Fiche de révision : Bases de l’imagerie médicale

📋 Plan du Cours

1. Modalités et signaux d’imagerie
2. Rayons X et contraste radiologique
3. Détecteurs et radiologie numérique
4. Fonctionnement général du scanner
5. Évolution technologique du scanner
6. Densités et fenêtrage scanner

📅 Repères chronologiques

1. 1974L’un des premiers scanners commercialisés nécessitait 7 minutes pour acquérir et reconstruire une coupe, avec une matrice de 80 × 80 pixels, un champ de vue de 25 cm et une résolution spatiale de 1,3 mm.
2. 1987Le scanner à anneau de glissement permettait une rotation continue, une rotation de 1 seconde sur 360 degrés, une matrice de 512 × 512 pixels et l’affichage d’une image toutes les 8 secondes.
3. 1989L’acquisition monocoupe spiralée associait une rotation continue à un déplacement de table continu, avec une rotation d’une seconde sur 360 degrés, une matrice de 512 × 512 pixels et une image affichée toutes les 8 secondes.
4. 1998L’acquisition multicoupe spiralée permettait 4, 8 ou 16 coupes par rotation, soit 8, 16 ou 32 coupes par seconde, avec une rotation de 0,5 seconde et une résolution temporelle minimale de 250 ms.

📖 1. Modalités et signaux d’imagerie

★ À maîtriser

• Les principales modalités d’imagerie utilisent les agents physiques suivants:
  • Radiographie standard : rayons X et densité électronique
  • Scanner : rayons X et densité électronique
  • Scintigraphie SPECT et TEP : rayonnements gamma, densité électronique et métabolisme
  • Échographie : ultrasons, densité atomique et effet Doppler
  • IRM : radiofréquences, densité nucléaire, temps de relaxation, susceptibilité magnétique, diffusion et flux

Compléments

• Le spectre électromagnétique comprend notamment:

  • Rayons cosmiques
  • Rayons X et gamma
  • Ultraviolets
  • Lumière visible
  • Infrarouges
  • Micro-ondes
  • Ondes radio

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

💡 Astuce mémo

RX et γ explorent l’atténuation, l’IRM les propriétés nucléaires et magnétiques

📖 2. Rayons X et contraste radiologique

★ À maîtriser

📌 Les rayons X de basse énergie, autour de 30 keV, sont des rayons mous dominés par l’effet photoélectrique ; leur effet est proportionnel à Z3, ils produisent un fort contraste entre l’eau et la graisse, 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 ; leur effet est proportionnel à Z, ils produisent un faible contraste entre l’eau et la graisse, traversent les structures denses et déposent une dose faible.

Compléments

• La radiologie peut utiliser des produits de contraste, notamment l’iode, dont le numéro atomique Z élevé renforce l’atténuation des rayons X, et le baryum.

💡 Astuce mémo

RX mous : contraste élevé mais dose élevée ; RX pénétrants : contraste faible mais dose faible

📖 3. Détecteurs et radiologie numérique

🔑 Notions clés & Définitions

• Détecteur plan : Associe un absorbeur en iodure de césium, un substrat de verre, du silicium amorphe et un circuit imprimé avec contacteur électronique.

★ À maîtriser

• La détection radiologique peut être réalisée par:

  • Film
  • Amplificateur de luminance
  • Capteurs plans

• Dans la technologie CCD, les photons sont convertis en lumière par un scintillateur, puis en électrons par des photodiodes à faible bruit de fond ; chaque photodiode représente un pixel de l’image numérique finale.

Compléments

• Le traitement numérique permet de détecter le format, de sélectionner la taille de l’image, d’ajuster ou d’automatiser le fenêtrage, d’inverser le contraste, puis de stocker, transmettre et retraiter l’image.

💡 Astuce mémo

Absorption → lumière → électrons → pixel

📖 4. Fonctionnement général du scanner

🔑 Notions clés & Définitions

• Tomodensitométrie : Technique utilisant les rayons X, la densité électronique et une reconstruction informatique ; le premier scanner EMI a été présenté en 1972 par Hounsfield et Ambrose.

★ À maîtriser

• 🔄 La production d’une coupe scanner repose sur:
  1. Collimation des rayons X selon l’épaisseur de coupe
  2. Acquisition de projections autour du corps
  3. Reconstruction par rétroprojection filtrée

Compléments

• Une coupe scanner est divisée en voxels caractérisés par des coefficients d’atténuation des rayons X, puis ces voxels sont représentés par des pixels et convertis en niveaux de gris.

💡 Astuce mémo

Collimation → projections → reconstruction → coupe en niveaux de gris

📖 5. Évolution technologique du scanner

📝 Points essentiels

• Les générations de scanner sont passées d’un système à un détecteur avec translations et rotations, à un système de 30 détecteurs, puis à un système de 300 détecteurs permettant une rotation seule en 2 à 5 secondes.

💡 Astuce mémo

Translation-rotation → rotation continue → acquisition spiralée multicoupe

📖 6. Densités et fenêtrage scanner

🔑 Notions clés & Définitions

• Unités Hounsfield : Nombres scanner qui expriment le coefficient d’atténuation des rayons X comparé à celui de l’eau ; l’eau vaut 0 UH et l’air vaut −1000 UH, tandis que l’échelle radiologique s’étend de −1000 à +3000 UH.
• Fenêtrage : Adapte l’affichage des densités scanner en choisissant une largeur de fenêtre W et un centre de fenêtre C pour convertir les valeurs en niveaux de gris.

★ À maîtriser

• Les densités radiologiques sont définies par des nombres scanner allant de −1000 à +3000 UH, mais l’œil humain ne perçoit qu’environ 30 à 40 niveaux de gris.

Compléments

• Le scanner utilise notamment une fenêtre pulmonaire et une fenêtre médiastinale pour adapter l’affichage aux densités des régions examinées.

💡 Astuce mémo

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

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des rayons X