Physique Radiologique

Transcription

Physique Radiologique
Première Partie : Radiologie
Joël GREFFIER
Radiophysicien
Cours Physique MEM 2ème Année
1
Plan
1. Production de Rayons X en radiologie
2. Formation de l’image radiologique
3. Qualité de l’image radiologique
Joël GREFFIER
Radiophysicien
2
1
III. Qualité de l’image radiologique
Joël GREFFIER
Radiophysicien
3
A. Contraste et Flou
Joël GREFFIER
Radiophysicien
4
2
A. Contraste Radiologique
Définition du contraste :
–
Différence de signal entre deux zones adjacentes de l’image
Il constitue la base informative de l’image radiologique
–
La qualité de l’image et la pertinence du diagnostic sont
directement liées au contraste
On distingue différents types de contraste :
–
Contraste de l’objet
–
Contraste du détecteur
–
Contraste de visualisation
Joël GREFFIER
Radiophysicien
5
1.
Contraste de l’objet :
Lié à la capacité du faisceau de RX d’interagir avec les
tissus
Rappels :
–
L’image radiologique repose sur le principe de l’atténuation
différentielle des RX par les ≠ tissus de l’organisme
Joël GREFFIER
Radiophysicien
6
3
Rappels :
–
A travers chacun des tissus, l’intensité du faisceau transmis vaut :
I(E) = I (E)e- µx
0
•
•
•
•
−
µ : Coefficient d’atténuation global
x : épaisseur de tissu traversée
I : quantité de RX transmis (RX primaire)
e- µx : proportion de RX atténués
De plus µ = τ + σ + π
−
Deux tissus sont correctement individualisés si les termes µx de
chaque tissu sont significativement ≠
−
Ces coefficients dépendent de la densité des tissus et de l’énergie
du rayonnement
Le contraste est directement lié à la différence des coefficients
d’atténuation linéaire
−
Joël GREFFIER
Radiophysicien
7
1.
–
Considérons 2 milieux constitués par des tissus ≠ :
•
Exemple : Tissus osseux noyé au sein de tissus mous
•
Avec I1 et I2 les flux radiants en dehors et au niveau de la
structure osseuse
Joël GREFFIER
Radiophysicien
8
4
1.
–
Par définition, le contraste de l’image est égale :
•
Avec I1 et I2 les flux radiants en dehors et au niveau de la
structure osseuse
D’après la loi d’atténuation, I1 et I2 valent respectivement :
•
I1 = I0e-µ1d = I0e-(µ1x +µ1(d-x))
•
et
I2 = I0e-(µ2x+µ1(d-x))
L’image apparaîtra très contrastée si I2 est nul (atténuation totale)
=> C = 1
L’image n’aura aucun contraste si I1 = I2 (atténuation
équivalente) => C = 0
•
Joël GREFFIER
Radiophysicien
9
1.
–
Par conséquent, le contraste dépend essentiellement de :
•
Épaisseur de la structure que l’on veut observer (ici l’os) et non
de l’épaisseur totale traversée
•
Différence d’atténuation entre la structure et le milieu
environnant => ∆µ = µ1 - µ2
Joël GREFFIER
Radiophysicien
+ la structure est fine, plus le contraste sera faible
Pas possible d’agir directement sur cette grandeur pour améliorer le
contraste
Aux énergies utilisées, la ≠ d’atténuation par effet Compton entre
les milieux est négligeable
Elle est due à l’effet Photoélectrique qui est donc susceptible de
participer au contraste
L’amélioration du contraste de l’image passe donc par ↑ ∆µ
10
5
1.
–
•
Influence de la tension d’accélération :
−
Variation de la tension en fonction du milieu
à comparer :
−
Pour différencier muscle/graisse, il vaut
mieux utiliser des basses énergies
(∆µ 70kV > ∆µ 150kV)
−
Pour différencier poumon/os, il vaut mieux
utiliser des hautes énergies et garder un bon
contraste car ∆µ 150kV est suffisamment grand
Joël GREFFIER
Radiophysicien
11
1.
–
•
Influence de la tension d’accélération :
Problème : Basse tension bonne différenciation des tissus => ↑ hν
des basses énergies arrêtés dans le patient=> ↑ dose au patient
A noter le problème de durcissement des faisceaux de RX en
progressant en profondeur dans la matière :
=> ∆ de l’énergie moyenne => ∆µ entre les tissus => ∆ contraste
Joël GREFFIER
Radiophysicien
12
6
Contraste du détecteur :
2.
–
Capacité du détecteur à convertir le faisceau de RX
transmis à la sortie du patient en amplitude signal
(détecteur électronique) ou en différente densité optique
(film)
–
Il dépend :
•
Composition et épaisseur du matériau
•
Processus physique par lequel le détecteur converti les RX en
signal optique ou électronique
•
Spectre de RX à la sortie du patient
Joël GREFFIER
Radiophysicien
13
Contraste de visualisation :
3.
–
Contraste des images numériques qui peut être modifié
en changeant les paramètres de visualisation
–
Les paramètres sont modifiés à partir de la table de
conversion LUT
–
On peut modifier deux types de paramètres :
•
La fenêtre : gamme de contraste que l’on va sélectionner
•
Joël GREFFIER
Radiophysicien
+ ou – importante selon la zone à visualiser
Le niveau moyen : caractérise le centre de la fenêtre de
visualisation
14
7
Radiologie avec produits de contraste :
4.
–
Produits de contraste utilisés pour majorer le contraste naturel
des compartiments dans lesquels ils sont distribués ou éliminés
•
Leurs actions est liés à leurs Z ou leurs poids moléculaire élevé
•
Iode => Z = 53
Sulfate de Baryum => Baryte : PM = 233
Ces produits sont responsables d’un certain nombres de
complications et sont considérés comme des médicaments
Allergie à l’iode => CHOC ANALPHYLACTIQUE
•
La radiographie avec produits de contraste se traduit par une
opacification qui apparaîtra blanche sur l’image => densité de
type os
•
Technique double contraste => existence d’une ligne noire
entourant la cavité étudiée => densité aérienne et osseuse
Joël GREFFIER
Radiophysicien
15
4.
–
–
Produits de contraste iodés (PCI) utilisés pour opacifier :
•
Structures vasculaires (coronarographie, artériographie…)
•
Le LCR (radiculo-saccographie, myélogrpahie…)
•
Les voies d éliminations (UIV…)
•
Des cavités (cystographies, hystérographie…)
Baryte est réservé aux explorations digestives (œsophage,
estomac…)
•
Joël GREFFIER
Radiophysicien
Contraste peut être augmenté en insufflant dans un 2ème temps de
l’air => Technique en double contraste
16
8
4.
•
•
•
Joël GREFFIER
Radiophysicien
Artériographie sélective de l'artère rénale droite
Le produit est injecté à l’aide d’un cathéter placé dans les artères
fémorales => Iliaque externe => Aorte Abdominale => Artère
rénale droite
Il existe une sténose de l’artère rénale
17
B. Facteurs de Flou
Joël GREFFIER
Radiophysicien
18
9
B. Facteurs de Flou
Contraste représente l’élément sémiologique à la base de
toute interprétation radiologique
L’image peut être altérée par les conditions d’acquisition des
images.
Plusieurs facteurs peuvent créés un flou pénalisant sur
l’image qu’il faut savoir limiter.
Quatre types de flou :
–
Flou géométrique
–
Flou liée au détecteur
–
Flou cinétique
–
Flou lié au rayonnement diffusé
Joël GREFFIER
Radiophysicien
19
B. Facteurs de flou
Ces 4 facteurs sont la conséquence de l’altération de la
résolution spatiale et du bruit
Résolution spatiale :
–
Plus petite distance séparant deux objets qui apparaissent toujours
distinct
Bruit :
–
Incertitude ou imprécision avec laquelle le signal est enregistré. Ce
signal indésirable perturbe le signal utile
• Correspond à l’écart type des mesures du signal ou de la densité
optique de l’image dans une région homogène
• Inversement proportionnel à la racine carrée du nombre de
photons
Joël GREFFIER
Radiophysicien
20
10
B. Facteurs de Flou
Flou géométrique :
1.
–
Du au caractère non ponctuel du foyer du tube utilisé
–
Altération de la
résolution spatiale
•
Bords de l’organe sont interceptés par des RX provenant de
différents points du foyer
•
Flou des bords de l’image est réduit :
Joël GREFFIER
Radiophysicien
En approchant le patient le plus proche possible de la plaque
En éloignant le tube
En diminuant la taille du foyer en agissant sur le diaphragme
21
B. Facteurs de Flou
Flou lié au détecteur :
2.
–
La qualité de détection peut influencer la qualité de
l’image en modifiant la résolution spatiale et le bruit
–
Qualité de détection selon le détecteur :
•
Taille des grains des films d’argent
•
Résolution spatiale des détecteurs numériques
•
Pouvoir de résolution fini des détecteurs
Joël GREFFIER
Radiophysicien
22
11
B. Facteurs de Flou
Flou cinétique :
3.
–
–
–
Tout mouvement du patient ou de l’organe provoque un
flou
Altération de la résolution spatiale
Si mouvement volontaire => Immobilisation du patient
•
Soit de manière coopérative
•
Soit par contention ou préméditation
–
Arrêt de la respiration
Personnes âgées ou pédiatrie
Si le mouvement est involontaire => Battements
cardiaque
•
Joël GREFFIER
Radiophysicien
Réduction du temps de pose
23
B. Facteurs de Flou
Flou lié au rayonnement diffusé :
4.
–
Tous les RX qui interagissent avec l’organisme ne sont pas
totalement arrêtés par Effet Photoélectrique
–
Certains d’entre eux vont diffuser par Effet Compton et changer de
direction => Jusqu’à 5 fois le rayonnement direct
–
Points d’origine :
•
•
•
•
Joël GREFFIER
Radiophysicien
Patient
Table
Détecteur
Accessoires à proximité
du faisceau RX
24
12
B. Facteurs de Flou
4.
–
Ceci provoque un flou sur l’image :
•
La position de détection de ces photons ne correspond pas à un
trajet en ligne droite
1. Trajet direct d’un photon non atténué => Pas de flou
2. Diffusion Compton : le photon semble avoir suivi le trajet en pointillé => flou
Joël GREFFIER
Radiophysicien
25
B. Facteurs de Flou
4.
–
Le rayonnement diffusé varie avec :
•
•
•
•
–
Taille du faisceau
Distance source objet
Épaisseur et la composition (Z) du patient
Énergie du faisceau
Pour le diminuer, il faut :
•
•
•
•
•
Joël GREFFIER
Radiophysicien
Diminuer le volume irradier => Compression
Diminuer la taille du champ => Localisateur et collimation
Utiliser une grille anti-diffusante
Éloignement récepteur patient : Rayt Diffusé ↓ + vite que le Rayt
directe => phénomène air gap
Plaque de plomb derrière le film
26
13
C. Moyens de réduction du rayonnement
diffusé
Joël GREFFIER
Radiophysicien
27
C. Moyens de réduction du Rx diffusé
Localisateurs et collimateur :
1.
–
But : Réduire le champ d’exposition
•
•
–
Collimateur :
•
•
•
–
Diminue la surface exposée => Diminution de l’irradiation
inutile du patient
Diminue le rayonnement diffusé => Parasite pour la qualité de
l’image
Accolés à la fenêtre de sortie du tube
Composé de volets radio-opaques généralement en plomb
Réduit le champ d’exposition à sa base
Cônes localisateurs :
•
•
•
Joël GREFFIER
Radiophysicien
S’adaptent à la sortie du tube
Adaptent la forme du champ à la forme de la zone à
radiographier
Composés de plomb et sont de formes et de dimensions diverses
28
14
Localisateurs et collimateur :
1.
Joël GREFFIER
Radiophysicien
29
Grilles anti-diffusantes :
2.
–
Principe :
•
•
•
•
Inventée par Bucky
Série de lamelles de plomb fines opaques au RX, séparées par
d’autres lamelles d’un matériaux radio-transparent.
Lamelles orientées vers le foyer radiogène
Rôle : Sélection du rayonnement primaire
Les rayons arrivant perpendiculairement aux lames de la grille
peuvent la traverser si ils passent par les espaces transparents
Le rayonnement diffusé émis dans toutes les directions est arrêtés
par les lamelles de plomb.
•
La quasi totalité du rayonnement diffusé est arrêté
•
30 à 40 % du rayonnement directe l’est également => ↓ du
nombre de photons utile au niveau du détecteur => ↑ du
nombre mAs => ↑ Dose patient
Joël GREFFIER
Radiophysicien
30
15
2.
Joël GREFFIER
Radiophysicien
31
2.
–
Il existe deux types de grilles selon la disposition des
lames :
»
»
Grilles non focalisées : les lamelles sont parallèles
Grilles focalisées : les lamelles sont orientées vers le foyer
Joël GREFFIER
Radiophysicien
Il existe alors une distance focale (tube-cassette) à respecter
32
16
2.
–
Remarque :
•
Lorsque l’on utilise une grille, les lames de plomb apparaissent
sur le cliché
•
Pour palier à ce phénomène, on fait vibrer la grille dans une
direction perpendiculaire à celle des lames
•
Les zones du film occultées par les lames de plomb changent à
tout instant
•
On fait alors disparaître la grille
Joël GREFFIER
Radiophysicien
33
2.
–
Performances des grilles :
•
Rapport de grille ou Rapport d’anti-diffusion :
Détermine la qualité de la grille
Dépend de la hauteurs des lames H et de la la distance entre deux
lamelles de plomb D
R=H/D
Joël GREFFIER
Radiophysicien
Varie entre 5 et 16
+ R est élevé => meilleure est du rayonnement diffusé
Meilleur quand H ↑ ou D ↓
34
17
2.
–
•
Rapport de transmission :
Dépend de la distance entre deux lamelles de plomb D et de
l’épaisseur des lames de plomb d
T = d / (d + D)
Plus T est petit meilleure est la transmission de la grille
Meilleur quand D ↑ ou d ↓
Joël GREFFIER
Radiophysicien
Ce rapport est inversement proportionnel à la qualité de la
grille
35
2.
–
•
Facteur de Bucky :
Chiffre par lequel doit être multiplié le temps de pose pour
compenser l’utilisation de la grille anti-diffusante
B = mAs AVEC grille / mAs SANS grille
Joël GREFFIER
Radiophysicien
L’emploi d’une grille triple ou double le temps d’exposition par
rapport à un usage sans grille mais avec rayonnement diffusé
De l’ordre de 2 à 6
36
18
2.
–
•
Sélectivité :
Représente le rapport du rayonnement primaire qui passe au travers
de la grille et du rayonnement diffusé qui la traverse aussi
Σ = Primaire / Diffusé
•
Ce rapport augmente pour des kV + faible et avec R croissant
Facteur d’amélioration du contraste :
Joël GREFFIER
Radiophysicien
Correspond au rapport entre le contraste avec et sans grille
37
D. Exposeur automatique
Joël GREFFIER
Radiophysicien
38
19
D. Exposeur Automatique
Définitions et principes :
1.
–
Permet de régler automatiquement l’exposition du film
radiologique donc son noircissement afin qu’il ne soit ni
sur exposé ni sous exposé au RX
–
Il intègre la quantité de RX ayant traversé le patient et
arrête l’alimentation du tube lorsque l’irradiation du film
est suffisante
–
Ceci est réalisé à l’aide de détecteurs appelés « Cellules »
–
Situé devant la cassette et dirigé par le générateur HT
Joël GREFFIER
Radiophysicien
39
1.
–
Plusieurs réglages sont possibles au niveau de l’exposeur
automatique :
•
•
–
Réglage un point : + courant
le manip estime les kV nécessaire pour la réalisation de l’image
Les mA et le temps de pose sont déterminés par l’exposeur
Réglage deux points :
Manip détermine les kV et les mA
Le temps de pose est déterminé par l’exposeur
Son emploi n’est pas adapté aux cas particulier qui
nécessitent certains réglages
Joël GREFFIER
Radiophysicien
40
20
1.
Joël GREFFIER
Radiophysicien
41
Les constantes d’exposition :
2.
–
L’exposition est réalisée en fonction de :
•
La région à radiographier
•
L’épaisseur du patient
•
Les caractéristiques du détecteur
•
Les filtres, collimation…
–
Les constantes : kV, mA et s peuvent être prédéfinies en
fonction de ces critères
–
Seule l’épaisseur du patient n’est pas prévisible
Joël GREFFIER
Radiophysicien
42
21
Les constantes d’exposition :
2.
–
Les kV : déterminent :
•
•
•
–
Les mA règlent le noircissement du film sans en altérer
le contraste
•
–
La qualité du faisceau => durcissement du faisceau
L’énergie des RX
Le contraste
L ’erreur de noircissement est très fréquente et est palliée par
l’exposeur automatique placé juste devant le récepteur
Le temps de pose : règle la durée de l’exposition
•
Elle doit être la + courte possible pour :
Joël GREFFIER
Radiophysicien
Diminuer la dose au patient
Diminuer le flou cinétique
43
Les éléments constitutifs :
3.
–
Les récepteurs :
•
Éléments qui vont détecter le flux de rayonnement à la sortie du
patient et en amont du film => Cellules
•
Deux types de récepteurs :
Joël GREFFIER
Radiophysicien
Chambre d’ionisation
Photo-détecteur
44
22
3.
–
Les récepteurs : Chambre d’ionisation
•
Cavité contenant un gaz (Ar, Xe), dans laquelle règne un champ
électrique établit entre deux feuilles très fines d’aluminium
•
En traversant cette cavité, les RX ionisent le gaz et créés des
paires électrons ions.
•
Les ions migrent vers l’anode et les e- vers la cathode
•
Formation d’un courant électrique ∝ à la quantité de RX ayant
traversés la CI
Joël GREFFIER
Radiophysicien
45
3.
–
Les récepteurs : Chambre d’ionisation
Joël GREFFIER
Radiophysicien
46
23
3.
–
Les récepteurs : Photo-détecteur
•
Chambre de mesure constituée d’un élément sensible
luminescent de nature voisine d’un écran renforçateur
•
Le flux de rayonnement à la sortie du patient traverse le photodétecteur est par interaction forme des photons lumineux
•
Ces photons lumineux sont ensuite envoyés vers un
photomultiplicateur qui convertit ces photons en e- et en courant
électrique
•
Peu utilisé
•
Risque de visualisation sur le film pour des tensions faibles
Joël GREFFIER
Radiophysicien
47
3.
–
Les récepteurs :
Joël GREFFIER
Radiophysicien
48
24
3.
–
–
L’intégrateur :
•
Élément situé juste après les récepteurs
•
Mesure la quantité de courant électrique délivré par les
récepteurs
•
Transmet à la minuterie du générateur le signal de fin de pose
quand la quantité nécessaire de RX programmée est atteinte
La minuterie :
•
Interrompt la production de RX lorsque :
l’intégrateur lui envoi le signal de fin de pose
La capacité thermique du tube est atteinte même si la dose
d’exposition est insuffisante
Joël GREFFIER
Radiophysicien
49
Le matériel :
4.
–
Cas standard :
•
Lors de la prise du cliché, le manip active ou non un ou plusieurs
cellules
•
Cellules de tailles rondes ou quadrangulaires de 100 cm² de
surface
•
Trois cellules : une centrale et deux latérales
•
En fonction de la région à radiographier ou région dominante du
cliché, on fera le chois de la ou des cellule(s) à utiliser
Joël GREFFIER
Radiophysicien
Cellule centrale : rachis, hanche, thorax de profil…
Deux cellules latérales : thorax de face, bassin…
Trois cellules : ASP
50
25
Le matériel :
4.
–
Cas particuliers :
•
Matériel pédiatrique :
•
Joël GREFFIER
Radiophysicien
Taille des cellules réduites pour être adaptés à la taille des
nourrissons
Matériel en mammographie :
Cellule placée non pas devant le film mais derrière
L’utilisation des basses en mammographie rendrait visible la trame
du détecteur
51
Corrections de l’exposition :
5.
–
–
Correction en fonction du détecteur :
•
Les écrans renforçateurs et les plaques ERLM n’ont pas la même
sensibilité pour toutes les valeurs de kV.
•
L’exposeur dispose donc de corrections différentielles selon le kV
affiché.
•
Un changement d’écran ou de plaque peut exiger une modification de
ces réglages
Correction en fonction de l’épaisseur du patient :
•
Exposeur reçoit le rayonnement primaire et diffusé
•
Le diffusé augmente avec la masse et l’épaisseur du patient
•
L’exposeur propose une correction qui prend en compte la morphologie
du patient => Patient mince, moyen, épais
Joël GREFFIER
Radiophysicien
52
26
Corrections de l’exposition :
5.
–
–
Correction en fonction du noircissement du film :
•
Un correcteur permet de modifier le noircissement par pas de
25% en plus ou en moins (4 à 5 pas)
•
Ceci assure toute la souplesse de réglage si le cliché n’est pas
suffisamment exposé
Rappel :
•
Joël GREFFIER
Radiophysicien
Un cliché trop blanc restera trop si l’on ajoute quelques kV sans
corriger le noircissement de l’exposeur => Ionisation n’est pas
modifié
53
Limites d’emploi de l’exposeur :
5.
–
Si le patient est mal positionné
»
»
–
Si la zone à radiographier ne couvre pas la totalité de la
cellule
»
»
–
La zone anatomique à radiographier ne se situe pas sur la cellule
On peut obtenir des clichés trop blanc ou trop noir
Une partie de cette dernière va recevoir un rayonnement direct
=> plus intense car n’a pas subit d’interaction dans le patient
Arrête prématurément la production des RX => Poignet…
Si un problème de noircissement persiste, la solution est
de passer en mode manuel avec les constantes manuelles
Joël GREFFIER
Radiophysicien
54
27

Physique Radiologique

Transcription

Documents pareils

avis public sentinelle - séances du conseil 2016

Greffier Commissaire-priseur judiciaire Autres concours

Avis promulgation 929-931.cdr - Ville de Ste-Anne-des

Préparation au concours de greffier 2012

A nos actes manqués aicha allumer le feu bonne idée c

ÉTATS DES FRAIS - Ministère de la Justice

JOËL ROUSSIEZ L`exigence morale de Roussiez consiste à se

préparation au concours de greffier

FETE DE LA MECANIQUE