à l’étude des vaisseaux superficiels des membres et du cou.



22

Le mode pulsé permet d’explorer tous les vaisseaux, superficiels et profonds. En plus de l’utilisation de l’imagerie écho-doppler couleur.

En revanche, la spectrométrie Doppler peut être utilisée aussi bien avec le mode continu que le mode pulsé.

b) Choix du transducteur et de sa fréquence Le choix du transducteur est imposé par la technique choisie (mode continu ou pulsé) M continu une sonde de 4 MHz et en mode pulse une fréquence de 8 MHz est utilisée.

c) Direction du Tir

OPTIMISATION DE L’ANGLE DOPPLER: ΔF = 2.Fe.(V/c )cos θ

IV. Conclusion

Une bonne connaissance des bases de physique des US est nécessaire à la

compréhension du signal échographique et à la formation de l’image échographique.

Les US sont produits par le phénomène de la piézoélectricité.

Plusieurs modes d’affichage (le mode B est le plus utilisé).

L’effet Doppler, est le changement de fréquence que subit une onde lorsqu’elle

interagit avec une structure en mouvement.

Le doppler est devenue, ces dernières années, une méthode de tout premier ordre

pour l’examen non invasif des vaisseaux, aussi bien superficiels que profonds.

C’est pourquoi l’échographie-doppler devient un élément très important dans la

stratégie diagnostique et dans les décisions thérapeutiques.

Images d’échographie mode B (A) et doppler couleur (B) de la région épigastrique

A B



23

Généralités et principes de l'imagerie par résonance

magnétique (IRM)


- Apprendre les principes physiques de l’IRM.

- Enumérer l’appareillage de la chaine d’IRM.

- Reconnaitre les contre-indications de l’examen IRM.

- Apprécier les applications de l’IRM avec une attention particulière au

système cardio-vasculaire et respiratoire.

PLAN

I. Introduction

II. Bases physiques 1) Spin nucléaire et moment magnétique 2) Résonance et onde de radiofréquence

a) Excitation b) Relaxation

3) Signal de RM

III. Séquences et contraste

IV. Acquisition et formation de l’image RM

V. Appareillage et sécurité

VI. Contre-indications et précautions.

VII. Applications de l’IRM.

VIII. conclusion



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I. Introduction La RMN découverte en 1946 par Bloch et Purcell (Nobel 1952), utilisée en imagerie en 1973. L'IRM repose sur le principe de la résonance magnétique nucléaire (RMN) qui utilise les propriétés quantiques des noyaux atomiques. L’imagerie par résonance magnétique utilise les propriétés magnétiques des tissus biologiques (protons) soumis à deux champs magnétiques B0 (statique) alimenté par un courant électrique continu et B1 (radiofréquence) alimenté par CE alternatif. Après l’excitation par l’onde de radiofréquence (B1), le retour à l’état d’équilibre se fait par les phénomènes de relaxation T1 et T2.

II. Bases physiques 1) Spin nucléaire et moment magnétique

Dans la matière vivante, le magnétisme provient des atomes. L’atome est composé d’un noyau et d’électrons qui gravitent selon des trajectoires définies. Le noyau est composé de nucléons répartis en protons et en neutrons. Un nombre égal de protons et d’électrons assure la neutralité électrique de l’atome. Pour un noyau, quand le nombre de protons est identique au nombre de neutrons, le moment magnétique résultant est nul. Les principaux constituants atomiques de la matière vivante sont le carbone, l’hydrogène, l’oxygène, l’azote et le soufre. Parmi ces atomes, l’hydrogène est le constituant principal des tissus mous contenant de 70 à 90 % d’eau. En fait, le noyau de l’atome d’hydrogène est constitué uniquement par un proton portant une charge positive. Exemple de la toupie : Au repos, une toupie est couchée sur le côté. Si on lui applique un mouvement de rotation autour de son axe, la toupie se maintient verticalement, sous l’effet d’une force parallèle à son axe de rotation. Cette force est le résultat du moment cinétique (S) engendré par la rotation de la toupie. Si la toupie possède une charge électrique, à la force développée s’ajoute une force d’aimantation engendrée par le moment magnétique (M). Les deux forces sont représentées par des données vectorielles.

a. Le spin H+ : Comme il tourne sur lui-même (toupie), il possède un moment cinétique appelé spin (S).

Étant chargé positivement, il possède de plus un moment magnétique (M) (en fait lié au spin) que l’on peut représenter comme un dipôle magnétique (assimilé à un petit aimant avec un pôle positif et négatif) et animé d’un mouvement de rotation.



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b. Notion de moment cinétique et magnétique : i. Une particule qui tourne induit autour d’elle un moment cinétique ou « spin » aligné sur son

axe de rotation représenté par un vecteur (S). ii. Les protons (noyaux d’hydrogène) sont animés d’un mouvement de rotation (comme une

toupie) et de plus portent une charge positive. Une charge qui tourne induit autour d’elle un champ magnétique appelé moment magnétique (lié au spin et également aligné sur son axe de rotation) et représenté par un vecteur d’aimantation « microscopique » noté (μ).

iii. Les protons peuvent donc être assimilés à de petits aimants (dipôles magnétiques) avec un pôle nord (N) et un pôle sud (S).

c. B0 : Champ magnétique principal statique :

Dans la matière vivante, en l’absence de champ magnétique externe, l’orientation de l’aimantation de chaque proton est aléatoire. Dans cet état, l’aimantation de la matière est nulle.

Si l’on soumet la matière à un champ magnétique, les protons vont se répartir en deux populations sensiblement égales, parallèles ou antiparallèles à B0.

Les protons de sens parallèle correspondent aux protons de plus bas niveau d’énergie (E1), les protons de sens antiparallèle correspondent aux protons de plus haut niveau d’énergie (E2).

En fait, le champ magnétique résultant aura pour origine le très faible excès de protons de sens parallèle situé sur le niveau de basse énergie car les spins de sens opposé vont s’annuler deux à deux (Mzo).

La différence de population des spins augmente proportionnellement avec l’intensité du champ magnétique statique B0

Le champ magnétique résultant constitue le vecteur d’aimantation macroscopique Mzo ; il est parallèle au champ principal B0 et adopte un mouvement de rotation autour de son axe : c’est le mouvement de précession.

La fréquence de ce mouvement, ou fréquence de précession encore appelée fréquence de LARMOR est proportionnelle à l’intensité du champ magnétique appliqué.



26

ω0 = γ B0. (y = rapport gyromagnétique)

d. Action du champ magnétique principal B0 : Apparition de Mzo. Les mouvements de précession des spins ne sont pas en phase : les composantes transversales

microscopiques s'annulent et il n'y a donc pas d'aimantation transversale résultante.

2) Résonance et onde de radiofréquence

La résonance est le transfert d’énergie entre deux systèmes oscillants à la même fréquence: L'onde de RF va entraîner un phénomène de résonance seulement si sa fréquence est la même que celle de précession des spins.

Elle va apporter de l'énergie au système de spins : c'est la phase d'excitation. En fin d’excitation, le système va restituer l'énergie absorbée pour retourner à l'état d'équilibre de départ : c'est la phase de relaxation.

Le vecteur d’aimantation macroscopique Mzo est très faible/B0 ; on ne peut pas le mesurer directement ; il faut donc le basculer à 90° : c’est là qu’intervient l’onde de radiofréquence B1. on peut modifier l’orientation du vecteur d’aimantation à condition que la fréquence Wr de l’onde appliquée soit égale à la fréquence de précession du proton,Wo : c’est la condition de résonance (l’exemple d’une balançoire).



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Lorsque cette condition de résonance est remplie, le vecteur bascule progressivement vers la composante transversale.

a) Excitation L’onde de RF, en fournissant de l’énergie au système, favorise le passage (transition) des spins

parallèles de basse énergie, à l’état de spin antiparallèle de haute énergie. Il résulte de ce phénomène une diminution de l’aimantation longitudinale Mz0, voire une annulation de celle-ci lorsqu’il y a égalisation des deux populations.

L’onde de RF a pour conséquence de mettre en phase les protons de la matière. Donc, elle induit l’apparition d’une composante transversale Mxy.

b) Relaxation Dès la fin de l’excitation, les phénomènes inverses concernant l’aimantation longitudinale et

l’aimantation transversale vont se produire, les spins retournent à leur état d’équilibre, c’est la relaxation.

Les spins qui s’étaient inversés retournent à leur état de spin parallèle sur le niveau de basse énergie. Cela conduit à une repousse de l’aimantation longitudinale : c’est la relaxation longitudinale encore appelée T1, qui est le temps nécessaire à la récupération d’environ deux tiers (63 %) de l’aimantation longitudinale.

Les spins qui avaient été mis en phase pendant l’impulsion de radiofréquence vont se déphaser. La composante transversale disparaît alors rapidement : c’est la relaxation transversale encore appelée T2 qui est le temps nécessaire à la disparition d’environ deux tiers (63 %) de l’aimantation transversale.

3) Signal de RM - T1 est toujours supérieur à T2.

- T1 et T2 induisent la formation de l’image RM.

Pour mesurer la valeur de T1 et T2, il faut accéder à la mesure des vecteurs d’aimantation longitudinale et transversale. Cela se fait à l’aide d’antennes qui transforment l’aimantation tissulaire en signal électrique (comme le fait une dynamo).

Un vecteur d’aimantation qui tourne induit un courant électrique dans une bobine (Faraday).

Le déphasage de l’aimantation transversale est mesurable directement. La repousse de l’aimantation longitudinale, parallèle au champ principal B0 est mesurable

indirectement. 1. Enregistrement du signal :

On peut comparer un vecteur d’aimantation à un petit aimant. Un aimant qui tourne de manière perpendiculaire à une bobine crée un champ électrique mesurable que l’on peut représenter sous la forme d’une courbe sinusoïdale.



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Les antennes en IRM remplissent le rôle de bobine. Elles peuvent être émettrices et/ou réceptrices. Elles ne peuvent recueillir que les variations du vecteur d’aimantation transversale car elles n’enregistrent que des moments magnétiques en mouvement.

III. Séquences et contraste Chaque séquence est une subtile combinaison d'ondes de radiofréquence et de gradients. Les objectifs à atteindre pour une séquence, quelle qu’elle soit, sont :

Favoriser le signal de tel ou tel tissu (contraste).

Le plus rapidement possible (vitesse)

Limiter les artéfacts sans altérer le rapport signal / bruit.

1) Caractéristiques d’une séquence : Les éléments indispensables à toute séquence d’imagerie sont : - Une impulsion RF d’excitation, nécessaire au phénomène de résonance magnétique. - Des gradients qui vont permettre le codage spatial (2D ou 3D), et dont l’agencement va déterminer la manière dont est rempli l’espace K. - Une lecture du signal, qui peut combiner un ou plusieurs types d’échos (écho de spin, de gradient…) déterminant le type de contraste.

2) Classification des séquences : a. En fonction du mode d’acquisition :

Il existe deux grandes familles de séquences, en fonction du type d’écho enregistré :

Les séquences d’écho de spin, caractérisées par la présence d’une impulsion RF de 180° de

rephasage

Les séquences d’écho de gradient

i. Echo de spin : La plus utilisé en IRM.

Constituée de deux impulsions radiofréquence :

La première à 90°

La deuxième à 180°séparées par un intervalle de temps T.

TR: temps de répétition : temps qui sépare deux impulsions 90°. TE: temps d’écho : temps qui sépare la première impulsion 90° du 1er écho La séquence d’écho de spin en densité de protons (DP)

La séquence d’écho de spin en densité de protons a des paramètres TR et TE optimisés pour minimiser à la fois l'influence du T2 et du T1.

Le contraste obtenu sera fonction de la densité en noyaux d’hydrogène (c'est à dire en protons).

ii. Echo de gradient :

- Obtenir une réduction du temps d’acquisition.

- Angle de bascule inférieur à 90°.

- Pas d’impulsion 180°.

- Echo créé à l’aide de gradient.

- Les paramètres sont : angle de bascule, TR, TE.

iii. Séquences Inversion / récupération :

La séquence d'inversion-récupération permet de réaliser sur une séquence T2

Suppression du signal de l'eau (séquence FLAIR).

Suppression du signal de la graisse (séquence STIR).

Le contraste est celui d'un T2 et les lésions apparaissent généralement hyperintenses.



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b. En fonction du but de la séquence :

i. Séquences morphologiques : T1, T2, FLAIR, STIR, T2*, DP…

ii. Séquences fonctionnelles :

Diffusion

Perfusion

Spectroscopie

Tenseur de diffusion et tractographie

IRM de flux

IRM d’activation

3) Contraste en IRM : En fonction des paramètres d’acquisitions, TR, TE, angle etc… Les différentes structures

anatomiques sont visualisées selon différents contrastes ce qui permet une possibilité de caractérisation lésionnelle.

IV. Acquisition et formation de l’image RM

Excitation d’une coupe

Codage en fréquence

Codage en phase

« Vraie » séquence IRM

Le signal RMN est enregistré après les différentes étapes de la séquence employée, y

compris le codage spatial. Ce signal doit être numérisé (convertisseurs analogique-numérique) puis être traité de façon numérique pour former l’image.

Le signal RMN « brut » est stocké dans un tableau (une matrice) appelé Espace K. Les données de l’espace K (ou plan de Fourier) permettront ensuite de

constituer l’image 2D grâce à une transformée de Fourier 2D inverse.

V. Appareillage et sécurité Local technique

Salle de préparation

Salle d’examen

Consoles d’acquisition et de traitement



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1) Salle de préparation : Brancards amagnétiques. Pieds à perfusion amagnétiques.

Table amagnétique.

Module ECG.

Matériel paramédical.

2) Salle d’examen :

Avant d’entrer dans la salle, s’enquérir au préalable des

éventuelles CONTRE - INDICATIONS +++

Champ magnétique intense :

- Tous les accessoires à proximité composés de matériaux non

ferromagnétiques (bois, aluminium et pvc).

- Les objets ferromagnétiques peuvent devenir des projectiles =>

retirer systématiquement tous ces objets.

- Tout objet ferromagnétique perturbe l’homogénéité du champ

B0 et peut induire des artefacts sur l’image.

- Recouverte d’un blindage en feuille de cuivre afin de protéger le

système de radiofréquence des perturbations RF externes : la cage de Faraday.

- Tout le matériel dans la salle de l’aimant doit être amagnétique.

- L’Aimant : 3 catégories :

o Supraconducteur

o Permanent

o Résistif

- Matériels de réanimation.

- Antennes : Deux types

o Emettrices/réceptrices : Ce sont des antennes de volume, tête, genou et corps

entier. Le signal est homogène sur tout le volume.

o Réceptrices ou de surfaces (ou endocavitaire) L’antenne corps entier est émettrice.

On applique ces antennes le plus près possible de la région à explorer.

- Console :

o Console d’acquisition.

o Console d’interprétation.

VI. Contre-indications et précautions.

Vu l’évolution continue du matériel médical, les contre-indications de l’IRM sont de plus en plus restreintes. Le patient doit se munir d’un document confirmant le model exact d’un éventuel matériel biomédical implanté. La contre-indication de ce matériel à l’IRM peut être vérifiée sur des sites spécialisés (exemple www.mrisafety.com).

En règle générale, les contre-indications à l’IRM sont :

1) Contre-indications absolues - Stimulateurs cardiaques.

- Défibrillateurs automatiques internes.

- Bio stimulateurs (nerfs, croissance osseuse).

- Electrodes épicardiques.

- Pompes à perfusion implantées.

- Implants mammaires avec extenseurs de tissu.



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- Corps étrangers métalliques oculaires.

2) Contre-indications relatives - Clips vasculaires cérébraux (anévrisme).

- Valve cardiaque artificielle.

- Prothèse de l’oreille moyenne.

- Implants cochléaires / prothèses auditives de l’oreille interne.

- Filtres à veine cave.

- Prothèses endo-vasculaires.

- Eclats d’obus, corps étrangers.

VII. Applications de l’IRM

1) Exploration neurologique :

Neuro-Vasculaire (AVC, thromboses).

Neuro-Oncologie.

Neuro-Inflammatoire.

Epilepsie.

Neuro-cognitive.

Neuro-infection.

Mouvements anormaux.

Malformations.

2) Exploration ORL :

Rocher et oreille.

Nasopharynx : l’IRM constitue l’examen de référence pour étudier les tumeurs du

nasopharynx.

Glandes salivaires : parotide surtout.

Larynx : peut-être exploré en première intention sur des machines IRM e haute

performance (3T) voire pour le suivi des cancers opérés.

3) Exploration thoracique :

Pulmonaire : reste du domaine de la recherche.

Médiastinale : notamment dans l’étude des tumeurs médiastinales (thymus,

tumeurs neurogènes) et dans certains cas particuliers du cancer de l’œsophage.

Cardiaque : de plus en plus demandée (Infarctus du myocarde, myocardite)

Pathologie de l’aorte thoracique.

Pathologie pariétale et y compris le sein.

4) Exploration abdomino-pelvienne :

Hépato-biliaire et pancréatique.

Rénale.

Surrénalienne.

Pathologie de l’aorte abdominale.

Entéro-IRM, colo-IRM et IRM rectale.

Pathologie utérine et ovarienne.

Pathologie prostatique.

5) Exploration squelettique : Tous les os et articulations peuvent être explorés en IRM, les examens les plus

demandés en pratique courante sont :



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Rachis.

Epaule.

Genou.

Bassin.

Os longs.

Poignet et cheville.

6) Exploration obstétricale et fœtale :

Etude des anomalies placentaires.

Biométrie du bassin obstétrical.

Etudes des anomalies fœtales.

VIII. Conclusion

L’IRM repose sur le principe de la résonance magnétique nucléaire (RMN) qui utilise

les propriétés quantiques des noyaux atomiques.

La reconnaissance des contre-indications et l’application rigoureuse des mesures de

sécurités sont primordiales.

L’examen IRM comporte plusieurs séquences qui visualisent le même segment

anatomique selon différents contrastes.

Il existe des séquences morphologiques et des séquences fonctionnelles.

L’examen IRM est long est astreignant pour le patient d’où la nécessité de cibler le

but diagnostique de l’examen.



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34

Produits de contraste


- Connaitre les différents types de PC utilisés en imagerie.

- Connaitre les contre-indications et les effets indésirables des PC et s'avoir les

gérer.

PLAN

I. Généralités 1) Définition 2) Intérêt 3) Types 4) Voies d’administrations 5) Catégories de produit de contraste

II. PC en Rx et TDM 1) Produits de contraste iodés 2) Produits barytés contenant du sulfate de baryum, non-

hydrosolubles

III. PC en IRM 1) Introduction 2) Règles de prescriptions 3) Effets indésirables 4) Précautions

IV. PC en échographie

V. Autre PC : le Gaz

VI. Conclusion



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I. Généralités 1) Définition

Produits qui, introduits dans l’organisme, modifient le contraste d’un organe par rapport aux structures voisines

2) Intérêt

Purement diagnostique, améliorer l’étude des organes explorés.

3) Types a) PC à contraste positif : PC iodés, sulfate de Baryum, Gadolinium.

b) PC à contraste négatif : Air, CO2.

4) Voies d’administrations

- Voie systémique : IV, IA - Voie buccale - Voie endo cavitaire : opacifications digestive haute ou basse, cystographie, hystérographie ... - Intrathécale : intra articulaire, sous arachnoïdienne ...

5) Catégories de produit de contraste

o RX et TDM capacité du produit à absorber les rayons X o IRM propriété magnétique du produit o Échographie produit dont l‘écho aux US est caractéristique

II. PC en Rx et TDM Classification :

A. Produits de contraste iodés hydrosolubles B. Produits barytés contenant du sulfate de baryum, non-hydrosolubles

A. Produits de contraste iodés 1) Principe de fonctionnement :

L’iode majore l’atténuation des rayons X, essentiellement par effet photo-électrique.

Efficacité est directement proportionnelle à la teneur en iode.

2) Composition :

a. Iode : atome de poids moléculaire élevé, avec un important coefficient d’absorption de

RX.

b. Cycle benzénique : diminue la toxicité au maximum.

c. Chaines organiques : assurent l’hydrophilie.

3) Caractéristiques physico-chimique et pharmaco-cinétique :

a. Substance organique de type cycle benzénique sur lequel sont fixés trois atomes d’iode en

position 2, 4 et 6.

b. Monomère tri iodés ou dimère hexa iodés.

c. Ionique ou non ionique.

d. Incolore et stable.

e. Hyper-osmolaire.



36

i. f. Non métabolisé.

g. Hydrosolubles (l’absence de diffusion hors du secteur intravasculaire : ne passe pas la BHE

saine)

h. Répartition tissulaire : 90%

i. Élimination urinaire 99%, biliaire si surdosage ou IR

j. Le PC passe dans le lait maternel et traverse le placenta mais ne passe pas la barrière

hémo-méningée saine

k. Demi-vie 60–120 min (totalement éliminé en 24h)

4) Classification :

PCI fortement hyperosmolaires : CI en neuroradiologie.

PCI faiblement hyperosmolaires :

Ioniques

Non ioniques : largement utilisés.

5) Voies d’administration :

Voie IV : douloureuse, perturbations minimes.

Voie intra-artérielle : douloureuse, risque thrombogène et rénal (nécrose).

- Utilisation de produits de basse osmolarité et à faible dose est de règle.

Cavité close : produits de basse osmolarité (arthrographie).

Intrathécale : produits non ioniques, faiblement osmolaires, CI des PCI ioniques.

6) Effets indésirables

Réactions d’hypersensibilités

Néphropathie induite par les PCI

Perturbation du métabolisme thyroïdien

Complications liées à l’osmolarité : décompensation cardiaque, OAP



37

a) Réactions d’hypersensibilités :

1. Réaction d’hypersensibilité non allergique :

Hypersensibilité immédiate non IgE dépendante (histaminolibération non spécifique)

Considérée comme mineure : démangeaisons, urticaire nausées et vomissements

Facteurs de risques :

o Patients présentant un terrain atopique ou les patients asthmatiques

o Débit d'injection élevé et produit de contraste a concentration élevée

Préparation par antihistaminiques H1

2. Réaction d’hypersensibilité allergique immédiate

Délais de survenu < 1h après inj

IgE-dépendantes


o En rapport avec les ATCDs du patient : réaction antérieure au PC, asthme,

allergie

Nécessitant un traitement médical o En rapport avec le PC : ionique, hyperosmolaire

3. Réaction d’hypersensibilité allergique retardée

1h après inj < Délais de survenu < 7jour

Hypersensibilité à médiation cellulaire

Manifestations

o Cutanées : rash maculo-papule, erytheme, œdème et prurit

o Digestives : nausées, vomissements

o Respiratoires : éternuement, toux, dyspnée, bronchospasme, cyanose, arrêt

respiratoire

o Cardio-vasculaires : tachycardie, hypotension, chute systolique, choc, arrêt

circulatoire

o Autres : céphalées, douleurs musculaire, fièvre


o Antécédents de réaction secondaire tardive

Traitement par interleukines-2

Utilisation de dimère non ionique

4. Diagnostic étiologique d’une réaction d’hypersensibilité

Le diagnostic est fondé sur une triade associant : Une symptomatologie clinique évocatrice selon un des grades de la classification de

Ring et Messmer, survenant typiquement dans les minutes qui suivent l'injection.

La mesure des concentrations plasmatiques des médiateurs (histamine, tryptase)

Les résultats des tests cutanés : réalisés de préférence 6 semaines à 6 mois après la

réaction avec le produit de contraste utilisé. Ils peuvent néanmoins être réalisés après

ce délai.



38

5. Prévention d’une réaction d’hypersensibilité allergique

La survenue éventuelle de tout effet secondaire à l'administration du produit de

contraste ainsi que le nom du PCI administré doit etre clairement indiqués sur tout

compte-rendu

La seule prévention correspond à la non-introduction de l'allergène.

Évaluation du rapport bénéfice/risque et privilégier une alternative (echodopller, IRM)

Prémédication chez des patients à risque de développer une réaction d’hypersensibilité

immédiate est recommandée, Néanmoins, la survenue de réactions allergiques malgré

une prémédication adéquate n’est pas nulle.

6. Prévention d’une réaction d’hypersensibilité allergique

Chez le patient ayant présenté une réaction antérieure et qui a bénéficié d'un bilan

allergologique

o Utiliser un produit de contraste non réactif

Chez le patient ayant présenté une réaction immédiate antérieure et qui n'a pas

bénéficié d'un bilan allergologique

o L'examen n'est pas urgent : un bilan allergologique est recommandé

o L'examen doit être réalisé en urgence : le recours à un produit de contraste que

le patient n'a jamais reçu est recommandé.

b) Néphropathie induite par les PCI

Élévation ≥ 25 % ou 44μmol/l de la créatininémie de base survenant dans les 48 à 72

heures suivant l'injection en l’absence d’autre étiologie

Nécrose tubulaire aigue liée à la cytotoxicité et l’osmolarite du produit de contraste

Retour a la normal se fait en général (80%) dans 3 à 4 semaines

20% irréversible

Facteurs de risques liés à la procédure :

o PCI hyperosmolaire

o Dose élevée

o Délais < 3jours entre deux injections

Facteurs de risques liés aux patients :

o DFG ≤ à 60 ml/min

o néphropathie diabétique

o myélome avec protéinurie

o traitement néphrotoxique (AINS, chimiothérapie...)

o âge>65ans

o déshydratation

o Insuffisance cardiaque

Précautions (en fonction de la créatinine)

o Créat systématique un facteur de risque de CIN

o Créat < 3 mois en l’absence d’événement intercurrent



39

o Evaluation de la fonction rénale par la clairance de la créatinine selon la

méthode MDRD ou CKD-EPI

o Créat systématique 3jrs après inj patient à risque

o Si oligurie ou élévation Créat > 25% avis de néphrologie

En cas de clairance > 45 ml/mn pour la voie IV

o Injection possible sans mesure préventive

En cas de clairance < 45 ml/mn pour la voie IV

o Rapport bénéfice / risque et privilégier une alternative à l’inj

o Limiter et espacer les injections (minimum 3j / idéal 15j)

o Utiliser des PCI de basse osmolarité

o Arrêter les drogues néphrotoxiques (7 jours d’intervalle)

o Protocole de réhydratation

En cas de clairance < 30 ml/mn pour la voie IV

o Avis de néphrologie

Protocole d’hydratation oral chez les patients consultant

o 1 litre d’eau plate et 1 litre de vichy la veille et le lendemain

Protocole d’hydratation IV lent chez les patients hospitalisés

o 1 litre de sérum physiologique 12h avant l’examen

o 1 litre de sérum physiologique 12h après l’examen

Protocole d’hydratation IV rapide chez les patients hospitalisés

o 3 ml/Kg 1 H avant l’examen

o 6 ml/Kg 1H apres l’examen.

c) Perturbations du métabolisme thyroidien

Complications liées à la surcharge iodée Thyrotoxicose

o Tardive > 1 semaine

o Facteurs de risques :

Patients présentant une hyperthyroïdie non équilibrée (basedow, goitre

multinodulaire...)

Hyperthyroïdie congénitale

o Chez le nouveau-né, si inj chez la femme enceinte > 12SA

Diminution de l’efficacité du traitement à l’iode radioactif (I 131) des carcinomes

thyroïdiens

Précautions

o Une hyperthyroïdie non contrôlée, d'autant que le patient est âgé ou souffre

d'une maladie cardiaque, contre-indique l'injection.

o Les patients souffrant d'hyperthyroïdie sous traitement par antithyroïdiens ne

relèvent d'aucune précaution spécifique.

o Une scintigraphie thyroïdienne ou un traitement par iode radioactif, doivent

être réalisés avant une TDM avec inj de PCI.

o Patient à risque de thyrotoxicose suivi par endocrinologue



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d) Les produits de contraste iodés et diabète (précautions) :

Recommandations :

o Créatininémie de moins de trois mois

o Utiliser les PCI de basse osmolarité

o Hydrater le patient

o Suspension systématique de la metformine après injection de produit de

contraste. La réintroduction est autorisée après contrôle de la créatininémie à

48 heures

o Pas d’arrêt de l’insulinothérapie (Patient sous insuline)

o Éviter le jeune (expose à l’hypoglycémie) sinon perfusion de glucosé jusqu’à

reprise de l’alimentation

e) Les produits de contraste iodés et grossesse (précautions) :

Recommandations :

o Tout examen non urgent doit être différé

o Si nécessaire, il est possible d’injecter un PCI à tout moment de la grossesse

o Suivi de la fonction thyroidienne du nouveau né, si injection de PCI > 12 SA

f) Les produits de contraste iodés et allaitement (précautions) :

Recommandations :

o Moins de 1% du PCI administré à la mère est excrèté dans le lait

o Moins de 1 % du PCI ingéré par l’enfant est absorbé par le tube digestif

o Pas de toxicité directe de l’ingestion de PCI par le nouveau né

L’allaitement peut être poursuivi normalement g) Les produits de contraste iodés et extravasation (précautions) :

Recommandations :

o Arrêt immédiat de l’injection

o Surélever le membre concerné pendant 3 heures

o Application de packs de glace (au moins 20 mn)

o Pansement alcoolisé pas de preuve d’efficacité

o Recherche de signes ischémiques ou déficitaires : si une lésion grave est

suspectée demander un avis chirurgical.

7. Contre-indications

Absolues

o Thyréotoxicose manifeste

o Cancer de la thyroïde traite par iode

o Allergie a un PCI documenté par bilan allergilogique

Relatives

o Maladie de Basedow, goitre, nodule thyroïdien connu



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B. Produits barytés contenant du sulfate de baryum, non-hydrosolubles 1) Caractéristiques :

o Produit radio opaque.

o Insoluble dans l’eau et les solvants organiques.

o Non absorbé par le tractus digestif.

o Administration exclusivement par voie orale ou rctale

o Permet l’imprégnation des reliefs muqueux et l’opacification du tractus digestif

2) Effets indésirables :

o Toxicité : le risque majeur est le passage du produit dans la

o circulation sanguine entraînant un risque d’embolie.

o En cas de perforation du tube digestif, les fines particules peuvent entrainer une

réaction inflammatoire granulomateuse particulièrement grave.

o En cas d’inhalation, le risque est de provoquer une insuffisance respiratoire par

obstruction des bronchioles.

3) Contre-indications :

Absolues :

o Perforation digestive

Relatives :

o Colite extensive

III. PC en IRM

1) Introduction Accélèrent la relaxation dans les tissus pour augmenter la performance diagnostique de

l'examen.

Il existe 2 grandes catégories d'agents de contraste en fonction de leur mode d'action sur

le signal d'IRM

o PC paramagnétiques

o PC super paramagnétiques

PC paramagnétiques :

o Métaux lourds toxique si libre, donc utilises sous forme de chélatée

o Agents extra cellulaires (plasma et interstitiel)

o dits positifs car augmentent le signal T1

o Elimination rénale

PC super paramagnétiques :

o Agents ferromagnétiques (Comportant des particules d’oxyde de fer)

- SPIO : super paramagnétique iron oxid - USPIO : ultrasmall paramagnétique iron oxid

o Captés par les cellules du système reticulo endometrial (foie, rate ganglions et

moelle osseuse)

o Dits négatifs car abaisse le signal T2

2) Règles de prescriptions

Chélate de gadolinium :

o 0.1 mmol/Kg en IV



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o Possibilité d’augmenter la dose jusqu’à 0.3 mmol/Kg pour les explorations

vasculaires

o Arthro IRM : 4 à 40 cc (selon l’articulation) de gadolinim dilué au sérum

physiologique en intra articulaire

o Remplissage vaginale et rectale : 50 cc de gel d’écho.

3) Effets indésirables

Fibrose néphrogénique systémique :

o Rare, mais gravissime

o Atteinte fibroses cutanée, articulaire et viscérale

o Irréversible, parfois létale

o Survenant chez des patients insuffisants rénaux ou dialysés

o Délais de 2 jours à 18 mois après inj (médiane de 5 semaines)

o Facteurs favorisant :

- Contexte inflammatoire - Transplantation hépatique

Réactions allergiques :

o Rare, mais décrites

o Même traitement en fonction du grade de sévérité comme PCI

o Dosage histamine, tryptase et bilan allergollogique.

4) Précautions

Insuffisance rénale :

o Pas d’injection si clairance ‹ 30 ml/mn, si nécessité après discutions bénéfices /

risque utilisé des macrocycliques

o Dialyse chez les patients dialysés : peu d’efficacité (à discuter avec le clinicien)

o Pas de dialyse chez les patient non dialysés

Grossesse

o Pas d’injection par précaution

Allaitement o Passage dans le lait à faible dose

o Arrêt de l’allaitement pendant 24h

IV. PC en échographie Une bulle = gaz + capsule (surfactant)

Les différents produit de contraste se différencient par :

o la nature de leur gaz (air ou perfluorocarbone ou hexafluorure de soufre)

o leur capsule ou leur surfactant.

Taille moyenne 3 μm : impératif imposé pour pouvoir passer le lit capillaire pulmonaire

(pas d’embolie gazeuse)

Interaction entre le faisceau ultrasonore et les microbulles dépend :



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o Des propriétés physiques de la population des microbulles (nature du gaz,

rigidité de la capsule diamètre moyen et distribution de la population des

bulles)

o De l’importance de la puissance acoustique localement délivrée

Mécanismes d’action :

o Augmenter la réflectivité du sang et donc l’intensité du signal Doppler, sans

spécificité d’organe

Élimination :

o Gaz = élimination pulmonaire (d’où les CI en cas d’atteinte de la fonction

respiratoire), demi vie très courte

o Elément (corps et surfactant) : présents en très faible quantité et sont éliminés

dans les urines après transformation hépatique pour la plupart d’entre eux.

Contres indications :

o Hypersensibilité à l'un des composants de la molécule

o Syndrome coronarien aigu récent ou cardiopathie ischémique instable

o Patients porteurs d'un shunt droit-gauche

o Hypertension artérielle pulmonaire sévère (pression artérielle pulmonaire > 90

mm Hg)

o Hypertension systémique non contrôlée

o Syndrome de détresse respiratoire

o Femme enceinte ou allaitante

V. Autre PC : le Gaz - PC négatifs : air, O2, CO2.

- Indications : patient allergique ou IR.

- Accidents : Céphalée, vomissements, embolie gazeuse.

VI. Conclusion

Les PC sont souvent indispensables en imagerie.

En général bien tolérés mais il faut connaitre leurs effets indésirables et savoir les

gérer.

Introduction à la sémiologie radiologique

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