Fiche de révision : Bases de l’imagerie médicale

📋 Plan du Cours

1. Modalités et signaux d’imagerie
2. Radiologie par rayons X
3. Détection et radiologie numérique
4. Tomodensitométrie et reconstruction
5. Évolution des scanners
6. Qualité et unités Hounsfield
7. Affichage et fenêtrage

📅 Repères chronologiques

1. 1972L’EMI-scanner est présenté par Hounsfield et Ambrose.
2. 1974Un des premiers scanners commercialisés acquiert et reconstruit une coupe en 7 minutes, avec une matrice de 80 × 80 pixels, un champ de vue de 25 cm et une résolution spatiale de 1,3 mm.
3. 1987La rotation continue avec déplacement séquentiel de la table permet une rotation en 1 seconde et l’affichage d’une image toutes les 8 secondes, avec une matrice de 512 × 512 pixels.
4. 1989L’acquisition monocoupe spiralée associe une rotation continue et un déplacement continu de la table, avec une rotation en 1 seconde et une matrice de 512 × 512 pixels.
5. 1998L’acquisition multicoupe spiralée permet 4, 8 ou 16 coupes par rotation, soit 8, 16 ou 32 coupes par seconde, avec une rotation de 0,5 seconde.

📖 1. Modalités et signaux d’imagerie

★ À maîtriser

• Les principales modalités d’imagerie présentées sont:
  • la radiologie standard
  • le scanner
  • la scintigraphie SPECT
  • la TEP
  • l’échographie
  • l’IRM

📌 La radiologie standard et le scanner utilisent les rayons X et renseignent principalement sur la densité électronique, tandis que la scintigraphie SPECT et la TEP utilisent des rayonnements gamma et renseignent respectivement sur la densité électronique associée au métabolisme et sur le métabolisme.

• L’IRM utilise des radiofréquences et peut renseigner sur la densité nucléaire, les temps de relaxation, la susceptibilité magnétique, la diffusion et le flux.

Compléments

• L’échographie utilise les ultrasons et exploite la densité atomique ainsi que l’effet Doppler.

• Une hémiplégie gauche peut être associée à un scanner normal alors que l’IRM montre une ischémie cérébrale.

💡 Astuce mémo

Le scanner montre la densité électronique, tandis que l’IRM explore notamment la relaxation, la diffusion et le flux.

📖 2. Radiologie par rayons X

★ À maîtriser

• Les rayons X de basse énergie, autour de 30 keV, sont des rayons mous dont l’effet principal est l’effet photoélectrique.

• Pour les rayons X mous, l’absorption est proportionnelle à Z3, ce qui produit un fort contraste entre l’eau et la graisse, mais ces rayons traversent mal les structures denses et déposent une dose élevée.

• Les rayons X de haute énergie, autour de 100 keV, sont des rayons pénétrants dominés par l’effet Compton.

Compléments

• Pour les rayons X pénétrants, l’absorption est proportionnelle à Z, ce qui produit un faible contraste entre l’eau et la graisse, une meilleure traversée des structures denses et un dépôt de dose faible.

• Les produits de contraste présentés comprennent l’iode, caractérisé par un numéro atomique élevé, et le baryum.

💡 Astuce mémo

Rayons X mous : contraste élevé mais faible pénétration ; rayons X pénétrants : contraste plus faible mais meilleure traversée.

📖 3. Détection et radiologie numérique

★ À maîtriser

• La détection radiologique peut utiliser:

  • un film
  • un amplificateur de luminance
  • des capteurs plans en radiologie numérique

• 🔄 Dans la technologie CCD, la conversion suit les étapes suivantes: les photons produisent de la lumière dans un scintillateur, la lumière est transmise par une fibre optique, les photodiodes convertissent la lumière en électrons, chaque photodiode représente un pixel de l’image numérique finale

Compléments

• Un détecteur plan associe notamment:

  • un semi-conducteur en silicium amorphe
  • un substrat de verre
  • un absorbeur en iodure de césium, noté CsI

• 🔄 Le traitement d’une image numérique comprend:

  1. la détection du format
  2. la sélection de la taille d’image
  3. l’ajustement ou l’autofênêtrage
  4. l’inversion du contraste

💡 Astuce mémo

Rayons X → absorbeur → lumière → charge électronique → pixel.

📖 4. Tomodensitométrie et reconstruction

📝 Points essentiels

• Le scanner, ou tomodensitométrie, produit des images en coupes par rayons X, selon une reconstruction informatique fondée sur des projections autour du corps.

• 🔄 La production d’une coupe scanner repose sur: la collimation des rayons X selon l’épaisseur de coupe, l’acquisition de projections autour du corps, la reconstruction par rétroprojection filtrée

• Le scanner divise la coupe en voxels, représentés par des pixels sur l’image, puis convertit les coefficients d’atténuation des rayons X en niveaux de gris.

💡 Astuce mémo

Collimer, projeter autour du corps, puis reconstruire la coupe.

📖 5. Évolution des scanners

📝 Points essentiels

📌 La première génération de scanners utilise un détecteur et des mouvements de translation et de rotation, tandis que la deuxième génération utilise 30 détecteurs et un temps de pose de 18 secondes.

• La troisième génération de scanners utilise environ 300 détecteurs et une rotation seule, avec un temps d’acquisition de 2 à 5 secondes.

💡 Astuce mémo

La rotation continue et l’acquisition spiralée → accélèrent l’acquisition et permettent l’imagerie multicoupe.

📖 6. Qualité et unités Hounsfield

🔑 Notions clés & Définitions

• Unité Hounsfield : mesure du coefficient d’atténuation des rayons X comparé à celui de l’eau

★ À maîtriser

• Sur l’échelle des unités Hounsfield, l’eau vaut 0 UH et l’air vaut −1000 UH.

• Les densités radiologiques sont exprimées par des nombres scanner allant de −1000 à +3000 UH.

Compléments

• L’œil humain ne perçoit qu’environ 30 à 40 niveaux de gris, malgré l’étendue des nombres scanner.

💡 Astuce mémo

L’eau vaut 0 UH, l’air −1000 UH et l’os atteint environ +3000 UH.

📖 7. Affichage et fenêtrage

🔑 Notions clés & Définitions

• Fenêtrage : adaptation de l’affichage des densités scanner à une échelle de gris en réglant la largeur de fenêtre W et le centre de fenêtre C

📝 Points essentiels

• Une fenêtre pulmonaire et une fenêtre médiastinale sont des réglages de fenêtrage adaptés à des régions d’intérêt différentes.

💡 Astuce mémo

La largeur règle l’étendue des densités visibles, tandis que le centre déplace cette plage.

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des rayons X