L`apport du PACS (Picture Archiving and

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Chapitre IV
Sauvegarde, archivage et transport des images radiologiques
IV.1 Introduction :
Comme dans la majorité des activités humaines, l'informatique tend à occuper dans le
domaine de la médecine une place de plus en plus importante. Egalement, l'imagerie médicale
est l'un des domaines de la médecine qui a le plus évolué et bénéficié de l'informatisation
[18,19].
Donc aujourd'hui la quasi-totalité des systèmes d'acquisition d'images sont numériques, mais
les processus de communication, d'archivage et d'utilisation des images (dans le cadre du
diagnostic et de la thérapeutique) reposent encore le plus souvent sur des supports physiques
comme le film radiologique. Le but de ce chapitre est de démontrer le principe d'utilisation de
cette technologie moderne (système d'archivage et de communication des images médicales)
qui sera peut être une option incontournable quant à son utilisation à l'avenir.
IV.2 L'image radiologue
L'image radiologique est obtenue par atténuation d'un faisceau de rayons X qui traverse les
différents tissus [20]. Cette atténuation dépend de l'épaisseur de tissus traversés et également
de la composition du tissu :
 Plus l'épaisseur est importante, moins les rayons traversent et plus l'image est blanche.
 Plus les tissus contiennent des atomes de numéros atomiques importants, moins les
rayons traversent et plus l'image est blanche.
D'un point de vue radiologique, la composition des tissus est assez simple et on reconnaît
comme corps élémentaires l'air, la graisse, l'eau et l'os. Ces corps, du fait de leur composition
atomique, atténuent différemment le faisceau de rayons X : l'air moins que l'os et l'eau plus
que la graisse.
Chap. IV- Sauvegarde, archivage et transport des images radiologiques
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IV.2.1 Les rayons X :
Les rayons X sont l’un des facteurs essentiel pour la formation d'une image radiologique pour
cela la disposition de leurs bandes dans le tableau de spectre électromagnétique [21] :
 Spectre électromagnétique
Longueur d’onde (dans
le vide)
Domaine
Fréquence
Commentaire
supérieure à 10 m
radio
inférieure à 30 MHz
de 1 mm à 30 cm
micro-onde (Wi-Fi, téléphones
de 300 GHz à 1 GHz
portables, radar, etc.)
de 780 nm à 500 µm
infrarouge norme NF/en 1836
de 385 Thz à 600 GHz
de 380 nm à 780 nm
lumière visible
rouge
orange
jaune
de 789 THz à 385 THz
vert
bleu
violet
de 100 nm à 380 nm
ultraviolet
de 30 PHz à 789 THz
de 10 pm à 10 nm
rayon X
de 30 EHz à 30 PHz
inférieure à 10 pm
rayon γ
supérieure à 30 EHz
incluse dans les
ondes radio
(620-780 nm)
(592-620 nm)
(578-592 nm)
(500-578 nm)
(446-500 nm)
(380-446 nm)
Les rayons X sont une forme de rayonnement électromagnétique à haute fréquence constitué
de photons dont la longueur d'onde est comprise approximativement entre 0,01 nanomètre et
10 nanomètres (10-11 m et 10-8 m), correspondant à des fréquences de 30 pétahertz à
30 exahertz (3×1016 Hz à 3×1019 Hz). L'énergie de ces photons va de quelques eV (électronvolt), à plusieurs dizaines de MeV. C'est un rayonnement utilisé dans de nombreuses
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applications
dont
l'imagerie
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médicale (« radiographie
conventionnelle »1)
et
la cristallographie.
IV.2.2 Calcul de l'énergie X maximum
L'électron est arrêté brutalement, en un seul impact. Toute son énergie cinétique se transforme
en un photon X.
Donc l’énergie cinétique de l'électron est :
Ec = e U.
Avec e la charge de l'électron
en coulomb et U haute-tension (HT) en volts.
Et pour l’énergie du photon :
Ep = h υ = h C/λ
Avec la constante de planck
et F la fréquence en Hz
On a donc Energie maximum = e U
 Calcul de la longueur d'onde minimum
La longueur d’onde minimale est :
Avec C la vitesse de la lumière
Donc e U = h υ = h C / λ
Ce qui implique
d'où
λo = C / υ
m/s
λo = h C /e U
λo = 1.24 /U (Avec λo en nm et U en kV)
On a donc Energie maximum = e U en joule
 Emploi d'une unité pratique : électron volt
En physique, l'électron-volt (symbole eV) est une unité de mesure d'énergie. Sa valeur est
définie comme étant l'énergie cinétique d'un électron accéléré depuis le repos par une
différence de potentiel d'un volt. Un électron-volt est donc égal à environ 1,6 10-19 joule (J).
C'est une unité hors système international (SI) dont la valeur est obtenue expérimentalement.
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Donc :
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E max = U en eV
E max = eU en joule
Plus la tension est élevée, plus l'énergie de chaque photon X est élevée.
- Question 1) Calculez la longueur d'onde (en μm) d’un rayonnement qui possède une
fréquence de 500000GHz.
R1) λ =
/5. 1014 =0,6 10-6m soit 0.6µm (lumière rouge)
- Question 2) Calculez la fréquence (en MHz) d’un rayonnement qui possède une longueur
d'onde de 2,865m.
R2) υ=
/2.865 = 104,7 106 Hz soit 104,4 MHz
 Exercice :
1- Donner la valeur de la constante de planck h en (ev.s).
2-
Pour
υ=
calculer
l’énergie
du
photon
en
(ev)
et
(joule).
3- Pour des longueurs d’onde de radiation 850nm et 1700nm calculer les fréquences
équivalente.
IV.2.3 Formation de l'image radiologique
Trois facteurs sont indispensables à la formation d'une image radiologique :
- Le foyer radiogène (F), quasi ponctuel, source du faisceau de RX ;
- L'objet radiographié (0 ), dont on veut former une image, habituellement région
anatomique, mais que l'on assimilera dans ce cours à un objet géométrique ou physique
simplifié en fonction des caractéristiques étudiées ;
- Le récepteur (R), film le plus souvent, mais progressivement remplacé par des procédés
électroniques, qui supporte l'image utile.
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Chacun de ces éléments de base peut varier dans des conditions multiples ; le faisceau de RX
se définit par sa géométrie, le spectre d'énergie des photons, les rapports géométriques propres
entre F, O et R.
La forme, la dimension et la composition chimique de l'objet sont très diverses et c'est cette
diversité que l'on veut analyser.
F
A
B
R
A’
B’
Figure IV.1 : Trinôme radiologique.
Le récepteur peut avoir des caractéristiques diverses.
Nous serons donc amenés à schématiser un problème complexe en le décomposant en
problèmes simples.
I.V.2.3.1 La qualité d'image :
La qualité d'image se jugera sur plusieurs paramètres.
- Netteté : l'image doit être nette, sans flou, ses contours sont bien délimités.
- Contraste : les différences d'intensité dans le noircissement du film permettent de
reconnaître les structures que l'on souhaitait étudier.
- Incidence : l'analyse anatomique impose une comparaison à des clichés pris dans une
position définie de référence.
- Centrage : l'image utile doit se trouver au centre d'un film de dimension minimale.
- Conformité aux règles de présentation : l'identification du malade, du côté ou des conditions
de réalisation obéit à des règles administratives (identité, côté) ou de tradition locale (position
de l'étiquette, enveloppe).
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IV.2.3.2 Formation géométrique de l'image
IV.2.3.2.1 Projection conique
Tous les rayons X sont issus de la même zone de très faible surface (moins de 1 mm) : le
foyer. Leur trajet est rectiligne, divergent. Ils occupent le volume d'un cône lorsqu'ils sont
limités par un diaphragme circulaire [22]. Tout objet circulaire rencontré donne une ombre
répondant aux règles des projections coniques.
VI.2.3.2.2 Agrandissement (Coefficient d'agrandissement)
Le faisceau de RX diverge à partir d'une source quasi ponctuelle (0,3 à 1 mm de côté). Les
divers points de l'objet interceptent ces rayons. Certains rayons sont arrêtés, d'autre
poursuivent leur trajet sans être interrompus et modifient le récepteur situé au-delà de
l'objet. L'image est formée par l'association des zones exposées et non exposées. L'objet AB
produit une image A'B', de plus grande taille, en raison de la forme de cône du faisceau. La
projection conique produit un agrandissement Ag inévitable tel que :
A'B' / AB = FR / FO =Ag
Exemple:
Rachis lombaire de profil.
La distance foyer-film est voisine de 100 cm sur les installations habituelles ; (nous utiliserons
le plus souvent cette valeur dans nos calculs).
La largeur d'un sujet de trochanter à trochanter vaut 30 à 40 cm. Il est indispensable d'ajouter
l'épaisseur de la grille, de l'exposeur, du plateau de table situés entre la zone d'appui et le film
; ainsi le plan des épineuses se trouve à 25 cm du film.
Soit FO=100-25=75cm
Et Ag = FR/FO soit 100 / 75 = 1,33
L'image du rachis lombaire est donc agrandie de un tiers ; même pour des zones moins
épaisses, le coefficient d'agrandissement varie entre 1,1 et 1,3. La distance objet film n'étant
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généralement pas connue avec précision, l'agrandissement n'est évalué que de manière
imprécise.
IV.3 Effets de l’exposition médicale aux rayonnements ionisants en radiodiagnostic
Les rayons X sont donc des émissions de photons (comme la lumière, les ondes radio...) ayant
des propriétés ionisantes. Ils peuvent donc avoir des effets sur les cellules, les organes, les
organismes exposés [23].
Schématiquement, deux types d'effets sont possibles :
Les effets déterministes, ne survenant qu'au-delà d'un seuil, mais alors obligatoirement si le
seuil est dépassé. Exemples : brûlures cutanées, alopécie...
Les effets aléatoires, qui correspondent à l'augmentation du risque de cancer après exposition
aux rayonnements ionisants. Ainsi, seules quelques personnes seront réellement touchées par
un cancer radio-induit dans une population exposée, d'autant plus nombreuses que l'exposition
est intense.
Il faut souligner que le radiodiagnostic utilise des doses très faibles de rayons X et que dans
l'immense majorité des cas il n'y a pas lieu de craindre l'apparition d'effets déterministes.
IV.3.1 Action sur les cellules
Les cellules soumises à l'irradiation souffrent par modification soit de leur composante
spécifique (synthèse de molécules protéiques) soit du métabolisme banal (eau, graisse ou
lipides de la paroi cellulaire).
Cela se traduit par un ralentissement d'une culture de cellules, la mortalité cellulaire.
La mortalité d'une culture cellulaire (de bactéries) irradiée est fonction de la dose (relation
exponentielle) :
IV.3.1.1 Irradiation fractionnée
Si deux séances d'irradiation sont séparées de quelques heures, tout se passe comme si la
culture avait oublié la première irradiation.
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Des doses cumulées données par doses moyennes obtiennent un effet très inférieur à la même
dose totale fournie en une seule fois.
IV.3.1.2 Débit de dose faible
Une irradiation prolongée continue ou répétée à faible dose (moins de 0,5 Gy/heure) sur une
culture ne produit que des effets difficilement mesurables ; or les irradiations rencontrées dans
la vie courante sont souvent de ce type, irradiation professionnelle ou médicale d'où les
divergences sur leurs risques réels.
IV.4 Sauvegarde des images radiologiques.
IV.4.1 Le film ou support analogique :
Le support analogique est un support traditionnel, il a pour lui l’habitude des professionnels
de santé dans sa manipulation, les négatoscopes étant largement diffusés.
Egalement aujourd'hui, le progrès de l'impression papier a permis de substituer le papier au
film, surtout pour l'imagerie en coupe mais aussi pour l'imagerie radiologique. Enfin ce
support devient incontournable grâce à sa présentation en livret qui facilite la consultation des
examens.
IV.4.2 Le CD ou support numérique
Le CD présente de nombreux avantages et inconvénients
a) Les avantages :
- Sa capacité : 700 Mb sont suffisants pour la plupart des examens. Ceci représente 1400
images. Seuls certains examens de vasculaire ou les examens cardiologiques sont en règle
plus volumineux.
- La possibilité de conserver ou stockée l’imagerie médicale implique qu’il est possible de
traiter les images comme sur une console de visualisation (fenêtrage, agrandissement, mesure,
affichage dynamique) ;
- L’examen peut être à nouveau chargé sur les systèmes d’archivage pour un nouveau post
traitement comme les images natives.
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- Le faible encombrement.
- Le faible coût.
b) Les inconvénients ou les obstacles à son utilisation :
- La nécessité de charger le CD dans un ordinateur préalable à toute visualisation. Ce
chargement peut être rendu impossible par les politiques d’établissement pour prévenir la
contamination de réseaux hospitaliers par des virus.
- La comparaison d’examens entre eux : elle nécessite le chargement des différents CD sur
l’ordinateur du médecin consultant et de bénéficier d’un logiciel de comparaison. Ces
équipements sont exceptionnels chez les médecins non radiologues et sont longs à mettre en
œuvre.
- L’analyse, en réunion de service ou le support visuel au bloc opératoire par le chirurgien, est
difficile à partir du CD en raison du manque d’outil de visualisation.
- La planche d’images clés ne répond pas toujours aux demandes cliniques des praticiens.
c) Le meilleur support de sauvegarde :
Donc le dossier radiologique en pratique doit être sauvegardé sur :
- Un support papier le plus souvent présenté en livret reproduisant l'examen radiologique,
permettant un transport aisé par son format et une consultation facile par le médecin, rendant
aisé les comparaisons d'examens entre eux
- Un CD qui contient l'ensemble des données de l'examen avec une résolution spatiale
supérieure à l'impression papier et une possibilité de réglage de l'image qui autorise une
analyse plus fine des détails si nécessaire.
IV.4.3 Uniformité de la sauvegarde des images radiologiques
L'objectif du standard DICOM (Digital Imaging and Communications in Médicine) est de
faciliter les transferts d'images entre les machines de différents constructeurs [24]. En effet,
avant la généralisation de ce format, chaque constructeur de matériel d'imagerie utilisait un
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format de données propriétaire, entrainant d'importants problèmes de gestion et de
maintenance (incompatibilités, coût, perte d'information) dans les établissements de santé.
- Le tirage des clichés sur papier argentique n'est plus incontournable, ce qui diminue de
beaucoup le coût d'une radiographie.
- Le suivi médical des patients, surtout en cas de pathologie lourde nécessitant souvent le
transfert d'un établissement de santé à un autre en fonction des moyens et compétences
disponibles, a directement bénéficié de l'instauration de cette norme. Les images au format
DICOM accompagnant les dossiers médicaux sont lisibles sur tout matériel informatique
compatible, et rendent obsolète le transport des clichés par les moyens de communication
traditionnels, principalement les envois par courrier.
IV.4.4 Stockage :
 En radiologie, il ne faut pas stocker toutes les images réalisées au cours de l'exercice
d'un praticien.
- Parce que toutes les images de mauvaise qualité ne seront même pas enregistrées sur les
capacités de stockage (mauvaises incidences, sur et sous expositions, mauvais cadrages,
flous,…).
- Un certain nombre seront éditées et effacées et/ou non enregistrées (patient de passage,
patient qui change de praticien, contrôles divers,...)
 Mais le stockage a bien des avantages, il permet de rappeler rapidement les radios d'un
patient en cours de soins ou à plus long terme celles concernant le suivi d'une
pathologie évolutive.
- Donc les algorithmes de compression des images font que celles-ci occupent peu de place
sur les capacités de stockage.
- Nous pouvons donc nous permettre de stocker un très grand nombre d’images dans nos
disques, surtout si la station utilisée ne sert qu’à la radiologie.
Chap. IV- Sauvegarde, archivage et transport des images radiologiques
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- L'accumulation systématique des images dans la mémoire de masse, malgré les algorithmes
de compression, pourra imposer à terme l'acquisition de capacités supplémentaires si le
matériel est aussi utilisé pour la gestion et à fortiori pour l’imagerie vidéo.
IV.5 Archivage
Les images radiologiques sont archivées dans la machine ayant permis de faire un examen de:
radiologie, mammographie, échographie, scanner, et I.R.M. Mais la capacité d’archivage de
ces machines ne permet de conserver les examens qu’une seule journée.
Donc la normalisation des images (norme D.I.C.O.M.) et la diminution du coût des mémoires
informatiques rendent possibles la création d’unités d’archivage au sein et à l'extérieur des
services d’imagerie en reliant les différentes machines à un système de stockage.
Egalement l’archivage est formé de trois sous-ensembles :
- Les archives à accès instantané ou archives à court terme
- Les archives à moyen terme
- Les archives à accès différé ou archives à long terme.
Ces systèmes d’archivage reçoivent les images des modalités et doivent assurer leur
redistribution avec le délai correspond à chaque système (court, moyen, long).
IV.5.1 Diffusion de l’information radiologique
IV.5.1.1 Dans le service de radiologie
Diffusion intranet par le biais d’un réseau (100 Mb/s ou 1 Gb/s). Cette diffusion se fait vers
des consoles de travail dont l’architecture permet de distinguer 3 types :
a) Les consoles de traitement d’images
Elles sont historiquement les plus anciennes.
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Elles permettent un traitement de l’image avec un logiciel de reconstructions obliques
(MPR), de reconstructions 3D, de navigation (virtuelle), de quantification (vasculaire,
pulmonaire…), d’aide au diagnostic.
b) Les consoles d’interprétation
Stations d’affichage dotées de 2 ou 4 écrans, elles sont adaptées à la visualisation rapide des
examens.
Elles sont dotées de logiciels de mesure, de synchronisation, de repérage des coupes ainsi que
de comparaison d’examen.
L’informatique de ces consoles est une informatique courante, leur prix dépendant
essentiellement de la résolution spatiale de l’affichage.
c) Les consoles de visualisation
Ce sont des ordinateurs de bureau connectés au réseau permettant, à l’aide d’un outil de
visualisation DICOM, la visualisation des examens (DICOM viewer).
Ces logiciels de visualisation peuvent être chargés le temps de la connexion sur le serveur
d’imagerie radiologique sous la forme d’un applet java en liaison avec le navigateur internet,
ou installés sur le disque dur de l’ordinateur de visualisation. La plupart est disponible sur
internet sous forme de logiciels gratuits ou payants.
L'applet java est un langage de programmation qui permet l’écriture de petits programmes qui
sont chargés en même temps que le navigateur internet. Il est chargé sur les mémoires RAM
de l’ordinateur et donne à l’utilisateur tous les outils nécessaires à l’analyse des examens
(mensurations, défilements rapides, découpe d’écran, fenêtrage), le temps de la connexion.
Il ne nécessite aucun logiciel sur l’ordinateur recevant, peut être utilisé par tout type
d’ordinateur et tout type de connexion (intranet – internet - point à point)
IV.5.1.2 A l'extérieur du service de radiologie
La communication du service de radiologie vers l’extérieur peut se faire vers l’hôpital
(communication intranet), vers les praticiens extérieurs avec un accès aux examens (internet -
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liaison point à point) ou envoi d’informations (e-mail associant images clefs et compterendus).
Quelque soit le mode de diffusion de l’information (intranet – internet - liaison point à point),
l’information est transmise associée à un applet java.
La sécurisation des transferts et des consultations est capitale. Le niveau de sécurisation est
une comparaison entre coût et enjeu de l’information.
La sécurisation des accès est assurée par un login et un mot de passe.
IV.6 Conclusion
L'archivage consiste à conserver, dans le strict respect du secret médical, les documents
radiologiques dans un site informatique sécurisé. Il garantit un suivi très efficace des examens
radiologiques, leur comparaison et leur reproduction. Il est indispensable médicalement pour
l'amélioration de la qualité des examens.
Cet archivage est un facteur d'économies directes et indirectes par la réduction des coûts qu'il
permet et par la diminution drastique des films et de l'utilisation de produits chimiques liés au
développement de ces derniers.
La numérisation directe permet aux appareils d'acquisition et de traitement du signal (les
imageurs) de devenir eux-mêmes communicants. Elle facilite également l'archivage des
données d'imagerie. Donc l'informatique des imageurs, reliée directement au réseau est
capable d'importer des images en provenance d'autres appareils, grâce à l'adoption croissante
du standard DICOM. Ces appareils adopteront les standards de communication du monde
internet et surtout du Web ; Ils pourront ainsi communiquer avec les serveurs Web du
département d'imagerie, de l'hôpital ou de la clinique, voire assurer la fonction de serveur
d'images, afin de rendre ces dernières accessibles aux médecins cliniciens depuis tous types
d'ordinateurs avec un simple programme de navigation sur le Web.
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