Fiche de révision : Bases de l’imagerie médicale

📋 Plan du Cours

1. Modalités et signaux d’imagerie
2. Rayons X et contraste radiologique
3. Détection et radiologie numérique
4. Principes de la tomodensitométrie
5. Évolution technique du scanner
6. Unités Hounsfield et fenêtrage

📖 1. Modalités et signaux d’imagerie

★ À maîtriser

📌 Le scanner et l’IRM peuvent donner des résultats différents, comme l’illustre une hémiplégie gauche avec scanner normal mais IRM montrant une ischémie cérébrale.

• La radiologie standard et le scanner utilisent les rayons X et dépendent principalement de la densité électronique.

• L’IRM exploite les paramètres suivants:

  • la densité nucléaire
  • les temps de relaxation
  • la susceptibilité magnétique
  • la diffusion
  • le flux

Compléments

• La scintigraphie, la SPECT et la PET utilisent les rayonnements gamma, tandis que la scintigraphie et la SPECT explorent la densité électronique et la PET le métabolisme.

• L’échographie utilise les ultrasons et fournit des informations sur la densité atomique et l’effet Doppler.

💡 Astuce mémo

L’IRM montre l’ischémie cérébrale quand le scanner peut rester normal.

📖 2. Rayons X et contraste radiologique

🔑 Notions clés & Définitions

• Rayons X mous : Rayons X de basse énergie, autour de 30 keV, dont l’effet dominant est l’effet photoélectrique
• Rayons X pénétrants : Rayons X de haute énergie, autour de 100 keV, dont l’effet dominant est l’effet Compton

★ À maîtriser

• Pour les rayons X mous, le contraste eau-graisse est fort car l’effet est proportionnel à Z3, mais ces rayons traversent mal les structures denses et déposent une dose élevée.

• Pour les rayons X pénétrants, le contraste eau-graisse est faible car l’effet est proportionnel à Z, mais ces rayons traversent les structures denses et déposent une dose faible.

Compléments

• Les produits de contraste utilisés en radiologie comprennent notamment l’iode, caractérisé par un Z élevé, et le baryum.

💡 Astuce mémo

Rayons X mous : contraste fort mais dose élevée ; rayons pénétrants : contraste faible mais dose faible.

📖 3. Détection et radiologie numérique

🔑 Notions clés & Définitions

• Détecteur plan : Associe notamment un semi-conducteur en silicium amorphe, un circuit imprimé, un substrat de verre et un absorbeur en CsI

★ À maîtriser

• Les méthodes de détection comprennent:

  • le film
  • l’amplificateur de luminance
  • les capteurs plans

• Chaque photodiode de la technologie CCD représente un pixel dans l’image numérique finale.

Compléments

• Dans la technologie CCD, les photons sont convertis en lumière par un scintillateur, puis la lumière est conduite par une fibre optique et convertie en électrons par des photodiodes.

• 🔄 Le traitement d’image comprend:

  1. la détection du format
  2. la sélection de la taille d’image
  3. l’ajustement du fenêtrage
  4. l’auto-fenêtrage
  5. l’inversion de contraste

💡 Astuce mémo

Rayonnement → scintillateur → lumière → électrons → pixel.

📖 4. Principes de la tomodensitométrie

★ À maîtriser

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

• En tomodensitométrie, une coupe est divisée en voxels, représentés par des pixels, puis convertie en échelle de gris à partir d’une matrice de coefficients d’atténuation des rayons X.

Compléments

• L’EMI-scanner a été présenté en 1972 par Hounsfield et Ambrose.

• Un des premiers scanners commercialisés en 1974 produisait 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.

💡 Astuce mémo

Collimation → projections autour du corps → rétroprojection filtrée → coupe en niveaux de gris.

📖 5. Évolution technique du scanner

★ À maîtriser

• La première génération de scanners utilisait un mouvement de translation et de rotation avec un seul détecteur, tandis que la deuxième génération utilisait 30 détecteurs et un temps de pose de 18 secondes.

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

• En 1989, l’acquisition monocoupe spiralée associait une rotation continue, un déplacement de table continu, une rotation en 1 seconde et une matrice de 512 × 512 pixels.

• En 1998, l’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.

Compléments

• En 1987, le scanner à rotation continue avec déplacement séquentiel de table réalisait une rotation en 1 seconde, avec une matrice de 512 × 512 pixels et une image affichée toutes les 8 secondes.

💡 Astuce mémo

Translation-rotation → rotation seule → rotation continue → acquisition multicoupe.

📖 6. Unités Hounsfield et fenêtrage

🔑 Notions clés & Définitions

• Unités Hounsfield : Nombres scanner correspondant au coefficient d’atténuation des rayons X comparé à celui de l’eau, avec une plage allant de −1000 à +3000 UH
• Fenêtrage : Sélectionne une largeur de fenêtre W et un centre de fenêtre C afin d’adapter l’affichage des unités Hounsfield en niveaux de gris

★ À maîtriser

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

• L’œil humain ne perçoit qu’environ 30 à 40 niveaux de gris, alors que les densités radiologiques sont définies sur une plage de −1000 à +3000 UH.

Compléments

• Les exemples de fenêtrage cités sont la fenêtre pulmonaire et la fenêtre médiastinale.

💡 Astuce mémo

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

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des rayons X