LE SCANNER MEDICALguidekt.net/TRANSFERTS/UCAD/BIOPHYSIQUE 2015/COURS 5 LA RAD… · Hounsfield a choisi une échelle qui affecte aux quatre densités fondamentales les valeurs suivantes

LE SCANNER MEDICAL

DR ABDOULAYE TAYE

UNIVERSITE ALIOUNE DIOP DE BAMBEYPRESENTATION AU SEMINAIRE DU JEUDI 15 AVIL 2014

À l‘hopital Abass NDAO

PLAN GENERAL

• OBJECTIFS

• INTRODUCTION

• NATURE, PRORIETES ET PRODUCTION DES RAYONS X

• CONSTITUTION ET FONCTIONNEMENT D’UN TUBE A RAYON X

• FORMATION DE L’IMAGE

• LE SCANNER MEDICAL

• PARAMETRES D’ACQUISITION ET DE RECONSTRUCTION

INTRODUCTION

La tomodensitométrie X (TDM) ou scanographie, appelée « Computerized Tomography» par les Anglo-Saxons, est une méthode de diagnostic radiologique tomographique,permettant d'obtenir des coupes transversales, reconstruites à partir de la mesure ducoefficient d'atténuation du faisceau de rayons X dans le volume étudié. Latomodensitométrie a connu un essor considérable, justifié par son intérêt diagnostiqueet l'amélioration continue de ses performances techniques. Elle représente l'une desapplications les plus réussies et les plus fécondes de l'application de l'informatique à lamédecine et à l'imagerie médicale. Le scanner utilise le même principe que laradiologie normale sauf que dans ce cas, le tube a rayons X tourne rapidement autourdu patient couché, permettant ainsi une découpe précise de l'endroit du corps àobserver. Le scanner permet d'observer l'ensemble du corps en trois dimensions. Latechnique du scanner permet l’exploitation précise de nombreux organes. L’avantagede cette technique par rapport à la radiologie classique est l’obtention, grâce à sasensibilité, de résultats, coupe par coupe, des éléments jusqu’alors confondus sur lesclichés radiographiques standards. En effet, en radiologie classique, le faisceau derayons X projette sur une plaque radiographique les ombres des organes traversés enles confondant. Les zones entourées par des tissus plus denses (comme les os) ne sontdonc pas visibles.

INTRODUCTIONLe scanner X pallie cet inconvénient : il permet de visualiser tous les éléments profonds del’organisme. Son principe est en effet de choisir un plan de coupe et d’effectuer de multiplesprojections sous différents angles afin de connaître le coefficient d’atténuation en chaque pointdu plan. Le procédé est du à Bocage (1920) et la première tomographie a été réalisée parChamberlain (1935). L’objectif de ce cours est de comprendre la constitution et lefonctionnement de l’appareil scanner.

Après un rappel sur le principe de formation de l'image et les flous qui la détériorent dans lechapitre 3, les différents éléments constitutifs de la chaîne d'acquisition de l'image enscannographie sont décrits dans cette partie en insistant brièvement sur le principe de mesure etde calcul mathématique et le système de détection qui est en constante évolution.Dans la suite seront abordés les paramètres d'acquisition et de reconstruction de l'image ensoulignant les différences entre acquisition monocoupe et multicoupe. Enfin, l'analyse desparamètres gouvernant la qualité d'image permet de démontrer les progrès importants obtenusnotamment en termes de résolution spatiale et temporelle.

BASES PHYSIQUES DE LA TOMODENSITOMETRIELa tomodensitométrie repose sur deux principesfondamentaux :

1° On mesure la densité de tissus traversés par un faisceaude RX à partir du calcul du coefficient d'atténuation. Si lefaisceau de RX, à la sortie du tube, est rendumonochromatique ou quasi-monochromatique par unefiltration appropriée, on peut calculer le coefficientd'atténuation correspondant au volume de tissu irradié, parapplication de la formule générale d'absorption des rayons Xdans la matière.

I : intensité du faisceau de RX après traversée d'une épaisseur x de matière,

Io : intensité initiale du faisceau de RX,

x : épaisseur de matériau traversé

µ : coefficient d'absorption linéaire du matériau traversé (exprimé en cm-1)

BASES PHYSIQUES DE LA TOMODENSITOMETRIE

Hounsfield a choisi une échelle qui affecte aux quatre densités fondamentales les valeurs

suivantes :

Air = -1000

Graisse = - 60 à - 120

Eau = 0

Os = + 1000.

Ainsi, on définit l'indice Hounsfield (IH) par la formule mathématique suivante:


2° L'image de la coupe d'un objetirradié par un faisceau fin de RX, estreconstituée à partir d'un grandnombre de mesures du coefficientd'atténuation, effectuées selondiverses incidences. On recueille ainsitoutes les données, qui proviennentdes volumes élémentaires de matière,grâce aux détecteurs. A l'aide d'uncalculateur, on attribue aux surfacesélémentaires de l'image reconstruite àpartir des données projetées sur unematrice de reconstruction, une tonalitéplus ou moins importante en fonctiondes coefficients d'atténuation.

BASES PHYSIQUES DE LA TOMODENSITOMETRIELe scanner X, étudie l'atténuation d'un faisceau de rayons X, au cours de la

traversée d'un segment du corps. Toutefois, plusieurs éléments le différencient de la radiologie classique :

L'étude de l'atténuation se fait sur un faisceau de rayons X étroit, défini par une

collimation portant à la fois sur le faisceau et le détecteur de rayons X.

Les détecteurs étaient faits de cristaux à scintillation ou de chambres d'ionisation

permettant de quantifier l'atténuation du faisceau de RX.

Actuellement, les détecteurs à semi-conducteurs ont pris le dessus dans la

technologie des détecteurs des scanners hélicoïdaux, donnant une bien meilleure

réponse :

Plus de 90% de l'information est restituée pour des détecteurs à semi-conducteurs

Et un rendement de 50 à 90 % pour les détecteurs à gaz (chambre d'ionisation au Xe).


• Quelque soit le détecteur, la sensibilité est considérablement plus grande que celle des filmsradiologiques. L'ensemble générateur et détecteurs de rayons X est solidarisé par un montagemécanique rigide qui définit un plan de détection. L'objet à étudier est placé dans le faisceau,le dispositif fournit une mesure de l'atténuation du rayonnement dans ce plan. A l'aide desdétecteurs, on obtient une série de mesures de l'atténuation résultant de la traversée d'unetranche du corps. Une seule de ces projections (ensemble des signaux électriques fourni par latotalité des détecteurs pour un angle de rotation donné) ne suffit pas à reconstituer lastructure de la coupe. Un mouvement de rotation de l'ensemble autour du grand axe de l'objetexaminé, permet alors d'enregistrer des profils résultants de la traversée de la même coupesuivant différentes directions. L'utilisation de méthodes mathématiques complexes nécessitantl'emploi d'ordinateurs conduit, par « rétro projection » sur une matrice de reconstruction desdifférents profils, à construire l'image de la distribution des coefficients d'atténuation au niveaude la section examinée.

• La matrice des scanographes récents varie entre 320*320 et 512*512, ce qui représente ungrand nombre de mesures et une bonne définition de l'image scannographique (le pixel est lasurface de la base du voxel, qui est très inférieur à 1 mm², ses côtés mesurent 0.2 mm avec lesmatrices 512*512). Quant à l'épaisseur de coupe, hauteur du voxel, elle varie actuellemententre 1 et 10 mm selon les appareils et les régions à explorer.


En fonction des chiffres périphériques d'absorption (Figure 1.3. a), l'ordinateur calcule les différentes densités rencontrées par le rayonnement dans chaque unité de volume (Voxel), la projection étant le pixel, (Figure 1.3. b).

PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT

Le patient est placé sur une table qui se déplace dans le sens longitudinal à l’intérieur d’un court

anneau (généralement aux alentours de 70 centimètres de diamètre).


Celui-ci contient un tube à rayons X quigénère un faisceau d’une épaisseur de 1 à10 millimètres et qui va tourner autourdu patient. En face du tube sont disposésdes milliers de détecteurs qui vontmesurer l’intensité résiduelle du faisceauqui a traversé le corps.


Dans un scanographe, un premierdétecteur électronique (le capteur Co duschéma ci-contre) mesure l’intensité du finpinceau de rayons X émis par le tube àrayons X avant qu’il ne balaie point parpoint la tranche du corps à examiner. Pourexplorer cette coupe, le tube effectue unerotation complète degré par degré.

Une partie du rayonnementincident (celui qui entre en contact avec lecorps) est absorbé par les tissus traversés.Le rayonnement émergent (celui quiressort) est capté par un détecteurélectronique (le capteur C1 quand lasource est en S1) qui tourne en mêmetemps que le tube (de façon synchrone).Quand la source est en S2, le capteur esten C2, etc. Au cours de la rotation, rayonsX incidents et rayons X émergents captéssont comparés et convertis en signauxélectriques.

PRINCIPE DE FONCTIONNEMENTLe scanner utilise l’absorption desrayons X en relation directe avec ladensité des tissus que les rayons ontrencontrés. Un peu plus de 2 millionsde données sont enregistrés enquelques secondes par l’ordinateur. Leprogramme de celui-ci permet decalculer l’absorption du rayonnementen chaque point de la coupe. Lesrésultats sont alors mis en mémoire.

Un traitement informatiquecomplexe permet ensuite de faireapparaître sur l’écran l’imagereconstituée d’une coupe axiale de 1 à10 millimètres d’épaisseur. Cette imagetraduit les variations d’absorption destissus traversés auxquelles sontassociées des variations de nuances(noir, gris, blanc) ou des couleursconventionnelles.

L’image est modélisée par une matrice.

LA CHAINE SCANNOGRAPHIQUE

LA CHAINE SCANNOGRAPHIQUELa chaine scannographique comporte :

un système d’acquisitions de mesuresou de données

- Un tube de rayons X produit le pinceaude rayons X qui se propage selon un axedit “axe de détection”.

- Des détecteurs électroniquesrecueillent le rayonnement résiduelaprès traversée de l’organe à exploreret, par comparaison avec unrayonnement témoin, mesurentl’atténuation des rayons X dans l’axe dupinceau. Les détecteurs convertissentles signaux des rayons X en signauxélectriques eux-mêmes convertis eninformations numériques exploitablespar les programmes de l’ordinateur.


Un signal recueilli selon un seul angle ne peut à lui seul donner une information suffisante. Mais,en tournant simultanément la source de rayons X et le détecteur autour d’un “point” (en réalitéun petit volume), l’ensemble des signaux reçus renseigne sur l’absorption autour de ce point :une rotation de 360 degrés, degré par degré, donne 300 à 400 mesures. A chaque mesurecorrespond un profil d’absorption des rayons X.

Il est possible actuellement de convertir numériquement des millions de profils avec une duréed’acquisition des mesures variant de 0,6 à 4 ou 6 secondes !

L'acquisition des données se fait grâce à un tube à rayons X couplé à un ensemble de détecteurs,disposés en arc de cercle ou en éventail (fan Beam). L'ensemble tube/détecteurs est solidaire etanimé d'un mouvement synchrone, circulaire, dans le même sens, selon un plan perpendiculaireà l'objet examiné. Pendant l'acquisition, les séquences suivantes s'opèrent :

Le faisceau émis par le tube à RX, irradie plusieurs détecteurs et permet de faire de multiplesmesures de densité sur différents axes. On obtient ainsi un « profil de densité » selon un anglede projection α (Figure 2.2).


Lorsque le faisceau de RX tourne autour de l'objet, on obtient une grande quantité de mesures etde projections dans le plan de référence avec différents angles de projections α (voir figure 2.2).Le nombre de projections effectué, dépend de la géométrie du système et en particulier de lalargeur du faisceau. Pour chaque valeur angulaire α, on obtient un profil de densité P. Lasommation de tous ces profils de densité obtenus pour ces différentes valeurs angulaires,s'appelle un « sinogramme » (Figure 2.3) ou modélisation du faisceau par rotation.

LA CHAINE SCANNOGRAPHIQUEUn système de traitement du signal et de l’imageEn imagerie médicale, la coupe à représenter étant toujours une tranche mince, un voxel est unpetit élément de volume de celle-ci). La durée de la reconstitution de l’image varie de 3 à 8secondes. On notera que l’ordinateur peut commander aussi le tube de rayons X et l’étalonnagedes récepteurs. Il peut archiver sur disque optique toutes les données et stocker desinformations concernant le patient.Le rayonnement X reçu par les détecteurs, est transformé en courant électrique. Cetteconversion aboutit à un signal qui va être amplifié et numérisé. La numérisation consiste àtransformer le signal de type analogique en données chiffrées qu'un ordinateur peut classer,stocker dans une matrice de reconstruction et traiter ensuite. Les signaux électriques sontconvertis en nombres binaires : 101 10101, 11001111, etc. L’ordinateur utilisé est programmépour “digérer ” ces millions de données numériques et traduire en image par des niveaux de grisles différences d’atténuation des rayons X dans les divers volumes élémentaires de l’organeexaminé, ses voxels (le mot “voxel” vient de l’anglais “volume element” c’est-à-dire “élément devolume”. Le traitement proprement dit du signal, comporte en fait en une reconstruction del'image à partir des données recueillies par le système d'acquisition. On sait, depuis les travauxdes mathématiciens, reconstituer un objet à partir de ses projections sur un plan de référence.

LA CHAINE SCANNOGRAPHIQUELes projections sont des données brutes converties en valeurs numériques échantillonnées avecune adresse spatiale. On effectue pour ces projection deux opérations :

1) Une « Rétro-projection » ou épandage : c'est le temps de reconstruction, consistant à projeterles valeurs numériques obtenues sur le plan image, en leur attribuant des cordonnées spatialescorrespondantes à celles qu'elles avaient dans le plan de coupe examiné.

2) Une « déconvolution » ou filtrage : améliore la qualité d'image de l'objet reconstruit, pour lerapprocher du modèle initial. Ces opérations mathématiques nécessitent des moyens de calculpuissants qui ne peuvent être obtenus que par des ordinateurs. La reconstruction proprementdite s'effectue par une méthode algébrique (calcul matriciel) ou par la méthode de latransformée de Radon ou de Fourier.

a) Méthode de la transformée de Radon.La mesure de l'intensité du faisceau de rayons X, dépend de l'atténuation le long de l'axe depropagation et est indépendante des changements spectraux. Elle est donc donnée par laformule suivante :


Io est l'intensité du faisceau sans l'objet

y' est la distance sur l'axe du faisceau.

En linéarisant l'équation 1 ci-dessus, on obtient les données suivantes :

Pour un objet µ(x,y) vu sous un angle q, par un faisceau étroit de RX, selon la

direction x' à la distance t de l'axe Ox', direction de propagation du faisceau, t est

exprimé par : t = x cosq + y sinq .

La deuxième équation est résolue pour déterminer la fonction µ(x,y), sa résolution

se fait analytiquement en utilisant sur les machines CT la rétro projection filtrée. La

transformée de Radon a permis en 1917 de résoudre ce genre d'équation.

Actuellement, on utilise des méthodes de convolution pour retrouver µ(x,y). La

reconstruction s'effectue en deux temps :

LA CHAINE SCANNOGRAPHIQUEUne première convolution des projections avec un Kernel g

Une rétro projection pour obtenir l'image. On a donc l'équation de convolution de g par P(t, q) :

est rétro-projeté pour obtenir la distribution spatiale des coefficients linéaires

d'atténuations µ(x,y).

b) Méthode de la transformée de Fourier.

L'idée est une reconstruction 2D de la transformée de Fourrier de l'image sous

forme de projection, suivie d'un filtrage et de la transformée inverse pour obtenir

l'image finale. Une méthode utilisant la transformée de Fourier 1D, a été mise en

place. Elle consiste en une transformation de chaque projection, suivie d'une

reconstruction ou rétro-projection dans le domaine fréquentiel, puis d'un filtrage et

de la transformée inverse pour obtenir l'image voulue.

LA CHAINE SCANNOGRAPHIQUEUn système de visualisation de l’image

Chaque donnée numérique va être convertie, sur un écran d’ordinateur (un moniteur) en unpoint lumineux dont l’intensité (blanc, gris, noir) est proportionnelle à l’absorption des rayons X.On obtient alors une image écran classique. En scanographie, 10 millions d’images sont àeffectuer pour produire une seule image. Seul un ordinateur ultra- puissant peut les réaliser.L’opérateur peut intervenir sur le type de calculs programmés et ainsi choisir une fenêtre devisualisation (un zoom), mesurer des densités et des distances, examiner la coupe transversalesous différents angles (une inclinaison de 25 à 30 degrés est possible), reconstituer une image en3 dimensions, …La 3D permet une vue de “l’objet” sous différents angles, ce qui facilitent notamment l’étude defractures d’os courts et compacts. Elle permet, par exemple, d’obtenir des vues “éclatées” de l’osdu talon fracturé en plus de trois fragments. Le chirurgien dispose ainsi d’une bien meilleureapproche du travail qu’il doit accomplir…Les images sont présentées sur l'écran vidéo de la console. La matrice de présentation peut êtreéquivalente à la matrice de reconstruction ou présenter un plus grand nombre d'éléments image( jusqu'à 1024 X 1024 pixels).

LA CHAINE SCANNOGRAPHIQUEFenêtre et niveaux

Les images comportent des niveaux de gris qui traduisent les coefficients Hounsfield. Comptetenu de la dynamique propre des appareils vidéo et des performances de l'oeil humain, il estnécessaire de se limiter à l'étude d'une fraction des densités qui peuvent s'étaler sur une largeéchelle de -1000 à +1000. Le scanner permet de projeter une fraction de l'échelle de densité surtoute l'échelle de gris de l'écran vidéo grâce à la fonction de fenêtrage (redistribution desniveaux de gris). On appelle fenêtre la plage de densité étudiée. On la caractérise par sa largeurd'ouverture (L) et son niveau (N). Par exemple : Pour les tissus mous : N=40 à 50 et L = -50 à +50.

Dans l'exemple, on fait glisser la fenêtre de largeur 30 (20-50) sur l'ensemble des valeurs deHounsfield pour pouvoir analyser ou voir des zones de densité différentes proches.

D'autres traitements d'image sont possibles tels que : la reproduction des images, la filtration, lareconstruction, l'agrandissement simple, les fonctions de mesure de longueur, de volume, desurface et surtout de densité.

La filtration est très importante lors de la reconstruction de l'image en TDM, on utilise des filtresde convolution ou d’interpolation, qui sont des programmes de calcul, pour améliorer l'aspectfinal de l'image. Il existe des filtres de densité, un filtre spatial, un filtre standard servant àatténuer les hautes fréquences de l'image.

PRINCIPE DE MESURE ET DE CALCUL MATHEMATIQUE


Un système de commande

Le contrôle des mesures, de l’acquisition des images et de leur traitement est assuré par unsystème de commandes.

LES RISQUES DE L’EXPOSITION

Les risques à l’examen

Des rayons X : Ils sont sans danger dufait des très faibles doses utilisées. Desprécautions seront prises chez lesfemmes enceintes.

Du produit de contraste : Une réactionallergique peut se produire, mais resteexceptionnelle. Si vous êtes allergique àl'iode, des comprimés donnés la veilleet le jour de l'examen limiteront laréaction.

Ci-contre: les organes plus ou moinssensibles aux rayons X.

Bleue = faible sensibilité rouge = sensibilité moyenne jaune = forte sensibilité

HISTORIQUE: EVOLUTIONS TECHNOLOGIQUESLa tomodensitométrie a bénéficié, depuis sa mise au pointen 1971, de nombreuses améliorations parmi lesquellesdeux évolutions technologiques majeures : l'acquisitionhélicoïdale en 1989 puis l'acquisition multicoupe en 1998.Plusieurs variétés de géométrie de scanner ont étéproduites, pour acquérir les données de transmission desrayons X nécessaires à la reconstruction de l'image en CT.Certaines géométries ont été nommées « génération » deCT scanner et ce label est très pratique dans ladifférentiation des modèles de scanner. Il existe 4générations de modèles de scanner :

1ere et 2ieme Génération : Translation-rotation du tube etdes détecteurs autour de l'objet étudié (La premièregénération ne comportait que 2 détecteurs séparéspermettant d'obtenir 2 coupes simultanément avec untemps d'acquisition de plusieurs minutes)

HISTORIQUE: EVOLUTIONS TECHNOLOGIQUES

C'était la technique initialement utilisée, où le tube de rayons X était solidaire avec lesdétecteurs. Le mouvement des scanners de géométrie de deuxième génération est décrit sur lafigure 1.4. Une rotation d'angle θ de l'ensemble est égale à l'angle d'ouverture du mince faisceaude rayons X, suivie d'une translation linéaire de la source et de la barrette de détecteurs entravers de l'objet étudié. Le nombre de translations-rotations est égal à 180°/θ. Par exemple, sil'angle d'ouverture du faisceau est de 10° et combiné à un nombre suffisant de détecteur pourabsorber les rayons X émergents, seules 18 translations-rotations sont nécessaires pour obtenirdes données adéquates pour la reconstruction de l'image. Les derniers scanners de 2iemegénération ont des temps d'acquisition de 10 à 20 secondes. Le handicap de la 2ieme générationest du au fait qu'il a un temps d'acquisition très long et est plus utilisé pour l'imagerie des partiesdu corps que pour celle de la tête.

HISTORIQUE: EVOLUTIONS TECHNOLOGIQUES3ieme Génération (plus nombreux actuellement) : Letube et les détecteurs effectuent un mouvement derotation autour de l'objet. Du fait que cettetechnologie possède une couronne de détecteursface au tube de RX, elle permet d'obtenir la coupe enune dizaines de secondes. C'est un système à rotationunique (géométrie à Rotation-Rotation). La figure 1.5montre ce modèle de scanner avec un faisceau derayons X ouvert, englobant entièrement le corps dupatient pendant l'intervalle d'acquisition, pour limiterles artefacts. Le faisceau de rayons X est absorbé parla rangée de détecteurs en arc de cercle et enrotation avec lui. Les anciennes machines de 3iemegénération avaient à peu près 300 détecteurs maisactuellement on dépasse les 1000 détecteurs avecune ouverture angulaire de l'ordre de 50° sur lesscanners Philips.

HISTORIQUE: EVOLUTIONS TECHNOLOGIQUESDans cette configuration, les détecteurs voient la source de rayons X toujours sous la mêmeincidence à travers l'objet. Une grille concentre le faisceau de RX en sortie du patient pourréduire le rayonnement diffusé dans les détecteurs, qui ne peuvent pas être calibrés pendantl'examen et doivent avoir une grande sensibilité, ce qui explique le lent développement desmachines de 3ieme génération.En comparaison avec la seconde génération, la troisième génération réduit le temps d'acquisitionpar un facteur deux. Les temps d'acquisition des machines de troisième génération sont del'ordre de la seconde et même sub-seconde (ex : scan Time de 0.7 s). Pour optimiser l'acquisitionet augmenter la résolution spatiale, seulement ¼ des détecteurs de chaque côté du détecteurcentral est utilisé.

4ieme Génération: Le scanner HélicoïdalLa couronne de détecteurs est fixe et seul le tube tourne autour de l'objet. Le mouvement desscanners de la quatrième génération est représenté en figure 1.6. Seul le tube de rayons X tourneautour de l'objet examiné et il est plus près de l'objet que les détecteurs lors sa rotation. Cettegénération est aussi appelée, scanner à géométrie courte car l'ouverture du faisceau estbeaucoup plus importante pour couvrir tout l'objet examiné.


Le nombre de profils obtenu est limité par le nombrede détecteurs entourant le patient. Dans ce systèmede détection, une partie du faisceau est utilisée pourcalibrer les détecteurs, l'autre pour la formation del'image. Du fait que le tube est plus près de l'objet, larésolution spatiale est relativement dégradée. 2000 à4800 détecteurs sont nécessaires pour disposer d'unappareil possédant de bonnes performances.

Les scanners classiques à rotation séquentielle ont étélonguement utilisés pour l'exploration du corpshumain. Avec les progrès technologiques et lesrecherches effectuées dans le domaine del'informatique, de l'imagerie et de l'électronique,l'ensemble des constructeurs s'orientent vers unenouvelle génération de machine : Le scannerhélicoïdal ou encore appelé le scanner à rotationcontinue.

HISTORIQUE: EVOLUTIONS TECHNOLOGIQUESLe scanner hélicoïdal est caractérisé par la rotation continue du tube autour d'un lit d'examen sedéplaçant à vitesse constante durant l'acquisition. Le tube à rayons X réalise ainsi undéplacement en hélice, décrivant un cylindre, si on se place dans un repère lié à la table. Lesavantages de cette acquisition hélicoïdale volumique sont multiples et en particulier en ce quiconcerne l'étude vasculaire en diagnostic. De nombreuses explorations vasculaires permettentl'analyse des artères et des veines, avec une précision plus ou moins importante, de façon plusou moins invasive et avec un coût plus ou moins grand. L'angioscanner hélicoïdal des vaisseauxest une méthode d'analyse vasculaire très fiable, non invasive, rapide et à moindre coût, qui tendà remplacer les techniques invasives.

Principes physiques du scanner hélicoïdalLe balayage hélicoïdal en scanner est permis par deux opérations :•La première est représentée par la rotation continue d'un tube à rayons X. Elle est étroitementcouplée à un système de détecteurs répartis en couronne autour du lit où repose le patient.•La seconde par la progression à vitesse constante du lit. Ainsi ce balayage nous permetd'accéder très rapidement l'acquisition d'informations concernant un volume, puis aux différentstraitements secondaires de ces mêmes informations.


Au lieu de calculer pour chaque rotation, à partir des données brutes, une image comme engéométrie planaire, les images sont reconstruites par interpolation entre deux projectionscorrespondantes, obtenues avec la même position angulaire sur deux rotations consécutives. Cesdeux projections permettent de reconstruire des coupes à n'importe quel niveau le long de l'axede déplacement longitudinal du lit d'examen. Les données brutes acquises constituent unereprésentation fidèle du volume balayé. Les données de projections, obtenues à partir d'unniveau de coupe spécifique, subissent la rétroprojection filtrée. Le nombre d'images, la taille duchamp de visualisation, la position de l'image sur l'axe Z et l'axe de déplacement du lit sontchoisis de façon rétrospective, par l'utilisateur pour un volume balayé donné.

Du fait de la rotation continue du tube à rayons X, celle-ci peut prendre différentes vitesses derotation. Elle peut prendre les valeurs comprises entre 0.6 s et 4 s par tour. Ainsi cette rapidité derotation permet une acquisition hélicoïdale plus rapide, de l'ordre de 30 secondes, permettanten particulier son utilisation en pédiatrie.

Le scanner hélicoïdal permet de faire l'imagerie des parties du corps, qui sont en mouvementperpétuel comme les pics artériels, les retours veineux ou les temps d'équilibre. Cette imagerieest rarement possible sur un scanner planaire, car les mouvements involontaires du patientintroduisent du flou dans l'image.


Aussi, un autre avantage de ces scanners hélicoïdaux, c'est la parfaite continuité des différentescoupes transversales, du volume balayé. Le traitement secondaire des informations acquises,permet de faire des reconstructions, 2D multiplanaires (MPR Multiplanar Reconstruction), 3Dsurfacique, 3D volumique, MIP (Maximum Intensity Projection) ou bien encore de l'endoscopievirtuelle d'excellente qualité.

Pour une même longueur de déplacement de table, le volume irradié est plus important enhélicoïdal, qu'en imagerie séquentielle. La dose attribuée n'est pas forcement plus importantedans le cas du scanner hélicoïdal. Le mouvement continu, de l'ensemble tube, détecteurs ettable, a permis aux constructeurs d'optimisé la dose reçue par le patient au cours de l'examen.

CONCLUSION

L’objectif de ce chapitre a été une compréhension détaillée de l’utilisation de l’appareil médicalqu’est le scanner pour obtenir des images qui permettent au corps médical d’explorer lesdifférentes parties internes du corps humain à la recherche d’anomalies ou de maladies quiétaient invisibles jadis. Ainsi, un discernement particulier a été porté sur le principe dufonctionnement, de mesure et calcul de cet appareil et des détecteurs électroniques.

Les principaux facteurs de qualité de l’image en coupe obtenue en scanner sont la résolutionspatiale, la résolution en contraste et la résolution temporelle. Certains artefacts peuventcependant dégrader la qualité de l’image qui est indissociable de la dose délivrée donc del’irradiation.

Toutefois, il est à noter que malgré les avantages de l’utilisation de cet appareil qui sontimpressionnants, celui-ci présente des risques de danger sur le corps humains si ce dernier estexposé plusieurs fois aux rayons X de cet appareil.

Documents

LE SCANNER MEDICALguidekt.net/TRANSFERTS/UCAD/BIOPHYSIQUE 2015/COURS 5 LA RAD… · Hounsfield a choisi une échelle qui affecte aux quatre densités fondamentales les valeurs suivantes