Synthèse rapide

• Les rayons X sont des ondes électromagnétiques invisibles situées entre UV et gamma, utilisées en imagerie médicale.
• La production de rayons X repose sur la fluorescence, le rayonnement de freinage et la conception spécifique du tube à rayons X.
• La radiographie exploite la différence d'atténuation des tissus pour former une image.
• La tomodensitométrie réalise une image en coupes 3D en tournant autour du patient, avec des scanners modernes utilisant des détecteurs semi-conducteurs.
• La qualité de l'image dépend du contraste, de l'atténuation, et de la gestion des phénomènes parasitaires comme le flou géométrique, cinétique ou diffusé.
• La radioprotection repose sur la loi linéaire sans seuil, avec des outils pour optimiser la dose selon le principe ALARA.
• Les détecteurs évoluent du film radiographique aux détecteurs numériques, offrant une meilleure efficacité et une réduction de l'irradiation.
• La calibration des systèmes est essentielle pour garantir la précision et la sécurité des examens radiologiques.

Concepts et définitions

• Rayonnement électromagnétique : flux de particules en mouvement rapide, avec énergie cinétique variée.
• Effet photo-électrique : absorption totale du photon par un électron, entraînant la création de lacunes électroniques.
• Effet Compton : diffusion partielle du photon, avec déviation de son trajet.
• Auto-atténuation : diminution du flux de rayons X par absorption ou diffusion dans l'anode ou les tissus.
• Unité Hounsfield (UH) : mesure de densité des tissus en tomodensitométrie, avec 0 UH pour l’eau et -1000 UH pour l’air.

Formules, lois, principes

• Atténuation du rayonnement : $ N = N_0 e^{-\mu x} $ où $ N $ est le nombre de photons transmis, $ N_0 $ le nombre incident, $ \mu $ le coefficient d’atténuation, $ x $ l’épaisseur.
• Contraste : $$ C = \frac{\text{signal objet} - \text{signal fond}}{\text{signal objet} + \text{signal fond}} $$
• Loi linéaire sans seuil : toute dose, même faible, peut induire un risque cancéreux.
• Indicateur dose surface (PDS) : $ \text{PDS} = \text{IDSP} \times \text{aire} $ (en mGy.cm²).
• Dose efficace : $ E = \text{PDL} \times k $ avec $ k $ spécifique de la zone, en mSv.

Méthodes et procédures

1. Production de rayons X
   • Charger le filament à chaud dans la cathode.
   • Accélérer les électrons par différence de potentiel $ U $ entre cathode et anode.
   • Produire des rayons X lors de l’interaction avec l’anode, principalement par rayonnement de freinage et fluorescence.
2. Réalisation d’une radiographie
   • Ajuster la tension (kV) et le courant (mA) selon tissu à imager.
   • Utiliser un diaphragme pour définir la zone.
   • Contrôler la dose via des indicateurs.
3. Tomodensitométrie
   • Scanner en rotation hélicoïdale ou cyclique.
   • Recueillir projections 2D pour reconstruction 3D.
   • Optimiser les paramètres (kV, mAs, pitch) pour équilibrer dose et qualité.

Exemples illustratifs

• Radiographie pulmonaire : transmission plus forte dans les poumons que dans les tissus mous, permettant de détecter une pneumonie.
• Tomodensitométrie cérébrale : différenciation des tissus par valeur UH, détection de lésions ou hémorragies.
• Radioprotection : utilisation d’un filtre en aluminium pour éliminer les basses énergies, respect du principe ALARA pour réduire la dose au patient.

Pièges et points d'attention

• Confondre effet photo-électrique et effet Compton : dominance dépend de l’énergie et du tissu.
• Négliger l’auto-atténuation dans l’analyse du spectre.
• Surévaluer la précision des détecteurs analogiques face aux détecteurs numériques.
• Ignorer l’impact des phénomènes de flou lors de la préparation et de l’interprétation des images.

Glossaire

• Rayons X : ondes électromagnétiques de haute énergie.
• Auto-atténuation : atténuation naturelle dans le tube ou les tissus.
• Coefficient d’atténuation (μ) : caractérise la capacité d’un matériau à atténuer les rayons X.
• Unité Hounsfield (UH) : unité de densité dans CT.
• ALARA : principe d’optimisation pour réduire la dose au maximum, tout en maintenant la qualité d’image.
• PDS : indicateur dose surface, mesure de la dose dans un examen radiologique.