Pr

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24- Imagerie RX
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Les points essentiels

• Atténuation des rayons X
• Couche de demi-atténuation
• Image radiologique
• Contraste radiologique
• Tomographie assistée par ordinateur

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Atténuation des rayons X

• Latténuation progressive des rayons X à mesure
  quils traversent la matière est due
  principalement à leffet Compton et à leffet
  photoélectrique. Le nombre de rayons X atteignant
  la plaque photographique diminue selon la
  fonction exponentielle suivante

où N est le nombre de rayons X ayant parcouru la
distance x sans être diffusés N0 est le nombre
de rayons X émis par le tube µ est le
coefficient datténuation en m1 et x est la
distance parcourue par les rayons X, en m.
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Exemple 1
Un tube émet 5000 rayons X. Après avoir traversé
5 cm dune substance, 1340 rayons X atteignent la
plaque. Calculez le coefficient datténuation de
cette substance.
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Exemple 2
Quelle épaisseur de substance est-il nécessaire
pour que la moitié des rayons X soit diffusée
dans lexemple précédent?
Solution 2500 rayons X sont détectés sur 5000
initialement, doù 2500 5000 e 26,3
x 0,5   e 26,3 x ln (0,5)  26,3 x doù
x 0,026 m ou 2,6 cm.
Lépaisseur dune substance qui atténue de MOITIÉ
lintensité dun rayon X sappelle une couche de
demi-atténuation (CDA).
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Couche de demi-atténuation
Ainsi, puisque la loi sécrit N N0e µx et
que N N0/2 lorsque x (CDA), on a N0 / 2
N0e µ (CDA) ou 0,5 e µ (CDA) doù
ln(0,5) 0,693 µ (CDA) et CDA 0,693 /
µ où CDA couche de demi-atténuation en cm, ou
en mm µ coefficient datténuation, en cm1,
ou mm1. On réduit lintensité dun faisceau de
rayons X en plaçant à la sortie du tube un filtre
daluminium dont les épaisseurs disponibles
varient entre 1 mm et 5 mm.
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Image radiologique
Seuls leffet Compton et leffet photoélectrique
sont importants à considérer dans la production
dimages radiologiques. La diffusion des rayons
X par effet Compton produit un fond gris sur la
pellicule photographique sans information utile
pour limage résultante. En diminuant la tension
du tube, on peut réduire leffet Compton mais on
expose davantage le patient à des rayons X de
faible énergie. Leffet photoélectrique est
responsable de 2 phénomènes distincts les rayons
X provenant du tube peuvent être absorbés,
principalement par les substances de haute
densité comme les os. Finalement, il y a tous les
autres rayons X émis par lanode du tube qui
traversent les tissus mous du corps humain sans
être diffusés et vont sensibiliser la plaque
photographique en noircissant sa surface
chimique. Une image radiographique provient donc
de la différence entre les rayons X absorbés par
effet photoélectrique et les rayons X non
absorbés atteignant la plaque photographique.
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Image radiologique (suite)
Ainsi, toute plaque photographique exposée aux
rayons X du tube noircira de façon uniforme. Si
on place un membre entre le tube et la plaque,
les substances radio-opaques de grande densité
arrêteront les rayons X et produiront une zone
pale sur cette plaque alors que les structures
anatomiques de faible densité, plus facilement
traversées par les rayons X, vont plus ou moins
noircir celle-ci. Les zones grises sont en fait
des zones noires produites par des rayons X en
faible nombre. Le processus selon lequel une
image radiographique résulte de la différence
entre les rayons X qui traversent la cible et
ceux qui ne traversent pas sappelle labsorption
différentielle. Une image de qualité (bon
contraste) implique une grande absorption
différentielle on dit aussi contraste
radiologique.
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Contraste radiologique
Le contraste radiologique Cxy est le degré de
détection de limage dun objet par rapport à son
contour
où Nx et Ny sont le nombre de rayons X ayant
atteint la plaque photographique respectivement
dans une zone x et une zone y adjacentes.
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Contraste radiologique

• On administre parfois des produits de contraste.
• - permet de sélectivement opacifier des régions
  dintérêt
• - administrées oralement, par intraveineuse ou
  via cathéter

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Tomographie assistée par ordinateur
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Tomographie assistée par ordinateur (suite)
Dans cette technique, un faisceau étroit de
rayons X balaie une section transversale du
patient et un détecteur suivant la trajectoire du
faisceau atténué capte lintensité de celui-ci.
La rotation du faisceau peut atteindre 180 degrés
(une détection est captée à tous les degrés). Les
valeurs dintensités recueillies contiennent des
informations permettant de visualiser des zones
datténuation diverses réparties sur tout le
mince volume parcouru par le faisceau mobile.
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Tomographie assistée par ordinateur (suite)
Première génération
Technologie moderne
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Tomographie assistée par ordinateur (suite)
Simplifions notre approche en utilisant le
système suivant un tube à rayons X produit un
mince filet de rayonnement dirigé vers un petit
cube de 1 cm de côté possédant un coefficient
datténuation µ 0,1/cm. La loi datténuation
des rayons X nous dit alors quun faisceau avec
N1000 satténue à N 905 après avoir traversé
le cube N1 1000 e(0,1)x 905 De même, si
le même faisceau traverse un second cube
identique, son intensité deviendra N2
905 e(0,1)x 819 Un détecteur peut alors
capter lintensité du faisceau résultant dont la
valeur dépendra du nombre de cubes identiques
traversés par le faisceau. Si, par exemple, N
819, on conclut quil y avait 2 cubes sur le
trajet du faisceau si N 607, alors 5 cubes
apparaissent sur le trajet.
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Tomographie assistée par ordinateur (suite)
Les intensités mesurées permettent de savoir
combien de cubes identiques sont traversés par
chaque rayon X (nombres entre parenthèses) mais
rien ne nous informe sur la position verticale de
chacun de ces cubes. On peut aller chercher plus
dinformations en balayant les mêmes cubes avec
un faisceau de rayons X dans une direction
perpendiculaire à la précédente. Cette fois, les
rangées horizontales nous montrent que 2 cubes
sont rencontrés dans la première rangée, suivi de
3,1,0 et 3 dans les rangées suivantes. Encore
là, aucune information sur la position
horizontale précise des cubes. En fait, les
seules informations que les détecteurs nous
donnent ressemblent à ce quon pourrait observer
au bout de chaque rangée ou colonne de la grille
inconnue. Si une plaque photographique était
placée à droite ou en dessous de lensemble des
cubes, on ny verrait que des tons variables de
gris sans révélation dimage claire.
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Tomographie assistée par ordinateur (suite)
Là où il y a de los, une atténuation importante
est détectée et lon compte un cube de densité
9 une densité pourrait varier de 0 à 9 selon
les substances traversées. Pour simplifier notre
démonstration, on supposera que seul des cubes de
densité 0 ou 9 sont présents. Les valeurs
détectées varient entre 0 et 36 par exemple,
dans la colonne donnant la valeur égale à 27, il
y a 3 zones cubiques contenant de los le
faisceau traversant la ligne horizontale donnant
la valeur 9 ne traverse quune seule zone
cubique! Mais, en réalité, nous le savons parce
que nous avons triché! Nous montrons à lavance
dans la figure ci-dessus les zones cubiques
traversées par les rayons X.
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Tomographie assistée par ordinateur (suite)
Si on est honnête, tout ce que nous connaissons,
ce sont les valeurs déduites des 19 faisceaux qui
ont traversé la coupe étudiée. Or cette
information est suffisante pour nous donner une
image numérique. Par exemple , remarquez le 4ème
cube sur la seconde rangée, si on additionne
ensemble les valeurs de sa rangée, de sa colonne
et de sa diagonale, on obtient la valeur
181836 72. De même, le deuxième cube de la
troisième rangée donne 63. Si on examine les 25
cubes de cette coupe, on obtiendra toutes les
valeurs apparaissant à la figure ci-dessous et,
cest par la suite que le miracle saccomplit.
Commençons à noircir les cubes à partir de la
valeur la plus élevée. Bien sûr, si on se rend
jusquà la valeur minimale (9) cela ne serait
pas intéressant, mais, avec un peu dobservation,
on réalise que si lon arrête à 63, les zones
noircies correspondent étrangement aux zones
osseuses traversées par les rayons X.
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Exercices proposés
2401, 2403, 2404, 2405, 2407, 2410, 2411