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Baptiste, Henri, Aimé DECOUPIGNY

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ÉCOLE NATIONALE VÉTÉRINAIRE D’ALFORT
Année 2011
LE DÉVELOPPEMENT DES TECHNOLOGIES
NUMÉRIQUES D’IMAGERIE MÉDICALE EN FRANCE.
ÉTUDE BIBLIOGRAPHIQUE ET RÉSULTATS D’UNE
ENQUÊTE AUPRÈS D’UN ÉCHANTILLON DE CLINIQUES
VÉTÉRINAIRES.
THÈSE
Pour le
DOCTORAT VÉTÉRINAIRE
Présentée et soutenue publiquement devant
LA FACULTÉ DE MÉDECINE DE CRÉTEIL
le……………
par
Baptiste, Henri, Aimé DECOUPIGNY
Né le 5 décembre 1985 à Ste Catherine-Les-Arras (Pas-de-Calais)
JURY
Président : M.
Professeur à la Faculté de Médecine de CRÉTEIL
Membres
Directeur : M. Julien LABRUYERE
Professeur à l’École Nationale Vétérinaire d’Alfort
Assesseur : Mme Valérie CHETBOUL
Professeur à l’École Nationale Vétérinaire d’Alfort
REMERCIEMENTS
Au président du jury
Professeur à la faculté de Médecine de Créteil
Qui nous a fait l’honneur d’accepter la présidence de ce jury de thèse,
Hommage respectueux.
À Monsieur Julien Labruyère,
Professeur à l'École Nationale Vétérinaire d'Alfort
Pour m'avoir encadré dans ce travail de thèse, et s’être autant investi pour qu’il soit
rédigé dans les temps.
Sincères remerciements et toute ma reconnaissance.
À Madame Valérie Chetboul,
Professeur à l'École Nationale Vétérinaire d'Alfort
Pour avoir accepté de participer à ce jury de thèse et pour sa contribution dans ce
travail,
Sincères remerciements.
À tous ceux qui ont participé ou m’ont soutenu lors de la rédaction de ce travail,
Le service d’imagerie du CHUVA, pour votre soutien et votre bonne humeur en toutes
circonstances, notamment lors de ces 5 dernières semaines. Un grand merci particulièrement à Caro,
Pierrot, Sandy, et Delphine, sans oublier Laetitia et Laure.
Les vétérinaires ayant répondu au questionnaire, pour m’avoir accordé un peu de votre
temps et pour les petits mots d’encouragement trouvés au détour de vos réponses.
Le personnel de la bibliothèque de l’ENVA, pour votre gentillesse et votre aide précieuse
lors de mes recherches.
Servane Delvart, vos documents m’ont beaucoup aidé.
La scolarité de l’ENVA, ces « drôles de dames » qui font beaucoup pour nous et qu’on ne
remercie jamais assez. C’est toujours agréable d’être accueilli par un sourire après avoir grimpé 3
étages à pieds.
Christelle Maurey, sans vous la rédaction de ce travail n’aurait pas été aussi rapide. Avec le
recul, notre « petite conversation » m’a été très bénéfique.
Matthieu, pour ta dernière relecture plus que nécessaire, ton soutien et pour tout le reste…
À ma famille,
Mes parents, vous avez toujours été là pour moi, m’avez soutenu en toutes circonstances, et je
sais que ça n’a pas toujours été facile. Si j’en suis là c’est grâce à vous et je vous en suis
éternellement reconnaissant. Je suis fier d’être votre petit dernier.
Emilie, l’époque où on s’arrachait les cheveux est bien lointaine, je suis heureux qu’on soit devenu
si proches avec le temps.
Antoine, si différents à l’origine, je me réjouis qu’on soit resté complices. Tu as souvent été un
modèle pour moi et j’ai le sentiment que nos différences s’estompent avec le temps.
Audrey, la « belle sœur » parfaite, je ne pouvais espérer meilleure entente avec une pièce
rapportée.
Eglantine, ton sourire et tes câlins me font fondre à chaque fois.
Mamie Mimi, je suis désolé de ne pas pouvoir passer plus souvent.
Mes oncles, tantes, cousines…, je ne peux malheureusement pas tous vous citer.
J’ajoute une petite pensée à Mamie Francine et Papy.
À mes amis, cela va être très court mais ce n’est qu’un aperçu de toute l’estime que j’ai pour
vous.
Elodie, la plus ancienne de mes amies.
Marine et Julie, je ne vous vois plus assez souvent.
Jérôme, Michel (et la famille Campagne-Ibarcq au grand complet), Nath, Nono et
Sophie, si la prépa reste un aussi bon souvenir c’est grâce à vous.
Lucie, je suis ravi qu’on ait réussi ensemble.
Barby et Lolotte, d’abord Anciennes mais devenues de véritables amies avec le temps.
Le groupe 2, le groupe qu’est pas moyen, je n’ai pas la place de tous vous citer mais c’est avec
vous que j’ai passé l’une des meilleures années de ma vie. YATTA.
Le groupe 4, le groupe de la latte, vous ressemblez tellement au groupe 2 que c’en est troublant…
Je vous aime tous dans votre genre, quel beau mélange nous formons.
Chloé, quel plaisir de passer du temps avec toi à organiser des soirées.
Flora, Maev, Caro E., Alice, Fabou… et le reste de la promo, je suis fier d’être une
Polasse. Merci à tous pour tous ces souvenirs.et merci à nos ANCIENS.
Ma famille Alforienne, Charly, Snoop, je suis fier d’être votre S…, je ne pouvais espérer mieux
pour mon arrivée à l’école. Mes poulots, Eva, Lucas et Marie, vous êtes les plus beaux.
Caro, ma coloc pour toujours.
Bibiche, Anne-Claire, Juliette, IenIen, Caro Fina, Céline Momo, Louise Tutu…
Guigui et Morguichou, mes anges gardiens du CHUVA, merci pour votre soutien.
Baloo, Valloche, mes successeurs et leurs acolytes.
Jeannot, ne change pas, on aime ta mauvaise humeur.
TABLE DES MATIÈRES
INTRODUCTION ............................................................................................................................... 7
LES TECHNOLOGIES NUMÉRIQUES D’IMAGERIE MÉDICALE ............................................. 9
I. La radiographie ........................................................................................................................ 11
Introduction ................................................................................................................................ 11
A.
La radiographie conventionnelle : Technologie argentique ([2], [8]) ............................... 11
1)
Le faisceau de rayons X ................................................................................................. 11
2)
La cassette radiographique ............................................................................................. 12
3)
Le développement .......................................................................................................... 13
B.
La radiographie numérique ([1], [5], [8], [15], [22], [25]) .............................................. 14
1)
La radiographie computérisée ou système CR ............................................................... 14
a)
Formation de l’image latente..................................................................................... 15
b)
Lecture de l’image latente.......................................................................................... 16
c)
Réinitialisation de l’ERLM ........................................................................................ 17
2)
C.
La radiographie numérisée ou système DR ................................................................... 17
a)
Les capteurs plans à conversion directe .................................................................... 18
b)
Les capteurs à conversion indirecte .......................................................................... 20
Avantages et inconvénients de la radiographie numérique ................................................ 22
1)
2)
Les avantages ................................................................................................................. 22
a)
La qualité des images................................................................................................. 22
b)
Les manipulations ...................................................................................................... 23
c)
Le format des clichés.................................................................................................. 23
Les inconvénients........................................................................................................... 24
II. La tomodensitométrie ou scanner ......................................................................................... 25
Introduction ................................................................................................................................ 25
A.
Principe de fonctionnement ([3], [6], [7], [8], [11], [28]) ............................................... 25
B.
Les appareils de tomodensitométrie ([7], [8], [11], [28])................................................. 26
1)
Le scanner de 1ère génération ......................................................................................... 26
2)
Le scanner de 2ème génération ........................................................................................ 26
3)
Le scanner de 3ème génération ........................................................................................ 27
4)
Le scanner de 4ème génération ........................................................................................ 27
1
5)
Les scanners utilisés actuellement ................................................................................. 28
C.
Déroulement d’une acquisition ([3], [6], [8]) ................................................................... 28
D.
Les images ([3], [6], [7], [8], [11]) .................................................................................. 29
III. L’imagerie par résonance magnétique (IRM) .................................................................... 31
Introduction ................................................................................................................................ 31
A.
Notions de physique nucléaire ([4], [8], [10], [13], [18]) ................................................ 31
1)
Les protons ..................................................................................................................... 31
2)
Les noyaux atomiques.................................................................................................... 33
3)
Phénomène de résonance magnétique............................................................................ 33
4)
Phénomène de relaxation ............................................................................................... 35
B.
Application en imagerie ([4], [8], [10], [13], [18]) .......................................................... 36
1)
La relaxation longitudinale (T1) .................................................................................... 36
2)
La relaxation transversale (T2) ...................................................................................... 37
3)
Courbe de précession libre ............................................................................................. 38
4)
La technique de l’écho de spin....................................................................................... 39
5)
Déroulement d’une séquence d’acquisition ................................................................... 41
6)
La pondération en T1 ..................................................................................................... 42
7)
La pondération en T2 ..................................................................................................... 43
8)
Obtention d’une image à partir du signal ....................................................................... 44
IV. Obtention et traitements des images numériques............................................................... 45
Introduction ................................................................................................................................ 45
A.
Principe de numérisation des signaux ([8], [14]) .............................................................. 45
1)
L’échantillonnage........................................................................................................... 45
2)
La quantification ............................................................................................................ 46
3)
Le codage ....................................................................................................................... 46
B.
C.
Caractéristiques et traitements d’une image numérique ([3], [6], [8], [11], [14]) ........... 47
1)
L’histogramme de l’image ............................................................................................. 47
2)
La table de correspondance, LUT (« look up table ») ................................................... 48
3)
Le fenêtrage.................................................................................................................... 48
4)
Le filtrage ....................................................................................................................... 50
Critères de qualités des images numériques ([5], [8], [11], [14]) .................................... 51
V. Les artéfacts en imagerie numérique .................................................................................... 53
2
Introduction ................................................................................................................................ 53
A.
Les artéfacts en radiographie numérique ([8], [9], [16]) .................................................. 53
1)
Les artéfacts de la table de correspondance (LUT)........................................................ 53
2)
Les artéfacts lors des traitements d’image ..................................................................... 54
3)
Les artéfacts d’exposition .............................................................................................. 55
B.
Les artéfacts en tomodensitométrie ([3], [6], [8], [11]) ................................................... 56
1)
Les artéfacts de mouvement........................................................................................... 56
2)
Les artéfacts de durcissement de faisceau...................................................................... 56
3)
Les artéfacts métalliques ................................................................................................ 56
4)
Le flou géométrique ....................................................................................................... 56
5)
L’effet de volume partiel................................................................................................ 57
6)
Les artéfacts de débordement de champs ....................................................................... 57
7)
Les artéfacts de cible ...................................................................................................... 57
C.
Les artéfacts en IRM ([4], [8], [10], [13]) ........................................................................ 57
1)
Les artéfacts de mouvement........................................................................................... 57
2)
Les artéfacts de susceptibilité magnétique ..................................................................... 58
3)
Les artéfacts métalliques ................................................................................................ 58
4)
Les artéfacts de repliement ............................................................................................ 58
5)
Les artéfacts de déplacement chimique ......................................................................... 59
6)
Les artéfacts de troncature (ou de Gibbs) ...................................................................... 59
VI. Manipulation des images....................................................................................................... 61
Introduction ................................................................................................................................ 61
A.
La norme DICOM ([5], [8], [26], [27]) ............................................................................ 61
B.
La station de lecture ([17], [20]) ....................................................................................... 62
1)
L’écran diagnostique ...................................................................................................... 62
2)
Le logiciel de lecture ...................................................................................................... 63
C.
L’archivage des images ([17], [21]) .................................................................................. 64
D.
Le stockage des images ([17], [24]) ................................................................................. 65
1)
Le support ...................................................................................................................... 65
2)
Localisation et accessibilité des sauvegardes................................................................. 66
VII. Le concept de téléradiologie ................................................................................................ 67
Introduction ................................................................................................................................ 67
3
A.
Les applications de la téléradiologie ([12], [19]) .............................................................. 67
B.
Les modalités de communication des images ([12], [19]) ................................................ 67
C.
Les aspects pratiques ([12]) ............................................................................................... 68
VIII. La radioprotection .............................................................................................................. 71
Introduction ................................................................................................................................ 71
A.
Définition ([5], [8], [29]) ................................................................................................. 71
B.
Application des principes de radioprotection ([5], [8])..................................................... 72
C.
Le numérique en radioprotection ([5], [8], [23]) .............................................................. 72
RÉSULTATS DE L’ENQUÊTE AUPRÈS DE 63 CLINIQUES VÉTÉRINAIRES ........................ 75
I. But et déroulement de l’enquête : ........................................................................................... 77
A.
But de cette enquête ........................................................................................................... 77
B.
Déroulement de cette enquête ............................................................................................ 77
II. Résultats de l’enquête dans les cliniques privées ................................................................. 79
A.
Activités et équipement des structures. .............................................................................. 79
B.
La radiographie numérique ................................................................................................ 82
C.
L’échographie .................................................................................................................... 86
D.
La tomodensitométrie ........................................................................................................ 87
E.
L’imagerie par résonance magnétique ............................................................................... 88
F.
L’archivage ........................................................................................................................ 89
G.
La téléradiologie ................................................................................................................ 92
H.
La pédagogie ...................................................................................................................... 93
III. Résultats dans les 4 écoles ..................................................................................................... 95
A.
La radiographie numérique ................................................................................................ 96
B.
L’échographie .................................................................................................................... 96
C.
La tomodensitométrie ........................................................................................................ 96
D.
L’imagerie par résonance magnétique ............................................................................... 97
E.
L’archivage ........................................................................................................................ 97
F.
La téléradiologie ................................................................................................................ 97
IV. Discussion ............................................................................................................................... 99
A.
Activités et équipements des cliniques .............................................................................. 99
B.
La radiographie numérique ................................................................................................ 99
C.
L’échographie .................................................................................................................. 101
4
D.
L’imagerie en coupe......................................................................................................... 101
E.
L’archivage ...................................................................................................................... 102
F.
La téléradiologie .............................................................................................................. 102
G.
La pédagogie .................................................................................................................... 103
CONCLUSION ................................................................................................................................ 105
BIBLIOGRAPHIE ........................................................................................................................... 107
ANNEXES ....................................................................................................................................... 111
5
6
INTRODUCTION
L’imagerie médicale est un domaine de la médecine vétérinaire qui s’est beaucoup développé
depuis la fin du 20ème siècle. Elle occupe, aujourd’hui, une place prépondérante dans les démarches
diagnostiques.
Cela a débuté avec la radiographie qui s’est peu à peu démocratisée et qui est, aujourd’hui,
présente dans la majorité des cliniques françaises. L’échographie a suivi le même chemin et est, à
l’heure actuelle, un examen extrêmement courant. Depuis quelques années, d’autres modalités sont
devenues accessibles aux vétérinaires français : la tomodensitométrie, l’imagerie par résonance
magnétique, les technologies d’imagerie nucléaire…
Avec l’avènement du numérique, ces techniques se modernisent. Les vétérinaires ont,
aujourd’hui, accès à des technologies numériques qui ne sont pas toujours évidentes à aborder.
Le but de notre sujet était d’établir une synthèse de la situation actuelle des technologies
numériques en France et de connaître l’opinion des vétérinaires à ce sujet.
Après avoir rappelé le fonctionnement de ces technologies, leurs avantages, leurs inconvénients
et les nouvelles perspectives qu’elles apportent en médecine vétérinaire, nous exploiterons les
résultats d’une enquête d’opinion réalisée auprès de 63 cliniques vétérinaires françaises.
7
8
LES TECHNOLOGIES NUMÉRIQUES
D’IMAGERIE MÉDICALE
9
10
I. La radiographie
Introduction
La radiographie est une technique permettant d’obtenir une représentation en 2 dimensions d’un
objet à partir d’un faisceau de rayon X ayant traversé cet objet. La première image radiographique a
été obtenue en 1895 par ROENTGEN.
Aujourd’hui la radiographie est un outil très utilisé en médecine vétérinaire et la technologie
numérique tend à se développer rapidement.
Dans un premier temps, nous rappellerons succinctement le fonctionnement d’un appareil
radiographique conventionnel (technologie argentique). Puis nous nous attarderons sur les
technologies numériques accessibles aux vétérinaires aujourd’hui.
A. La radiographie conventionnelle : Technologie argentique ([2], [8])
1) Le faisceau de rayons X
Le faisceau est produit par un tube à rayons X, composé d’une cathode et d’une anode. Un
nuage d’électrons se forme au niveau de la cathode, lorsque le filament de tungstène, qui la
compose, est traversé par un courant électrique. Ces électrons sont accélérés lorsqu’une différence
de potentiel (DDP) est créée entre l’anode et la cathode. Les rayons X sont créés lorsque ces
électrons heurtent l’anode à grande vitesse, l’énergie libérée l’est majoritairement sous forme de
chaleur et 5 à 10% de cette énergie produit des rayons X (cf. Figure 1).
Ce tube à rayons X nécessite un courant de faible intensité et de très haute tension. Cette
alimentation est fournie par des générateurs de haute tension.
11
Figure 1 : Schéma d’un tube à rayons X ([8])
Ce faisceau de rayons X traverse ensuite l’objet placé dans le champ et peut y subir deux effets.
Il peut être absorbé, c’est l’effet photo-électrique qui permet l’obtention du contraste entre les
tissus. Il peut aussi être absorbé avec la production d’un rayon X diffracté de forte énergie, c’est
l’effet Compton à l’origine du rayonnement diffusé.
Cette interaction avec l’objet produit une image de rayonnement. C’est cette image qui sera
enregistrée sur un support matériel visible pour permettre son interprétation. En radiographie
conventionnelle, ce support est un film radiographique placé dans une cassette radiographique, aussi
appelé « couple écran-film ».
2) La cassette radiographique
Les films radiographiques étant peu sensibles à l’action des rayons X, ceux-ci doivent être
transformés en rayonnements lumineux. C’est le rôle des deux écrans renforçateurs présents, autour
du film, dans la cassette radiographique. A l’heure actuelle, ces écrans sont composés de terres rares
qui absorbent les rayons X et émettent une lumière verte. Cette dernière permet la formation d’une
image latente sur le film radiographique.
Le film est recouvert d’une émulsion contenant des cristaux d’iodobromure d’argent. L’énergie
transmise par la lumière sur ces cristaux provoque la libération d’un électron par les ions bromure et
la formation d’un atome d’argent. Ces réactions mènent à la formation de l’image latente sur le
film.
12
Afin d’obtenir l’image radiographique finale, le film doit être développé.
3) Le développement
Le développement des films radiographiques conventionnels se réalise en trois étapes : le
développement (au sens propre), le fixage et le rinçage. La majorité des cliniques utilisant ce genre
de films possède une développeuse qui réalise ces trois étapes (cf. Figure 2), mais il est aussi
possible de les réaliser manuellement.
Lors du développement le film est plongé dans un révélateur. Celui-ci est un réducteur qui
transforme les ions argent en atome d’argent métallique, noir et visible sur le film. Cette étape est
cruciale et doit se dérouler à température constante et temps de développement constant.
Le fixage sert à dissoudre les cristaux d’iodobromure qui n’ont pas été réduits en argent
métallique par les deux étapes précédentes.
Enfin le film est lavé pour retirer le surplus de fixateur, avant d’être séché.
Figure 2 : Schéma d’une développeuse de radiographies argentiques ([8])
Une fois le développement terminé, nous obtenons une image radiographique visible et
interprétable sur le film, qui peut être conservée pendant plusieurs années.
13
B. La radiographie numérique ([1], [5], [8], [15], [22], [25])
La technologie numérique repose sur le même système d’obtention de l’image. Le matériel pour
créer le faisceau de rayons X est le même que pour une radiographie conventionnelle. Après
passage du faisceau au travers de l’objet à radiographier, l’image de rayonnement créée sera
détectée par un récepteur qui transformera ce signal analogique en un signal numérique.
Il existe deux types de système permettant cette numérisation :
-
La radiographie computérisée, CR (ou « computed radiography »)
La radiographie numérisée, DR (ou « digital radiography »).
1) La radiographie computérisée ou système CR
Ce système a été développé au Japon au début des années 1980. Il nécessite de posséder un
générateur de rayons X, qui peut être le même que celui utilisé en radiographie conventionnelle, des
cassettes (ou plaques stimulables) contenant un écran à scintillateur photo stimulable à mémoire, un
lecteur pour ces écrans, une station informatique avec des moniteurs de visualisation des images
ainsi qu’un logiciel de traitement des images (cf. Figure 3). Il est aussi possible d’imprimer les
radiographies obtenues à l’aide d’un reprographe.
C’est une méthode indirecte d’obtention de l’image. C’est, dans un premier temps, une image
latente (virtuelle) qui est enregistrée sur la plaque stimulable avant d’être lue par un laser dans le
lecteur et enregistrée sur l’ordinateur. Par ce procédé, nous passons donc d’un signal analogique
(l’image de rayonnement) à un signal numérique.
14
Figure 3 : Matériel nécessaire au système CR ([5])
a) Formation de l’image latente
L’image latente se forme sur l’écran à scintillateur photo stimulable à mémoire, aussi appelé
écran radio luminescent à mémoire (ERLM) ou plaque photo stimulable (cf. Figure 4). Le terme
« cassettes phosphores » est aussi employé mais il est inadapté car issu de l’anglais « phosphor »
qui est synonyme de scintillateur.
Cet ERLM est constitué d’une couche de protection ventrale, une couche sensible, une couche
support en polyéthylène noircie au carbone évitant la réflexion du laser et une couche de protection
dorsale. Les cassettes contenant ces écrans sont l’équivalent numérique des cassettes
radiographiques décrites en radiographie conventionnelle.
C’est la couche sensible qui permet la mémorisation de l’image latente. Elle est généralement
composée de cristaux de fluoro-halogénures de baryum dopés aux ions europium bivalents. Ces
derniers sont choisis pour leur forte luminescence. Les rayons X viennent interagir avec les cristaux
et provoquent une perte d’électrons, proportionnelle à leur nombre et leur intensité, par les ions
europium. Ces électrons accèdent à un niveau énergétique supérieur, les cristaux se trouvent alors
dans un état instable. Le retour à l’état stable ne s’effectue pas spontanément car les électrons sont
piégés par les fluoro-halogènes et les cristaux sont alors dans un état « demi-stable » : l’image
latente.
15
Figure 4 : Schématisation d’un ERLM ([5])
b) Lecture de l’image latente
La cassette est insérée dans le lecteur afin de révéler l’image sous forme de fluorescence, en
forçant les cristaux à revenir à leur état de stabilité.
Une fois dans le lecteur, l’ERLM est amené par un moteur de haute précision sous un faisceau
laser He-Ne (633 nm) oscillant. Ce laser va balayer point par point l’ERLM et provoquer le retour à
leur état stable des cristaux, accompagné d’une émission proportionnelle de photons de
fluorescence (390 nm). Ces photons sont ensuite convertis en courant électrique dans un
photomultiplicateur. Ce signal électrique est ensuite amplifié et converti en un signal numérique. Le
convertisseur attribue à chaque signal électrique une valeur binaire qui correspondra à une nuance
de gris pour chaque pixel (cf. Figure 5). Dans les systèmes les plus répandus, ces pixels forment une
matrice de 2048 x 2048, avec 4096 degrés de gris possibles. Traité informatiquement, ce signal
nous permet de visualiser l’image sur un écran d’ordinateur haute-définition.
16
Figure 5 : Schématisation de la lecture d’un ERLM ([8])
c) Réinitialisation de l’ERLM
A la fin de la lecture par le laser, il reste une petite partie de l’énergie contenue dans l’ERLM.
Cette énergie rémanente pourrait parasiter les expositions suivantes. L’ERLM est donc réinitialisé
par un faisceau de lumière blanche de haute intensité. L’ERLM vierge est replacé dans la cassette et
celle-ci peut être réutilisée. Une étude a montré que cette cassette est réutilisable plus de 10000 fois.
2) La radiographie numérisée ou système DR
Ce système a été développé au début des années 1990. Il permet d’obtenir une image numérique
directement sur l’écran d’ordinateur sans avoir à manipuler de cassette et ne nécessite donc pas de
posséder un lecteur. Ce système comporte un générateur de rayons X, un détecteur à numérisation
directe et une station informatique avec des moniteurs de visualisation des images ainsi qu’un
logiciel de traitement des images. Il est aussi possible d’imprimer les radiographies obtenues à
l’aide d’un reprographe.
Les détecteurs à numérisation directe, plus connus sous le nom de capteurs plans, ressemblent
aux cassettes utilisées en radiographie conventionnelle mais sont directement reliés à l’ordinateur. Il
17
en existe deux types : les capteurs plans à conversion directe et les capteurs plans à conversion
indirecte (cf. Figure 6). Il en existe aussi associés à des caméras CCD, mais ils sont généralement
considérés comme appartenant aux capteurs plans à conversion indirecte.
Figure 6 : Les 3 principes de fonctionnement du système DR ([5])
a) Les capteurs plans à conversion directe
Ces capteurs sont capables de convertir directement l’énergie transmise par les rayons X en un
signal électrique. Ils sont composés de deux parties (cf. Figure 7) : une couche de détection et une
matrice TFT (« thin field transistor » ou transistor à effet de champ).
La couche de détection est composée de trois parties. La partie supérieure est une électrode qui
sera chargée positivement, la partie intermédiaire est isolante et la partie inférieure, constituée de
sélénium amorphe (a-Se), est semi-conductrice et assure la conversion des rayons X en charges
électriques.
La matrice TFT est composée d’un substrat en verre dans lequel se trouvent 6 à 9 millions
d’unités élémentaires de détection (pixels technologiques) formant une matrice. Un pixel contient,
dans sa partie supérieure, une électrode collectrice qui sera chargée négativement et qui est accolée
à la partie semi-conductrice de la couche de détection. Il contient aussi une capacité de stockage des
charges électriques et un transistor.
Le fonctionnement de ces capteurs est divisible en trois étapes. D’abord, le capteur est polarisé
grâce à une différence de potentiel (de 5 à 6 kV) appliquée dans la couche de détection entre
l’électrode supérieure et l’électrode collectrice.
18
Puis, l’exposition aux rayons X a lieu. Ils interagissent avec la couche de a-Se, ce qui provoque
une libération d’électrons. Grâce à la différence de potentiel, les électrons sont attirés vers
l’électrode supérieure, neutralisent des charges positives et réduisent donc cette différence de
potentiel. Cette réduction est proportionnelle au nombre et à l’intensité des rayons X. Associée à
cela, la libération des électrons induit la formation de trous qui sont attirés et regroupés vers
l’électrode collectrice de chaque pixel de la matrice TFT. Ce profil de charges récupéré par les
électrodes collectrices forme une image latente.
Enfin, les charges collectées dans chaque pixel sont stockées dans la capacité associée. Les
signaux sont ensuite récupérés grâce à la fermeture des transistors. Un signal est donc récupéré pour
chaque ligne de la matrice. Ces signaux sont ensuite regroupés, amplifiés et numérisés, par un
convertisseur, afin d’obtenir l’image sur l’écran d’ordinateur.
Figure 7 : Schématisation d’un capteur plan à conversion directe ([8])
19
b) Les capteurs à conversion indirecte
Ces capteurs, comme les précédents, permettent un transfert direct de l’image vers l’ordinateur.
Le terme « conversion indirecte » reflète le fait que ces capteurs convertissent, dans un premier
temps, les rayons X en photons lumineux, comme pour les ERLM ou les couples écran-film. La
conversion des informations sous forme de signal électrique ne se fait que dans un second temps.
Dans ce type de capteurs, sont regroupés les capteurs à base de silicium amorphe et les capteurs
associés à des caméras CCD (« charge coupled devices » ou capteur à couplage de charges).
-
Capteurs à Base de silicium amorphe :
Ces capteurs, comme les capteurs à conversion directe, sont composés d’une couche de
détection et d’une matrice TFT (cf. Figure 8).
La couche de détection, composée généralement d’un cristal d’iodure de césium ICs (ou, moins
souvent, d’oxysulfide de gadolinium), se comporte comme un scintillateur et transforme l’énergie
des rayons X en photons lumineux. Afin de limiter le nombre de rayons lumineux diffusés, le cristal
est structuré en aiguilles et « dirige », tels des fibres optiques, les rayons vers les pixels de la
matrice TFT. Cette structuration en aiguilles, en limitant les rayons diffusés, augmente la résolution
spatiale.
La matrice TFT, divisée en pixels comme dans les capteurs précédents est, ici, constituée de
photodiodes en silicium amorphe (a-Si) dans sa partie supérieure. Dans chaque pixel, une
photodiode est associée à une capacité de charge et un transistor. Elle convertit,
proportionnellement, l’énergie lumineuse reçue en énergie électrique, qui sera emmagasinée dans la
capacité. L’ensemble de ces énergies dans les capacités de chaque pixel forme alors une image
latente.
20
Figure 8 : Schématisation d’un capteur plan à base de silicium amorphe ([8])
La dernière étape est la même que dans les capteurs à conversion directe. Ces signaux
électriques sont récupérés ligne par ligne, grâce à la fermeture programmée des transistors,
regroupés, amplifiés et convertis en signal numérique.
-
Capteurs associés à des caméras CDD
Dans ces capteurs, l’énergie des rayons X est aussi transformée en énergie lumineuse par un
scintillateur. Cette lumière est dirigée vers le (ou les) capteur(s) CCD par des lentilles de
focalisation ou des fibres optiques, car la zone de réception de ces capteurs est de taille inférieure
par rapport au scintillateur.
Les capteurs CDD sont formés d’une grille en silicium qui forme une matrice au-dessus d’une
couche photosensible. L’énergie électrique est donc reçue dans cette matrice et transformée par la
couche photosensible en énergie électrique. Cette énergie est ensuite amplifiée et convertie en
signal numérique.
21
Les avantages inhérents aux deux systèmes de radiographie numériques sont résumés dans le
Tableau 1.
Tableau 1 : Les 2 types de système numérique
Système CR
Détecteurs
Système DR
Plaques ERLM
utilisés
Capteurs à
Capteurs à
conversion directe
conversion
indirecte
Obtention de
Différée, nécessité d’une lecture
Instantanée
Instantanée
Réalisation possible de toutes les
Pas de manipulation de cassettes.
incidences réalisables en technologie
Rapidité d’obtention des images.
l’image
Avantages
argentique
Meilleure résolution en général (plus de
pixels par mm)
C. Avantages et inconvénients de la radiographie numérique
La radiographie numérique, comme toute innovation, apporte un certain nombre d’avantages et
d’améliorations dans l’obtention et le travail des images. Associées à cela, de nouvelles contraintes
ont aussi fait leur apparition. Ces avantages et inconvénients (cf. Tableau 2) sont à étudier et à
prendre en compte par tout praticien avant de s’équiper.
1) Les avantages
a) La qualité des images
Les images obtenues en radiographie numérique sont d’aussi bonne, voire meilleure, qualité
qu’en radiographie conventionnelle. En effet, en radiographie conventionnelle, l’opérateur doit
parfois choisir entre la qualité du contraste et le détail de la résolution spatiale. La radiographie
numérique propose une échelle de niveaux de gris beaucoup plus importante et ce pour chaque pixel
du capteur. Cela permet de détecter des différences minimes entre les rayons X arrivant sur le
22
capteur, le contraste s’en trouve augmenté et une légère sous ou surexposition peut ne pas gêner
l’interprétation de l’image qui peut être retravaillée par le logiciel. Cette particularité a deux
avantages. Il est beaucoup plus rare, qu’en radiographie conventionnelle, de devoir reprendre le
cliché. De plus, sur un même cliché, il devient possible d’étudier des tissus très différents (tels les
tissus mous et les os par exemple).
Associé à ce gain de contraste, le nombre de pixels limite, théoriquement, la résolution spatiale,
qui devient donc moins bonne que sur des films de grande qualité. Mais celle-ci reste supérieure à
ce que l’œil humain est capable de détecter. Des études en humaine ont démontré que la qualité des
images numériques était égale voire supérieure à celle des radiographies conventionnelles.
Le numérique offre aussi l’avantage de pouvoir annoter les images, d’y effectuer des mesures
tout en conservant une copie de l’image originelle.
b) Les manipulations
Les systèmes numériques permettent d’obtenir l’image sans développement plus rapidement
(surtout le système DR, le système CR nécessite un temps équivalent à la radiographie
conventionnelle). Associé au fait qu’il devient de plus en plus rare de devoir reprendre un cliché,
cela représente un réel gain de temps pour l’utilisateur. De plus, il est exposé à moins de rayons et
n’a plus le désagrément de devoir travailler dans une chambre noire.
Sans tenir compte du coût d’installation, l’utilisation de ce matériel est économiquement
intéressante. Il y a proportionnellement moins de clichés qui sont pris et l’achat de petits matériaux
tels que les films et les produits chimiques de la développeuse ne sont plus nécessaires (pour les
structures de taille importante, l’entretien des capteurs numériques est plus rentable que l’achat de
ces matériaux). Cela évite aussi d’avoir à manipuler ces produits chimiques.
Le fait d’obtenir des radiographies interprétables plus rapidement est aussi un confort pour
l’animal à manipuler et son propriétaire.
c) Le format des clichés
Le format numérique des clichés est un réel avantage pour leur utilisation. Il est très aisé de les
copier et d’en fournir un exemplaire au propriétaire (imprimé, sur CD ou DVD…) et d’en garder
une copie. L’archivage de ces copies est aussi plus simple car il ne nécessite plus d’avoir une
armoire voire une pièce entière consacrée à cela. Elles peuvent être conservées sur disque dur,
23
DVD, internet… Les images peuvent facilement être visualisées sur différents moniteurs, voire
envoyées instantanément à une autre structure pour interprétation.
Cela facilite aussi le suivi des cas, les clichés peuvent être vite retrouvés et comparés à de
nouveaux clichés sur le même écran.
2) Les inconvénients
Bien que l’utilisation quotidienne puisse devenir économiquement intéressante, l’installation
d’un système numérique est un investissement non négligeable. De plus, il demande une formation
spécifique aux manipulateurs et peut engendrer une certaine perte de temps au départ.
Certains manipulateurs peuvent aussi voir leur jugement faussé par de trop nombreuses
manipulations de l’image avec le logiciel. Les manipulations de l’image engendrent l’apparition de
nouveaux artéfacts, parfois mal connus, qui peuvent être mal interprétés.
Malgré un confort non négligeable d’utilisation, le manipulateur doit rester vigilant et éviter
certains pièges lors de l’interprétation des images.
Tableau 2 : Avantages et inconvénients de la radiographie numérique
Les avantages
Les inconvénients
Meilleure qualité des images.
Le coût d’installation.
Post-traitements possibles.
Apparition de nouveaux artéfacts.
Annotations et mesures.
Rapidité d’obtention des images.
Economie financière au long terme.
Archivage et stockage plus aisés.
24
II. La tomodensitométrie ou scanner
Introduction
La tomodensitométrie (ou scanner) est une technique qui a été développée pour essayer de
pallier les limites de la radiographie. Cette dernière ne permet d’obtenir qu’une image en deux
dimensions d’un objet en trois dimensions, les structures se retrouvent donc superposées et leur
visualisation est plus difficile. De plus, la radiographie ne permet de discerner que cinq densités :
gazeuse, graisseuse, liquidienne, osseuse et métallique.
La tomodensitométrie a été développée au début des années 1970 par G.N. Hounsfield et A.M.
Cormack et ne cesse de se développer depuis. Elle permet de visualiser un objet plan par plan sans
superposition des structures et de distinguer un nombre très important de densités, même au sein
d’un même tissu.
A. Principe de fonctionnement ([3], [6], [7], [8], [11], [28])
Cela repose sur la théorie de J. Radon qui établit, en 1917, qu’une structure pouvait être
reconstituée à partir de ses projections (cf. Figure 9). Il est bien sûr impossible d’obtenir toutes les
projections d’une structure mais, à partir d’un grand nombre d’entre elles, et quelques
approximations, il est possible d’obtenir une image fidèle de la structure.
Figure 9 : Illustration de la théorie de Radon ([8])
25
Pour obtenir ces projections, on utilise le même procédé qu’en radiographie. Ce sont des rayons
X qui traversent l’objet à étudier, et les rayons émergents sont enregistrés à l’aide de capteurs. Le
fonctionnement des générateurs de rayons X et des capteurs est détaillé dans la partie radiographie,
nous n’y reviendrons donc pas ici. Les capteurs, composés d’un scintillateur en cristaux d’iodure de
césium ou, plus récemment, en oxysulfide de gadolinum associés à une photodiode, sont semblables
à ceux utilisés dans le système DR à conversion indirecte. Les informations obtenues pour chaque
projection sont ensuite numérisées grâce à un convertisseur.
L’objet est divisé en petits volumes, nommés « voxels ». La densité de chacun de ces voxels est
calculée informatiquement, à partir de toutes les projections obtenues. Cette densité est ensuite
attribuée à un pixel, et nous obtenons l’image par l’assemblage de tous les pixels. C’est une vision
plan par plan de l’objet qui est obtenue, celui-ci pouvant ensuite être reconstruit informatiquement
en trois dimensions.
B. Les appareils de tomodensitométrie ([7], [8], [11], [28])
Ils sont composés d’un système d’acquisition des données (un générateur de rayons X associé à
des capteurs), un ordinateur qui stocke et permet de traiter le signal, avec un écran pour visualiser
les images, et un système de commande.
1) Le scanner de 1ère génération
En 1971, le premier scanner était composé d’un tube à rayons X, couplé à un seul détecteur, le
faisceau produit était donc très fin. Ce tube effectuait un mouvement de translation puis de rotation
autour de la région à explorer (cf. Figure 10). Après chaque projection, l’ensemble tube-capteur
pivotait de quelques degrés avant d’effectuer la projection suivante. Ce processus était très long (5
minutes par coupe) et permettait uniquement d’explorer des régions de petite taille.
2) Le scanner de 2ème génération
Le principe (translations et rotations) restait le même mais le nombre de capteurs était bien plus
important (une trentaine), ce qui permettait de produire un faisceau beaucoup plus large, ouvert de
10 degrés (cf. Figure 10). Le temps d’acquisition était donc beaucoup plus court et permettait
d’explorer des régions plus grandes, le thorax par exemple.
26
3) Le scanner de 3ème génération
Ces scanners sont apparus en 1976 (soit 5 ans seulement après le 1er scanner). Ils ne
comportaient qu’un système de rotation (cf. Figure 10). La translation a été supprimée grâce à
l’apparition des barrettes. Une barrette est une rangée d’environ 300 détecteurs disposés en arc de
cercle. Cela a permis d’ouvrir le faisceau en éventail. Le faisceau, ouvert de 50 degrés, englobe
entièrement la partie à examiner. Le temps d’acquisition est alors devenu très faible (trois secondes
par coupe). L’inconvénient majeur de ce système est que le système de câblage oblige à effectuer
les rotations, à chaque nouvelle coupe, dans le sens inverse de la précédente.
4) Le scanner de 4ème génération
Cette génération a été créée dans le but d’obtenir un temps d’acquisition encore plus faible. Les
détecteurs, entre 2000 et 4000, étaient disposés en couronne de 360° autour de l’objet étudié. Le
tube à rayons X était donc le seul à subir un mouvement de rotation (cf. Figure 10). Le temps
d’acquisition était donc très faible mais l’installation imposait de rapprocher le tube de l’objet
étudié et d’ouvrir le faisceau plus largement. La résolution spatiale obtenue avec ce système n’était
pas satisfaisante. Cette génération a donc été abandonnée.
Figure 10 : Schématisation des 4 générations de scanner ([8])
27
5) Les scanners utilisés actuellement
Ce sont des scanners de 3ème génération mais qui ont évolué et ont été améliorés dans les années
1980. En 1987, les câblages ont été remplacés par des frotteurs pour le transfert des informations
électriques. Il a été possible, à partir de cette innovation, de réaliser des rotations continues, sans
avoir à changer de sens. Le temps de rotation a été diminué et, un peu plus tard, l’acquisition
hélicoïdale est apparue. Elle consiste en une rotation continue du tube à rayons X, associée à une
progression à vitesse constante de la table d’examen.
De plus, à l’heure actuelle, les scanners sont devenus « multi barrettes ». Chacune comporte 800
détecteurs, et elles sont disposées les unes derrière les autres afin d’obtenir plusieurs coupes en une
seule rotation. Il est possible de regrouper jusqu’à 320 barrettes de 0,5 mm, ce qui permet de
réaliser 320 coupes, soit une zone de 16 cm, en une seule rotation.
C. Déroulement d’une acquisition ([3], [6], [8])
Le patient est placé sur la table d’examen et, en pratique vétérinaire, anesthésié pour éviter tout
mouvement, qui occasionnerait des artéfacts. L’acquisition se déroule en deux temps. D’abord des
clichés sans produit de contraste sont pris afin de servir de référence. Puis, un produit de contraste
iodé est injecté au patient en intraveineuse et une deuxième série de clichés est effectuée.
Le manipulateur choisit un certain nombre de paramètres en fonction du patient et de la région à
étudier.
La tension et la charge, comme en radiographie, servent à contrôler l’intensité, donc la
pénétration des rayons X dans les tissus, et leur nombre.
Le temps d’acquisition détermine le nombre de tours effectués par l’anneau, donc le nombre de
mesures effectuées. Plus il est long, plus l’image est précise mais plus les risques de flous cinétiques
sont élevés.
Le champ de vue d’acquisition, déterminé par l’ouverture de collimateurs, doit être suffisant
pour contenir toute la région à étudier.
Le nombre de coupes est déterminé selon la région à étudier. L’épaisseur de coupe influe sur la
qualité de l’image : des coupes épaisses limitent les effets de volume partiel et des coupes fines
permettent d’obtenir une meilleure résolution.
28
Le générateur en rotation produit des rayons X qui, après leur pénétration dans les tissus, seront
enregistrés par les capteurs. Ces derniers les transforment en signaux électriques qui seront
amplifiés et convertis en signaux numériques.
D. Les images ([3], [6], [7], [8], [11])
Lorsqu’il travaillait sur le développement du premier scanner, G. Hounsfield a réparti sur une
échelle 2000 coefficients d’atténuation susceptibles d’être présents dans le corps humain : c’est
l’échelle Hounsfield (cf. Figure 11). Elle repose sur une valeur en unité Hounsfield (UH), calculée
pour chaque tissu par rapport au coefficient d’atténuation de l’eau. Elle s’étend de – 1000 UH pour
l’air (qui attenue moins les rayons que l’eau) à + 1000 UH pour les os compacts (avec les progrès
de l’informatique, la limite supérieure de cette échelle a augmenté depuis).
Figure 11 : Echelle de Hounsfield ([8])
Les images obtenues par le scanner peuvent théoriquement être composées de 2000 niveaux de
gris. Or l’œil humain n’est capable d’en discerner qu’une vingtaine, donc si on laisse tous les
niveaux de gris sur l’image, on ne discerne que les différences importantes de densité. Le contraste
reste similaire à celui d’une radiographie et l’un des intérêts de la tomodensitométrie (être capable
29
de discerner des densités très proches au sein d’un même tissu) est perdu. Le fenêtrage (ou
windowing) permet de surmonter ce problème.
Cette opération consiste à ne choisir qu’une petite partie de l’échelle Hounsfield. Les densités,
comprises dans cette fenêtre, sont représentées par des niveaux de gris. Les densités supérieures
sont en blanc et celles inférieures sont en noir. Cela permet de n’étudier qu’une partie des structures
en ne sélectionnant que leur densité. Il existe donc un fenêtrage particulier pour chaque étude de
tissus (os, poumons ou tissus mous).
Ce traitement de l’image est détaillé dans la partie « obtention et traitements des images
numériques ».
30
III. L’imagerie par résonance magnétique (IRM)
Introduction
Le fonctionnement d’un appareil d’IRM repose sur le phénomène de résonnance magnétique,
qui a commencé à être étudié dans la première moitié du 20ème siècle. C’est dans les années 1970
que l’intérêt de ce phénomène en imagerie a été pressenti et que les premières images ont été
obtenues. Aujourd’hui, en France, les IRM sont très répandues en médecine humaine, et ce type
d’imagerie commence à se développer en médecine vétérinaire. Six appareils sont actuellement
utilisés exclusivement pour les animaux.
Avant d’étudier le fonctionnement d’une IRM, nous allons rappeler quelques notions de
physique nucléaire.
A. Notions de physique nucléaire ([4], [8], [10], [13], [18])
1) Les protons
Les protons sont, avec les neutrons, les constituants des noyaux atomiques. Ils sont animés d’un
mouvement de rotation axial, appelé mouvement de précession (ou spin), symbolisé par un
vecteur s, aligné sur l’axe de rotation et dont la direction est liée a leur sens de rotation (cf. Figure
12).
Les protons étant chargés positivement, ce mouvement induit autour d’eux un champ
magnétique microscopique (cf. Figure 13), représenté par le vecteur µ (de même direction et sens
que s). Un proton peut donc être assimilé à un petit aimant.
31
Figure 12 : Le mouvement de précession d’un proton ([18])
Figure 13 : Le champ magnétique induit par le proton ([18])
32
2) Les noyaux atomiques
Les noyaux étant constitués entre autres de protons, ils sont susceptibles de posséder une
aimantation. Seuls ceux possédant un nombre impair de protons possèdent des propriétés
magnétiques, car les protons ont tendance à s’apparier, ce qui annule leur aimantation
microscopique. Dans le contexte de l’IRM, c’est le noyau d’hydrogène qui se révèle être le plus
intéressant à exploiter. En effet, il n’est constitué que d’un seul proton et possède donc des
propriétés magnétiques. De plus c’est le noyau le plus présent dans l’organisme.
3) Phénomène de résonance magnétique
a. Application d’un champ magnétique
A l’état naturel, les protons d’un échantillon de noyaux d’hydrogène s’orientent aléatoirement et
leurs aimantations ont tendance à s’annuler. En revanche, si on applique un champ magnétique
(représenté par le vecteur B0) sur cet échantillon, les champs magnétiques microscopiques µ des
protons se dirigent tous dans l’axe de B0 (cf. Figure 14). Par convention, l’axe de B0 est l’axe
vertical Oz d’un repère orthonormé.
Figure 14 : Protons à l’état naturel et soumis à un champ magnétique ([18])
33
Pour être plus précis, les protons ne restent pas statiques dans cette position, ils sont animés
d’un mouvement de précession autour de l’axe de B0 à une fréquence angulaire ω 0. Ce mouvement
est comparable à celui d’une toupie qui bascule (cf. Figure 15).
Figure 15 : Mouvement de précession des protons ([18])
Une partie d’entre eux s’oriente dans le sens inverse de B0 (position antiparallèle), et l’autre
partie, contenant un nombre de protons très discrètement supérieur (de l’ordre de 2 pour un
million), s’oriente dans le sens de B0 (position parallèle). Ce discret surplus de champs magnétiques
microscopiques dans le sens de B0 est à l’origine d’une aimantation macroscopique, représentée par
le vecteur M. La mesure de celle-ci, après perturbation de l’équilibre, va nous permettre d’obtenir
des images de l’organisme étudié.
Cet effet peut aussi être étudié dans un modèle quantique. Dans ce modèle, les positions
parallèles et antiparallèles sont représentées par 2 niveaux d’énergie E1 (basse énergie, position
parallèle) et E2 (haute énergie, position antiparallèle). Nous avons donc un surplus de protons dans
le niveau E1 qui est à l’origine de M.
34
b. Perturbation de l’état d’équilibre par un 2e champ magnétique
Afin de perturber l’état d’équilibre des protons soumis au champ B0, un 2e champ magnétique
est appliqué. Celui-ci est une onde radiofréquence dont la fréquence de rotation ωr doit être égale à
ω0 pour qu’il y ait résonnance avec les protons en équilibre.
L’application de ce 2e champ B1 provoque un basculement du champ magnétique
macroscopique (cf. Figure 16). Dans un modèle vectoriel, la composante longitudinale (sur l’axe
Oz) de M diminue jusqu’à disparaître, et une composante transversale (dans le plan Oxy) apparaît. A
ce moment-là, M a subi une impulsion de radiofréquence (RF) de 90°.
Figure 16 : Basculement du champ magnétique à l’application de B1 ([18])
Dans le modèle quantique, cette impulsion correspond à un passage de la moitié du surplus de
protons de E1 à E2.
4) Phénomène de relaxation
L’état d’excitation étant un état instable, à l’arrêt de l’onde de radiofréquence, les protons vont
revenir à leur état d’équilibre.
Dans le modèle vectoriel, la composante transversale de M va disparaître rapidement et, dans le
même temps, la composante longitudinale va réapparaître progressivement.
35
Dans le modèle quantique, cela se traduit par un passage des protons du niveau E2 au niveau E1.
Cette relaxation implique une perte d’énergie par les protons et l’émission d’un signal par la
région de l’organisme concernée. C’est ce signal qui va être exploité afin d’obtenir une image.
B. Application en imagerie ([4], [8], [10], [13], [18])
1) La relaxation longitudinale (T1)
La relaxation longitudinale correspond à la réapparition progressive de la composante
longitudinale (selon l’axe Oz) de l’aimantation. Les protons repassent en position parallèle.
Dans le modèle quantique, ces protons passent du niveau d’énergie E2 au niveau E1 en libérant de
l’énergie.
Cette relaxation est étudiée en fonction du temps (cf. Figure 17).
Figure 17 : Courbe de relaxation T1 ([8])
La courbe obtenue a une allure exponentielle et permet de définir la constante T1. T1 est le
temps qu’il faut à l’aimantation longitudinale pour retrouver 63% de son état initial. Ce temps est
propre à chaque tissu. Il varie aussi en fonction de B0, plus B0 est élevé et plus T1 augmente.
36
2) La relaxation transversale (T2)
La relaxation transversale correspond à la disparition progressive de la composante transversale
(dans le plan Oxy) de l’aimantation. On observe un déphasage rapide des protons suite à l’arrêt de
l’onde de radiofréquence. Ce déphasage est dû à l’interaction entre les protons par leurs faibles
champs magnétiques. Il n’implique pas de transfert d’énergie.
La décroissance progressive de l’aimantation dans le plan Oxy est étudiée en fonction du temps
et les courbes ont une allure exponentielle décroissante (cf. Figure 18). Cela permet de définir la
constante T2, qui correspond au temps qu’il faut à l’aimantation transversale pour diminuer de 63%
(soit retrouver 37% de son état initial). Ce temps est caractéristique de la nature physico chimique
du milieu étudié, il est donc différent pour chaque tissu mais ne varie pas en fonction de B0.
Figure 18 : Courbe de relaxation T2 ([8])
Chaque tissu possède donc des temps T1 et T2 caractéristiques qui seront à l’origine du contraste
de l’image. Le temps T1 est très supérieur (environ 10 fois) au temps T2 pour un tissu donné. Le but
37
de l’IRM est de former des images des tissus en extrayant de ceux-ci des informations sur leur
relaxation (T1 et T2).
3) Courbe de précession libre
Durant toute la durée de ce phénomène de relaxation, le mouvement de précession des protons,
provoqué par l’application du champ magnétique B1, persiste. Ce mouvement, nommé alors
mouvement de précession libre, décrit une spirale et induit dans son environnement proche un
champ magnétique. Celui-ci est mesuré par une bobine placée à proximité. Etant associé à la
relaxation transversale, ce champ décroit de façon exponentielle.
La mesure par la bobine permet l’obtention d’un courant électrique alternatif décroissant, il
décrit une sinusoïde amortie : c’est la courbe de précession libre (cf. Figure 19). Sur cette courbe, en
reliant les sommets de chaque alternance positive, on obtient, en théorie, la courbe de décroissance
de l’aimantation transversale.
Figure 19 : Mesure par la bobine et courbe de précession libre (FID) ([8])
38
Cette mesure étant perturbée par des inhomogénéités de champ magnétique, on obtient en réalité
une décroissance plus rapide de cette aimantation (cf. Figure 20).
Figure 20 : Mesure obtenue avec les inhomogénéités de champ magnétique ([8])
Pour obtenir une mesure plus exacte de la décroissance transversale, il faut utiliser la technique
de l’écho de spin (décrite ci-dessous).
Par ces techniques, nous obtenons donc la mesure de la relaxation transversale.
La mesure de la relaxation longitudinale est plus difficile car elle est alignée avec le champ B0
qui la masque. Elle peut tout de même être obtenue en modifiant des paramètres d’acquisition
définis ci-après.
4) La technique de l’écho de spin
La mesure de la décroissance transversale décrite précédemment ne nous donne qu’un résultat
approximatif. En effet, le champ magnétique B0 induit des inhomogénéités qui accélèrent le
déphasage des protons. La technique de l’écho de spin a pour but d’imposer aux protons un
rephasage compensateur qui élimine ces inhomogénéités de la mesure.
39
Elle consiste en l’application d’une 2e onde de radiofréquence après l’arrêt de la première (celle
de 90°). Cette 2e onde, qui est cette fois de 180°, va inverser l’ordre des déphasages. Les protons les
plus déphasés se retrouvent moins déphasés et inversement. Cela a pour conséquence de remettre en
phase tous les protons et ainsi d’exclure les conséquences des inhomogénéités dues à B0 de la
mesure de la décroissance transversale (cf. Figure 21).
Figure 21 : Principe de l’écho de spin ([8])
40
5) Déroulement d’une séquence d’acquisition
Toutes les notions vues précédemment permettent de comprendre le déroulement d’une
séquence d’acquisition d’un appareil d’IRM.
En simplifiant, un appareil d’IRM est composé de 3 bobines :
-
la bobine principale qui permet la création de B0.
une bobine RF qui crée les ondes RF.
une bobine réceptrice qui mesure le signal émis.
L’organisme, dont on veut obtenir une image, est placé dans le champ B0. La séquence
d’acquisition est donc une succession d’ondes de radiofréquence 90° puis 180° avec une mesure des
phénomènes de relaxation ; ce cycle est répété plusieurs fois.
Cette séquence est caractérisée par des paramètres (cf. Figure 22) qui peuvent être modifiés afin
de pondérer les images en T1 ou en T2 et ainsi de visualiser et différencier les tissus en fonction de
leurs temps de relaxation (longitudinal, T1 et transversal, T2). Ces paramètres sont :
-
-
le temps d’écho (TE) qui est le temps séparant l’impulsion de radiofréquence 90° et la
mesure du signal, il dépend du moment où l’on place l’impulsion à 180°. Celle-ci s’effectue
au temps TE/2.
le temps de répétition (TR) qui est le temps séparant deux impulsions de radiofréquence 90°.
Il correspond aussi au temps de relaxation longitudinale.
Figure 22 : Schéma d’une séquence d’acquisition avec TE et TR ([8])
41
6) La pondération en T1
Cette pondération permet de favoriser les informations T1 (différences de relaxation
longitudinale des tissus) contenues dans le signal mesuré et de pouvoir négliger les informations T2
(différence de relaxation transversale).
Pour obtenir un bon contraste entre 2 tissus à partir de leurs caractéristiques T1, il faut cibler
leur différence de relaxation longitudinale. Celle-ci a lieu entre 2 impulsions de 90°, c’est-à-dire
durant le temps TR. Si pour 2 tissus ayant des temps de relaxation longitudinale différents (donc des
constantes T1 différentes), nous appliquons un TR long, le retour de l’aimantation longitudinale des
2 tissus sera quasi complète avant le début du cycle suivant et la différence sera minime. Le
contraste sera faible et les tissus difficilement discernables. En revanche, si nous appliquons un TR
court, la relaxation longitudinale des 2 tissus sera incomplète. Le tissu ayant une constante T1 faible
(donc un temps de relaxation longitudinale court) aura retrouvé la majeure partie de son aimantation
longitudinale tandis que le 2e tissu dont la constante T1 est plus élevée n’aura retrouvé qu’une faible
partie de son aimantation longitudinale. Les signaux mesurés lors du cycle suivant seront très
différents et nous observerons un meilleur contraste.
Pour pondérer une image en T1, il faut donc appliquer un temps TR court (cf. Figure 23).
Associé à cela, il faut minimiser la pondération en T2. Pour cela, nous utilisons un TE court (cf.
paragraphe suivant).
42
Figure 23 : Conséquences du réglage de TR sur le contraste T1 ([8])
7) La pondération en T2
Cette pondération permet de favoriser les informations T2. Les informations T2 correspondent à
la relaxation transversale des tissus, c’est le temps TE qui va nous permettre de mettre en valeur ces
différences.
Si nous utilisons un TE court, les 2 tissus n’auront perdu qu’une faible partie de leur
aimantation transversale et ils émettront des signaux peu différents, c’est le but recherché en
pondération T1.
En revanche, si nous utilisons un TE long, le tissu ayant une constante T2 faible aura perdu la
quasi-totalité de son aimantation transversale alors que le tissu possédant une constante T2 élevée
n’en aura perdu qu’une faible partie. Les signaux émis seront donc très différents et nous
obtiendrons un bon contraste dû aux caractéristiques T2 de chaque tissu.
Pour pondérer une image en T2, il faut donc appliquer un temps TE long cf. Figure 24).
43
Figure 24 : Conséquences du réglage de TE sur le contraste T2 ([8])
Associé à cela, il faut minimiser la pondération en T1 en utilisant un TR long.
Les modifications des temps TE et TR nous permettent de mettre à profit les différences qu’il
existe entre les tissus (caractérisés par leurs constantes T1 et T2).
8) Obtention d’une image à partir du signal
Les images obtenues sont des images en coupe du champ étudié. Celui-ci est divisé en plusieurs
plans de coupe, selon l’axe que l’on veut. Chaque plan est lui-même divisé en de nombreux petits
cubes, appelés « voxels ». La taille de ceux-ci conditionne la résolution spatiale de l’image.
Lors de l’acquisition, un signal est émis à l’intérieur de chaque « voxel ». Celui-ci forme une
sinusoïde amortie dans le temps qui est caractérisée par une amplitude, une phase et une fréquence.
Une moyenne de ce signal est enregistrée. Elle est caractéristique du tissu présent dans le « voxel ».
A partir de cet enregistrement, un codage du signal en plusieurs niveaux de gris est possible. A
chaque « voxel » sera attribuée une nuance de gris. Un signal élevé sera blanc (hypersignal) et un
signal faible sera noir (hyposignal).
44
IV. Obtention et traitements des images numériques
Introduction
Jusqu’à présent, nous avons décrit le fonctionnement des appareils numériques d’imagerie
médicale, en ne nous attardant pas sur le mécanisme permettant de passer d’un signal analogique (le
signal enregistré par les capteurs) à un signal numérique. La numérisation du signal analogique
nécessite de transformer celui-ci en signal électrique et c’est ce dernier qui sera numérisé. La
conversion en signal électrique a été développée, pour chacun des appareils, dans la partie lui
correspondant. Dans cette partie, nous allons expliquer la numérisation du signal électrique, puis
nous développerons les traitements possibles des images ainsi que les possibilités de stockage et
d’archivage.
A. Principe de numérisation des signaux ([8], [14])
La différence entre un signal analogique et un signal numérique provient de l’analyse que l’on
fait du phénomène à l’origine de ce signal. Tout phénomène quantifiable est continu : il passe d’une
valeur à une autre sans discontinuer. Lorsqu’on analyse ce phénomène de manière continue (par un
tracé, une courbe…), on parle de signal analogique. En revanche, on parle de signal numérique
lorsque des valeurs d’amplitude sont prélevées ponctuellement au phénomène, à intervalle régulier,
et traduites sous forme binaire. La représentation d’un signal numérique est donc une suite de
nombres, manipulable par un ordinateur et facilement reproductible.
La numérisation d’un signal électrique possède trois caractéristiques : l’échantillonnage, la
quantification et le codage.
1) L’échantillonnage
Echantillonner une image signifie la diviser en éléments unitaires : les pixels. On lui applique un
tableau de y lignes et x colonnes appelé matrice. Ce tableau peut être symétrique (x = y) ou non. La
45
taille des pixels intervient sur la qualité de l’image numérique : plus ils sont petits et plus il sera
possible d’obtenir une meilleure résolution spatiale.
2) La quantification
A partir du signal enregistré, une valeur entière va être attribuée à chaque échantillon. La
quantification détermine le nombre de valeurs différentes qui pourront être attribuées à chaque
échantillon, on parle d’échelle de quantification. Plus cette échelle est étendue, meilleur sera le
résultat en termes de discrimination en contraste (cf. Figure 25).
Ce nombre s’exprime en bits (« binary digit »). Une échelle contenant n bits permet de pouvoir
attribuer 2ⁿ valeurs à chaque pixel. En imagerie cela correspond à 2ⁿ niveaux de gris.
3) Le codage
Le codage a pour rôle de transformer les données transmises en données sous forme binaire, qui
sont les seules données avec lesquelles un ordinateur peut travailler. Ces données seront donc sous
la forme d’une suite de n chiffres (soit 0 soit 1).
C’est le convertisseur analogique numérique (CAN), dont nous avons déjà parlé, qui réalise la
transformation du signal électrique en données binaires. Il est composé de n analyseurs binaires
possédant chacun une tension de référence (R). Ces tensions sont proportionnelles aux puissances
successives de 2. La tension à convertir (S) est appliquée à la première cellule (celle dont la tension
est la plus élevée). Si S est supérieure à R, la cellule soustrait R de S, transmet l’écart obtenu à la
cellule suivante et prend l’état de sortie 1. Si S est inférieure à R, la cellule transmet S à la cellule
suivante et prend l’état de sortie 0. Ainsi de suite jusqu’à la dernière cellule ; on obtient alors un
codage binaire à 2ⁿ chiffres.
Ce codage a lieu pour chaque pixel et nous obtenons un signal numérique qui formera une
image.
46
B. Caractéristiques et traitements d’une image numérique ([3], [6], [8],
[11], [14])
Chaque pixel est codé par un signal binaire. Pour obtenir l’image à l’écran, il faut qu’une
couleur (un niveau de gris) soit attribuée à chacun de ces pixels. Chaque signal sera donc associé à
un niveau de gris (en théorie nous obtenons donc
ⁿ niveaux
2
de gris). Cela est permis par
l’utilisation d’un histogramme et d’une table de correspondance associée. De plus, ces deux
éléments vont nous permettre de modifier les caractéristiques de l’image pour en facilité son
interprétation.
1) L’histogramme de l’image
Chaque image numérique peut être présentée sous forme d’histogramme. En abscisse de celuici, on trouve, classées de la plus faible à la plus élevée, toutes les valeurs numériques de l’échelle de
quantification. En ordonnée, on trouve le nombre de pixels auquel est attribuée la même valeur.
Plus l’échelle de quantification utilisée est étendue et plus la forme de l’histogramme est
complexe (cf. Figure 25).
Figure 25 : Histogramme et conséquences de l’échelle de quantification sur l’image ([8])
47
2) La table de correspondance, LUT (« look up table »)
La table de correspondance (LUT) est une palette de couleurs, plutôt de niveaux de gris en
imagerie, qui est associée à l’histogramme. Cette palette provient d’une convention ou du choix de
l’opérateur. Elle permet d’attribuer à chaque valeur de l’échelle de quantification, et donc aux pixels
correspondants, un niveau de gris (cf. Figure 26).
L’image est alors formée.
Grâce à cet histogramme et sa table de correspondance, des traitements sont possibles sur les
images numériques.
Figure 26 : Association de différentes LUT sur un même histogramme ([8])
3) Le fenêtrage
Le fenêtrage a déjà été succinctement abordé dans le chapitre sur la tomodensitométrie,
technique dans laquelle il est beaucoup utilisé. Maintenant que nous avons expliqué les notions
d’histogramme et de table de correspondance, nous pouvons détailler ce traitement.
Cela consiste à modifier la position et l’étendue de la LUT associée à l’histogramme, donc de ne
sélectionner qu’une partie de l’histogramme. Ce qui a pour conséquence de modifier le contraste et
la luminosité de l’image (cf. Figure 28).
48
La fenêtre est caractérisée par sa largeur WW (« window witch ») et son niveau WL (« window
level ») (cf. Figure 27).
Figure 27 : Une fenêtre caractérisée par son niveau (WL et sa largeur (WW) ([8])
La largeur permet de modifier le contraste. Si la fenêtre est large, elle prend en compte
beaucoup de valeurs numériques donc des structures de densités différentes. Le contraste entre deux
pixels de valeur proche sera faible. En revanche, si elle est étroite, elle prend peu de densités
différentes en compte et ces densités deviennent discernables. Le contraste est augmenté et on peut
discerner plus facilement deux pixels de valeur proche.
Le niveau définit le centre de la fenêtre, et permet de cibler l’étude des contrastes ou de modifier
la luminosité de l’image. Si la fenêtre est large, le déplacement du niveau modifie la luminosité
globale de l’image. Si la fenêtre est étroite, le déplacement du niveau permet de concentrer l’étude
des contrastes sur un petit nombre de pixels différents.
49
Figure 28 : Conséquences du fenêtrage sur une image ([8])
En scanner, cela permet de centrer l’étude sur la valeur Hounsfield du tissu que l’on veut
étudier. Par exemple, on choisit un niveau élevé pour l’étude des os et un niveau bas pour l’étude
des poumons.
En radiographie, cela peut permettre de corriger certaines erreurs d’exposition, et ainsi d’éviter
de refaire de nouveaux clichés.
4) Le filtrage
Le filtrage est un autre traitement très utilisé en imagerie numérique pour améliorer l’apparence
visuelle de l’image et, parfois, faire ressortir des informations masquées.
D’après les travaux du mathématicien J. Fourier, tout signal peut être décomposé en une infinité
de fonctions sinusoïdales d’amplitudes, de fréquences et de phases différentes. Une image étant un
signal bidimensionnel, cela est applicable. Les basses fréquences correspondent aux informations
50
globales du signal, c’est-à-dire au contraste de l’image. Les hautes fréquences correspondent aux
détails et les fréquences extrêmes correspondent au bruit. Il est possible de supprimer ou de
modifier l’amplitude de ces fréquences pour modifier l’aspect de l’image : c’est le filtrage. Il en
existe deux types.
Le premier consiste à supprimer une partie du spectre séquentiel. Un filtre « passe haut »
supprime les basses fréquences et ne conserve que les détails de l’image. Un filtre « passe bas »
supprime les hautes fréquences et ne conserve que le contraste de l’image.
Le second consiste à appliquer à chaque valeur fréquentielle un coefficient propre. Ces filtres
(nommés filtres de rampe de Hann, de Hamming…) permettent de privilégier certains aspects de
l’image sans en supprimer d’autres.
Un filtre « dur » privilégie les hautes fréquences, sans supprimer les basses, ce qui accentue la
résolution spatiale de l’image. En TDM, il permet l’étude des détails des structures osseuses et du
parenchyme pulmonaire.
Un filtre « mou » privilégie les basses fréquences, sans supprimer les hautes, ce qui augmente la
résolution en contraste, au détriment de la netteté. En TDM, il améliore le contraste lors de l’étude
des tissus mous.
Un filtre de rampe amplifie progressivement les hautes et les très hautes fréquences et permet
d’accentuer les détails, mais aussi le bruit de l’image.
C. Critères de qualités des images numériques ([5], [8], [11], [14])
La qualité d’une image numérique repose sur 4 critères : la résolution spatiale, la résolution en
contraste, le rapport signal sur bruit (S/B) et la présence d’artéfacts. Ces derniers sont différents
selon la technique d’imagerie utilisée, ils sont développés dans le chapitre V.
La résolution spatiale est la distance minimale nécessaire permettant de distinguer deux objets
de forte intensité. Elle dépend, logiquement, de la qualité de l’échantillonnage (donc de la taille des
pixels) et de la quantification. Mais elle dépend aussi de la qualité de la chaîne de détection. Les
filtres durs peuvent permettre d’obtenir une meilleure résolution spatiale.
51
La résolution en contraste correspond à la capacité à distinguer deux objets d’intensité proche.
Elle dépend de la qualité du signal détecté et, surtout, de la précision de la quantification. Elle est
potentiellement meilleure lorsque l’échelle de quantification est élevée. Le fenêtrage ou l’utilisation
de filtres mous (pour l’étude des tissus mous) peuvent optimiser la résolution en contraste.
Le rapport S/B témoigne de la fidélité de l’image par rapport à l’objet d’origine. Pour pouvoir
bien étudier un objet, il faut que l’amplitude du signal enregistré soit nettement supérieure au bruit.
Plus S/B sera élevé et plus l’image sera fidèle. Ce paramètre dépend surtout de la qualité des
détecteurs.
52
V. Les artéfacts en imagerie numérique
Introduction
L’apparition de nouvelles technologies d’imagerie est obligatoirement accompagnée de
l’apparition de nouveaux artéfacts sur les images obtenues. Dans cette partie, nous allons décrire les
artéfacts les plus fréquemment rencontrés en imagerie numérique.
A. Les artéfacts en radiographie numérique ([8], [9], [16])
Malgré les avancées technologiques de la radiographie numérique, la plupart des artéfacts
rencontrés en imagerie conventionnelle, tels que les problèmes de positionnement, les mouvements
du patient, les problèmes d’identification, entre autres, restent possibles en radiographie numérique.
Seuls les artéfacts inhérents à la technologie numérique seront développés ici.
1) Les artéfacts de la table de correspondance (LUT)
Nous avons vu, dans le paragraphe IV, que la LUT pouvait être modifiée après l’acquisition de
l’image lors des traitements, pour améliorer son rendu ou pour accentuer certaines parties de
l’image. Mais, lors du prétraitement, lorsque l’image obtenue est trop claire ou trop sombre, la LUT
peut aussi être ajustée. Cet ajustement peut provoquer une perte de données. En effet, la plupart des
acquisitions attribuent, lors de la quantification, 12 ou 14 bits aux échantillons. Mais lorsque la LUT
est ajustée, lors du prétraitement, la plupart des systèmes ne conserve que 10 ou 12 bits pour
l’affichage et le stockage.
Cela entraîne la perte de certains pixels de l’image et se manifeste par des « coupures » sur
l’image, c'est-à-dire la disparition de certaines structures sur l’image finale (cf. Figure 29).
53
Figure 29 : Artéfact de LUT sur une radiographie de profil d’un tibia de chien ([9]).
Sur l’image de droite (qui a subi un fenêtrage), la « coupure » des tissus mous est évidente.
2) Les artéfacts lors des traitements d’image
Ces artéfacts peuvent apparaître lors de l’utilisation des filtres que nous avons décrits
précédemment. Sur les images, dont on veut augmenter le contraste, il est possible d’utiliser un
filtre mou. Celui-ci a l’inconvénient de diminuer la netteté de l’image en parallèle de
l’augmentation de contraste. Cela engendre des zones légèrement floues où les valeurs attribuées
aux pixels sont des approximations. Ce sont ces approximations qui sont à l’origine des artéfacts.
Ceux-ci sont surtout visibles au niveau des transitions abruptes de densité (autour de matériel
métallique par exemple). Ils se traduisent par la présence d’une « ombre », c'est-à-dire une ligne
apparaissant noire sur l’image, au niveau du bord de la structure de haute densité (cf. Figure 30).
54
Ces artéfacts, nommés artéfacts de rebond (« rebound effect » ou « uberschwinger »), sont peu
visibles de loin mais apparaissent lorsque l’image est étudiée en détail. Ils peuvent mimer une
ostéolyse autour de matériel orthopédique ou un léger pneumothorax par exemple.
Figure 30 : Artéfact de rebond sur une radiographie postopératoire de TPLO ([9])
Une ligne noire est présente sur le bord du matériel orthopédique (flèches noires).
3) Les artéfacts d’exposition
Lors d’une exposition insuffisante, l’image finale apparaît granuleuse, pixélisée avec un bruit
important. L’inconvénient des technologies numériques est que, comme la LUT peut être ajustée en
prétraitement, les images obtenues peuvent paraître parfaitement exposées. Il devient donc tentant
d’interpréter ces images, mais en les zoomant, nous pouvons nous apercevoir que le bruit est très
important sur ces images et que des détails deviennent ininterprétables voire non visibles.
A l’inverse, lorsque la région est surexposée, un certain nombre de pixels, au niveau des
structures fines, se verra attribuer la valeur maximale de l’histogramme. Ces pixels ne seront pas
discernables les uns des autres même en essayant de modifier le fenêtrage. Avec un système CR, la
région concernée apparaîtra uniforme. En revanche, ave un système DR, qui peut utiliser un filtre de
calibrage, ce dernier devient visible sur l’image.
Lorsque nous obtenons ces artéfacts, un nouveau cliché doit être tiré.
55
B. Les artéfacts en tomodensitométrie ([3], [6], [8], [11])
1) Les artéfacts de mouvement
Les artéfacts de mouvement sont dus aux mouvements, volontaires ou non, du patient lors de
l’acquisition. Sur l’image, ces artéfacts se traduisent par un dédoublement des contours des
différentes structures. En médecine vétérinaire, lors de l’examen, le patient est sous anesthésie
générale. Cela permet d’éviter les mouvements volontaires. En revanche, le problème peut persister
à cause des mouvements involontaires, comme la respiration, les battements cardiaques…
2) Les artéfacts de durcissement de faisceau
Les artéfacts de durcissement de faisceau apparaissent lorsque les rayons X rencontrent une
transition trop abrupte d’épaisseur et de densité. Cela prend la forme de plages hypo denses. On les
rencontre, par exemple, dans la fosse caudale du cerveau : le cervelet et une partie du tronc cérébral
ne sont pas parfaitement visualisables car ils se trouvent sous une importante couche osseuse.
3) Les artéfacts métalliques
Les artéfacts métalliques sont dus à la présence de matériel métallique sur le patient (prothèse
orthopédique par exemple). Comme pour le durcissement de faisceau, c’est la variation abrupte de
densité qui est à l’origine de ces artéfacts. Cela provoque des lignes de transitions hypohyperdenses centrées sur les structures métalliques dans la coupe étudiée. Ceci est parfois aussi
appelé « image en étoile ».
4) Le flou géométrique
Le flou géométrique est une pénombre présente sur l’image. Elle est due à la taille du foyer :
plus le foyer est grand, plus cette pénombre est importante. Il est donc nécessaire de créer des
foyers de petite taille capables de générer des intensités très élevées pendant une longue durée. Ce
flou géométrique est réduit par une collimation secondaire.
56
5) L’effet de volume partiel
L’effet de volume partiel se produit lorsque des structures de densités différentes (ex. : air et
tissu mou) se situent au sein d’un même voxel. L’intensité du pixel correspond alors à une moyenne
de la densité des structures présentes. Cet effet diminue avec la finesse des coupes effectuées.
6) Les artéfacts de débordement de champs
Les artéfacts de débordement de champs sont des zones hyperdenses en bordure de coupe. Ces
zones apparaissent lorsque le corps du patient sort du champ de mesure. Il est donc très important
de bien adapter la taille du champ en fonction du patient.
7) Les artéfacts de cible
Les artéfacts de cible sont des cercles d’intensité variable qui apparaissent sur l’image, ils sont
centrés sur l’axe de rotation. Cela correspond à une faille au niveau de la détection : soit les
capteurs sont défectueux, soit le faisceau est mal centré sur les détecteurs.
C. Les artéfacts en IRM ([4], [8], [10], [13])
1) Les artéfacts de mouvement
Comme en tomodensitométrie, les artéfacts de mouvement sont dus aux mouvements,
volontaires ou non, du patient. Ils se manifestent par la présence d’images fantômes, c'est-à-dire une
superposition de l’image dans ses différentes positions. L’anesthésie générale permet d’éviter les
mouvements volontaires mais les mouvements involontaires peuvent poser problème. Pour les
limiter, nous pouvons synchroniser l’acquisition avec ces mouvements (cardiaques par exemple).
Les artéfacts de flux peuvent aussi être classés parmi ce type d’artéfacts. Ils sont dus aux
mouvements pulsatiles des liquides physiologiques et donnent des images fantômes en
renforcement (hyper intense) ou en annulation (hypo intense). Ils peuvent être compensés par la
synchronisation cardiaque et des types de séquences particuliers (pré saturation, gradient de
compensation…).
57
2) Les artéfacts de susceptibilité magnétique
La susceptibilité magnétique se définit comme étant la capacité d’un tissu à s’aimanter lorsqu’il
est placé dans un champ magnétique intense.
Ces artéfacts apparaissent lorsque deux tissus de susceptibilité magnétique très différente sont
situés côte à côte (ex. : air/tissu, os/tissu). Il se forme un gradient de champ magnétique local au
niveau de leur interface qui provoque une perte de signal local sur l’image.
Ces artéfacts peuvent néanmoins être mis à profit dans le diagnostic de certaines affections,
telles que les hématomes par exemple (interface hémoglobine/tissu).
3) Les artéfacts métalliques
Les artéfacts métalliques sont un cas particulier des artéfacts de susceptibilité magnétique. Le
matériel métallique provoque aussi une perte de signal sur l’image, associée à une déformation plus
ou moins importante et un renforcement périphérique du signal. Ces artéfacts sont moins marqués
lorsque le matériel présent est non ferromagnétique.
Pour diminuer ces artéfacts, en présence de matériel non retirable, il faut privilégier les
techniques en écho de spin.
4) Les artéfacts de repliement
Les artéfacts de repliement apparaissent lorsque l’objet étudié est plus grand que le champ de
vue. Sur l’image finale, les structures hors champs apparaissent sur les côtés controlatéraux. Cela
donne l’impression que les structures ont été « repliées » sur la zone étudiée. Ces artéfacts sont très
évidents à repérer.
Ils reposent sur le fait que les spins hors champs sont aussi soumis aux gradients de champ et
ont une fréquence plus élevée que ceux contenus dans le champ. Lors de l’acquisition, si la
fréquence est calée sur la fréquence des spins sur les bords du champ, les spins hors champs sont
sous échantillonnés et assimilés à des spins de fréquence moindre à l’intérieur du champ, d’où le
repliement de l’image.
Pour éviter cela, il faut augmenter la fréquence d’échantillonnage ou la taille du champ de vue.
58
5) Les artéfacts de déplacement chimique
Les artéfacts de déplacement chimique apparaissent au niveau des interfaces graisse-eau. Ils
résultent d’une erreur de localisation des protons de l’eau et de la graisse. Cela donne une ligne en
hyper signal, à l’endroit où les signaux se superposent, et une ligne en hypo signal, à l’endroit où ils
se séparent.
Cela s’explique par la différence de vitesse de précession qui existe entre les protons
d’hydrogène de l’eau et ceux de la graisse. Cela crée un gradient et la localisation spatiale est
décalée le long de ce gradient.
Ces artéfacts sont supprimés lorsqu’on utilise une technique de saturation sélective qui supprime
la présence du signal de la graisse (Technique Fat Sat).
6) Les artéfacts de troncature (ou de Gibbs)
Les artéfacts de troncature apparaissent de part et d’autre des zones de transition abrupte du
signal. Ils se manifestent sous forme d’oscillation de signal, on observe la présence de bandes
striées de faible intensité, parallèles à l’interface.
Ces artéfacts sont diminués lorsqu’on augmente la résolution spatiale.
59
60
VI. Manipulation des images
Introduction
Les technologies numériques permettent d’obtenir des images de très bonne qualité auxquelles
nous pouvons faire subir des manipulations afin d’optimiser les interprétations et la productivité du
radiologue. Pour cela, le choix du matériel et des logiciels est très important. De plus, après
interprétations, il est important que ces images soit archivées et conservées correctement.
A. La norme DICOM ([5], [8], [26], [27])
Le développement des nouvelles techniques d’imagerie numérique a induit une forte évolution
des systèmes d’acquisition, de stockage et d’archivage des images. Un problème de connectivité
entre les différents matériels s’est vite posé. En effet, chaque constructeur utilisait un format
différent pour les données des patients. Il était alors difficile de communiquer et d’archiver les
informations des images radiologiques.
Dans un but d’uniformisation, et afin de faciliter les échanges entre les équipements, la norme
DICOM (« Digital Imaging Communication in Medicine ») a été créée par l’American College of
Radiology (ACR), qui représentait les utilisateurs de technologies numériques, associé à la National
Electrical Manufacturers Association (NEMA), qui représentait les fournisseurs de ces
équipements, en 1985.
Elle comprend un format spécifique d’images et un protocole d’échange. Celui-ci permet une
création, un échange, un archivage, un stockage voire une impression des images par des matériels
d’origine différente. Cette norme n’est pas obligatoire mais elle s’est rapidement imposée auprès
des fabricants car elle facilite la manipulation des images, elle est quasiment devenue
incontournable.
L’une des particularités de ce format, par rapport à ceux habituellement utilisés en informatique,
c’est qu’il permet de rendre une image unique en lui associant des informations. En médecine
61
vétérinaire, ces informations sont essentiellement l’espèce, la race, les propriétaires, les vues
réalisées… auxquelles est associée une UID (« unique identifying number »). Cette UID est un
numéro d’identification unique pour chaque image (ou série d’images) créée dans le monde.
De plus, contrairement aux autres formats qui « figent » les images (les pixels ne sont plus
modifiables), celui-ci conserve les données brutes sans perte d’informations qui peuvent ensuite être
retravaillées. Ainsi, même après avoir été stockée, une fonction permet de modifier l’échelle de gris,
d’appliquer un fenêtrage, etc., en vue de l’interprétation.
B. La station de lecture ([17], [20])
La station de lecture joue un rôle important pour optimiser la qualité de travail du radiologue. A
l’apparition des technologies numériques les écrans et logiciels étaient de qualité insuffisante pour
obtenir une image aussi satisfaisante qu’en technologie argentique. Ce problème ne se pose plus à
l’heure actuelle. Toutefois, l’ACR a formulé quelques recommandations par rapport aux matériels
de lecture afin d’optimiser et de standardiser la qualité des images interprétées.
1) L’écran diagnostique
Les recommandations pour l’écran sont basées sur l’expérience et le témoignage des utilisateurs
courants. Elles sont surtout valables pour le matériel utilisé lors de l’interprétation par le radiologue.
Les autres écrans présents dans la clinique ou l’hôpital, utilisés par les autres cliniciens (médecins
ou chirurgiens par exemple) peuvent être de qualité moindre.
Ils évaluent la qualité d’un écran diagnostique en fonction de trois paramètres : la résolution
spatiale, le contraste et la luminosité.
La résolution spatiale est intimement liée à la matrice de pixels composant l’écran. En premier
lieu, il faut que cette matrice soit de taille assez importante pour la lecture des images qui lui sont
destinées. Si un écran est destiné à la lecture d’images provenant de plusieurs modalités
(radiographies et IRM par exemple), il doit être adapté à la modalité dont la matrice est la plus
élevée (la radiographie en l’occurrence). La résolution s’exprime en mégapixels (MP), l’ACR
conseille l’utilisation d’écrans diagnostiques de 2 à 5 MP (dont la matrice est plus grande que les
62
écrans habituels comprise entre 0,75 et 2 MP). Plus la matrice est grande et plus la différentiation
des détails de faible contraste est possible. Il est tout de même à noter que des études ont indiqué
que la précision restait meilleure sur les films imprimés que sur les copies numériques, que l’écran
soit de haute ou de basse résolution.
Le contraste est exprimé par le rapport entre la luminosité de la nuance la plus claire de l’écran
et celle de la nuance la plus sombre. Plus ce rapport est élevé et meilleur sera le contraste. Les
écrans diagnostiques ont un rapport qui va de 600/1 à 1000/1. Pour optimiser la qualité du contraste
de l’image, il est préférable de travailler dans un environnement dont l’éclairement est maîtrisé.
La luminosité est exprimée en foot-lamberts (ft-L). L’ACR recommande une luminosité
minimale de 50 ft-L pour les écrans diagnostiques. En effet, l’utilisation d’écrans de plus faible
luminosité engendre une interprétation moins précise et plus longue.
A l’heure actuelle, les écrans à cristaux liquides (LCD) ont remplacé les écrans à tube
cathodique. En imagerie médicale, ce sont les écrans monochromes qui sont recommandés plutôt
que les écrans couleurs. Ils apportent généralement une meilleure luminosité, des pixels plus petits,
de meilleures cartes graphiques et sont adaptés à la norme DICOM pour les modifications de
l’échelle de gris. Les écrans couleurs peuvent être utilisés mais ils augmentent le temps
d’interprétation et le niveau de fatigue de l’opérateur.
2) Le logiciel de lecture
Il existe beaucoup de logiciels de lecture différents, accessibles gratuitement ou à des prix plus
ou moins abordables. La plupart sont adaptés à la norme DICOM et permettent une lecture des
images provenant de toutes les modalités d’imagerie.
L’ACR recommande de se procurer un programme comprenant les outils de base de la norme
DICOM, c’est-à-dire le fenêtrage, le zoom, la rotation, l’inversion et les outils de mesure de
l’image. La plupart des logiciels contiennent ces outils et en proposent d’autres en supplément.
C’est l’opérateur qui détermine ceux dont il a besoin pour son utilisation du logiciel. Par exemple,
le recadrage automatique de l’image, lors de sa formation, est un outil intéressant pour limiter les
63
zones blanches en bordure d’image et obtenir une image avec un meilleur contraste plus
rapidement.
En parallèle, l’interface du logiciel est un aspect à ne pas négliger. Elle doit être adaptée à
l’utilisation et aux habitudes de l’opérateur. Lors d’une interprétation, l’utilisation de cette interface
occupe environ 20% du temps de l’opérateur. Afin d’obtenir une productivité satisfaisante, elle doit
être le plus ergonomique possible.
C. L’archivage des images ([17], [21])
Avec la technologie argentique, l’archivage n’était pas toujours une chose aisée. Il est en effet
difficile d’associer efficacement et définitivement ces images (parfois de grande taille) au dossier
(papier ou informatique) du patient, afin de pouvoir les consulter facilement et rapidement au
besoin.
L’augmentation des dossiers informatiques et l’arrivée des technologies d’imagerie numérique
ont permis de développer de nouveaux moyens d’archivage des images.
Un PACS (« Picture Archiving and Communication system ») est un logiciel qui permet
d’archiver et de manipuler des images numériques.
Sur celui-ci, les images sont archivées grâce à leur UID et peuvent donc facilement être
associées au dossier médical du patient, présent dans le système d’information de l’hôpital (HIS, «
Hospital Information System »), qui est le logiciel comprenant tous les dossiers médicaux d’un
hôpital, ou dans le système d’information radiologique (RIS, « Radiology Information System »),
qui est aussi un logiciel, pouvant être indépendant ou associé au HIS.
Il peut être relié à toutes les modalités d’imagerie compatibles présentes dans la structure. Il
permet donc l’archivage de toutes les images quelle que soit leur provenance. Celles-ci sont
conservées dans le format DICOM, ce qui permet de les manipuler à volonté lors de consultations
ultérieures. En étant relié au réseau informatique de la structure, il est accessible de n’importe quel
poste relié au réseau. Cela permet de consulter les images ailleurs que sur le poste d’interprétation
(par exemple en salle de consultation ou au bloc opératoire). Une recherche simple (par le nom, le
numéro de dossier ou le jour de l’examen) permet de retrouver les images d’un examen sans délai.
64
Ces images sont même disponibles dans une autre structure si le PACS est connecté à internet. Il
peut aussi être relié à une imprimante en vue de fournir des images sur film aux clients.
En résumé, les avantages qu’offre un PACS sont :
-
un gain de temps important lors de la recherche des examens, leur interprétation et la
communication des conclusions
une économie financière en diminuant l’utilisation de film radiographique, la place
attribuée au stockage…
une simplification de la communication des images, une visualisation simultanée à divers
endroits…
une manipulation simplifiée
la possibilité de les envoyer à une autre structure (de référé) pour un avis.
D. Le stockage des images ([17], [24])
Une fois que les images sont archivées, il est d’usage de les conserver et de les avoir à
disposition pour pouvoir les fournir au client s’il les réclame. Pour ce faire, une (voire plusieurs)
sauvegarde est vivement conseillée. Plusieurs moyens sont disponibles.
1) Le support
Auparavant, le support incontournable qui pouvait être conservé était le film radiographique.
Bien que cela soit toujours possible avec le numérique, cette option est loin d’être la plus pratique et
économique. Grâce aux nouvelles formes de sauvegardes, il est possible d’économiser beaucoup de
temps et surtout de place. Après archivage sur le PACS, plusieurs supports de sauvegarde sont
possibles.
Les disques optiques (CD, DVD, Blu ray disc) sont très répandus. Leur prix est faible, ils sont
très facilement transportables. De plus, il est très aisé d’en faire plusieurs copies sans altérer le
contenu. Le DVD est plus intéressant que le CD car peut contenir en moyenne 7 fois plus
d’informations. Le Blu ray disc, support le plus récent, a une capacité de stockage plus importante
mais son prix reste moins abordable.
65
Le disque dur externe (DDE) a l’avantage de pouvoir contenir un grand nombre d’images (25 à
50000 pour un DDE de 500 GB). Son prix est devenu assez abordable, il est très simple d’utilisation
et aisément transportable.
Les supports USB (clés…) sont intéressants pour des sauvegardes d’appoint. En effet, ils sont
peu chers, très accessibles et de taille très réduite. Mais leur capacité reste insuffisante pour en faire
le seul moyen de sauvegarde d’une clinique.
Les serveurs RAID (« Redundant Array of Independent Disks », qui signifie « regroupement
redondant de disques indépendants ») sont des serveurs qui répartissent les données sur plusieurs
disques durs afin d’améliorer la tolérance aux pannes. En effet, si un disque ne fonctionne plus, il
peut être remplacé sans perte d’informations. Les disques sont reliés entre eux mais restent
indépendants. Ce système peut être on site ou off site. Il est très fiable mais est assez onéreux.
D’autres supports existent, tels que les bandes magnétiques ou les disques MO, mais ils sont
moins utilisés en France.
2) Localisation et accessibilité des sauvegardes
En général, toutes les sauvegardes sont conservées dans la structure où les images ont été
créées : c’est le stockage on-site. Mais il est aussi possible, et conseillé, de conserver ces
sauvegardes, ou une copie de celles-ci, dans un autre endroit : c’est le stockage off-site. Ce dernier
est accessible via une connexion internet. Il a l’avantage de protéger les données importantes des
vols ou autres destructions.
Pour l’accessibilité des images, il existe deux types de stockage : le stockage on line et le
stockage off line. Le premier consiste à avoir les données toujours connectées au réseau et donc
accessibles très rapidement. Dans le second, les données ne sont plus accessibles par le réseau. Elles
nécessitent d’être reconnectées pour être accessibles. Ce type de stockage peut être utile pour les
images moins récentes.
66
VII. Le concept de téléradiologie
Introduction
La téléradiologie consiste à envoyer, par internet, un examen d’imagerie que l’on a réalisé, au
sein de sa structure, à un spécialiste en radiologie, afin qu’il en fasse une interprétation et qu’il nous
en envoie un compte-rendu (cf. Figure 31). Le premier système de téléradiologie a été
commercialisé (aux Etats-Unis) en 1994. Mais à cette époque, ce concept avait peu de succès, car
les connexions internet étaient très lentes et les fichiers de grande taille. Il fallait une trentaine de
minutes pour envoyer une seule image.
L’arrivée des technologies numériques, du format DICOM, et de connexions internet haut débit
a permis à ce concept de se développer.
A. Les applications de la téléradiologie ([12], [19])
Les applications de la téléradiologie en médecine vétérinaire se multiplient et concernent tous
les types de cliniques. Cette pratique tend à se développer. Elle peut être utilisée en routine ou pour
demander un second avis sur certains cas atypiques ou compliqués. De plus, l’avènement des
techniques d’imagerie en coupe oblige à avoir recours à une personne compétente. En effet, les
techniques d’imagerie en coupe font partie du domaine de la spécialisation vétérinaire et ne peuvent
pas être enseignées en détail dans les écoles vétérinaires. La téléradiologie permet donc d’avoir
accès à distance à l’avis d’un spécialiste.
B. Les modalités de communication des images ([12], [19])
La recommandation la plus importante en matière de téléradiologie est d’utiliser le format
DICOM pour envoyer les images au radiologue. Ce format (cf. VI. A.) associe aux images des
informations importantes, telles que l’identification du patient. Cela permet d’éviter les erreurs lors
67
d’interprétations de plusieurs examens. De plus, il garantit que les images soient conformes aux
originaux à l’arrivée. Il n’y a aucune perte de données : la qualité des images est conservée et elles
peuvent être manipulées par le radiologue. Les autres formats d’image (tels que jpeg) ne
garantissent pas la préservation de toutes les données. Les images peuvent être de qualité inférieure
et ne sont plus manipulables par le radiologue. C’est pourquoi la norme DICOM est la seule à être
recommandée. Il faut donc bien s’assurer que le matériel que l’on veut se procurer soit compatible
avec ce format. Bien que la téléradiologie soit facilitée avec un équipement numérique, il est
toujours possible de numériser des radiographies argentiques pour ensuite les envoyer pour une
interprétation.
L’envoi d’images sous la forme DICOM peut être effectué directement par la modalité d’origine
de l’examen, si celle-ci possède une fonction « DICOM-send ». L’envoi des images nécessite alors
l’accès à internet et la connaissance de 3 identifiants du destinataire : l’entité d’application (« AE
title »), le numéro de port (« port number ») et l’adresse IP.
Il est aussi possible d’envoyer les images par courriel.
C. Les aspects pratiques ([12])
La pratique de la téléradiologie tend à se standardiser, et il est conseillé de respecter certaines
pratiques afin d’optimiser son fonctionnement.
Dans un premier temps, il faut bien choisir le spécialiste avec qui la collaboration va avoir lieu.
Les modalités d’envoi des images, des comptes-rendus et la vitesse à laquelle les examens seront
interprétés sont des points à ne pas négliger. De même, il faut savoir s’il est possible de contacter le
radiologue pour plus de précisions. Le dialogue avec le client reste réservé au vétérinaire référent.
Le radiologue communique uniquement avec ce dernier et jamais directement avec le client.
68
Figure 31 : Schématisation du fonctionnement de la téléradiologie
69
70
VIII. La radioprotection
Introduction
Au cours du 20ème siècle, avec le développement de l’utilisation des rayons X en radiologie et en
médecine nucléaire, les effets nocifs de ceux-ci ont été observés. Pour protéger les individus de ces
effets, le concept de radioprotection a été créé et s’est répandu dans tout le milieu de la radiologie.
Les vétérinaires se doivent, pour la sécurité de tous, de respecter ces règles. Avec l’arrivée des
technologies numériques, certains aspects du travail en radiologie sont modifiés, il faut donc
s’adapter pour continuer à respecter ces règles de radioprotection.
A. Définition ([5], [8], [29])
La radioprotection est définie dans le décret 2002-255 du 22 février 2002. C’est l’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 produits sur des personnes directement ou
indirectement, y compris par les atteintes portées à l’environnement.
La mise en œuvre de ces mesures implique des formalités administratives, organisationnelles et
techniques. Elle concerne tous les utilisateurs de rayonnements ionisants, donc tout vétérinaire
possédant un appareil de radiologie.
Elle repose sur trois grands principes, intégrés au code de la santé publique et au code du
travail :
-
-
-
Le principe de justification : aucune pratique impliquant des expositions aux rayonnements
ne doit être adoptée à moins qu’elle n’apporte un avantage suffisant aux individus exposés
ou à la société, qui contrebalance le détriment radiologique qu’elle induit. Toute irradiation
doit donc être justifiée par l’obtention d’informations utiles au diagnostic, non accessibles
par un autre moyen.
Le principe d’optimisation : la protection doit être optimisée et le nombre de personnes
exposées, ainsi que les doses reçues, doivent être réduits à ce qui est strictement
nécessaire. C’est l’objectif ALARA (« As low as reasonably acchievable »).
Le principe de limitation des doses : les expositions individuelles qui résultent de la
combinaison des pratiques doivent être soumises à des limites de dose. Ces limites ont
71
pour but d’assurer qu’aucun individu ne soit exposé à des risques radiologiques jugés
inacceptables dans le cadre de ces pratiques en circonstances normales.
B. Application des principes de radioprotection ([5], [8])
Le principe de justification est intimement lié aux démarches diagnostiques. Le choix des
examens complémentaires doit être réfléchi et justifié.
Le principe d’optimisation est, en grande partie, respecté grâce à trois règles de base :
-
-
-
La distance : la dose est inversement proportionnelle au carré de la distance (quand la
distance double, la dose est divisée par quatre). Dans la salle, seules les personnes
indispensables à l’examen doivent être présentes et elles doivent s’éloigner le plus possible
du faisceau.
La réduction du temps d’exposition : tout doit être bien prêt avant la prise de chaque cliché
pour ne pas avoir à recommencer. Il faut aussi choisir des mA suffisants pour pouvoir
réduire au maximum le temps de pose.
L’interposition d’écrans : ils servent à absorber la plus grande partie des rayons. La salle
de radiologie est donc entourée de murs en béton épais ou enrichis de matériaux de haut
numéro atomique et close par une porte plombée. Dans la salle, un paravent plombé peut
être installé. Pour les personnes se trouvant toujours proches du faisceau, le port d’un
tablier, d’un cache-thyroïde, de gants et de lunettes plombés, devient nécessaire.
Le principe de limitation de dose peut être appliqué grâce à la surveillance individuelle de
chaque personne exposée aux rayons. Cette surveillance s’effectue grâce à un dosimètre personnel,
porté au niveau de la poitrine, capable de mesurer des doses à partir de 0,10 mSv. Ce dosimètre est
relevé régulièrement pour que le rayonnement subi soit mesuré, et ainsi être sûr que le personnel
n’est pas exposé à des doses nocives.
C. Le numérique en radioprotection ([5], [8], [23])
Dans le cadre de la radioprotection, l’une des caractéristiques intéressantes des détecteurs est
l’efficacité quantique de détection (EQD). Elle reflète l’aptitude d’un système à produire une image
visible par le radiologue, la plus fidèle possible à l’objet d’origine, à partir d’une image de
rayonnement. Cela tient compte de l’efficacité d’absorption du faisceau de rayons X par le détecteur
72
et de la conversion permettant d’obtenir l’image (sur support numérique ou analogique). Cela
reflète donc la dose incidente nécessaire à la réalisation du cliché radiographique.
Certaines données ont été avancées dans la littérature à propos des EQD des différents
détecteurs. ([5], [8])
Le couple écran-film a une EQD de 20 à 30%, cette valeur plutôt faible témoigne de
l’impossibilité de réaliser des examens avec de faibles doses.
Les ERLM (radiographie numérique CR) ont une EQD de 25 à 35%, la sensibilité est meilleure.
Les capteurs plans ont une EQD de 40 à 55%, les examens à faible dose sont donc possibles.
Les systèmes numériques permettent un gain de sensibilité non négligeable (surtout avec des
capteurs plans). Nous pourrions aisément en déduire que les technologies numériques permettent,
pour une même étude, de réduire l’exposition aux rayons X. Cette conclusion est, toutefois, à
modérer. En effet, l’Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire (IRSN) a publié un rapport
([29]) dans lequel une étude a montré que le type de détecteur utilisé a une incidence importante sur
les valeurs des paramètres techniques de réalisation d’un examen et, par conséquent, sur les doses
délivrées.
Une analyse a été effectuée sur des données transmises pour les trois types de détecteurs cités
plus haut, lors de la réalisation d’un cliché thoracique chez l’homme. Les résultats mettaient en
évidence des différences significatives en termes de dose entre les 3 types de détecteur. Il apparaît
que les doses les plus élevées étaient observées dans les structures équipées d’ERLM (donc de
technologie numérique).
Cela a été expliqué par le fait que les paramétrages par défaut de ce type de détecteur, par les
fabricants, menaient à devoir augmenter les doses plus que nécessaire. Associées à cela, les
possibilités de traitement des images, qui devraient mener à des diminutions de doses, permettent
d’obtenir des images convenables malgré des surexpositions. Les manipulateurs ont donc tendance
à être moins rigoureux sur les constantes d’exposition et à être à l’origine d’une augmentation des
expositions. Enfin, cela est surtout applicable aux capteurs plans, la vitesse d’obtention des images
est telle que les cliniciens peuvent être tentés de réaliser plus de clichés que nécessaire, de
multiplier les vues ou de faire moins attention aux positionnements, ce qui mène au même résultat.
En conclusion, la radioprotection est un concept très important régis par des règles simples à
respecter. Le développement des technologies pourrait mener à une diminution des doses délivrées
73
mais, pour se faire, les cliniciens doivent rester rigoureux dans leur démarche et la réalisation de ces
examens.
74
RÉSULTATS DE L’ENQUÊTE AUPRÈS DE 63
CLINIQUES VÉTÉRINAIRES
75
76
I. But et déroulement de l’enquête :
A. But de cette enquête
Nous avons réalisé cette enquête afin d’établir une synthèse de la situation actuelle en France,
concernant le développement des technologies numériques en imagerie médicale vétérinaire. Nous
ne cherchions pas à être exhaustifs, mais à pouvoir donner une idée claire de la diffusion de ces
technologies auprès des structures vétérinaires françaises et à connaître l’opinion des vétérinaires à
propos de ces technologies.
B. Déroulement de cette enquête
Elle a été réalisée par l’intermédiaire d’un questionnaire (cf. Annexe 1) envoyé à 88 structures
vétérinaires : les 4 écoles nationales vétérinaires et 84 cliniques privées. Les structures privées ont
été choisies à partir de 3 groupes permettant de représenter au mieux les cliniques françaises :
-
28 cliniques possédant une IRM ou un scanner
-
28 cliniques comprenant 5 associés vétérinaires ou plus.
-
28 cliniques comprenant moins de 5 associés.
Les cliniques possédant un appareil d’imagerie en coupe sont, par conséquent, très sensibilisées
aux technologies numériques. J’en ai recensées 28, c’est pourquoi chacun des trois groupes est
représenté par 28 structures. Les 2 autres groupes permettent de différencier les grandes
« cliniques », telles que les centres hospitaliers vétérinaires et les cliniques très développées, des
cliniques plus modestes avec moins de personnel. Le choix des 28 cliniques, des deux derniers
groupes, a été effectué au hasard pour chaque région, dans l’annuaire vétérinaire.
Le questionnaire est divisé en plusieurs parties. La première nous renseigne sur la clinique, ses
activités et son équipement en imagerie médicale. Ensuite, une partie est consacrée à chacune des
modalités que possède la clinique. Puis, les cliniques pouvaient nous donner leur avis sur
l’archivage, la téléradiologie et, enfin, la pédagogie concernant l’imagerie dans les écoles
vétérinaires.
77
Soixante-trois structures ont répondu au questionnaire :
-
les 4 ENV.
-
19 cliniques possédant un appareil d’imagerie en coupe (qui seront nommées « CC »).
-
20 cliniques comprenant plus de 5 associés (nommées « C5+ »).
-
20 cliniques comprenant moins de 5 associés (nommées « C5- »).
Les réponses des 4 ENV ont été séparées de celles des cliniques privées et sont présentées à
part.
78
II. Résultats de l’enquête dans les cliniques privées
Les résultats sont présentés sous forme d’histogrammes représentant le nombre de cliniques
ayant répondu par cette réponse. Les réponses sont représentées par un mot clé issu de la réponse
complète présente dans le questionnaire (cf. Annexe 1).
A. Activités et équipement des structures.
La première partie du questionnaire nous permet d’avoir une idée plus précise sur les activités
de référé pratiquées dans les cliniques ayant répondu au questionnaire (cf. Figure 32 et 34) et de
connaître leur niveau d’équipement en imagerie médicale (cf. Figure 33).
Figure 32 : Activités de référé pratiquées par les cliniques
20
18
16
14
12
Cliniques équipées d'imagerie en coupe
Cliniques de plus de cinq associés
Cliniques de moins de cinq associés
10
8
6
4
2
0
Médecine
Chirurgie
Neurologie
Cardiologie
Imagerie
Autres
Les autres activités de référé recensées sont les urgences-réanimation, l’ophtalmologie, la
médecine des nouveaux animaux de compagnie (NAC), la dentisterie, l’orthopédie, la dermatologie,
la reproduction, l’alimentation.
79
Nous remarquons que la proportion de cliniques pratiquant des activités de référé est plus
importante dans le groupe des CC et des C5+.
Figure 33 : Equipement en imagerie médicale des structures
20
18
16
14
12
Cliniques équipées d'imagerie en coupe
10
Cliniques de plus de cinq associés
Cliniques de moins de cinq associés
8
6
4
2
0
Radio argentique
Radio numérique
Echographie
Scanner
IRM
Les cliniques, ayant répondu à l’enquête, étaient toutes équipées d’au moins une modalité
d’imagerie. Dans les C5+ et les CC, les technologies numériques sont présentes en majorité. Dans
les plus petites cliniques, cette situation tend aussi à se développer. Dans notre enquête, les
cliniques possédant un appareil de radiographie numérique sont aussi nombreuses que celles n’en
possédant pas.
L’autre aspect intéressant de cette question concerne l’échographie, qui est devenue une
modalité très courante, très présente dans les 3 types de structures. La majorité des cliniques
interrogée possède à la fois du matériel de radiographie et d’échographie.
80
Figure 34 : Cliniques pratiquant de l’imagerie en référé
16
14
12
10
Cliniques équipées d'imagerie en coupe
Cliniques de plus de cinq associés
Cliniques de moins de cinq associés
8
6
4
2
0
Référé en échographie
Référé en scanner
Référé en IRM
Une seule clinique possédant un scanner ne le propose pas en service de référé, toutes les autres
CC pratiquent une activité de référé dans ce domaine. De plus, dans ce groupe, toutes celles
possédant un échographe, proposent aussi un service de référé en échographie. Cette activité est
d’ailleurs aussi proposée dans plus de la moitié des C5+ et dans 6 (sur 16) C5-. Cela confirme la
démocratisation de cette modalité auprès des vétérinaires.
81
B. La radiographie numérique
La suite du questionnaire nous renseigne sur l’importance de l’utilisation de la radiographie
numérique dans les cliniques (cf. Figure 35) et le type de système utilisé (cf. Figure 36).
Figure 35 : Nombre d’examens radiographiques numériques réalisés par mois
16
14
12
10
Cliniques équipées d'imagerie en coupe
Cliniques de plus de cinq associés
Cliniques de moins de cinq associés
8
6
4
2
0
0 à 10
10 à 25
25 à 50
50 et plus
Le nombre d’examens radiographiques numériques réalisés par mois est croissant avec la taille
de la clinique. Aucune clinique n’en réalise moins de 10 par mois.
Figure 36 : Types de systèmes numériques utilisés
10
9
8
7
6
Cliniques équipées d'imagerie en coupe
Cliniques de plus de cinq associés
Cliniques de moins de cinq associés
5
4
3
2
1
0
Capteur plan (DR)
ERLM (CR)
Non connu
82
Dans les C5+, le système CR est deux fois plus représenté que le système DR, alors que dans les
deux autres groupes, les deux systèmes sont autant représentés. La plupart des cliniques sont
familiarisées avec ces termes et connaissent le type de technologie qu’elles utilisent.
La majorité des CC possèdent un écran diagnostique pour leurs interprétations (cf. Figure 37).
Dans les autres groupes, la différence n’est pas aussi notable mais la majorité des cliniques réalisent
leurs interprétations sur un écran d’ordinateur.
Figure 37 : Les stations de lecture utilisées
14
12
10
8
Cliniques équipées d'imagerie en coupe
Cliniques de plus de cinq associés
Cliniques de moins de cinq associés
6
4
2
0
Négatoscope
Ecran d'ordinateur
Ecran diagnostique
La totalité des cliniques réalisant leurs interprétations sur un négatoscope sont celles possédant
encore un système argentique.
83
Selon les cliniques interrogées, les deux principaux avantages de la technologie numérique sont
la rapidité d’obtention des images et la possibilité de manipulation (zoom, contraste…) des images
(cf. Figure 38). A ces deux premiers avantages, s’ajoutent aussi chez la plupart des CC la possibilité
d’archiver plus facilement les images et celle de communiquer rapidement les images à un confrère.
Figure 38 : Les avantages de la radiographie numérique
18
16
14
12
10
Cliniques équipées d'imagerie en coupe
Cliniques de plus de cinq associés
Cliniques de moins de cinq associés
8
6
4
2
0
Rapidité
Archivage
Productivité
Aucun
Toutes les cliniques de notre étude, considèrent que la technologie numérique possède au moins
un avantage.
84
L’inconvénient des technologies numériques en radiographie, principalement rapporté par les
cliniques, est le coût de mise en place de ces équipements (cf. Figure 39). Les CC sont aussi assez
sensibilisées à l’apparition de nouveaux artéfacts inhérents au numérique.
Figure 39 : Les inconvénients du numérique
12
10
8
Cliniques équipées d'imagerie en coupe
Cliniques de plus de cinq associés
Cliniques de moins de cinq associés
6
4
2
0
Coût
Artefacts
Problèmes
Aucun
Autre
Remarque : « problèmes » sur ce graphique signifie « Incapacité de faire certaines études (ex :
faisceaux horizontaux, films dentaires…) ».
Les autres inconvénients rapportés sont : le manque de fiabilité de certains logiciels,
l’équipement nécessaire à l’impression des clichés, la tendance de certains à augmenter le nombre
de clichés inutiles, les fortes doses de rayons X nécessaires sur certains modèles, la tendance à trop
se fier à l’appareil et à effectuer de mauvais réglages de constantes, et la baisse de définition sur les
structures de petites tailles (telles que les doigts de chat)
85
C. L’échographie
La suite du questionnaire nous renseigne sur l’importance de l’utilisation de l’échographie dans
les cliniques (cf. Figure 40) et le type d’examens proposés en référé (cf. Figure 41).
Figure 40 : Nombre d’examens échographiques réalisés par mois
12
10
8
Cliniques équipées d'imagerie en coupe
Cliniques de plus de cinq associés
Cliniques de moins de cinq associés
6
4
2
0
0 à 10
10 à 25
25 à 50
50 et plus
Le nombre d’examens échographiques réalisé par mois augmente avec la taille de la structure.
Ce sont les CC qui en réalisent le plus.
86
Figure 41 : Types d’échographies proposées en référé
16
14
12
10
Cliniques équipées d'imagerie en coupe
Cliniques de plus de cinq associés
Cliniques de moins de cinq associés
8
6
4
2
0
Abdominale
Cardiaque
Oculaire
Ostéoarticulaire
La pratique de l’échographie en référé est plus courante chez les CC et les C5+. Les examens,
les plus souvent proposés en référé, sont ceux de l’abdomen et du cœur. Les examens oculaires et
ostéoarticulaires sont moins fréquemment proposés et ne sont même proposés par aucune C5-, ce
qui laisse à penser qu’il s’agit de domaines réservés à des vétérinaires spécialisés.
D. La tomodensitométrie
Parmi les 16 structures possédant un scanner dans cette étude, 11 sont équipées d’un scanner de
type multi-barrettes, 4 d’un mono-barrette hélicoïdal et une d’un mono-barrette axial.
Toutes ces cliniques réalisent au moins 10 examens par mois. La majorité (13/16) en réalise plus
de 25 et parmi elles, six en réalisent même plus de 50, c'est-à-dire plus de 2 à 3 examens par jour
ouvré (cf. Figure 42).
87
Figure 42 : Nombre de scanners réalisés par mois
7
6
5
4
Cliniques équipées d'imagerie en coupe
3
2
1
0
0 à 10
10 à 25
25 à 50
50 et plus
Remarque : la 16e clinique n’apparaît pas sur ce graphique car elle s’était équipée d’un
scanner très récemment et celui-ci n’était pas encore réellement utilisé.
E. L’imagerie par résonance magnétique
Parmi les 4 structures possédant un appareil d’IRM, 3 en possèdent un de type bas champ (0,2
Tesla) et une en possède un de type haut champ (1 Tesla).
Cette activité est plus ou moins développée dans ces structures. Le nombre d’examens réalisés
est inférieur à 10 pour l’une d’entre elles, compris entre 10 et 25 pour la 2e, entre 25 et 50 pour la 3e
et supérieur à 50 pour la dernière.
88
F. L’archivage
La majorité des cliniques archive ses radiographies numériques sur plusieurs supports. Le plus
répandu est le disque dur externe (cf. Figure 43). Les PACS sont très utilisés dans les CC, la
majorité d’entre elles en utilise un. Dans les autres cliniques, ils ne sont pas encore très répandus.
Figure 43 : Systèmes d’archivage utilisés
14
12
10
8
Cliniques équipées d'imagerie en coupe
Cliniques de plus de cinq associés
Cliniques de moins de cinq associés
6
4
2
0
Pas
d'archivage
Films
Disques
optiques
Disque dur
externe
DVD
Stockage
web
PACS
Autre
Les autres systèmes d’archivage recensés sont la mémoire interne de l’ordinateur, la mémoire de
l’IRM sur la console.
89
Dans les C5+, une seule clinique utilise le PACS pour ses 2 modalités (échographie et
radiographie), les autres, comme c’est le cas pour toutes les C5-, ne l’utilisent que pour une seule
modalité (la radiographie le plus souvent).
Les CC utilisent plus ce système et ont tendance à y connecter plusieurs modalités (cf. Figure
44).
Figure 44 : Modalités reliées au PACS
12
10
8
Cliniques équipées d'imagerie en coupe
Cliniques de plus de cinq associés
Cliniques de moins de cinq associés
6
4
2
0
Radiographie
Echographie
Scanner
90
IRM
L’avantage du PACS le plus souvent rapporté, toutes cliniques confondues, est l’archivage
simplifié (cf. Figure 45). Dans les CC, la possibilité de visualiser les images à différents endroits
simultanément et celle de connecter différentes modalités sont aussi appréciées.
Dans les C5-, c’est la possibilité d’archiver des images de meilleure qualité qui est le plus
souvent rapportée.
Figure 45 : Avantages du PACS
10
9
8
7
6
5
Cliniques équipées d'imagerie en coupe
Cliniques de plus de cinq associés
Cliniques de moins de cinq associés
4
3
2
1
0
Financière
Meilleure
intégration
des
différentes
modalités
d'imagerie
Archivage
simplifié
Qualité
d'image
Visualisation Connexion à
simultanée
distance
91
G. La téléradiologie
Beaucoup de cliniques sont sensibilisées à la téléradiologie (cf. Figure 46).
Figure 46 : Envoi d’examens à interpréter
9
8
7
6
5
Cliniques équipées d'imagerie en coupe
Cliniques de plus de cinq associés
Cliniques de moins de cinq associés
4
3
2
1
0
Télé-imagerie
En France
A l'étranger
Près de la moitié des CC et des C5- envoient des examens à un spécialiste pour une
interprétation. Chez les C5+, ce nombre est plus restreint.
La majorité des examens est envoyée en France par les C5+ et C5-. Trois CC envoient certains
de leurs examens en France, deux en France et à l’étranger et quatre uniquement à l’étranger.
La majorité des cliniques apprécie d’avoir accès à l’avis d’un spécialiste facilement et de
pouvoir, par l’intermédiaire de ses comptes-rendus, se former en interprétation d’examens
d’imagerie. La majorité des C5- apprécie aussi d’avoir une interprétation de spécialiste rapidement.
Seule une CC considère que la télémédecine n’apporte aucun avantage (cf. Figure 47).
92
Figure 47 : Les avantages de la téléradiologie selon les cliniques
12
10
8
Cliniques équipées d'imagerie en coupe
Cliniques de plus de cinq associés
Cliniques de moins de cinq associés
6
4
2
0
Rapidité
Avis d'un spécialiste Pendant les gardes
Apprentissage
Aucun
H. La pédagogie
Vingt cliniques ont répondu à cette partie sur l’enseignement des techniques numériques
d’imagerie durant le cursus vétérinaire. Les autres cliniques n’ont pas exprimé leur opinion car les
personnes ayant répondu au questionnaire sont sorties des écoles depuis plus de quinze ans et ne
savent pas ce qui est enseigné à l’heure actuelle.
Dans cet échantillon, une légère majorité (12/20) pense que les technologies numériques ne sont
pas assez enseignées.
- Pour les C5-, le domaine à privilégier est l’échographie : selon eux, les étudiants ne
manipulent pas assez les sondes échographiques.
- Les C5+ ont le même avis à propos de l’échographie. Ils ont aussi ajouté qu’il faudrait
accentuer l’enseignement sur les manipulations informatiques possibles des images numériques et
que l’initiation aux techniques en coupe devrait être un peu plus développée.
93
- Les CC ont aussi souligné le manque de manipulations en échographie. Les autres points à
développer, selon eux, sont :
•
l’utilité et l’utilisation d’un PACS
•
l’initiation au format DICOM et aux différents formats de sauvegarde
•
l’intérêt des techniques d’imagerie en coupe comme examen complémentaire.
•
les indications cliniques d’un examen Scanner (TDM) ou IRM afin de mieux savoir
quand les prescrire, en indiquant que l’approfondissement de ces techniques avancées
d’imagerie médicale est un domaine de spécialiste et ne doit pas entrer dans la formation
initiale.
•
enfin, le concept et les règles de radioprotection.
94
III. Résultats dans les 4 écoles
Les 4 ENV possèdent un service d’imagerie médicale avec des vétérinaires y travaillant à plein
temps, et proposent un service de référé.
Les 4 services possèdent des appareils numériques de radiologie et au moins un échographe. Le
service d’Alfort a accès au scanner et à l’IRM de la structure privée se trouvant sur le site de
l’école. A Lyon, un scanner et une IRM appartenant à une structure privée sont aussi présents et le
service possède une IRM pour chevaux debouts. A Nantes, le service possède une IRM mais n’a pas
accès à un scanner. Le service de Toulouse n’a pas accès à des appareils d’imagerie en coupe. Les
équipements des 4 écoles sont résumés dans le Tableau 3.
Dans les quatre écoles, les interprétations se réalisent sur des écrans diagnostiques.
Tableau 3 : Equipements présents dans les écoles vétérinaires
ENV Alfort
ENV Lyon
ENV Nantes
(Vetagrosup)
(Oniris)
Radiographie Oui (CR et Oui (CR)
numérique
ENV Toulouse
Oui (CR)
Oui (CR)
Oui
Oui
Non
Non
Non
DR)
Echographie Oui
Oui
Scanner
Oui (centre Oui (privé)
(TDM)
privé)
IRM
Oui (centre Oui (1 pour Oui
privé)
chevaux et 1
privé)
PACS
Oui
Oui
Non
95
Oui
A. La radiographie numérique
Les 4 services effectuent plus de 50 radiographies numériques par mois. Ils possèdent un
système CR. Le service d’Alfort possède un deuxième appareil numérique avec un capteur plan
(système DR).
Selon les 4 services, la rapidité d’obtention des images et la manipulation de celles-ci font partie
des avantages principaux de la radiographie numérique. A Alfort et Lyon, la possibilité d’avoir un
archivage plus fiable des images et celle de pouvoir les envoyer facilement à un confrère sont aussi
appréciées. La communication facilitée fait aussi partie des 4 avantages principaux à Toulouse.
Enfin, selon les services de Nantes et Toulouse, la diminution de l’exposition du personnel aux
rayons X est aussi un avantage non négligeable.
L’inconvénient le plus rapporté par les écoles (3/4) est l’apparition de nouveaux artéfacts. Le
coût de mise en place est un autre inconvénient pour le service de Nantes, tandis qu’à Lyon, c’est la
difficulté de réaliser certaines études qui est aussi gênante. Le service de Toulouse considère que la
radiographie numérique ne présente pas d’inconvénient.
B. L’échographie
Les quatre services réalisent plus de 50 échographies par mois. Tous les types d’échographie
(abdominale, cardiaque, oculaire, ostéoarticulaire…) sont pratiqués au sein des écoles.
C. La tomodensitométrie
Le service d’imagerie de l’école d’Alfort a accès à un scanner privé multi-barrettes. Le service
d’imagerie médicale réalise 10 à 25 examens par mois dans le cadre des consultations de l’hôpital.
Le service n’offre pas de service de référé aux cliniques extérieures.
Les services des 3 autres écoles ne réalisent pas eux-mêmes d’examens tomodensitométriques.
Les examens tomodensitométriques nécessaires sont réalisés par des structures privées.
96
D. L’imagerie par résonance magnétique
A Alfort, l’utilisation de l’IRM est similaire à celle du scanner. C’est une IRM bas-champ (0,5
tesla), et le service réalise moins de 10 examens par mois.
A Lyon, le service possède une IRM bas-champ (0,3 Tesla) pour les chevaux. Il réalise moins
de 10 examens par mois et offre un service de référé.
C’est à Nantes qu’ils effectuent le plus d’examens (entre 25 et 50 par mois). Ils possèdent une
IRM haut-champ (1 Tesla) et offrent un service de référé.
E. L’archivage
Pour archiver leurs images, les services des écoles d’Alfort, de Lyon et de Toulouse utilisent un
PACS. A Alfort, une deuxième sauvegarde est effectuée sur des disques durs externes. A Nantes,
l’archivage s’effectue sur des disques durs externes et un serveur RAID.
Les trois écoles utilisant le PACS y connectent plusieurs modalités. Le service d’Alfort y
archive les examens radiographiques, scanner et IRM qu’il réalise. Il est prévu de bientôt y
connecter l’échographie. A Lyon, ils y archivent les examens radiographiques, échographiques,
scanner (réalisés par la structure privée) et IRM (appartenant au service). A Toulouse, la radiologie
et l’échographie sont connectées au PACS.
Les deux avantages principaux du PACS, selon les services des quatre écoles, sont la possibilité
de visualiser les images simultanément sur plusieurs consoles et celle d’effectuer un archivage plus
simple et plus sûr. Ensuite la possibilité d’y connecter toutes les modalités d’imagerie est citée par
Alfort, Lyon et Toulouse. Alfort et Nantes citent aussi la possibilité de s’y connecter à distance.
Enfin, à Toulouse, le service est sensible à la meilleure qualité des images archivées.
F. La téléradiologie
Aucune des quatre écoles n’a recours à la téléradiologie. Les services d’Alfort et de Toulouse ne
se sont pas prononcés sur les éventuels avantages de celle-ci.
97
Le service de Nantes considère que la téléradiologie n’apporte aucun avantage. A Lyon, les
deux avantages cités sont la possibilité d’avoir accès à un spécialiste et celle de pouvoir se former.
98
IV. Discussion
Les résultats de l’enquête montrent que les techniques d’imagerie numérique sont en voie
d’expansion dans les cliniques vétérinaires françaises. Aujourd’hui, la majorité des cliniques sont
équipées d’au moins une modalité d’imagerie médicale, qu’ils utilisent régulièrement. Néanmoins,
nous pouvons noter au vu des résultats, quelques différences entre les 3 groupes de cliniques
sélectionnées.
A. Activités et équipements des cliniques
Les différences d’activités (notamment en référé) et d’équipements étaient attendues. En effet,
les cliniques avaient été choisies selon leur équipement d’imagerie en coupe, puis sur le nombre de
vétérinaires travaillant dans les structures. Ce critère a été choisi arbitrairement car ce
renseignement est facilement accessible et nous avons considéré que le nombre croissant reflétait
l’activité croissante de la structure. Le nombre de 5, choisi arbitrairement lui aussi, nous semblait un
bon compromis pour séparer les petites des grandes structures. Dans notre étude, les cliniques plus
importantes sont plus équipées et pratiquent plus d’activités avec la possibilité de proposer des
services de référé. Le choix des groupes aurait pu être plus détaillé (séparation clinique et centres
hospitaliers par exemple) mais le but de l’étude n’était pas d’être exhaustif mais plutôt d’obtenir
une idée claire de la situation en France.
Une des limites de l’étude, par rapport aux groupes obtenus, est que ceux-ci sont de tailles
restreintes et il est possible que les cliniques ayant répondu au questionnaire soient celles le plus
intéressées par le sujet et donc le plus équipées. Il est possible que la proportion de cliniques
possédant des technologies numériques soit surestimée dans cet échantillon.
B. La radiographie numérique
Le nombre de clichés réalisé par mois reflète aussi la différence que nous avons abordée dans le
paragraphe précédent : les grandes structures ont une activité d’imagerie médicale plus développée.
99
Au niveau de l’équipement, le système CR est plus représenté dans l’ensemble des trois groupes
que le système DR. Cette différence est aussi présente au sein des quatre ENV. Cela peut
s’expliquer par le fait que cette technologie ait été commercialisée plus tôt, dans les années 1990,
alors que le DR n’est apparu que dans les années 2000. De plus, ce dernier a un coût d’installation
et de maintenance plus élevé, environ le double : 50 000 à 100 000 euros pour un système DR
contre 25 000 à 50 000 euros pour un système CR ([5]). Néanmoins, cette affirmation est à
tempérer car, dans l’étude, cette différence ne se remarque que dans les C5+. Dans les deux autres
groupes, les proportions de présence des deux systèmes sont équivalentes.
A propos des stations de lecture, nous notons que les CC sont plus nombreuses à posséder des
écrans diagnostiques. Ces écrans, plus onéreux, offrent un meilleur confort pour les interprétations.
D’autre part, l’utilisation d’écrans diagnostiques pour l’interprétation radiographique est une
recommandation du Collège Européen d’Imagerie Médicale Vétérinaire (ECVDI). Les vétérinaires
travaillant dans les CC sont certainement plus formés en imagerie médicale, certains d’entre eux
spécialistes, et donc sensibles aux avantages des écrans diagnostiques.
Il est à noter que le nombre de négatoscopes présents dans les cliniques peut sembler faible mais
cela s’explique par le fait que beaucoup de cliniques ne possédant pas d’imagerie en coupe ou de
PACS ont passé cette question.
Les principaux avantages du numérique rapportés par les cliniques sont les mêmes pour les trois
groupes de cliniques, ainsi que les ENV. Les vétérinaires apprécient la rapidité d’obtention des
images et la possibilité de les manipuler informatiquement. Les vétérinaires travaillant dans les CC
sont aussi très concernés par l’archivage et la possibilité de communiquer les images à un confrère.
Cela peut s’expliquer par le développement important de leur activité en imagerie. L’archivage des
examens des différentes modalités est important et la pratique du référé les oblige à posséder un
moyen simple de communication entre confrères.
Le principal inconvénient rapporté par les structures privées est le coût élevé à l’installation.
Cela peut être un frein au passage au numérique car le nombre d’examens à réaliser devient plus
conséquent pour rentabiliser l’investissement. Dans les écoles, l’inconvénient principal est différent,
il concerne l’apparition de nouveaux artéfacts inhérents à la technologie. Dans une structure où la
pédagogie prime, cet inconvénient oblige à revoir certaines habitudes d’interprétation. Cet
inconvénient est d’ailleurs aussi beaucoup plus cité par les CC, qui interprètent certainement les
100
examens plus en détail que dans les autres structures. Cependant en observant la mutation actuelle
des cliniques vers un équipement d’imagerie numérique, il sera bientôt indispensable de connaître et
de maitriser ces nouveaux artéfacts.
C. L’échographie
L’échographie s’est beaucoup développée en médecine vétérinaire. Dans notre étude, la
majorité des cliniques est équipée d’un échographe. Comme pour la radiographie numérique, ce
nombre est peut-être surestimé. Mais cela reflète le fait que l’échographie est un examen devenu de
plus en plus accessible en France. La plupart réalisent surtout des examens abdominaux et
cardiaques. Le nombre de cliniques réalisant moins de 10 échographies, c’est-à-dire qui utilisent
l’échographie ponctuellement, n’est pas nul mais est plutôt faible. Les examens moins courants sont
pratiqués par des vétérinaires mieux formés.
D. L’imagerie en coupe
Ces techniques sont en plein essor en France. A l’heure actuelle, on trouve presque 30 scanners
exclusivement vétérinaires en France. La volonté d’affiner le diagnostic afin de procurer les
meilleurs soins à l’animal, associée à une demande croissante des clients sont à l’origine de ce
développement. L’investissement et l’installation d’un scanner est de moins en moins onéreuse
depuis que des machines provenant d’hôpitaux humains (en seconde main) sont disponibles sur le
marché.
Il faut néanmoins avoir accès à une personne compétente dans le domaine de l’imagerie
médicale. Ceci est clairement un facteur limitatif à l’heure actuelle, qui explique le développement
des services d’interprétation des images à distance (téléradiologie).
A l’heure actuelle, les IRM restent peu nombreuses (moins de 10) car elles coûtent très cher et
nécessitent la présence d’une personne compétente dans ce domaine.
Dans les écoles, l’accès à des appareils d’imagerie en coupe reste très limité. Aucune d’entre
elles n’a encore investi dans l’installation d’un appareil de tomodensitométrie. Les techniques
d’imagerie en coupe sont encore peu enseignées.
101
Les cliniques privées sont donc les précurseurs dans ce domaine, les écoles s’adaptent lentement
à l’arrivée de ces technologies.
E. L’archivage
La majorité des cliniques est sensibilisée à la nécessité d’archiver les examens effectués. Le
disque dur externe est le support d’archivage le plus utilisé. C’est un matériel devenu très accessible
et de moins en moins onéreux. De plus, il permet d’archiver un grand nombre d’examens.
Le PACS, logiciel spécifique pour archiver les examens, est surtout utilisé dans les structures
spécialisées (CC et écoles notamment). Ces structures utilisent beaucoup la norme DICOM et le
PACS facilite l’archivage et la communication des images entre confrères. De plus, les grandes
structures sont souvent équipées de différentes modalités, qui peuvent être directement connectées
au PACS, pour un archivage simple et rapide.
F. La téléradiologie
La téléradiologie est une nouvelle activité en développement.
Cela s’explique principalement par la multiplication des examens d’imagerie médicale, le
développement de techniques d’imagerie de plus en plus spécialisées, et l’essor des technologies de
l’internet. Les vétérinaires généralistes entrevoient de plus en plus la nécessité de l’avis d’un
vétérinaire spécialisé ayant acquis des compétences notamment dans le domaine de l’imagerie en
coupe (Scanner, IRM). Cependant la téléradiologie n’est pas encore aussi répandue qu’au Royaume
Uni (UK) ou Etats-Unis (USA) où cette pratique est désormais courante pour des raisons légales et
pour offrir une interprétation radiographique durant les horaires de gardes.
Les examens ne sont pas envoyés uniquement en France, certaines cliniques (surtout parmi les
centres de référés) font appel à des services proposés à l’étranger, principalement en langue
anglaise. Ceci s’explique par le nombre restreint de spécialistes pratiquant en France, et la
possibilité d’un transfert d’image simplifié par les connexions internet désormais très rapides.
A l’heure actuelle, les besoins en téléradiologie vétérinaire concernent principalement les
examens d’imagerie en coupe Scanner et IRM.
Il est intéressant de constater qu’en plus de l’avis d’un spécialiste, les vétérinaires s’intéressent à
la téléradiologie dans le but de se former dans le domaine de l’imagerie médicale.
102
G. La pédagogie
La majorité des vétérinaires ayant répondu au questionnaire considère que l’enseignement des
technologies numériques est insuffisant dans les écoles. Cette opinion se retrouve aussi dans 2 des
questionnaires remplis par les services d’imagerie des ENV.
Le domaine dans lequel l’enseignement est considéré comme insuffisant par les vétérinaires est
l’échographie. Les jeunes vétérinaires, à la sortie des écoles, ne sont en général pas autonomes dans
ce domaine.
Les structures de plus grande taille sont aussi à la recherche de vétérinaires ayant des
connaissances techniques associées à l’imagerie numérique (utilisation d’un PACS, connaissance
du DICOM, des artéfacts etc …).
La connaissance des indications cliniques conduisant à la prescription d’un examen d’imagerie
en coupe Scanner (TDM) ou IRM doit faire partie d’un enseignement de base, cependant
l’approfondissement théorique dans ces techniques avancées d’imagerie médicale doit être réservé
aux vétérinaires ayant choisi de se spécialiser par l’intermédiaire de programmes de résidence ou
équivalent, et ne doit pas entrer dans la formation vétérinaire initiale.
103
104
CONCLUSION
L’avènement du numérique en France a permis le développement et la modernisation des
technologies d’imagerie médicale. Ces technologies numériques sont de plus en plus accessibles
aux vétérinaires français et leur ouvrent de nouvelles perspectives. Ces technologies semblent très
bien s’intégrer dans le milieu vétérinaire, en apportant beaucoup d’avantages et peu
d’inconvénients. La radiographie numérique est désormais bien représentée dans les cliniques
vétérinaires de toutes tailles. Les techniques d’imagerie en coupe Scanner et IRM sont
prépondérantes dans les cliniques ayant une activité de référé
Bien que les centres d’intérêt diffèrent selon les activités, toutes les cliniques, de petites ou de
grandes tailles, sollicitent l’accès à des formations et/ou des avis spécialisés.
L’enseignement de l’imagerie vétérinaire doit prendre en compte ces récents progrès, en
incluant dans le programme de formation initiale les grands aspects des nouvelles technologies
numériques d’imagerie médicale.
105
106
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2011).
109
110
ANNEXES
111
112
Annexe 1 : Questionnaire envoyé
Questionnaire à l’attention des cliniques
- Désirez-vous une copie de cette thèse, une fois terminée ?
□ Oui. Précisez une adresse e-mail :
□ Non.
1) Votre structure
- Vous êtes une structure :
□ Privée
□ ENV
- Combien de vétérinaires travaillent dans votre structure ?
- Pratiquez-vous une activité de référé dans une, ou plusieurs, des activités suivantes ?
□ Médecine.
□ Chirurgie.
□ Neurologie.
□ Cardiologie.
□ Imagerie médicale.
□ Autre (précisez) :
- Vous possédez :
□ Un appareil de radiologie (technologie argentique)
□ Un appareil de radiologie (technologie numérique)
Voir section 2
□ Un échographe
Voir section 3
113
□ Un scanner (Tomodensitométrie)
Voir section 4
□ Une IRM (Résonnance magnétique)
Voir section 5
□ Aucun appareillage d’imagerie médicale
2) La radiologie numérique
- Combien d’examens radiographiques réalisez-vous par mois ?
□ De 0 à 10
□ De 10 à 25
□ De 25 à 50
□ Plus de 50
- Quel type de système de détection possédez-vous ?
□ Capteur plan (DR)
□ Plaques photostimulables à mémoire (CR)
□ Je ne sais pas.
- Quels sont, selon vous, les avantages de la technologie numérique ? (Ranger selon l’ordre
d’importance de 1 à 7)
□ Rapidité d’obtention des images, un gain de temps.
□ Manipulation des images (zoom, contraste…), une aide au diagnostic.
□ Possibilité d’archivage des images plus fiable.
□ Communication des images avec les confrères/clients
□ Augmenter la productivité, un gain économique.
□ Diminution de l’exposition des rayons X pour le personnel
□ Aucune.
- Quels sont, selon vous, les inconvénients de la technologie numérique ?
114
□ Le coût de mise en place
□ Apparition de nouveaux artéfacts
□ Incapacité de faire certaines études (ex : faisceaux horizontaux, films dentaires…)
□ Aucun
□ Autre (précisez) :
3) L’échographie
- Combien d’examens échographiques réalisez-vous en moyenne par mois ?
□ De 0 à10
□ De 10 à 25
□ De 25 à 50
□ Plus de 50.
- Offrez-vous un service de référé d’échographie pour d’autres cliniques vétérinaires ?
□ Oui
□ Non
- Si oui, quel type d’échographie ?
□ Exclusivement abdominale
□ Exclusivement cardiaque
□ Abdominale et cardiaque
□ Oculaire
□ Ostéoarticulaire
4) Le scanner (tomodensitométrie)
- Quel type de machine possédez-vous ?
□ Mono-barrette (scanner axial)
115
□ Mono-barrette (scanner hélicoïdal)
□ Multi-barrettes
□ Je ne sais pas.
- Combien d’examens tomodensitométriques réalisez-vous en moyenne par mois ?
□ De 0 à 10
□ De 10 à 25
□ De 25 à 50
□ Plus de 50
- Offrez-vous un service de référé Scanner pour d’autres cliniques vétérinaires ?
□ Oui
□ Non
5) L’imagerie par résonance magnétique (IRM)
- Quel type de machine possédez-vous ?
□ Bas champ (…… Tesla)
□ Haut Champ (……Tesla)
□ Je ne sais pas.
- Combien d’examens IRM réalisez-vous en moyenne par mois ?
□ De 0 à 10
□ De 10 à 25
□ De 25 à 50
□ Plus de 50
116
- Offrez-vous un service de référé IRM pour d’autres cliniques vétérinaires ?
□ Oui
□ Non
6) Archivage
- Comment archivez-vous les images ?
□ Pas d’archivage
□ Impression films radiographiques
□ Disques optiques (MO)
□ Disque dur externe
□ DVD
□ Stockage « hors site » sur le web
□ PACS (Picture Archive and Communication System)
□ Autre, précisez :
● Si vous utilisez un PACS, quelles modalités y sont connectées ?
□ Radiologie
□ Echographie
□ Tomodensitométrie
□ IRM
- Quels sont, selon vous, les avantages principaux à l’utilisation du PACS ? (Ranger selon l’ordre
d’importance de 1 à 6)
□ Une économie financière
□ Meilleure intégration des différentes modalités d’imagerie médicale
□ Archivage plus simple et plus sûr
□ Meilleure qualité des images
□ Visualisation simultanée des images sur plusieurs consoles
117
□ La possibilité de se connecter à distance (depuis chez soi par exemple)
- Votre station de lecture habituelle est :
□ Un négatoscope
□ Un écran d’ordinateur
□ Un écran diagnostique (DICOM)
□ Autre
7) Télémédecine
- Envoyez-vous des examens à interpréter à une autre structure ?
□ Oui
□ Non
- Si oui, quel pourcentage de vos examens sont envoyés ?
□ En France : ……. %
□ A l’étranger : …….%
- Quels sont, selon vous, les avantages de la télémédecine (interprétation des images à distance) ?
(Ranger selon l’ordre d’importance de 1 à 5)
□ Rapidité d’interprétation
□ Avoir accès à distance à un avis de spécialiste
□ Avoir une interprétation durant des horaires de garde
□ La possibilité d’apprendre
□ Aucun
8) Pédagogie
- Pensez-vous que les techniques d’imagerie numériques sont suffisamment enseignées durant le
cursus des études vétérinaires ?
118
□ Oui
□ Non
● Si non, quelles sont les domaines qui devraient être privilégiés : (réponse ouverte)
……………………………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………………………….
119
120
Annexe 2 : Liste des tableaux
Tableau 1 : Les 2 types de système numérique .................................................................................. 22
Tableau 2 : Avantages et inconvénients de la radiographie numérique............................................ 24
Tableau 3 : Equipements présents dans les écoles vétérinaires ........................................................ 95
Annexe 3 : Liste des figures
Figure 1 : Schéma d’un tube à rayons X ([8]) ................................................................................. 12
Cette figure a été publiée dans : Guide des technologies de l'imagerie médicale et de la radiothérapie - Quand la théorie
éclaire la pratique, de Jean-Philippe Dillenseger et Elisabeth Moerschel, page 8 ©Elsevier Masson SAS, Paris, 2009 Tous droits réservés.
Figure 2 : Schéma d’une développeuse de radiographies argentiques ([8]) .................................. 13
Cette figure a été publiée dans : Guide des technologies de l'imagerie médicale et de la radiothérapie - Quand la théorie
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Figure 3 : Matériel nécessaire au système CR ([5]) ........................................................................ 15
Figure 4 : Schématisation d’un ERLM ([5]) ................................................................................... 16
Figure 5 : Schématisation de la lecture d’un ERLM ([8]) .............................................................. 17
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Figure 6 : Les 3 principes de fonctionnement du système DR ([5]) ............................................... 18
Figure 7 : Schématisation d’un capteur plan à conversion directe ([8])........................................ 19
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Figure 8 : Schématisation d’un capteur plan à base de silicium amorphe ([8]) ............................ 21
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Figure 9 : Illustration de la théorie de Radon ([8]) ......................................................................... 25
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Figure 10 : Schématisation des 4 générations de scanner ([8]) ...................................................... 27
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Figure 11 : Echelle de Hounsfield ([8]) ........................................................................................... 29
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Figure 12 : Le mouvement de précession d’un proton ([18]).......................................................... 32
Figure 13 : Le champ magnétique induit par le proton ([18]) ........................................................ 32
Figure 14 : Protons à l’état naturel et soumis à un champ magnétique ([18]) .............................. 33
Figure 15 : Mouvement de précession des protons ([18]) ............................................................... 34
Figure 16 : Basculement du champ magnétique à l’application de B1 ([18]) ............................... 35
Figure 17 : Courbe de relaxation T1 ([8]) ....................................................................................... 36
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Figure 18 : Courbe de relaxation T2 ([8]) ....................................................................................... 37
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Figure 19 : Mesure par la bobine et courbe de précession libre (FID) ([8]) .................................. 38
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Figure 20 : Mesure obtenue avec les inhomogénéités de champ magnétique ([8]) ....................... 39
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Figure 21 : Principe de l’écho de spin ([8]) ..................................................................................... 40
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Figure 22 : Schéma d’une séquence d’acquisition avec TE et TR ([8]) ......................................... 41
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Figure 23 : Conséquences du réglage de TR sur le contraste T1 ([8]) ........................................... 43
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Figure 24 : Conséquences du réglage de TE sur le contraste T2 ([8]) ........................................... 44
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Figure 25 : Histogramme et conséquences de l’échelle de quantification sur l’image ([8]) ......... 47
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Figure 26 : Association de différentes LUT sur un même histogramme ([8]) ............................... 48
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Figure 27 : Une fenêtre caractérisée par son niveau (WL et sa largeur (WW) ([8]) ..................... 49
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Figure 28 : Conséquences du fenêtrage sur une image ([8]) .......................................................... 50
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Figure 29 : Artéfact de LUT sur une radiographie de profil d’un tibia de chien ([9]). ................. 54
Figure 30 : Artéfact de rebond sur une radiographie postopératoire de TPLO ([9])..................... 55
Figure 31 : Schématisation du fonctionnement de la téléradiologie .............................................. 69
123
Figure 32 : Activités de référé pratiquées par les cliniques ............................................................ 79
Figure 33 : Equipement en imagerie médicale des structures ........................................................ 80
Figure 34 : Cliniques pratiquant de l’imagerie en référé ............................................................... 81
Figure 35 : Nombre d’examens radiographiques numériques réalisés par mois .......................... 82
Figure 36 : Types de systèmes numériques utilisés ......................................................................... 82
Figure 37 : Les stations de lecture utilisées ..................................................................................... 83
Figure 38 : Les avantages de la radiographie numérique............................................................... 84
Figure 39 : Les inconvénients du numérique .................................................................................. 85
Figure 40 : Nombre d’examens échographiques réalisés par mois ................................................ 86
Figure 41 : Types d’échographies proposées en référé ................................................................... 87
Figure 42 : Nombre de scanners réalisés par mois ......................................................................... 88
Figure 43 : Systèmes d’archivage utilisés ........................................................................................ 89
Figure 44 : Modalités reliées au PACS ............................................................................................ 90
Figure 45 : Avantages du PACS....................................................................................................... 91
Figure 46 : Envoi d’examens à interpréter ...................................................................................... 92
Figure 47 : Les avantages de la téléradiologie selon les cliniques ................................................. 93
124
LE DÉVELOPPEMENT DES TECHNOLOGIES NUMÉRIQUES
D’IMAGERIE MÉDICALE EN FRANCE.
ÉTUDE BIBLIOGRAPHIQUE ET RÉSULTATS D’UNE ENQUÊTE
AUPRÈS D’UN ÉCHANTILLON DE CLINIQUES VÉTÉRINAIRES.
NOM et Prénom : DECOUPIGNY Baptiste
Résumé
L’imagerie médicale est un domaine qui s’est beaucoup développé ces dernières années en
médecine vétérinaire avec l’apparition des technologies numériques de radiographie, échographie,
tomodensitométrie et imagerie par résonance magnétique.
L’objectif de cette thèse est d’établir une synthèse de la situation en France concernant ces
technologies.
Après avoir rappelé le fonctionnement des différents types de modalités numériques d’imagerie
disponibles en médecine vétérinaire, nous abordons les perspectives qu’elles offrent en termes de
manipulation des images produites et de leur interprétation.
Dans un deuxième temps, les résultats d’une enquête auprès de 63 cliniques vétérinaires donnent
une idée de l’intérêt grandissant porté par les vétérinaires pour ces nouvelles technologies.
Mots clés
IMAGERIE
MÉDICALE,
TOMODENSITOMÉTRIE,
TECHNOLOGIE
IRM,
ÉCHOGRAPHIE,
NUMÉRIQUE,
ARTÉFACT,
TÉLÉRADIOLOGIE, ENQUÊTE, CLINIQUE VÉTÉRINAIRE.
Jury :
Président : Pr.
Directeur : Pr. LABRUYERE
Assesseur : Pr. CHETBOUL
RADIOGRAPHIE,
DICOM,
PACS,
THE DEVELOPMENT OF VETERINARY DIGITAL IMAGING
TECHNOLOGIES IN FRANCE.
BIBLIOGRAPHY AND RESULTS OF A SURVEY CONDUCTED
IN VETERINARIANS PRACTICES.
SURNAME : DECOUPIGNY
Given name : Baptiste
Summary
Medical imaging has shown a recent and rapid evolution in veterinary medicine, especially with the
appearance of new modalities such as digital radiography, ultrasound, computed tomography and
magnetic resonance imaging.
The purpose of this study is to evaluate the development of digital imaging technologies in France.
We first describe the technical aspects beyond various digital imaging modalities available in
veterinary medicine and discuss the perspectives they would offer regarding the manipulation and
interpretation of the images. The results of a survey including 63 veterinary clinics demonstrate the
increasing interest of veterinarians for these technologies.
Keywords
MEDICAL IMAGING, DIGITAL TECHNOLOGY, RADIOGRAPHY, TOMODENSITOMETRY,
MRI,
ULTRASOUND,
ARTIFACT,
VETERINARIANS PRACTICES.
Jury :
President : Pr.
Director : Pr. LABRUYERE
Assessor : Pr. CHETBOUL
DICOM,
PACS,
TELERADIOLOGY,
SURVEY,
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