Fiche de révision : Détection et fluoroscopie radiologique

📋 Plan du Cours

1. Transformation de l’image radiante
2. Couple écran-film argentique
3. Écrans renforçateurs et ERLM
4. Détecteurs numériques et capteurs plans
5. Capteurs plans indirects et matrice TFT
6. Capteurs CCD et conversions numériques
7. Amplificateur de brillance et fluoroscopie
8. Caractéristiques de l’amplificateur
9. Qualité et traitement de l’image

📖 1. Transformation de l’image radiante

🔑 Notions clés & Définitions

• Image radiologique : Visible résultant de la transformation de l’image radiante invisible, transportée par le faisceau de rayons X ayant traversé le sujet, au moyen d’un détecteur.

★ À maîtriser

📌 La radioscopie produit une image mobile en temps réel, tandis que la radiographie produit une image statique, analogique ou numérique, obtenue en temps différé.

Compléments

• Les principaux systèmes de détection sont:
  • l’amplificateur de luminance
  • le couple écran-film
  • l’écran radio-luminescent à mémoire
  • le capteur plan
  • les capteurs CCD ou CMOS

💡 Astuce mémo

Radioscopie = vidéo en temps réel, radiographie = photographie figée

📖 2. Couple écran-film argentique

🔑 Notions clés & Définitions

• Film radiographique : Détecteur composé de cristaux de bromure d’argent dispersés dans une gélatine, portés par un support en polyester et recouverts d’une ou deux émulsions.

★ À maîtriser

• 🔄 Le traitement du couple écran-film suit plusieurs étapes: les rayons X font émettre de la lumière à l’écran, la lumière impressionne le film sensible, le film est développé à l’abri de la lumière, le film est fixé

📌 Un film à haut contraste possède une pente sensitométrique rapide, tandis qu’un film à bas contraste possède une pente plus faible et une latitude d’exposition plus grande.

Compléments

• La courbe sensitométrique d’un film est une courbe en S représentant le noircissement du film en fonction du logarithme de l’exposition aux rayons X.

💡 Astuce mémo

RX → lumière → image latente → révélation → fixation

📖 3. Écrans renforçateurs et ERLM

🔑 Notions clés & Définitions

• Écran renforçateur : Corps luminescent qui émet de la lumière sous l’action des rayons X et impressionne l’émulsion du film placé à son contact.

★ À maîtriser

• Dans le noircissement du film, les photons X contribuent pour environ 10 %, tandis que les écrans renforçateurs contribuent pour environ 90 %.

📌 Les écrans rapides diminuent l’irradiation mais produisent une image plus granuleuse, tandis que les écrans lents donnent une image plus fine au prix d’une exposition plus importante.

• Une plaque ERLM utilise des cristaux de fluorohalogénure de baryum activés à l’europium, qui stockent une image latente phosphorescente lisible ultérieurement par photostimulation laser.

• 🔄 La lecture d’une plaque ERLM suit cette séquence:

  1. ouverture de la cassette
  2. balayage laser de la plaque
  3. collecte de la lumière émise
  4. conversion en signal électrique
  5. numérisation
  6. effacement par une forte lumière

Compléments

• La couche active d’un écran renforçateur contient des cristaux luminescents, notamment du tungstate de calcium ou des terres rares, incorporés dans un liant et mesurant environ 200 à 300 μm d’épaisseur.

💡 Astuce mémo

Écran renforçateur → davantage de lumière → moindre exposition du film

📖 4. Détecteurs numériques et capteurs plans

🔑 Notions clés & Définitions

• Matrice TFT : Constituée d’unités de détection comprenant une électrode de collection ou une photodiode, un condensateur de stockage et un transistor servant d’interrupteur de lecture.

★ À maîtriser

📌 En conversion directe, les photons X sont transformés directement en charges électriques, tandis qu’en conversion indirecte les photons X sont d’abord transformés en lumière puis en charges électriques.

• Un capteur plan direct au sélénium amorphe convertit les photons X en charges électriques, collecte ces charges dans une matrice TFT, puis les numérise pour former l’image digitale.

• 🔄 Le capteur plan indirect fonctionne en trois étapes:

  1. conversion des photons X en lumière dans le scintillateur
  2. conversion de la lumière en charges électriques dans les photodiodes
  3. collecte des charges dans une matrice TFT

• Les avantages de l’image numérique comprennent l’archivage, le retraitement, la transmission en réseau et une réduction possible de l’exposition aux rayons X grâce à sa grande latitude de pose.

Compléments

• Les capteurs plans directs au sélénium offrent une excellente résolution spatiale, mais leur rémanence empêche leur utilisation aisée pour les examens dynamiques.

• Les capteurs plans indirects sont non rémanents et peuvent être utilisés en dynamique, mais l’épaisseur accrue du scintillateur augmente le flou du détecteur et diminue la résolution spatiale.

• Le système ERLM peut réduire la dose de 25 à 50 %, mais une diminution excessive de la dose augmente le bruit et la granulation de l’image.

💡 Astuce mémo

Conversion directe : RX → charges ; conversion indirecte : RX → lumière → charges

📖 5. Capteurs plans indirects et matrice TFT

★ À maîtriser

📌 Pour utiliser une machine en examen dynamique, il faut réduire la taille de la matrice, par réduction de la taille ou du nombre de pixels, ce qui entraîne une baisse de la résolution spatiale.

📌 Les capteurs plans indirects offrent une bonne absorption des photons X et une réduction de la dose patient, mais leur qualité d’image est inférieure à celle des systèmes directs et l’augmentation de l’épaisseur du scintillateur accroît le flou du détecteur.

• Dans une matrice TFT, le circuit d’adressage ferme les transistors successivement pour libérer les charges des condensateurs vers le circuit de lecture, qui amplifie le signal et le transforme en signal numérique par le CAN.

Compléments

• Chaque unité de détection d’une matrice TFT comprend une électrode de collection en conversion directe ou une photodiode en conversion indirecte, un condensateur de stockage des charges et un transistor interrupteur du circuit de lecture.

💡 Astuce mémo

Scintillateur plus épais → meilleur rendement photonique mais davantage de flou

📖 6. Capteurs CCD et conversions numériques

📝 Points essentiels

• Dans un capteur CCD, le scintillateur transforme les photons X en lumière, le système optique dirige cette lumière vers la matrice CCD, puis la matrice transforme les photons lumineux en électrons et en image.

• L’efficacité quantique de détection des capteurs CCD est de 60 %, contre 20 % pour le couple écran-film et 25 % pour les écrans radioluminescents à mémoire.

📌 Les capteurs CCD transforment les charges présentes sur le pixel en tension, qui est ensuite amplifiée et quantifiée numériquement, tandis que les capteurs CMOS mesurent directement le courant électrique créé par la lumière.

📌 La conversion directe offre une meilleure résolution spatiale avec des pixels de 50 à 100 μm et une cadence pouvant atteindre 60 images par seconde, tandis que la conversion indirecte possède une durée de vie plus longue.

💡 Astuce mémo

CCD transforme les charges en tension, CMOS mesure directement le courant

📖 7. Amplificateur de brillance et fluoroscopie

🔑 Notions clés & Définitions

• Amplificateur de brillance : Système qui transforme une image photonique de rayons X en image électronique afin d’en augmenter l’intensité et de visualiser des images en temps réel.

★ À maîtriser

• Dans l’amplificateur de brillance, l’écran d’entrée transforme les rayons X en électrons, la tension accélère ces électrons, les électrodes les focalisent, puis l’écran de sortie transforme le faisceau électronique en lumière visible transmise à un écran de télévision.

📌 La focalisation électronique peut être réglée par des variations de potentiel afin que l’écran secondaire recueille toute la surface de l’écran primaire ou seulement une partie, réalisant ainsi un zoom optique.

Compléments

• La photocathode de l’écran primaire émet des électrons lorsqu’elle est éclairée et l’anode de l’écran secondaire, soumise à une tension positive, transforme les électrons en lumière visible.

• La fluoroscopie permet notamment:

  • L’étude du transit œsogastroduodénal
  • Le lavement baryté
  • La cystographie
  • L’urographie intraveineuse
  • L’hystérographie
  • L’arthrographie
  • L’angiographie veineuse ou artérielle

💡 Astuce mémo

RX → lumière → électrons → lumière → image vidéo

📖 8. Caractéristiques de l’amplificateur

🔑 Notions clés & Définitions

• Rémanence : Persistance de l’illumination de l’écran après l’exposition, exprimée en pourcentage de l’intensité initiale en fonction du temps.

★ À maîtriser

• Le champ nominal d’un amplificateur correspond au diamètre de l’écran primaire et vaut typiquement 33 cm ou 14 cm, tandis que le champ utile vaut environ 26 cm ou 11 cm.

📐 Formule — Le gain de l’amplificateur est défini par $Gain = \frac{signal\ de\ sortie\ lumineux}{signal\ d’entrée\ en\ rayons\ X}$.

📌 En grand champ, la quantité d’électrons et de photons augmente, ce qui améliore le rapport signal sur bruit et la résolution, tandis qu’en petit champ le rapport signal sur bruit et la résolution diminuent mais l’irradiation augmente.

Compléments

• La rémanence élevée provoque une traînée appelée queue de comète lorsque le patient bouge et gêne l’étude des phénomènes rapides.

💡 Astuce mémo

Grand champ : meilleur rapport signal/bruit ; petit champ : plus irradiant

📖 9. Qualité et traitement de l’image

🔑 Notions clés & Définitions

• Pouvoir séparateur : Nombre de lignes parallèles alternativement noires et blanches que l’œil peut juste distinguer, exprimé en paires de lignes par centimètre.
• Résolution temporelle : La résolution temporelle est le nombre d’images pouvant être acquises par unité de temps et augmente lorsque la rémanence de l’amplificateur et de l’écran de visualisation diminue.

★ À maîtriser

• La résolution spatiale dépend notamment:

  • De la structure des écrans primaire et secondaire
  • De l’optique électronique
  • Du nombre de lignes de la caméra
  • De l’échantillonnage
  • De la taille des pixels
  • Du rapport signal sur bruit

• Le CAN échantillonne le signal électrique à des instants précis, numérise ce signal en nombres binaires placés dans les pixels correspondants, puis un calculateur transforme l’image numérique brute en image traitée.

📌 La distorsion géométrique déforme l’image sur les bords lorsqu’un grand champ est utilisé, tandis que le vignettage correspond à un noircissement plus faible sur les bords du champ.

Compléments

• Les traitements numériques comprennent notamment:
  • Le renforcement des contours
  • Le fenêtrage
  • Le lissage
  • La soustraction

💡 Astuce mémo

Rémanence élevée → traînée des objets mobiles → résolution temporelle diminuée

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des détecteurs numériques

Comparaison des conversions des capteurs plans