Scanner: 5 oct

biophysique du 5 oct 2005
Palma vanessa
Bosc gaelle
mickael
La tomodensitométrie (TMD)
TMD : c’est le scanner de Rayon X (Rx)
« tomo » signifie coupe. Le principe du scanner est de faire des coupes.
Non anglais pour le scanner est CT = Computerized tomography.
Scanner permet de :
valider la densité d’un tissu sans ouvrir le corps, càd sans actes invasifs,
faire des coupes du corps, on aura ainsi le corps humain en tranches.
3 principes
1 Rx : en traversant le corps permet d’obtenir des informations qui seront numérisables.
2 Théorème de radon :
on peut obtenir la formation d’une image d’un plan par le balayage continu du faisceau du
rayonnement X (tomographie).
cf. schéma du poly
Volume balayé par Rx → image d’un plan dans un volume, on obtient un profil de coupe.
Selon une direction on a un profil de coupe. On place le volume que l’on veut étudier au milieu,
les Rx vont tourner autour : 360° → 360 profils de coupes différents → image se forme au fur et
à mesure → image de plus en plus nette.
3 Nombre de houndsfield (échelle de houndsfield)
Mesure de la densité des tissus traversés.
I= I0 .e-µx
I : intensité à la sortie du volume, proportionnelle à l’épaisseur ou encore : intensité du faisceau
de Rx après la traversée d’une épaisseur X de matière.
I0 : intensité initiale du faisceau Rx .
X: épaisseur de matériau traversé.
µ : coefficient d’absorption linéaire du matériau traversé (en cm-1), chaque tissu à un µ
spécifique.
Intensité recueillie est différente en fonction de l’élément anatomique traversé .
Unité Houndsfield (nombre)
µ_ µeau
UH =
x 1000
µeau
4 valeurs princeps :
air = -1000 UH
Graisse = -60 à –120 UH
Os = + 1000 UH
Eau= 0 UH
On peut intercaler n’importe quel élément entre ces valeurs.
Exemple :
pour une tumeur du foie , élément sélectionné correspond à 0, on peut en déduire que c’est en fait
un kyste.
Dans un autre cas, l’élément sélectionné correspond à + 100, ce qui est anormal. (pas un kyste +
grave)
Ainsi pour tel élément correspond tel nombre houndsfield.
En fonction de ces nombres Hounsfield a proposé une échelle de gris.
Pour chaque nombres Hounsfield de –1000 à + 1000 correspond un gris. Or notre œil ne discerne
que 16 à 20 gris. Cette échelle de gris ,importante, permet d’obtenir une très bonne résolution
spatiale.
Numérisation
101
1
011
A chaque nombre correspond une intensité électrique en post irradiation, qui correspond à un
chiffre houndsfield traduit en niveau de gris.
Imagerie numérique est devenue possible grâce
1 A la puissance des ordinateurs
2 Des algorithmes de calcul.
3 Voies mathématiques + complexe comme l’utilisation de la transformée de Fourier (fast
Fourier transform = FFt), où l’espace de l’image est décomposée en sous unités plus
faciles à gérer
En pratique : tube à Rx dans un anneau, tourne dans celui-ci pour faire 360 profils de coupe.
Un tour est fait en moins de 1 seconde. Tube à rayon X pèse 300 à 400 kg donc il faut une
mécanique puissante.
Schéma cf. poly !!!
Tube Rx , on connaît à la sortie la puissance et l’intensité des Rx
Collimation : plaque plomb permet de filtrer Rx et de les aligner : obtention de Rx utiles. La
collimation permet de choisir épaisseur de coupe.
Pour une coupe de 2 mm, collimation de 2 mm.
A la sortie de l’élément anatomique : dispersion des Rx → Rx secondaires.
Perte Rx au niveau collimation primaire, lors traversée du corps humain et dispersion à la
sortie de l’élément anatomique, vers le détecteur. Pour recentrer les Rx à la sortie du corps,
on réalise une collimation secondaire.
Les photons à la sortie de la collimation secondaires possèdent une puissance, qui
correspond à une unité Hounsfield, qui correspond à un niveau de gris → une image.
Mesures ont lieu 360 fois càd à chaque degré.
2 types de détecteurs
1 chambre d’ionisation :
rendement médiocre = 70 % de photons détectés.
Faible rémanence : calcule très vite.
2
Détecteur solide (genre semi-conducteur), ce sont qu’on utilise de nos jours.
Excellent rendement = 100%
Rémanence élevée, mais tend à être de plus en plus faible.
Génération de scanner
Aujourd’hui on a des scanner qui font un tours en 0.6 sec
Durant ces 30 dernières années les progrès accomplis ont permis :
-de gagner un facteur 100 sur la rapidité d’acquisition et de reconstruction
-de gagner un facteur30 sur la résolution spatiale et d’améliorer la résolution de contraste
-d’améliorer le confort du patient par un raccourcissement important du temps d’examen
ex : la prise d’un thorax prend 15s aujourd’hui
-de diminuer l’épaisseur des coupes (avant elles étaient de 7a8 cm, aujourd’hui elles sont
d’environ 0.75mm) et donc on obtient beaucoup plus de coupes
ex :un thorax comprend environ 600 coupes
on regarde ces images sur des consoles de visualisation= outil qui permet de faire défiler les
coupes de 0.75mm ce qui permet de voir toutes les images
notion à connaître :
1 pixel : plus petit élément compris dans une image plane
le nombre de pixel définit la qualité de l’image
2 voxel : plus petit élément volumique au sein d’un volume anatomique
3 matrice : nombre de pixel qu’il y a de chaque coté
ex : avec les scanner d’aujourd’hui on travaille à 256x256ou en 512x512
On divise l’image en pixel ce qui permet d’augmenter la résolution spatiale.
Résolution spatiale : distance minimum qui existe entre deux points identifiables
il faut être en 256x256 au minimum
4 filtres :durs
mous
Ils sont utilisés pour modifier la résolution spatiale et le contraste de l’image
Les filtres durs augmentent la résolution de contraste au détriment de la résolution spatiale
Les filtres mous augmentent la résolution spatiale au détriment de la résolution de contraste
Avec seulement une acquisition et donc une seule irradiation on peut modifier l’image et
obtenir des images différentes
5 fenêtrage : +1000 :blanc
-1000 :noir
Entre ces valeurs on a une échelle de gris : 256 gris
En fonction de l’élément anatomique observé on connaît la correspondance en UH
ex : le médiastin =50UH donc il faudra récupérer l’information autour du niveau de gris
50UH ( dans le médiastin il n’y a jamais d’os donc on aura jamais la valeur +1000 UH)
Traitement de l’image : on réduit les pixels visualisés, pour cela on réduit l’échelle UH : 200
( borne haute) à –150 (borne basse). Au-dessus de 200 ça sera blanc et au-dessous de –150 ça
sera noir. On parle d’échelle affinée en fonction de l’organe c’est-à-dire qu’on choisit une
fenêtre, on réduit les 2000 nivaux de gris sur 400 par exemple pour le médiastin.. C’est une
redistribution des niveaux de gris.
Ceci permet d’augmenter la résolution de contraste en fonction de l’organe observé.
On a différentes fenêtres paramétrées selon les différents organes observés. Avec une seule
acquisition on peut voir plusieurs structures anatomiques.
6 Produit de contraste : substance qui injectée dans l’organisme permet d’opacifier les
organes tels que les vaisseaux sanguins, le cerveau, les reins, le foie, l’estomac
Ex de produit de contraste utilisé en TDM : l’iode 53
numéro atomique élevé
elle majore l’atténuation des rayons X par effet photo électrique
C’est un produit qui peut donner des réactions anaphylactoïdes ( mécanisme différent de
l’allergie) .
Il a des effets au niveau rénal (insuffisance rénale modérée devient une insuffisance
rénale terminale)
réaction à l’iode :
-minime : rougeur, chaleur
représente 1/50
-modérée : érythèmes, plaques
représente 1/500
-graves : quand il faut faire de la réanimation
représente 1/5000
-décès : 1/100 000
L’iode n’est pas un produit anodin.On l’injecte par le plis du coude.
L’iode marque au moment ou elle passe les vaisseaux et les tissus donc il faut choisir le
temps de l’(acquisition par rapport à ce que l’on veut observer)
Ex :pour voir l’aorte abdominale on attends 35sec après injection de l’iode pour faire
l’acquisition
Pour voir la vascularisation du foie on attend environ 70 sec
Pour l’aorte thoracique c’est environ 30 sec
On déclenche l’acquisition quand l’iode arrive.
TDM mode spirale
Mouvement permanent du tube à rayons x en meme temps que le lit avance. On va avoir spirale.
Là on acquiert 1 volume.
Ce qui n’a pas changé :
-la collimation
-flux de photon x
-champ de matrice
-filtre(de convolution)
ce qui change :
-le pitch
-l algorithme de reconstruction
-post traitement
LE PITCH :degré d‘étirement de l’helice. pitch=déplacement de la table/épaisseur. Ex :coupe de
5mm d épaisseur déplacement du lit 7.5mm/s ,durée en rotation 1seconde donc pendant 1seconde
50% d info en plus dc pitch =1.5 correspond a 1 tour et demie
DEPEND :
-hauteur a explorer
-apnée
-collimation
AVANTAGES MODE SPIRALE :
-rapidité=apnée
-diminue artefact du a respiration
-gestion du produit de contact
-qualité 2D 3D
1MPR=multi planaire reconstruction
A un volume acquis on redonne volume fictif j ai 600coupes et un ordinateur permet de me
balader dans le volume on peut ainsi obtenir des coupes frontales axiales coronales d’un organe
MODE MIP : maximum intensité projection
A partir d 1 max les pixels sont soit blanc soit noir
(MINIP a partir d 1 minimum)
MIPon donne le max à600Unitée Hounsfield donc quand supérieur a600 U.H. pixel blanc et
inférieur en noir. Idéal pour artériographie ,donc surtout utilisé dans pathologie vasculaire
MODE3D surfacique
On fait seuillage de densité ,on sélectionne pixel au dessus d’un seuil pour une transformation
géométrique des donnés. Donc representation avec rendu visuel3Dde la surface des structures a
observer
On arrive donc à voir lésions sur surface petite
VR=VOLUME RADONIQUE
à chaque voxel intensité de contraste et transparence . on prend tout le volume on lui attribut
une densité , couleur , transparence
ENDOSCOPIE VIRTUELLE
On se balade dans l’organisme ,ça remplace l endoscopie surtout pour pathologie bronchique.
Quand il y a un cancer l’endoscope ne peut pas passer à cause de la tumeur .problème de cette
technique ne remplace pas la biopsie de l endoscopie.
TDM MULTICOUPE
On a plusieurs branches de detecteurs 4 ou 8 ou 16 à chaque fois que le tube a rayon x tourne
une fois au lieu d’une coupe on en a 4 ou 8 ou16.
Dc on réduit temps d acquisition en 2seconde, on fait tout le thorax. Plus le detecteur est petit,
meilleure est la resolution spatiale.
multi-coupe :
–soit augmente pitch (pb : si pitch dépasse 2 il y a degradation de l image)
-soit augmentation épaisseur de la coupe (pb : diminue la résolution)
principe physique du scanner
La scanner est irradiant donc il y a norme Européenne directive dans les prescriptions. un
scanner abdomino-pelvien correspond à 50 radios thoraciques.Les rayons ionisants augmentent
les cancers dc si on a le choix, prescrire examens non ionisants.1 scanner coute 1000000 d euros.
a la sécurité social 1 prescription de scanner pour 1 patient coute 150 euros et 200 euros iode
compris.