25/01/2016 SANI Johan L2 CR : PAYRASTRE Clémentine

BTIME – L'imagerie par rayons X
25/01/2016
SANI Johan L2
CR : PAYRASTRE Clémentine
BTIME
Pr. C. CHAGNAUD
16 pages
L'imagerie par rayons X
Plan
A. A. Introduction
B. B. Radiologie « conventionnelle » : composition et fonctionnement
1. Généralités
II. Production du faisceau
III. Atténuation
IV. Détecteurs
C. C. Corps humain vis-à-vis des rayonnements X
D. D. Bases physiques : tangence faisceau / objet
E. E. Avantages et inconvénients de la radiologie
I. Avantages
II. Limites
III. Solutions proposées
F. Conclusion
A. Introduction
L'imagerie médicale est l'ensemble des techniques qui permettent l'acquisition et le traitement des images
internes du corps humain. En vue de :
•établir un diagnostic
•surveiller une pathologie connue (sous ou sans traitement)
•réaliser un traitement : « radiologie interventionnelle » (partie de la radiologie qui se développe de plus en
plus)
•recherche scientifique (anatomie, physiologie, physiopathologie..) sur le corps humain ou chez l'animal.
C'est une méthode d'analyse des tissus in
vivo. Dans toutes ces représentations, on
s’intéresse au même organe.(Articulation du
genou humain)
Cependant, elles ne se ressemblent pas sur
le plan visuelle et informatif.
1.Photographie 4. Scanner
2.Radiographie 5. IRM
3.Échographie 6. Scintigraphie
Une image ne rend pas compte de la
totalité de l'information que l'on peut
avoir. On aura que certaines
propriétés/réalités qui différeront du
procédé physique qui crée l'image.
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L'imagerie médicale concerne un certain nombre de procédés d'acquisition des images :
Certaines utilisent des radiations ionisantes :
C'est le cas pour l'imagerie par rayons X comme la radio « conventionnelle » et le scanner
(tomodensitométrie/TDM) ainsi que pour l'imagerie par radio-isotope comme la scintigraphie et la tomographie
par émissions de positons (TEP).
D'autres techniques utilisent des radiations non ionisantes :
C'est le cas de l'imagerie par ultra-sons comme l'échographie ou l'échographie couplée au Doppler et l'imagerie
par onde radio qui correspond à l'imagerie par résonance magnétique nucléaire (IRM).
B. Radiologie « conventionnelle » : Composition et fonctionnement
I.Généralités
C'est une technique d'imagerie qui fonctionne en transmission / atténuation.
Elle nécessite une source (1) (tube radiogène), qui va produire un faisceau de rayon X primaire(2), un objet
(patient)(3) qui va être traversé par le faisceau, un faisceau de sortie/transmis (4) qui n'a plus les mêmes
propriétés physiques que le faisceau (2) et un détecteur (5) pour enregistrer le nouveau faisceau et la variation.
C'est une technique très ancienne, elle date de 1896.
Le tube radiogène est l'objet qui va produire le faisceau de RX.
On bombarde une cible métallique (en tungstène) par un faisceau d' électrons, et lorsqu'ils entrent en contact, ils
produisent des rayons X.
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II. Production du faisceau
La production des rayons se fait par deux procédés :
• Un freinage qui est l'interaction entre le noyau (qui compose la cible) et les électrons accélérés
incidents. Interaction du noyau et électron peut aller du choc frontal où la totalité de l'énergie de l’électron est
absorbée, et émission de photon de freinage, et si le contact se fait de manière plus éloignée, il y a une
déviation de l’électron avec émission de photon X de freinage. On obtient un spectre continu, de la valeur
maximum à la valeur infime.
• Une fluorescence qui est l'interaction entre les électrons incidents et les électrons qui composent la
cible. Les électrons vont interagir avec les électrons des couches électroniques, vont être arrachés, et puis
ensuite se produit le phénomène de réorganisation/réarrangement des couches électroniques. Chaque fois
qu'un électron change de couche, il y a une émission de photon X. Spectre de raie, discontinu, le spectre de
raie est caractéristique de la cible.
En pratique, si on analyse le spectre d'un rayonnement X qui sort d'un tube, on a la superposition d'un spectre
continu qui ne dépend pas de la nature de la cible que l'on a utilisée et un spectre discontinu (ou spectre de
raies) qui est caractéristique de la nature de la cible.
CR : Le tube radiogène est enclavé dans du plomb pour éviter d'irradier autour de l'appareil.
On peut modifier la nature du faisceau de rayon X de deux manières :
•Soit on augmente le nombre de photons X sans en modifier la morphologie du faisceau, en augmentant
l'intensité à l'intérieur du dispositif (fait chauffer plus fort le filament par courant électrique). Cela ne
modifie en rien l'énergie des photons X.
•Soit en modifiant la différence de potentiel au borne du tube a rayon X. On va augmenter l'énergie
maximum des rayons produits. Plus la différence de potentiel est élevée, plus le spectre va se déplacer vers
la droite (haut niveau énergétique).
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Les tubes à rayons X travaillent avec des potentiels entre 80 et 140 kV
Remarque 1 :Faisceau incident = faisceau primaire : n'a pas de relief (Si on se place n'importe où, à
équidistance du foyer ,l'intensité est la même)
Remarque 2 : L'objet soumis au rayonnement X est un milieu hétérogène avec des épaisseurs et constitutions
variées.
III. Atténuation
a) Loi de Lambert-Beer
Ce phénomène d'atténuation répond à une loi, celle de Lambert-Beer : l'atténuation par un objet homogène
d'épaisseur identique en tout point. CR : c'est une décroissance exponentielle.
I=I°.e−μx
I : énergie du vaisseau sortant I°: énergie du faisceau incident
μ : coefficient linéaire d'atténuation (CLA) X : épaisseur de l'objet
Donc l'atténuation va varier en fonction du milieu, de l'épaisseur de l'objet.
Si épaisseur est invariante, on a en sorti un faisceau qui est sans relief.
Si on a une variation soit de l’épaisseur soit de la constitution de l'objet ,on va avoir un relief dans le faisceau
sortant avec des zones plus ou moins atténuées.
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Objet qui ont des épaisseurs constantes mais des CLA différents, en différents points : représente la réalité du
corps humain qui est un milieu composite.
L'atténuation va être la somme des atténuations par la somme des différents objets élémentaires qui composent
l'objet à radiographier.
b) Interactions des rayons X avec la matière :
Aux énergies du radio-diagnostic, on a 2 effets principaux :
- Effet photo-électrique
- Effet Compton
• Effet photo-électrique
Un photon X va interagir avec un électron d'une couche profonde, avec absorption complète de l'énergie du
photon X et éjection de cet électron de la couche profonde
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