iamgerie medicale

1. Introduction au Rayons X
Lammouchi mariem
V0:15/04/2020
V1:16/04/2020

2. Plan
Généralité
Tube a rayons x
Principe de production des RX
Imagerie avec rayon x

3. Rayons x
Les rayonnements X sont des rayonnements électromagnétiques très pénétrants ;
 longueurs d'onde très courtes qui est de l’ordre de 5 pico mètre a 10 nanomètres.
 découvertes En 1895 par le physicien allemand Wilhelm Röntgen
 produits par des transitions électroniques
Dans le domaine médical les rayon x sont utilisés soit
-pour le diagnostic: imagerie médicale
-pour le traitement: accélérateur linéaire, cyclotrons…

4. Tube a rayon X

5. De quoi est constituée la cathode ?
 D’un ou deux filaments en tungstène permettant de créer une source d’électrons.
 D’une pièce de concentration (ou de focalisation) qui accueille et maintient en place le ou les
filaments.
 Les filaments traversé d’un courant de l’ordre de 300 a 500 Ma
 La chaleur est transmise aux électrons libres du métal sous forme d’énergie cinétique.
Grâce à ce gain d’énergie, les électrons sont arrachés du filament et forment un nuage électronique
autour des spires du filament .

6. De quoi est constitué le système d’accéléartion?
 C’est une enceinte sous vide en verre ou bien en céramique
 Dans laquelle régné un champ magnétique créé par la ddp appliqué au bornes du tube
accélère les électrons vers l’anode

7. De quoi est constituée l’anode ?
 Par un métal :
• Suffisamment dense (Z élevé) pour favoriser la production de RX.
• Température de fusion élevée pour résister aux températures secondaires aux interactions
électroniques.
 Le pinceau d’électrons heurte l’anode en produisant principalement de la chaleur (99%) et des
rayons X (1%)
 Peut être une anode fixe avec un angle d’inclinaison de 8° a 12° ou bien une anode tournante

8. Quel est le rôle de la gaine plombée du tube ?
 Les tubes sont enfermés dans une gaine plombée dont le rôle est
double :
_ protection mécanique de l ’enveloppe du tube (verre ou métal).
_ protection du personnel contre le rayonnement de fuite.
 Le tube est plongé dans un bain d’huile dans lequel se dissipe la
chaleur rayonnée par l’anode .

9. Le générateur HT
 Le tube à RX est alimenté par un générateur qui adapte le courant électrique du secteur aux
besoins du tube.
 Il comporte 2 circuits principaux :
– Le circuit basse tension pour l’alimentation du filament.
– Le circuit haute tension permettant l’obtention d’une DDP élevée et unidirectionnelle.
cette haute tension appliquée entre les bornes du tube à rayon X contrôle a la fois la qualité du
rayonnement et l'intensité désirée dans le tube ainsi que le mouvement de l'anode dans le cas
d’anode tournante.
 Il est contrôlé par un pupitre de commande.

10. Circuit haute tension
 Il transforme le courant alternatif basse tension du secteur en un courant continu haute tension
nécessaire à l’alimentation du tube
 La tension doit pouvoir varier de 40 à 150 kV

11. Les 5 principaux indicateurs
• Les tensions crêtes
• La puissance nominale
• La puissance maximale
• La capacité thermique maximale
• La dissipation thermique
Caractéristiques du tube a RX

12. Capacité thermique maximale :
• Représente la quantité maximale de chaleur que peut supporter l’anode
• Se mesure en élevant au maximum le temps de pose pour une tension et une
intensité de chauffage maximales et s’exprime en unité de chaleur (1 UC = 0,7
Joule)
Capacité thermique max (UC) = tension max (kV) x intensité de chauffage max
(mA) x temps de pose max (s)
• Capacité thermique d’un tube standard = 3 à 7 MUC

13. Dissipation thermique :
 l'évacuation de la chaleur ne peut se faire par conduction dans l'axe du rotor(risque de
grippage du à la dilatation) ;
 on choisit donc un élément mauvais conducteur de la chaleur : le molybdène pour l'axe de
rotation et pour la masse de l'anode
 on favorise l'évacuation calorique par convection (par rayonnement) en utilisant une masse
anodique lourde et épaisse ( graphite , céramique .etc. ) mais c'est toujours une piste en
alliage de tungstène qui est exposée au flux électronique

14. d
 la dissipation calorique par rayonnement
(en rouge) de l'anode vers le bain d'huile
est la plus précoce ,rapidement
décroissante -la dissipation calorique par
conduction (en vert) ; refroidissement de
l'huile par l'air refroidi) prend le relai et
prédomine après 5 minutes

15. Foyer thermique
 Le foyer thermique ou foyer réel correspond au point d’impact des électrons sur le disque de
l’anode = source du rayonnement X :
• Ses dimensions sont déterminées par la taille du filament et l’inclinaison de la piste du disque (angle
d’anode)

16. Foyer optique
 Le foyer optique ou foyer virtuel correspond à la projection géométrique du foyer thermique
 Il est de forme carrée
 Sa taille détermine la définition de l’image (résolution spatiale)
• Petit foyer (0,6 x 0,6 mm à 1x1 mm)
• Grand foyer (1,2x1,2 mm à 2x2 mm)

17. Petit et grand foyer
 Grand foyer = charge thermique importante
• Permettant l’obtention de temps de pose très courts
• Utilité pour limiter le flou cinétique
• Radiologie digestive, urinaire, pédiatrique
• Mais la taille de ces foyers génère un flou géométrique néfaste à la définition de l’image
 Petit foyer = charge thermique moindre
• Temps de pose rallongés = flou cinétique
• Mais diminution de la pénombre géométrique et augmentation de la définition de
l’image
• Imagerie ostéoarticulaire

18. Différence entre foyers

19. Production des rayons x
Les électrons émis par un filament dans lequel
circule un courant électrique, sont accélérés en
direction de l’anode par un champs électrique crée
par la ddp élevée et heurtent la cible en produisant
principalement de la chaleur (99%) et des rayons X
(1%) selon deux mécanismes associés
Freinage :L’émission d’un spectre continu
Collision :L’émission d’un spectre de raies

20. Production des rayons x
 Rayonnement de freinage:
L’électron incident subi la force d’attraction du
noyau atomique de la cible: Ralentissement
Déviation
Perte d’E sous forme de photons (l’energie de
freinage de l’électron entre 0 et E)
=>Spectre continu
*Ce phénomène est celui qui est utilisé dans les
générateurs à RX

21. Production des rayons x
 Les collisions
L’électron incident éjecte un électron de
son orbite
=>Réaménagement électronique par
déplacement des électrons d’une couche a
une autre et l’excédent d’E est rayonné
sous forme de rayonnement de fluorescence
=>Spectre caractéristique

22. Imagerie avec rayon X
 Principe:
Les rayons X traversent le corps humain en étant + ou -
absorbés selon la nature des tissus traversés.
Généralement l’interacion des rayons X avec la matière est
une absorption photoélectrique ou bien Diffusion de Compton.
Toutes les interactions participent à l’atténuation du faisceau
de photons des rayons X lors de son passage dans la matière.

23. Imagerie avec rayon X
 Image radiologique:
Les différences d'atténuation entre les régions sont responsables des différences de niveau
de gris de l’image radiologique. Le différentiel d'atténuation est lié à la densité des objets
et aux numéro atomique des atomes constituants.

24. Techniques d’imagerie médicale en radiologie
 Radiographie
La radiographie utilise les rayons X pour produire une image de l'intérieur du corps.
 Radioscopie
La radioscopie ou "fluoroscopie" utilise des rayons X pour produire sur un écran une image
dynamique de l'intérieur du corps en temps réel. A titre de comparaison, la radiographie est à la
photo ce que la radioscopie est à la vidéo.
 Scanner ¦ CT-Scan
Le scanner utilise des rayons X pour réaliser un nombre important d'images et obtenir une
image tridimensionnelle de l’intérieur du corps .La dose de radiation est beaucoup plus élevée
qu'avec une radiographie.

25. Radiographie Conventionnelle : L’écran-film
Émission d’un rayonnement par l’écran sous
l’effet du RX
• Création d’une image latente par impression
du film sensible
• Film à base de bromure d’argent dans une
cassette
• Révélation de l’image latente par procédés
chimiques
 Problème d’intensité lumineuse

26. Radiographie Numérique « COMPUTED RADIOGRAPHY »
 Écrans radio luminescents à mémoire (ERLM) = écrans photostimulables = plaques au
phosphore
 Ils ont la particularité de pouvoir stocker l'énergie transmise par les rayonnements ionisants,
dans une structure cristalline radiosensible. Par la suite, cette énergie est restituée par
photostimulation laser.
 La plaque est réutilisable: Réinitialisation par lumière blanche intense : suppression de
l’énergie résiduelle
 Avantages:
Visualisation directe, stockage, transmission
Dose patient inférieure car moins de reprise de l’examen
Post-traitement facilité

27. Radiologie DR : capteur plan
 Ils utilisent un des principes suivants
• la conversion des rayons X en charges électriques est directe dans une plaque de sélénium
amorphe de quelques centaines de microns d'épaisseur. Les charges électriques produites sont
récupérées sans autre conversion par une matrice de transistors ;
• la conversion des rayons X en charges passe par l'étape intermédiaire d'une conversion en
photons lumineux dans un scintillateur ou un phosphore. C'est la conversion indirecte

28. Radioscopie
 Amplificateur de luminance :
Constitué de deux écrans convertisseurs et un tube à vide.
• 1 er écran : conversion des RX en photons lumineux et libération d’e- de faible luminance
• Tube à vide : accélération des e- et focalisation > augmentation de l’intensité signal
• 2 ème écran : recueil des e- accélérés et conversion en image de forte intensité

29. Scanner ¦ CT-Scan
Tomodensitométrie
La TDM est la première modalité d'imagerie qui a permis d'explorer les
profondeurs du corps, coupe après coupe

30. Tomodensitométrie Historique
 Dates :
• 1972 : mise au point par Godfrey Newbold Hounsfield
• 1979 : prix Nobel de médecine
 Premiers prototypes :
• Uniquement le cerveau
• 2h30 pour une seule coupe

31. Principe
 C’est une analyse multidirectionnelle de
l’interaction des rayons X avec la matière,
 la mesure de l’intensité des rayons X transmis
suite à la traversée du corps est effectuée par
un détecteur placé dans le prolongement du
faisceau de rayons X.
 Les données acquises, collectées selon toutes
les directions du faisceau, sont utilisées pour
calculer et reconstruire mathématiquement en
niveau de gris ou de couleur une image en
trois dimensions.

32. Tomodensitométrie Principes
La réalisation d'une coupe
s'obtenait par un mouvement
de translation-rotation de
tube et de détecteur
un tube détecteur est
couplé à une barrette de
sept à soixante détecteurs
dans le plan de translation-
rotation du tube
une série de détecteurs (500
à 1000) correspond à la
largeur de la région étudiée.
Seul le mouvement de
rotation est utilisé auteur du
patient
Des détecteurs fixes, plusieurs
milliers, font une couronne
complète autour de l'anneau,
Seul le foyer des RX tourne
autour du malade

33. Cinquième génération
 On remplace le tube par une couronne en tungstène, grâce à un champ électrique tournant on fait tourner le
faisceau électronique le long de la couronne et le faisceau des rayons X nait de ces anneaux il est alors
collimaté sur plusieurs couronnes de détecteurs.

34. Constituants du scanner

35. 12
La table patient :
La table du scanner ou le patient s’installe tout le long de l’examen se
déplace verticalement et latéralement

36. 13
Moteur de déplacement verticalMoteur de déplacement horizontal
Déplacement de la table

37. 14
Le cœur du scanner à pour rôle principale la production des rayons X, leurs détection et la transmission
de l’information au centre de calcul. Il se compose d’un stator et d’un rotor.
Le Gantry

38. Générateur :
alimenter le tube à Rx, délivrant
· Haute tension continue (80-140 kV)
· Milliampérage constant (10-500mA)
· Avec une puissance totale de 50-60kW
CONSTITUTION D`UN SCANOGRAPHE

39. Émetteur (tube à Rx) :
 Anode tournante a foyer fin permettant l`émission d`un faisceau de
rayon x stable continu et homogene pendant la duree de l`acquisition
CONSTITUTION D`UN SCANOGRAPHE

40.  Filtrage :permettent la mise en forme des Rx , réalisé grace à une lame
métallique de faibe épaisseur
Permet :
-d’obtenir un spectre étroit
-approcher le monochromatisme
CONSTITUTION D`UN SCANOGRAPHE

41. Collimation:
 Collimation primaire:
-Limite l’irradiation inutile
-Détermine l’épaisseur de spire et le champs
d’acquisition
 Collimation secondaire:
-Arrête le rayonnement diffuse produit par le
Patient en dehors du faisceau primaire
-Doit être parfaitement aligne
sur la collimation primaire

42. CONSTITUTION D`UN SCANOGRAPHE
Détecteurs :transforment les photons X en
un signal électrique.
scintillateur: transformation des photons X
en photons lumineux.
photodiode:transformation des photons
lumineux en signal electrique.
photoamplificateur : amplifie le signal.

43. 18
Mode radio
Non systématique
Repérage positionnement des coupes d’examen
L’ensemble tube détecteur reste immobile pendant l’acquisition seule le lit avance
Mode de face tube au dessus
Mode radio profil tube sur le cote
Mode hélicoïdale
Rapidité d’acquisition
L’ensemble tube détecteur continue de tourner alors que le lit avance
Le faisceau décrit une hélice autours du patient
Acquisition d’un volume
Mode D’acquisition

44. Kilo voltage
Ampérage et temps d’acquisition
Champ d’acquisition
Epaisseur de spire
Pitch
Paramètre D’acquisition
Pitch
(detection)
=
Avancée du lit
Épaisseur de spire
X
Nombre de
Coupe au cours d’une rotation

45. MERCI POUR VOTRE ATTENTION