Faculté des Sciences Service de Physique Biomédicale Delangre Sébastien LImagerie Médicale, Comment ça marche ?

Faculté des Sciences

Service de Physique BiomédicaleDelangre Sébastien

L’Imagerie Médicale, Comment ça marche ?

Université de Mons 2Service de Physique Biomédicale | Avenue du Champ de Mars, 24, 7000, Mons

Introduction La première image Les Rayons-X La Médecine Nucléaire L ’Echographie Autres techniques A venir …

Plan

INTRO. | LA PREMIÈRE IMAGE | LES RAYONS-X | LA MÉDECINE NUCLÉAIRE | L’ÉCHOGRAPHIE | A VENIR …


Ensemble des techniques d’acquisition d’images du corps humain

Outil indispensable aux médecins pour la pose de diagnostics

Utilisée en recherche médicale Elaboration de nouveaux traitements Fonctionnement du corps humain (cerveau, …)

Qu’est-ce que c’est ?INTRO. | LA PREMIÈRE IMAGE | LES RAYONS-X | LA MÉDECINE NUCLÉAIRE | L’ÉCHOGRAPHIE | A VENIR …


1895 : première radiographie par W. Röntgen Etudie les rayons cathodiques

La première image médicale

Cathode Anode

Tube à vide

Wilhelm Conrad Röntgen



RX envoyés sur la zone à radiographier plus ou moins absorbés par le corps Détection des RX qui traversent image

Projection 2D de la zone radiographiée

Les rayons-X : RadiographieINTRO. | LA PREMIÈRE IMAGE | LES RAYONS-X | LA MÉDECINE NUCLÉAIRE | L’ÉCHOGRAPHIE | A VENIR …

RX

Détecteur


Tube à RX

Spectre

Production des RXINTRO. | LA PREMIÈRE IMAGE | LES RAYONS-X | LA MÉDECINE NUCLÉAIRE | L’ÉCHOGRAPHIE | A VENIR …

Rayonnement de freinage

Pics d’émission


RX absorbés par les tissus coefficient d’absorption « m » :

Interaction tissus/RXINTRO. | LA PREMIÈRE IMAGE | LES RAYONS-X | LA MÉDECINE NUCLÉAIRE | L’ÉCHOGRAPHIE | A VENIR …

0xN N e


Constitué de deux éléments : Scintillateur (convertit les RX en lumière visible) Photomultiplicateur (convertissent la lumière en signal

électrique)

Le DétecteurINTRO. | LA PREMIÈRE IMAGE | LES RAYONS-X | LA MÉDECINE NUCLÉAIRE | L’ÉCHOGRAPHIE | A VENIR …

Source RX

Scintillateur

Collimateur

Photomultiplicateurs


Permet d’obtenir une image 3D du corps Effectue des projections RX sur 360° Traitement des données Image 3D

Les Rayons-X : CT-Scan/ ScannerINTRO. | LA PREMIÈRE IMAGE | LES RAYONS-X | LA MÉDECINE NUCLÉAIRE | L’ÉCHOGRAPHIE | A VENIR …

Traitement de données


Acquisition de données d’un Scanner

Scanner RX

90°

135°

45°0°

0°

90°

135°

( , )p r

Projections Sinogramme


Données issues d’un Scanner


Reconstruction de l’image

Scanner RX

0°45°

90°

135°

Image initiale

sinogramme4 projections

8 projections 32 projections



Fracture osseuse Angiographie : phlébite, … Mammographie : détection de

calcification, ganglions, … …

ApplicationsINTRO. | LA PREMIÈRE IMAGE | LES RAYONS-X | LA MÉDECINE NUCLÉAIRE | L’ÉCHOGRAPHIE | A VENIR …


Utilise des isotopes radioactifs S’accumulent dans certain organes (tumeurs, …) Émets des rayons g

La Médecine Nucléaire : ScintigraphieINTRO. | LA PREMIÈRE IMAGE | LES RAYONS-X | LA MÉDECINE NUCLÉAIRE | L’ÉCHOGRAPHIE | A VENIR …

Détectés par une g-caméra

! Pas d’image anatomique !


Détecte les rayons g émis par les isotopes

La g-CaméraINTRO. | LA PREMIÈRE IMAGE | LES RAYONS-X | LA MÉDECINE NUCLÉAIRE | L’ÉCHOGRAPHIE | A VENIR …

Radio-isotopes

Rayons g

Lumière visible

DigitaliseurCourant électrique

ImageTraitement de données

Photomultiplicateur

Cristal scintillant

g-caméra

Electronique


Eléments non-stables subissant des désintégrations Caractérisés par le temps t1/2

Le plus utilisés :

Les Radio-IsotopesINTRO. | LA PREMIÈRE IMAGE | LES RAYONS-X | LA MÉDECINE NUCLÉAIRE | L’ÉCHOGRAPHIE | A VENIR …

t1/2 t1/2 t1/2

0( ) tN t N e

9943mTc

1/2 1/266 699 0 99 9942 1 43 43

h hmMo Tc Tc

140Kev


Rayons g diffusés dans toutes les directions Bruit de Fond et Faible Résolution Utilisation d’un collimateur pour augmenter la résolution

Le CollimateurINTRO. | LA PREMIÈRE IMAGE | LES RAYONS-X | LA MÉDECINE NUCLÉAIRE | L’ÉCHOGRAPHIE | A VENIR …

Sans collimateur Avec collimateur

?

Cristal

Collimateur


Scintillateur : Cristal de NaI(Tl) transforme les photons g en lumière

visible

Photomultiplicateur : Transforment la lumière en signal électrique

Détection des Rayons gINTRO. | LA PREMIÈRE IMAGE | LES RAYONS-X | LA MÉDECINE NUCLÉAIRE | L’ÉCHOGRAPHIE | A VENIR …

g diffusé

g Non -diffusé

Scintillateur

Source g

Photomultiplicateurs


Permet d’obtenir des images 3D Effectue des projection sur 360° Sinogramme Reconstruction d’image image 3D

SPECT : Single Photon Emision Computed Tomography



Scintigraphie osseuse Détection de maladie cérébrale (Alzheimer, épilepsie, …) Mesure du flux sanguin dans le cœur Détection de tumeurs …


Patient sain Patient atteint de la maladie d’Alzheimer

Cœur


Utilise des ultra-sons pour créer des images

L ’échographieINTRO. | LA PREMIÈRE IMAGE | LES RAYONS-X | LA MÉDECINE NUCLÉAIRE | L’ÉCHOGRAPHIE | A VENIR …

Ondes émises dans le corps

Echo mesuré par la sonde

Image

temps

Réfléchies par les interfaces entre organes


Mesure le temps entre l’émission et la réception de l’onde

Vitesse de propagation

Fraction d’onde réfléchie/transmise

dépend des tissus 1 et 2

Construction de l’imageINTRO. | LA PREMIÈRE IMAGE | LES RAYONS-X | LA MÉDECINE NUCLÉAIRE | L’ÉCHOGRAPHIE | A VENIR …

t

v

Tissus 1t

x v t

Tissus 2

x v t

2t

Sonde


Ondes « sonores » (compression/dilatation) Générées par des pressions de la sonde

Cristal piézoélectrique transforme le voltage en déformation

Les ondesINTRO. | LA PREMIÈRE IMAGE | LES RAYONS-X | LA MÉDECINE NUCLÉAIRE | L’ÉCHOGRAPHIE | A VENIR …

Sonde

~Piézoélectrique

Matériau d’atténuation

Interface de couplage

Source électrique


Echographie du fœtus Image des muscles (déchirures, …), tendons, … …



Permet de mesurer le flux sanguin, le rythme cardiaque, …

Echographie DopplerINTRO. | LA PREMIÈRE IMAGE | LES RAYONS-X | LA MÉDECINE NUCLÉAIRE | L’ÉCHOGRAPHIE | A VENIR …

Sonde

2 cosonde reçus

globulesincident

v fv

f

Effet Doppler


Comparaison des techniquesAvantages Inconvénients Utilisations

Rayons-X- Bonne résolution ( ~

mm)- Acquisition d’image

rapide- Images anatomiques

- Dose de radiations (1-10 mSv)

- Fracture des os

- Angiographie- …

Scinti./SPECT

- Grande sensibilité (ne détecte que les isotopes)

- Faible résolution ( ~ cm)

- Dose de radiations- Acquisition d’image

lente - Pas d’images

anatomiques

- Détection de tumeurs

- Maladies cérébrales

- …

Echo. - Pas d’irradiation- Image en temps réel

- Pas d’image des os/poumons

- Images musculaires

- Cardiographie- …


PET-Scan : utilisation de radio-isotopes Imagerie par Résonance Magnétique (IRM)

Autres techniques d’imagerie

PET-ScanIRM


Combinaisons de plusieurs appareils SPECT/CT-Scan, PET/CT-Scan, …

Amélioration des techniques d’imagerie Nouvelles techniques

A venir …INTRO. | LA PREMIÈRE IMAGE | LES RAYONS-X | LA MÉDECINE NUCLÉAIRE | L’ÉCHOGRAPHIE | A VENIR …


Merci de votre attention !


« Introduction to Medical Imaging, Physics, Engineering and Clinical Applications », N. B Smith and A. Webb, Cambridge University Press

www.nobelprize.org, The official Website of the Nobel Price www.doctissimo.fr/html/sante/imagerie/

imagerie_sommaire.htma www.frm.org/index.html, La Fondation pour la Recherche

Médicale www.spiral.univ-lyon1.fr Wikipédia

Références

Documents

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