Modalités spécialisées et connexes en imagerie médicale

Radiographie panoramique

Qu’est-ce qu’une radiographie panoramique?

• Radiographie permettant de visualiser les structures anatomiques sur une seule image

• Format « paysage »

Radiographie panoramique dentaire

Que permet de visualiser la radiographie panoramique dentaire?

• Toute la mandibule

• Dents

• Sinus maxillaires

• Articulations temporo-mandibulaires (ATM)

• Parties inférieures des fosses nasales

Radiographie panoramique : lésions et autres utilités

Que permet-elle de mettre en évidence et d’évaluer?

Lésions des dents et tissus adjacents non décelées lors d’une procédure clinique :

• Débuts de caries

• Kystes

• Tumeurs

• Abcès

Permet aussi de :

• Visualiser l’emplacement exact des dents

• Visualiser leur développement

• Évaluer la perte osseuse

• Évaluer l’état des gencives

Orthopantomographie : synonymes + raison

Quels sont les synonymes de l’orthopantomographie et pourquoi cette technique est-elle utile?

Synonymes :

• Pantomographie

• Tomographie panoramique

Pourquoi?

• Mandibule + maxillaire = os de forme complexe

• Difficile de produire une vue de face avec une seule incidence traditionnelle

Orthopantomographie : principe

Qu’est-ce que l’orthopantomographie?

• Il existe un appareil spécialisé pour produire une radiographie panoramique de la mandibule et du maxillaire.

• Technique spécialisée de tomographie pour la radiographie :

  • Mandibule

  • Maxillaire

  • Dents

  • ATM

• Utilise le principe de la tomographie

Orthopantomographie : tube + générateur + exposition

Quelles sont les caractéristiques de l’appareil?

Tube à rayons X :

• Anode fixe

• Foyer = 0,6 mm

Générateur :

• Monophasé-autoredresseur

Exposition :

• Courant électrique fixe = 15 mA

• Temps ≈ 15 secondes

• mA fixe → facteurs techniques réglés seulement en ajustant le kV

Orthopantomographie : DSI + agrandissement

Quelle est la DSI et quel effet produit-elle?

• DSI plus courte versus la radiographie générale

• Produit un facteur d’agrandissement ≈ 1,4

Orthopantomographie : contrôle du champ

Comment contrôle-t-on les dimensions du champ d’irradiation?

1er diaphragme :

• Fente verticale

• Près du tube à rayons X

• Produit un champ d’irradiation très étroit

2e diaphragme :

• Fente verticale

• Près du RI

• Assure que le RI est exposé par de petites bandes successives

Orthopantomographie : déplacement du RI + tube

Comment se déplacent le RI et le tube à rayons X?

• RI + tube à rayons X se déplacent autour de la tête du patient

• Vitesse constante

• RI effectue aussi une rotation sur un axe

Orthopantomographie : exposition du RI

Comment le RI est-il exposé pendant le déplacement?

• RI exposé continuellement

• En petites bandelettes

• Jusqu’à ce que toute l’anatomie soit présente sur l’image

• Comparaison : comme déplacer un rouleau de peinture sur le mur

Orthopantomographie : points de pivot

Quel est l’effet du déplacement du tube et du RI?

• Peut produire plusieurs points de pivot

• Certains appareils :

  • Point de pivot se déplace continuellement pendant l’exposition

• Produit un plan focal

• Plan focal prend la forme de la mandibule

Orthopantomographie : plan focal

Comment est le plan focal et comment positionner la mandibule?

Positionnement :

• Ajuster la position de la mandibule pour qu’elle coïncide avec la forme du plan focal

Plan focal :

• Forme fixe pour la plupart des appareils

• Plus étroit antérieurement

• Plus large postérieurement

Indications + facteurs techniques

Quelles sont les indications cliniques et facteurs techniques?

Indications cliniques :

• Fractures de la mandibule

• Processus infectieux de la mandibule

Facteurs techniques :

• RI en forme courbée

• 23 cm × 30 cm

• Paysage

• Sans grille

• 85 à 95 kV

Préparation de l’unité + radioprotection

Comment préparer l’unité et assurer la radioprotection?

Préparation :

• Attacher le RI à l’appareil pantographique

• Positionner tube à rayons X + RI à la position de départ

• Ajuster le plateau qui supporte le menton à la hauteur du menton

Radioprotection :

• Placer un tablier plombé autour du patient

Préparation du patient

Comment préparer le patient?

• Enlever les objets détachables :

  • Plastique

  • Métal

  • Autres objets autour de la tête/cou

• Expliquer :

  • Comment le tube et le RI tournent

  • Durée de l’exposition

• Guider le patient dans l’unité

• Menton sur :

  • Plateau

  • OU bloc de morsure

Positionnement du corps

Comment positionner le corps?

• Ne pas laisser la tête et le cou s’étirer vers l’avant

• Patient près de l’appareil

• Colonne vertébrale à la verticale

• Hanches vers l’avant

Position de la partie anatomique

Comment positionner la tête, le PSM et les dents?

LIOM / plan de Frankfort :

• Ajuster hauteur du menton

• LIOM parallèle au sol

Plan occlusal :

• Plan de la surface mordante des dents

• Diminue de 10° du postérieur à l’antérieur

PSM :

• Aligné avec ligne centrale verticale du repose-menton

Bloc de morsure :

• Entre les dents antérieures

ATM + lèvres + langue

Que fait-on pour les ATM et comment positionner les lèvres/langue?

ATM d’intérêt :

• 2e image panoramique

• Bouche ouverte

• Bloc de morsure plus grand entre les dents

Patient :

• Lèvres ensemble

• Langue sur le toit de la bouche/palais

Colonne cervicale

Comment positionner la colonne cervicale et que produit une mauvaise position?

Correct :

• Vertèbres cervicales en position verticale

• « Position de ski »

Incorrect :

• Toutes les structures peuvent être bien visualisées

• Bande de faible densité (forte brillance) au centre

• RC traverse une plus grande épaisseur vis-à-vis les vertèbres cervicales

• → Plus grande atténuation de la radiation

RC + DSI + collimation

Quels sont le RC, la DSI et la collimation recommandée?

RC :

• Fixe

• Dirigé légèrement céphalique

• Projette les structures anatomiques positionnées à la même hauteur les unes sur les autres

DSI :

• Fixe

• Dépend du modèle utilisé

Collimation :

• Diaphragme étroit à fente verticale fixé au tube

Orthopantomographie digitale

Comment fonctionne l’orthopantomographie digitale et quels sont ses avantages?

• Pas de cassette

• Pas de traitement chimique des images

• Utilise :

  • Dispositifs à couplage de charge (CCD)

  • OU phosphore photostimulable

• Convertit signal analogique → image numérisée

Avantages vs film :

• ↑ latitude d’exposition

• ↓ incidences répétées

• ↓ coûts

• ↓ dose aux patients

Avantages de l’orthopantomographie

Quels sont les avantages vs positionnement conventionnel de la mandibule?

• Image plus complète :

  • Mâchoire inférieure

  • ATM

  • Os faciaux environnants

  • Dents

• Faible dose :

  • Fentes verticales ↓ exposition yeux + glande thyroïde

• Procédure pratique :

  • 1 position = vue panoramique de toute la mandibule

• Peut imager les dents si patient :

  • Ne peut pas ouvrir la bouche

  • A une ouverture buccale restreinte

• Temps de procédure plus court

Critères : anatomie démontrée + absence de rotation

Quels sont les critères d’évaluation?

Anatomie démontrée :

• Dents

• Mandibule

• ATM

• Fosses nasales

• Sinus maxillaire

• Arcades zygomatiques

• Maxillaire

• Portion de la colonne cervicale

Sans rotation/inclinaison :

• ATM sur même plan horizontal

• Rameaux + dents postérieures également agrandis de chaque côté

• Dents antérieures + postérieures fortement visualisées avec agrandissement uniforme

Critères : positionnement correct

Quels signes indiquent un positionnement correct?

• Symphyse mandibulaire légèrement inférieure aux gonions/angles mandibulaires

• Mandibule de forme ovale

• Plan occlusal parallèle à l’axe longitudinal de l’image

• Dents supérieures + inférieures légèrement écartées sans superposition

• Colonne cervicale sans superposition des ATM

Critères : exposition + plan focal

Quels sont les critères d’exposition?

• Densité/brillance mandibule + dents uniforme sur toute l’image

• Aucune perte de densité/brillance au centre

• Aucun artefact superposé :

  • Bijoux

  • Gomme

  • Etc.

• Toutes les dents + racines sans flou

Pour éviter le flou :

• Avancer ou reculer le patient

• Dents antérieures dans la zone désignée de la fente d’alignement

• Cette zone = plan focal

Erreurs de positionnement

Que produit une position trop antérieure ou trop postérieure?

Patient trop antérieur :

• Flou des dents dans la région centrale

• Raccourcissement de la mandibule

Patient trop postérieur :

• Flou des dents dans la région centrale

• Allongement de la mandibule

Tomosynthèse : définition + utilisation

Qu’est-ce que la tomosynthèse digitale et pourquoi a-t-elle été développée?

• Technique d’imagerie numérique

• Produit des images en coupe en 3D

Utilisée surtout :

• Mammographie

Aussi en radiologie générale :

• Radiographie musculosquelettique

• Pulmonaire

• Études en arthrite rhumatoïde

Pourquoi?

• Solution à la superposition des structures anatomiques sur l’image 2D

• Superposition peut rendre difficile/impossible la visualisation d’un détail, ex. pathologie

Tomosynthèse : principe

Quel est le principe de la tomosynthèse numérique?

• Combine capture + traitement d’images numériques avec mouvement simple tube/détecteur

• Mouvement comme en tomographie radiographique conventionnelle

• Similaire à la TDM, mais processus distinct

• ≈ 10 expositions pour établir une base d’images pour le retraitement

• Détecteurs à plus haute résolution → résolution très élevée

• Anode = tungstène (W) → plus grande intensité du faisceau

• Algorithmes de reconstruction très différents de ceux de la TDM

Le TF demande directement pourquoi le tungstène est utilisé : plus grande intensité du faisceau.

Tomosynthèse : projections + plans focaux

Comment les images et plans focaux sont-ils produits?

• Chaque image projette le contenu du volume du sein avec différents décalages

• Décalages selon distance de l’objet par rapport au détecteur

• Lecture numérique à grande vitesse :

  • Plusieurs projections en moins de 10 s

• Chaque ensemble traité avec :

  • Algorithme de reconstruction d’angle limité

• Produit une tomographie/plan focal à une profondeur donnée

• Plusieurs tomographies = profondeurs incrémentales du tissu mammaire

• Plans focaux dans tout le sein :

  • ↑ détection des pathologies, ex. tumeur

  • Éliminent anatomie superposée pouvant imiter une pathologie

Tomosynthèse : diagnostic + 2 méthodes d’acquisition

Quel est l’avantage diagnostique et quelles sont les 2 méthodes d’acquisition?

Diagnostic :

• Beaucoup plus d’images à revoir par le radiologiste

• Peut mener à un diagnostic supérieur

• Peut :

  • Épargner une biopsie inutile

  • Fournir des conseils pour traitement précoce du cancer

2 méthodes selon l’appareil :

1 — Tube immobile :

• Immobile lorsqu’il émet la radiation

• Se déplace vers la prochaine destination

• Répète le processus

2 — Tube en mouvement :

• Acquisition des données pendant que le tube est en mouvement constant

Pendant l’acquisition :

• Sein = fixe

• RI = fixe

• Tube = mouvement/balayage à différents angles prédéterminés

Suite — Tomosynthèse digitale

Phase d’acquisition + reconstruction

Que se passe-t-il pendant l’acquisition et la reconstruction?

Phase d’acquisition :

• Radiation transmise par le sein → frappe les détecteurs

• Information → transmise vers un ordinateur

Phase de reconstruction :

• Ordinateur prend l’information captée par les détecteurs

• Applique des algorithmes de reconstruction

• Produit des images tomographiques dans les axes voulus

Plans focaux + « Décalage et addition »

Comment forme-t-on l’image finale?

• Chaque plan focal possède plusieurs projections du sein

• Ordinateur prend les images dans le même plan

• Additionne les images → image finale

Reconstruction la plus simple :

• « Décalage et addition »

Méthodes plus sophistiquées :

• Temps de reconstruction plus longs

• Réduisent davantage les signaux hors plan

Coupes reconstruites

Quelles sont les caractéristiques des images reconstruites?

• Coupes de haute résolution

• Épaisseur ≈ 1 mm

• Emplacement du plan reconstruit dépend de l’algorithme de reconstruction

• Nombre d’images reconstruites dépend de l’épaisseur du sein comprimé

• Sein plus volumineux → plus d’images

Affichage + dose

Comment les images sont-elles affichées et quelle est la dose?

Affichage :

• Individuellement sur l’écran du moniteur

• OU en mode « ciné » dynamique

Dose totale :

• À peu près la même que lors d’une procédure de dépistage mammographique

Angles de balayage + reconstruction

Quels sont les angles de balayage et l’avantage de reconstruction?

Angles :

• Dépendent de l’appareil

• 15° à 50°

Avantage :

• Comme en TDM, reconstruction dans différents plans :

  • Axial

  • Sagittal

  • Coronal

• Selon choix de l’opérateur

• Sans aucune autre exposition pour le patient

Résolution de contraste

Quel est l’effet de la tomosynthèse sur la qualité de l’image?

• Résolution de contraste beaucoup améliorée

• → Diagnostic plus précis

• Mode « images rapide » :

  • Aide à percevoir des lésions autrement non détectées

  • Bonne visibilité

Avantages + but principal

Pour quelles anomalies la tomosynthèse est-elle la plus avantageuse et quel est son but principal?

Avantages plus grands pour :

• Masses

• Déformation architecturale

Avantages moins grands pour :

• Calcifications

But principal :

• ↑ résolution de contraste

• Tomosynthèse devient la technique préférée en imagerie mammographique.

Rôle actuel et futur

Quel est le rôle actuel et futur de la tomosynthèse?

Rôle actuel :

• Remplacer les procédures de mammographie numérique

Futur :

• Techniques d’acquisition d’angle limité + algorithmes de traitement pourraient fournir, à partir du même ensemble de données d’image :

  • Images de tomosynthèse dans les plans focaux de tout le sein

  • Mammographie conventionnelle reconstruite de haute qualité

Radioscopie : définition

Qu’est-ce que la radioscopie?

• Technique permettant la visualisation d’images dynamiques

• Comparativement à la radiographie → produit une image statique

• Radioscope utilisé surtout pour visualiser :

  • Structures internes en mouvement

  • Fluides

Radioscopie : mA

Quel courant du tube est utilisé en radioscopie vs radiographie générale?

Radioscopie :

• ≤ 5 mA

Radiographie générale :

• 50 à 1200 mA

Radioscopie : dose au patient

Pourquoi la dose est-elle plus élevée malgré le faible mA?

• Dose au patient considérablement plus élevée en radioscopie

• Même avec un très faible mA

Pourquoi?

• Faisceau de rayons X expose le patient continuellement

• Pendant une durée considérablement plus longue

Radioscopie : kVp + CAL

Comment sont contrôlés le kVp et la luminosité?

kVp maximal :

• Dépend entièrement de la section du corps examinée

Luminosité :

• Radiologiste sélectionne un niveau de luminosité

• Niveau maintenu automatiquement en faisant varier :

  • kVp

  • mA

  • OU parfois les deux

Nom :

• Contrôle automatique de la luminosité (CAL)

Historique de la radioscopie

Quel était le premier dispositif de radioscopie?

• Développé par Thomas Edison en 1896

• Composé de :

  • Tube à rayons X

  • Écran de scopie

• Écran composé de sulfure mixte de zinc et cadmium

• Écran placé entre le patient et le radiologiste

• Radiologiste visualisait l’image directement sur l’écran

• Image :

  • Teinte jaune-verte

  • Faible intensité lumineuse

  • Faible contraste

  • Donc peu pratique

Radioscopie : demandes spéciales + illumination

Pourquoi la radioscopie impose-t-elle des demandes visuelles particulières?

• Radioscopie = processus dynamique

• Radiologiste doit s’adapter :

  • Aux images en mouvement

  • Aux images parfois sombres

• Nécessite connaissance de :

  • Éclairage de l’image

  • Physiologie visuelle

Principal avantage de la radioscopie actuelle :

• Avec amplificateur de luminance ou plaque digitale

• ↑ luminosité de l’image comparativement aux anciens appareils

Niveaux d’éclairage

Comment l’éclairage influence-t-il la visualisation?

• Image sombre = plus difficile à visualiser qu’une image lumineuse

• Niveaux d’éclairage mesurés en :

  • Lumen/m²

  • Ou lux

• Œil humain sensible à une large gamme de niveaux d’éclairage

• Radiographies visualisées à 100 à 1000 lux

• Radioscopie effectuée à des niveaux similaires

Physiologie visuelle : trajet de la lumière

Quelles structures sont responsables de la vision et quel trajet suit la lumière?

Structures responsables de la sensation de vision :

• Bâtonnets

• Cônes

Lumière :

• Traverse d’abord la cornée

  • Revêtement protecteur transparent

• Traverse ensuite le cristallin

  • Focalise la lumière sur la rétine

Iris :

• Entre cornée et cristallin

• Fonctionne comme le diaphragme d’un appareil photographique

• Contrôle la quantité de lumière admise dans l’œil

Iris + cônes

Comment fonctionnent l’iris et les cônes?

Iris :

• Lumière brillante → se contracte → petite quantité de lumière entre

• Faible luminosité → se dilate/s’ouvre → plus de lumière entre

Bâtonnets + cônes :

100 000/mm² de rétine

Cônes :

• Centre de la rétine

• Région de la fovéa

• Sensibles aux fortes intensités lumineuses

• Plus grande acuité visuelle

• Vision avec cônes = vision photopique

• Utilisée surtout le jour

Bâtonnets + vision scotopique

Quelles sont les caractéristiques des bâtonnets?

• Situés à la périphérie de la rétine

• Sensibles principalement au jaune

• Plus faible acuité visuelle

• Aucun bâtonnet dans la région de la fovéa

Vision avec bâtonnets :

• Vision scotopique

• Utilisée surtout la nuit

Pour obtenir la plus grande acuité visuelle :

• Période d’adaptation en absence de lumière bleu-vert

• Permettait aux premiers radiologistes de mieux observer l’écran radioscopique

Protection :

• Surface de l’écran recouverte d’une vitre plombée

• ↓ dose au visage + torse du radiologiste

Appareil de radioscopie fixe : composantes

Quels éléments retrouve-t-on dans un appareil de radioscopie fixe?

• Table

• Amplificateur de luminance (intensificateur d’image) OU plaque numérique

• Tube à rayons X

• Collimateur

• Contrôles permettant le mouvement du statif

• Dispositif pour produire des radiographies pendant la radioscopie :

  • « Spot image »

• Peut aussi contenir d’autres dispositifs permettant l’enregistrement de l’image de scopie

Table traditionnelle

Comment est configurée une table traditionnelle de radioscopie?

• Tube à rayons X = sous la table

• Amplificateur de luminance/plaque digitale = au-dessus

• Tube + amplificateur rattachés ensemble

• Peuvent se déplacer :

  • Axe longitudinal

  • Axe transverse de la table

• Distance foyer du tube-table = fixe

• Donc distance source-peau = fixe

Table traditionnelle : DSO, DOI et DSI

Quelles distances sont fixes ou variables?

• Amplificateur/plaque digitale peut être déplacé verticalement

• Permet de modifier la DOI

• Permet d’accommoder le patient

Qualité d’image :

• Mêmes principes des lois d’optique qu’en radiographie

• Il faut :

  • Plus grande DSI

  • Plus courte DOI

Table traditionnelle :

• DSO = fixe

• DOI = variable

• DSI = variable

Table à télécommande

Comment est configurée une table à télécommande?

• Tube à rayons X = au-dessus de la table

• Amplificateur de luminance = sous la table

• Permet d’utiliser une plus grande DSI

Conséquence :

• ↓ dose au patient

• ↑ dose au personnel près de la table pendant la radioscopie

Amplificateur de luminance : définition

Qu’est-ce qu’un amplificateur de luminance?

• Dispositif électronique complexe

• Reçoit le faisceau de rayons X formant l’image

• Le convertit en une image lumineuse de haute intensité

• Agit comme un RI en radioscopie

• Doit :

  • Absorber photons transmis par le patient

  • Les transformer en image lumineuse

• Tube électronique sous vide

Phosphore d’entrée / écran primaire

Quel est le rôle et la composition du phosphore d’entrée?

Rôle :

• Absorber photons de rayonnement

• Les transformer en photons de lumière

Composition :

• Cristaux d’iodure de césium (CsI)

• Cristaux :

  • Forme d’aiguilles

  • Alignés en colonne

Avantages :

• ↑ netteté comparativement aux autres formes de cristaux

• Permet un tassement de plus grande densité

Écran primaire : forme concave

Pourquoi l’écran primaire est-il concave?

• Réduit la distorsion

• Maintient la même distance entre :

  • Tous les points de l’écran primaire

  • Leurs emplacements correspondants sur l’écran secondaire

• Peu importe la position du point focal de la trajectoire des électrons

CsI : énergie de liaison + effet photoélectrique

Pourquoi le CsI favorise-t-il l’absorption du rayonnement?

Énergie de liaison couche K :

• Césium = 36 keV

• Iode = 33,2 keV

Faisceau produit à 80–120 kV :

• Énergie moyenne ≈ 30–40 keV

→ Favorise une absorption maximale par effet photoélectrique

→ Favorise une absorption maximale du rayonnement par le phosphore d’entrée

Image lumineuse :

• Intensité proportionnelle à l’intensité du rayonnement

Photocathode

Qu’est-ce que la photocathode?

• Électrode négative du tube amplificateur

• Composée d’une combinaison :

  • Antimoine

  • Césium

• Couche photoémissive

• Exposée à la lumière → émet des électrons

• Intensité d’émission des électrons en relation avec l’intensité lumineuse

• À ce point → image formée d’électrons

Anode

Quel est le rôle de l’anode?

• Électrode positive du tube amplificateur

• À l’intérieur de l’amplificateur

• Immédiatement devant l’écran de sortie

• Différence de potentiel photocathode-anode = 25 kV

• Sert à accélérer les électrons émis par la photocathode

• Ressemble à un verre sans fond

• Électrons :

  • Pénètrent l’ouverture au fond de l’anode

  • Frappent l’écran secondaire

Électrodes de concentration/focalisation

Quel est le rôle des électrodes de focalisation?

• Électrodes en forme d’anneau

• Entre photocathode + anode

• Tension électrique légèrement plus négative que la photocathode

• Maintiennent la trajectoire des électrons vers l’anode

• Électrons :

  • Se croisent à un point de convergence/focalisation

  • Se déplacent vers le côté opposé à la sortie du tube

Écran concave + distorsion pincushion

Que se passe-t-il si les électrons ne parcourent pas une distance égale?

• Écran primaire doit être concave

• Tous les électrons doivent avoir une trajectoire de distance égale

Si électrons à la périphérie parcourent une plus grande distance :

• → Distorsion de l’image

• Ligne droite apparaît courbée

• Distorsion = forme de coussinet à épingle

• Ou « pincushion »

Écran secondaire / phosphore de sortie

Quelles sont les caractéristiques de l’écran secondaire?

Composition :

• Sulfure mixte de zinc + cadmium

• Argent = activateur

Diamètre :

• ≈ 2,5 cm

Fonction :

• Bombardé par les électrons provenant de la photocathode

• Émet une intensité lumineuse

Couche :

• Doit être mince

• → ↑ netteté de l’image

Écran secondaire : feuille d’aluminium

Pourquoi y a-t-il une feuille d’aluminium sur l’écran secondaire?

• Surface interne faisant face à la photocathode recouverte d’une mince feuille d’aluminium

• Empêche photons lumineux de retourner vers la photocathode

Sinon :

• Photons stimulent la photocathode

• → électrons en surplus

• → voile d’image

Feuille d’Al :

• Doit être assez mince pour laisser passer les électrons

Identification de l’amplificateur de luminance

Quelles composantes dois-tu pouvoir identifier sur le schéma de l’amplificateur de luminance?

• Phosphore d’entrée / écran primaire

• Photocathode

• Électrodes de concentration/focalisation

• Anode

• Écran secondaire / phosphore de sortie

Gain de brillance

Quel est le principal avantage de l’amplificateur de luminance?

• ↑ luminosité de l’image radioscopique

• Intensité lumineuse à l’écran secondaire ≈ 10 000 à 20 000 fois celle d’un écran de radioscopie directe/primitif

Unité de brillance :

• Candela/m² (cd/m²)

• Ou lux

Relation :

• 1 cd/m² = 1 lux

Facteur de conversion

Qu’est-ce que le facteur de conversion?

• Mesure permettant d’évaluer le rendement d’un amplificateur de luminance

• Rapport entre :

  • Brillance à l’écran secondaire

  • Dose nécessaire pour produire cette brillance

Brillance :

• cd/m²

Rayonnement :

• mR/s

Formule :

Facteur de conversion = brillance écran secondaire ÷ dose nécessaire

Facteur de conversion : dose + vieillissement

Quelle est la relation entre facteur de conversion et dose?

• ↑ facteur de conversion → ↓ dose au patient

• Car plus de lumière créée à l’écran primaire, puis secondaire, par photon de radiation

• Facteur utilisé couramment par les fabricants

• Facteur de conversion ≈ 1 % de la valeur du gain de brillance

Vieillissement/utilisation :

• ↓ facteur de conversion

• Donc il faut ↑ dose au patient pour maintenir la même brillance

Valeurs typiques modernes :

• 80 à 250 cd/m² / mR/s

Gain de minification

Qu’est-ce que le gain de minification?

L’augmentation de brillance s’explique par :

• Gain de minification

• Gain de flux

Gain de minification :

• Intensité lumineuse plus dispersée à l’écran primaire

• Puis très concentrée sur l’écran secondaire

Calcul à connaître :

Gain de minification = (diamètre écran primaire ÷ diamètre écran secondaire)²

Gain de flux

Qu’est-ce que le gain de flux?

• Résulte de l’accélération des électrons

• Entre photocathode et anode

• Accélération produite par différence de potentiel = 25 kV

Calcul :

Gain de flux = photons lumineux à la sortie de l’écran secondaire ÷ photons lumineux à la sortie de l’écran primaire

Gain total de brillance

Comment calcule-t-on le gain total de brillance?

Le gain total provient de :

• Gain de minification

• Gain de flux

Formule :

Gain total de brillance = gain de minification × gain de flux

Valeurs typiques modernes :

• 8 000 à 25 000 fois

Contraste en radioscopie

Comment le contraste est-il contrôlé et évalué?

Contrôle :

• ↑ amplitude du signal vidéo

• Aussi affecté par d’autres facteurs

Radioscopie numérique :

• Post-traitement :

  • Largeur de fenêtre (LF)

  • Algorithmes de filtrage

• → amélioration du contraste

Évaluation quantitative :

• Placer disque de plomb au centre de l’écran primaire

• Diamètre du disque = 10 % de la dimension de l’écran primaire

• Mesurer brillance :

  • Centre du disque

  • Périphérie

• Faire le rapport des 2 valeurs

Rapport de contraste :

• 10:1 à 20:1

Perte de contraste

Quels facteurs contribuent à une perte de contraste en radioscopie?

• Photons de rayons X non absorbés par l’écran primaire :

  • Atteignent l’écran secondaire

  • Produisent des photons de lumière

• Photons de lumière de l’écran secondaire non bloqués par la mince couche d’Al :

  • Peuvent se rendre à la photocathode

• Contraste ↓ à la périphérie des images comparativement au milieu

Résolution spatiale

Qu’est-ce qui influence la résolution spatiale en radioscopie?

• Capacité de visualiser les plus petits détails

• Varie selon les facteurs géométriques

• Même principe qu’en radiographie générale

Écran primaire avec CsI :

• ≈ 2 lp/mm

• ≈ 0,25 mm

Système radioscopique numérique :

• Souvent 3 lp/mm

• ≈ 0,17 mm

• Ou légèrement plus

Rémanence

Qu’est-ce que la rémanence?

• Image persiste même lorsque l’irradiation est terminée

• Nuit à la perception de la dynamique de l’image

• Avec iodure de césium :

  • ≈ 1 ms

  • Donc rémanence sans importance

• Vieux tubes :

  • 30 à 40 ms

• Rémanence remarquée lorsqu’on déplace l’appareil pendant la scopie

Distorsion : 2 causes

Quelles sont les 2 causes de distorsion?

1. Distorsion de l’agrandissement des objets

• Mêmes facteurs que l’agrandissement radiographique

• Principalement la DOI

• Image plus magnifiée → distorsion plus facile à visualiser

• Distorsion également présente dans l’image moins magnifiée

2. Distorsion de la forme des objets

• Principalement causée par des problèmes géométriques dans la forme de l’amplificateur d’image

Vignettage / distorsion « pincushion »

Pourquoi la forme de l’image peut-elle être déformée?

• Écran primaire concave n’élimine pas complètement la distorsion des bords à l’écran secondaire

• Électrons sur les bords extérieurs :

  • Même charge négative

  • Se repoussent

  • Ont tendance à se diriger vers l’extérieur

Effet :

• Vignettage

• Ou distorsion « pincushion »

• Peut représenter 8 à 10 % de la surface de l’image

Autre cause :

• Divergence du faisceau primaire sortant du tube à rayons X

Vignettage : brillance + systèmes numériques

Quel est l'effet du vignettage sur l’image?

• Brillance ↑ au centre

• Brillance ↓ à la périphérie

• Donc :

  • Distorsion minimisée au centre

  • Contraste amélioré au centre

Radioscopie numérique avec matrices TFT :

• Problème de distorsion n’existe plus

• Résolution uniforme sur toute la surface du réseau de détecteurs

Bruit quantique

Qu’est-ce que le bruit quantique et comment le diminuer?

• Aspect tacheté ou granuleux

• Causé par rayonnement insuffisant/faible intensité pour créer une image uniforme

Pour ↓ bruit quantique :

• Radioscope doit fournir suffisamment de photons :

  • mA

  • mAs

  • Ou temps

Facteurs influençant le bruit quantique

Quels facteurs influencent le bruit quantique?

Facteurs affectant le nombre total de photons lumineux arrivant à la rétine :

• Intensité de la radiation/dose d’exposition

• Atténuation du faisceau par le patient

• Efficacité du facteur de conversion

• Gain de minification

• Gain de flux

• Gain total de brillance

• Système de visualisation de l’image/moniteur

• Distance entre l’œil et le moniteur

Qualité de l’image = toujours meilleure au centre de l’amplificateur :

• ↑ netteté

• ↓ distorsion

Agrandissement électronique

Comment l’amplificateur à focale multiple agrandit-il l’image?

• Agrandissement/magnification électronique

• En modifiant la tension électrique sur les électrodes de focalisation

↑ tension sur électrodes de focalisation →

• ↑ accélération des électrons

• Point de focalisation se rapproche de l’écran primaire

• S’éloigne de l’écran secondaire

Pendant agrandissement :

• Seulement une petite portion de l’écran primaire utilisée

• Même dimension d’écran secondaire utilisée

• → image agrandie lorsque les électrons frappent l’écran secondaire

Focales + résolution spatiale

Quelles capacités d’agrandissement possède un amplificateur à focale multiple?

• Agrandissement = 1,5 à 4 fois

• Amplificateurs :

  • Double focale

  • Triple focale

  • Quadruple focale

• Donc 2 à 4 agrandissements différents

Avec agrandissement :

• Résolution spatiale peut ↑ de 4 lp/mm à 6 lp/mm

Diamètre + facteur d’agrandissement

Comment décrit-on un amplificateur à focale multiple et calcule-t-on son agrandissement?

• Décrit selon diamètre de l’écran primaire utilisé

Exemple : 23/15

• Sans agrandissement = diamètre 23 cm

• Avec agrandissement = diamètre 15 cm

Facteur d’agrandissement :

• Diamètre total de l’écran primaire ÷ diamètre de l’écran primaire utilisé

Exemple des notes :

• Écran total = 23 cm

• Portion utilisée = 13 cm

• 23 ÷ 13 ≈ 1,77 ×

Agrandissement : brillance + dose

Quel est l’effet de l’agrandissement électronique sur la brillance et la dose?

Agrandissement →

• ↓ gain de minification

• ↓ photoélectrons frappant l’écran secondaire

• ↓ brillance de l’image à l’écran secondaire

Compensation par CAL :

• CAL ↑ mA

• ↑ photons produits

• ↑ photoélectrons produits

• Maintient la même brillance à l’écran secondaire

Conséquence :

• ↑ dose au patient pendant l’agrandissement électronique

• À cause de ↑ mA

Agrandissement : résolution spatiale

Quel est l’effet de l’agrandissement sur la résolution spatiale?

• ↑ résolution spatiale

• Car seulement la portion centrale de l’écran primaire est utilisée

Visualisation directe + système lentilles/miroirs

Pourquoi ne visualise-t-on pas directement l’écran secondaire?

Visualisation directe :

• Difficile

• Non recommandée

• Il faudrait être à l’extrémité de l’amplificateur

• → forte dose de rayonnement

• Image très petite

• Possibilité de se retrouver debout au-dessus du patient

Ancien système optique :

• Série de lentilles + miroirs

• Image visualisée sur un miroir dans la salle de radioscopie

Désavantages :

• Très petit angle de visualisation

• Une seule personne peut voir l’image à la fois

• Impossible de visualiser à distance

Chaîne de télévision à circuit fermé

Comment fonctionne la chaîne de télévision à circuit fermé?

Aujourd’hui :

• Image de l’écran secondaire visualisée avec une chaîne de télévision à circuit fermé

Différences avec télévision à domicile :

• Aucune audio

• Aucune sélection de canaux

Éléments :

• Caméra de télévision

• Unité de contrôle

• Câble coaxial

• Moniteur de télévision

Fonctionnement :

• Caméra orientée vers l’écran secondaire

• Image observée sur le moniteur

Avantages :

• Plusieurs personnes peuvent observer simultanément

• Image observable à distance → radioprotection

• Brillance + contraste ajustables selon préférences de l’observateur à partir du moniteur

2 moyens de convertir l’image de l’écran secondaire en signal électronique :

• Caméra de télévision / tube analyseur

• Capteurs à transfert de charge / CCD

Caméra de télévision : accouplement

Quels sont les 2 moyens d’accoupler la caméra de télévision à l’écran secondaire de l’amplificateur de luminance?

1 — Ensemble de lentilles

• Formé de :

  • Lentilles

  • Miroir répartiteur d’image

2 — Faisceau de fibres optiques

• Renferme des milliers de fibres de verre/mm²

• Limite l’accouplement à un seul dispositif → caméra télévision

• Beaucoup moins volumineux que le système de lentilles

• Produit moins de distorsion de l’image

Tube analyseur / Vidicon

Quel tube analyseur est le plus utilisé et quel est son rôle?

• Plusieurs types de tubes analyseurs existent

• Plus utilisé = Vidicon

Rôle :

• Transformer une image lumineuse en un signal électronique

Tube Vidicon : cathode + grilles

Quels sont les rôles de la cathode et des grilles du tube Vidicon?

Cathode / canon électronique :

• Produit un faisceau d’électrons

• Par thermo-émission

Grille de régulation :

• Contrôle l’intensité du faisceau électronique

Grille d’accélération :

• Accélère les électrons vers l’autre bout du tube analyseur

Tube Vidicon : bobines

Quels sont les rôles des bobines de focalisation et de déflexion?

Bobine de focalisation :

• Contrôle la dimension du faisceau électronique

• Faisceau prend la forme d’un point

Bobine de déflexion :

• Contrôle la position du faisceau électronique sur la face du tube analyseur

• Produit un balayage :

  • Horizontal

  • Gauche → droite

  • En lignes diagonales successives

  • Haut → bas

Couche photoconductrice

Quel est le rôle de la couche photoconductrice?

• Balayée par le faisceau électronique provenant du canon électronique

• Conductrice lorsqu’exposée à la lumière

• Non-conductrice en absence de lumière

• Permet ou bloque la transmission du faisceau électronique

• Intensité du faisceau électronique transmis = en rapport avec l’intensité lumineuse

Composition pour le Vidicon :

• Trisulfate d’antimoine (Sb₂S₃)

Électrode de signal

Quel est le rôle de l’électrode de signal?

• Capte le faisceau électronique transmis par la couche photoconductrice

• Faisceau électronique transmis = signal vidéo

• Signal vidéo :

  • Amplifié

  • Transmis par câble coaxial au moniteur

• Au moniteur → transformé en image visible

Chaîne de télévision : extrémités

Que retrouve-t-on aux 2 extrémités du système de télévision à circuit fermé?

Une extrémité :

• Moniteur de télévision

Autre extrémité :

• Caméra de télévision/tube analyseur

• OU capteurs à transfert de charges (CCD)

CCD : définition

Qu’est-ce qu’un CCD?

• Autre moyen de convertir l’image de l’écran secondaire en signal électronique

• Utilisé à la place d’une caméra de télévision

• CCD = capteur à transfert de charges

• Fonctionne à l’aide de semi-conducteurs RADL 1065.26 - Notes de cours

CCD : puce + photodiodes

Comment le CCD produit-il les charges électriques?

• Composé d’une puce de silicium amorphe

• Exposée à la lumière → libère des charges électriques

• Puce divisée en petits éléments :

  • Photodiodes individuelles

  • Forment les pixels de l’image

Chaque photodiode :

• Correspond à un pixel

• Libère une quantité de charges électriques proportionnelle à l’intensité de lumière reçue

CCD : formation du signal vidéo

Comment le CCD forme-t-il le signal vidéo?

• Charges électriques acheminées :

  • De façon ordonnée

  • De façon séquentielle

• → forment le signal vidéo

• Comme dans le tube analyseur

• Image formée d’une série de lignes

• CCD = plus petit que Vidicon

  • Car aucun canon électronique

Accouplement à l’écran secondaire :

• Directement

• OU fibres optiques

• OU système de lentilles

Avantages du CCD

Quels sont les avantages du CCD vs caméra de télévision avec tube analyseur?

• ↑ résolution spatiale, sans distorsion

• Intégration facile en radiologie numérisée

• Haut rapport signal/bruit (RSB)

• Grande capacité de détection des photons lumineux

• Meilleure dynamique → moins de rémanence que Vidicon

• Réaction linéaire à la lumière

• Plus sensible aux faibles intensités de lumière

• Pas d’effet d’éblouissement de l’image

• Pas de période de réchauffement avant utilisation

• Non affecté par les champs magnétiques

• ↓ dose au patient

Moniteur : rôle + composantes

Quel est le rôle du moniteur et quelles sont ses composantes?

But :

• Transforme le signal vidéo provenant :

  • Caméra de télévision

  • OU CCD

• → en image lumineuse

Élément principal :

• Tube cathodique

Composantes :

Canon électronique :

• Produit un faisceau électronique

Bobine de focalisation :

• Contrôle dimension du faisceau électronique

Bobine de déflexion :

• Contrôle position du faisceau sur la surface interne de l’écran fluorescent

• Produit balayage horizontal en lignes diagonales successives de gauche à droite

Anode :

• Attire électrons vers écran fluorescent

Écran fluorescent :

• Surface interne bombardée par faisceau électronique

• Émet lumière lorsqu’elle est bombardée

• Forme l’image

Signal vidéo : lumière vs noir

Comment le signal vidéo contrôle-t-il l’intensité de l’image?

Signal vidéo provenant de la caméra →

• Acheminé au canon électronique du moniteur

• Contrôle l’intensité du faisceau électronique

Forte intensité lumineuse :

• Forte conduction d’électrons dans couche photoconductrice

• Signal vidéo = forte intensité

• Canon électronique libère beaucoup d’électrons

• → forte intensité lumineuse à l’écran fluorescent

Absence de lumière :

• Non-conduction dans couche photoconductrice

• Signal vidéo = aucune intensité

• Canon électronique ne libère aucun électron

• → région noire sur l’écran fluorescent

Formation de l’image de télévision

Comment l’image de télévision est-elle produite?

1. Image de lumière visible de l’écran secondaire de l’amplificateur

2. → transformée en signal vidéo électrique

3. Signal créé par faisceau d’électrons effectuant un balayage constant dans caméra

4. Signal vidéo « module » le faisceau d’électrons du moniteur

5. → faisceau transformé en image visible sur écran fluorescent

Les 2 faisceaux électroniques :

• Caméra de télévision

• Moniteur

Sont :

• Finement focalisés

• Dirigés avec précision

• Synchrones

• Contrôlés par bobines de déflexion/focalisation

Synchrones =

• Toujours à la même position en même temps

• Se déplacent exactement de la même manière

Trace active + retracement horizontal

Comment commence le balayage de l’écran?

Trace active (« active trace ») :

• Faisceau du moniteur débute au coin supérieur gauche

• Se déplace diagonalement vers le coin supérieur droit

• Crée une ligne d’intensité lumineuse variable

Retracement horizontal :

• Faisceau s’éteint

• Retourne vers le côté gauche de l’écran

• Série de traces actives suivies de retracements horizontaux

• Continue jusqu’à ce que le faisceau arrive au bas de l’écran