Les 16 et 17 janvier 2012, Amphi Faraboeuf, Faculté des Cordeliers, Paris
Cet enseignement doit permettre à l’étudiant d’acquérir les connaissances lui permettant de comprendre les concepts et les bases physiques nécessaire à l’utilisation du rayonnement X en imagerie médicale.
Sur le plan technique, l’objectif est de savoir décrire les étapes de la formation de l’image selon les différentes techniques utilisant les rayons X (imagerie conventionnelle, numérique, tomodensitométrie) , de connaître le fonctionnement de ces différentes techniques et de savoir les utiliser au mieux.
- Connaître le principe d’une fonction de transfert de modulation.
- Savoir expliquer ce qu’est une transformé de Fourier
- Connaître la notion de signal, de bruit, de rapport signal sur bruit, de contraste, de rapport contraste sur bruit.
-Savoir définir la notion de résolution, temporelle, spatiale, en contraste, de pixels, de voxels, de matrice
- Connaître les bases du filtrage et de la segmentation d’images
- Avoir des notions de codage, compression et échange des images numériques
1. La fonction de transfert de modulation caractérise les propriétés d’un système d’imagerie. Cette fonction exprime le passage d’une information « mesure physique » en information « image » et donne donc une idée sur les caractéristiques du système.
2. Une transformation de Fourier est une opération mathématique réversible permettant de transformer une information « fréquence » (codage fréquentiel) en information « image » (codage spatiale) ou l’inverse.
3. Le signal est l’information reçu par le détecteur quel qu’il soit. Il est constitué du signal portant l’information et d’un signal aléatoire aussi appelé bruit
4. La résolution spatiale caractérise le pouvoir de séparation de deux éléments de contraste maximal (noir-blanc), en paire de ligne ou en millimètre
5. La résolution en contraste caractérise le pouvoir séparateur du système pour deux éléments de contraste différent.
6. La résolution temporelle caractérise le temps minimal séparant l’acquisition de deux images différentes
7. Le pixel est l’élément élémentaire de l’image numérique en cas d’épaisseur virtuelle de l’image. On parle de voxel pour intégrer l’épaisseur de coupe.
8. Le filtrage d’une image numérique consiste à éliminer au sein de l’image des informations que l’on ne juge pas utiles. Un filtre conservant les basses fréquences privilégie la résolution en contraste et un filtre privilégiant les hautes fréquences accentue la résolution spatiale.
9. Les images médicales sont formatées selon un codage international, dit DICOM. Ce codage contient des informations administratives sur l’image.
- Connaître les propriétés générales des rayons X
- Connaître les modalités de créations d’un faisceau de rayon X,
- Connaître les facteurs influençant l'atténuation des rayons x dans la matière
- Connaître les différents modes d’interaction du rayonnement X avec la matière (effet Compton, photo électrique, création de paires)
- Connaître les notions d’absorption, de diffusion du rayonnement X
- Savoir décrire le spectre d’un faisceau de rayons X
- Connaître l'influence de la tension (kV) sur le contraste de l'image radiographique
- Connaître les facteurs influençant la quantité de rayonnement diffusé produit lors de la prise d'une radiographie
- Connaître les conséquences du rayonnement diffusé sur l'image radiographique et sur la pratique de la radioprotection
1- Les rayons x sont des rayonnements électromagnétiques de forte énergie capable de traverser la matière d'une manière inégale en fonction des milieux
2- Les rayons x sont rayonnements ionisants
3- Les rayons x sont produits par l'interaction d'électrons lancés à grande vitesse sur une cible matérielle
4- Les rayons x sont produits essentiellement par le ralentissement des électrons lorsqu'ils passent à proximité d'un gros noyau
5- La quantité de rayons x produits dépend de la taille du noyau, du nombre d'électrons envoyés et de leur vitesse
6- L'énergie des rayons x produits dépend de la vitesse des électrons.
7- L'atténuation des rayons x dépend de l'épaisseur de l'objet, de sa densité, du numéro atomique des atomes composant l’objet et de l'énergie des rayons x.
8- La radiographie distingue 5 types d'opacité : l'air, la graisse, l'eau (tissus mous et liquides), l'os (et le métal). La radiographie ne permet pas de distinguer les tissus mous des liquides, qui apparaissent comme des "silhouettes" de même opacité
9- Les 2 types d'interactions possibles dans les matières organiques avec les rayons x utilisés en radiodiagnostic sont l'effet photoélectrique et l'effet Compton
10- L'effet photoélectrique se produit plutôt avec des rayons x de faible énergie et permet un arrêt des rayons x. Il est responsable d'un bon contraste de l'image radiographique
11- L'effet Compton se produit plutôt avec des rayons x de forte énergie. Il est à l'origine d'un rayonnement diffusé contre lequel il faut se protéger et qui affecte le contraste de l'image radiographique. L'effet Compton est responsable d'un mauvais contraste de l'image radiographique.
12- La quantité de rayonnement diffusé augmente avec la tension (kV), la taille du champ et l'épaisseur à radiographier.
13- Lorsque la tension augmente, le contraste de l'image radiographique diminue.
- Connaître le fonctionnement d’un tube radiogène, d’un générateur, d’un poter, d’une table de radiologie : savoir décrire le fonctionnement d’une anode, d’une cathode, des diaphragmes, d’un localisateur, d’une grille, d’un exposeur automatique
- Connaître l’intérêt d’un tube à anode fixe, tournante
- Savoir adapter les constantes du tube pour adapter au mieux le rendu de l’image
- Connaître les principes de la formation de l’image radiologique : lois de projection, agrandissement, déformation, agrandissement
- Connaître la démarche de l'évaluation technique d'une image radiographique : savoir reconnaître une radiographie sous-exposée, sous-développée et surexposée
- noircissement, contraste, finesse. Connaître les paramètres influençant le noircissement final de l'image radiographique
- Connaître les différents types de capteurs et leurs propriétés (FTM, réponse) : film, ampli de brillance, plaque, capteur plan
- Connaître les différents types de post traitement en imagerie numérique
- Connaître les 5 catégories d'opacité que l'on peut distinguer en radiologie standard
- Connaître les principes et les différentes modifications liées aux développements du film radiologique
- Connaître les paramètres influençant le contraste final de l'image, connaître les causes d'insuffisance de contraste
- Connaître les 3 origines du flou en radiologie : taille du foyer (flou géométrique), couple écran film (flou d'écran), mobilité du sujet (flou cinétique). Savoir corriger l’acquisition pour limiter le flou en radiologie
- Connaître le principe de fonctionnement de la radioscopie
- Connaître les indications de la radioscopie
- Connaître la structure et le fonctionnement de l'amplificateur de luminance
- Connaître les caractéristiques de l'image radioscopique par rapport à l'image radiographique
- Connaître les 4 grands types de systèmes de radiologie numérique
- Connaître la notion de DQE
1. Le tube radiogène est constitué d'une cathode et d'une anode entouré par des enveloppes de protection
2. La cathode est la source des électrons. Il s'agit d'un filament en forme de spirale qui s'échauffe lors de la mise en route du tube pour laisser s'échapper les électrons.
3. Les électrons sont accélérés entre la cathode et l'anode par une forte différence de potentiel
4. L'anode est la cible des électrons et le lieu de production des rayons x s'appelle le foyer.
5. Le rendement de la production des rayons x est très faible, de l'ordre de 1%, le reste de l'énergie se retrouve sous forme de chaleur
6. L'anode tournante permet de répartir la chaleur sur une plus grande surface et de pouvoir augmenter le débit des rayons x. Elle permet également de diminuer la taille du foyer et d'améliorer la finesse de l'image.
7. Le tube est entouré d'une enveloppe de verre, qui maintient les constituants sous vide.
8. Des diaphragmes permettent d'ajuster la taille du champ radiographique
9. Un faisceau lumineux simule la position et la taille du faisceau de rayons x avant la prise de radiographies.
10. Le courant utilisé dans le tube radiogène doit être redressé et transformé en un courant de haute tension
11. Les générateurs monophasés sont les plus anciens. Ils ont un rendement faible, ils sont lourds, mais ils sont peu onéreux
12. Les générateurs haute fréquence ont un meilleur rendement, sont plus fiables et moins encombrants que les générateurs monophasés
13. Les 3 paramètres d'exposition contrôlés par l'opérateur sont la tension (exprimée en KiloVolt, kV) représentant à la fois la quantité et l'énergie des rayons x, l'intensité (exprimé en milli Ampères, mA) représentant la quantité de rayons x produits et le temps de pose (exprimé en milli seconde, ms) représentant aussi la quantité de rayons
14. La grille permet d'améliorer le contraste de l'image radiographique en éliminant le rayonnement diffusé
15. Une grille est composée de fines lamelles de plombs parallèles au faisceau primaire
16. La grille s'utilise pour des épaisseurs supérieures à 10 à 15 cm
17. Les écrans renforçateurs, contenus dans la cassette, transforment les rayons X en une lumière bleue, violette ou verte
18. La vitesse d'un écran augmente quand sa finesse diminue
19. Le film radiographique doit être sensible à la lumière émise par l'écran
20. Les films monocouches améliorent la finesse de l'image et sont utilisés avec des écrans fins, un petit foyer et pour radiographier des parties fines
21. Le développement comprend le passage du film dans le révélateur, le fixateur, et un bain de rinçage
22. Le contrôle de la qualité des radiographies permet de s'assurer du bon fonctionnement de l'installation et de la conformité de l'examen à un standard défini
23. La chaîne radiologique est une succession d'instruments et de matériels qui ont tous leur importance: quand un maillon est dégradé, c'est la chaîne entière qui ne fonctionne mal
24. La qualité de l'image radiographique se décompose en noircissement, contraste et finesse
25. Le noircissement final de l'image est conditionné par la presque totalité des éléments de la chaîne radiologique
26. Un film trop clair est soit sous-exposé, soit sous développé. Un film trop noir est surexposé
27. Le contraste correspond à la différence de noircissement entre 2 régions du film
28. Un contraste faible peut être dû à l'utilisation d'une tension (kV) trop grande, à une grande épaisseur à radiographier, à un champ radiographique de grande taille, à l'absence de grille, à un faible contraste intrinsèque de l'objet, à l'utilisation d'un film peu contrasté et au développement
29. La finesse de l'image radiographique dépend de la taille du foyer, du couple écran-film et de l'immobilité du sujet
30. Le flou final de l'image est égal au flou dominant
31. La radioscopie est à la radiographie ce que la vidéo ou le cinéma est à la photographie.
32. La radioscopie moderne utilise un amplificateur de luminance relié à un réseau de télévision ou un convertisseur analogue-digital pour numériser les images produites.
33. L'amplificateur de luminance transforme l'image radiante en un faisceau d'électron qui est accéléré par une différence de potentiel et dont la taille est réduite
34. La radioscopie utilise une source continue de rayons x de faible intensité
35. L'image radioscopique est plus bruitée et moins fine que l'image radiographique
36. La grille devient visible lorsqu'elle est décentrée ou placée à l'envers
37. L'électricité statique et les marques de pression sur le film radiographique sont à l'origine de traces noires sur le film.
38. L'image radiographique est une projection conique d'un objet sur un plan. La forme des objets radiographiés dépend fortement de l'angle de projection.
39. L'agrandissement radiographique dépend des distances foyer-objet et objet-récepteur, de la taille du foyer.
40. La qualité d’un système numérique de radiologie se mesure par la DQE
41. Il existe 4 grands types de système numérique de radiologie : la numération directe avec ou sans scintillateur, la numérisation indirecte et la chambre d’ionisation
42. La gamme dynamique de réponse d’un système numérique est linéaire ce qui permet une grande adaptabilité du système aux conditions d’acquisition
43. La radiologie numérique permet en théorie au moins de faire baisser la dose reçue par la population
44. La radiologie numérique n’est pas supérieure à la radiologie conventionnelle en terme de résolution spatiale
- Connaître les principes de la reconstruction tomographique (rétroprojection filtrée, autres modes de reconstruction).
- connaître dans les grandes lignes les évolutions technologiques des différentes générations de scanner et connaître les différents mode d’acquisition disponibles sur le marché : séquentiel, hélicoïdal, bi tube, foyer flottant, bi énergie et connaître les principes du fonctionnement de ces techniques.
-Connaître les principes d’acquisition des images scanographiques : savoir définir le pitch, une acquisition hélicoïdale, séquentielle
- Connaître le rôle et appréhender le fonctionnement d’un détecteur (solide et gazeux), d’une barrette de détecteur, d’un détecteur matriciel.
- Savoir adapter les différents paramètres d’acquisition (pitch, épaisseur de coupe, espace inter coupe, Kv, mAs, matrice, filtre) pour modifier l’image résultante
- comprendre et expliquer comment les différences de densités des tissus biologiques représentées sur l’image
- être capable d’expliquer la variation de l’épaisseur de coupe en détection mono et
Multibarette. savoir expliquer l’intérêt des acquisitions isotropes en scanner.
- Savoir à quoi correspond la zone de pénombre, la zone exposée en scanner multicoupe.
- savoir expliquer l’échelle des gris employée en scanner X (unités Hounsfield, niveau moyen, fenêtre)
- Connaître les grands types de reconstruction des images et pouvoir donner des exemples d’utilisation (MIP, moyenne, mMIP, VRT, endoscopie, MPR)
- connaître l’origine des artéfacts de volume partiel et de durcissement de rayon
- Savoir comment est exprimée la dose d’irradiation délivrée lors d’un examen tomodensitométrique. Savoir dans les grandes lignes les dispositifs utilisés pour réduire la dose et comment influer sur la dose émisse en modifiant les paramètres d’acquisition (voir radioprotection)
- connaître les principales mesures qui peuvent être réalisées sur des coupes scanographiques et les limites de ces mesures.
- Avoir des notions d’imagerie de perfusion (principe, grandes modalités d’acquisition, principes de post-traitement)
- connaître le rôle des agents de contraste en scanner et leurs risques et savoir gérer les contre-indications, les accidents (voir chapitre produit de contraste)
1. La rétroprojection filtrée permet de reconstruire à partir de plusieurs projections de l’objet, l’objet lui-même.
2. Le pitch est un rapport de la vitesse de la table sur la vitesse de rotation du tube
3. Une acquisition hélicoïdale associe une rotation continue du tube et de la table
4. Une acquisition séquentielle réalise une coupe par rotation de tube et un déplacement de table entre chaque acquisition d’image
5. Le foyer flottant permet d’exposer une même barrette de détecteur deux fois dans un temps très réduit permettant d’augmenter le nombre de mesures réalisées lors d’un tour
6. Un scanner bitube utilise deux tubes placés à 90° d’angulation et deux barrettes de détecteurs. Cette technique permet d’augmenter la résolution temporelle et de réaliser de l’imagerie spectrale.
7. Le scanner bi énergie utilise un ou deux tubes émettant un faisceau de rayon X avec deux spectres d’énergie différents. Cette technique permet d’utiliser les propriétés différentes de l’absorption du faisceau X selon son énergie incidente.
8. L’unité Hounsfield est une unité arbitraire, étendue de -1000 (air) à + 1000 (os) et transcrite en échelle de gris sur l’image
9. La fenêtre de visualisation permet de visualiser les tissus d’intérêt en utilisant une fenêtre étroite centrée.
10. La reconstruction MIP est une projection sur une coupe épaisse des pixels de forte densité
11. La reconstruction mMIP est une projection sur une coupe épaisse de pixels de faible densité
12. Le MRP permet des reconstructions obliques
13. Une acquisition isotropique permet d’obtenir des voxels cubiques permettant de reconstruire des images dans n’importe quels plans avec une qualité équivalente.
14. Un artéfact de volume partiel est observé quand une structure est pour partie dans et en dehors du plan de coupe. Cet artéfact est à l’origine d’image dont la densité est erronée.
15. Un artéfact de renforcement de faisceaux est observé quand le faisceau de rayon X est modifié par la traversée d’un objet très dense, par exemple métallique
16. La dose en scanographie hélicoïdale est habituellement exprimée par une valeur « Dose patient longueur » ou DLP en mGray par centimètre
17. Baisser les KV de 120 KV à 100Kv diminue l’irradiation par 2
18. Les mesures de densité, de volume, de taille nécessite une calibration usine et sont données avec une déviation standard tenant compte de l’erreur de mesure.
19. L’imagerie de perfusion nécessite une injection de produit de contraste iodé, une bonne résolution temporale et utilise des modélisations mathématiques plus ou moins complexe pour mesurer des paramètres fonctionnels.
- Connaître les caractéristiques, l'utilisation et la toxicité des produits de contraste à base de sulfate de baryum et d’iode. Connaître les différents produits de contraste iodés destinés à l’exploration (radiologie conventionnelle) ou au balisage (scanographie) du tube digestif. Connaître le mode d’administration et savoir en discuter les avantages et inconvénients respectifs.
- Connaître la structure chimique de base, la toxicité et l'utilisation des produits de contraste iodés hydrosolubles : tri-iodés ioniques, tri-iodés non ioniques, hexa-iodés ioniques et hexa-iodés non ioniques. Connaître et définir les termes suivants : “ionique”, “non ionique”, “hyperosmolaire”, « isoosmolaire », “viscosité”. Savoir discuter les avantages et les inconvénients de ces différents produits en fonction de leurs caractéristiques.
- Connaître la pharmacologie des produits de contraste iodés hydrosolubles
- Lister les incidents et accidents liés à l’injection intra-veineuse de produit de contraste iodé et pour chacun en donner la gravité et la fréquence.
- Savoir interroger un patient à la recherche de contre-indications et de facteurs de risque pour une injection de produit de contraste iodé, et lui donner l’information pertinente. Connaître les contre-indications absolues d’injection systémique
- Connaître le nom commercial de produits de contraste iodés ayant reçu une AMM, le libellé de cette autorisation, et leur coût habituel.
- Savoir, pour un produit donné, calculer la masse d’iode injectée.
- Connaître les doses et modes d’administration systémiques pour les examens usuels (scanner, UIV, angiographie).
- Savoir discuter l’indication d’un examen en fonction des précautions d’emploi des produits de contraste chez un sujet à risque d’insuffisance rénale : dépistage du risque, prévention, discussion de substitution par une autre imagerie diagnostique
- Savoir décrire un accident d’extravasation, évaluer la gravité et prendre les décisions thérapeutiques pertinentes
- Connaître les interactions entre les produits de contraste iodés et le métabolisme thyroïdien et en déduire les implications sur le diagnostic et le traitement des maladies thyroïdiennes.
- Savoir traiter un accident sévère aux produits de contraste: préparation et maintenance du matériel d’urgence, mesures thérapeutiques d’urgence à réaliser, procédures d’appel d’un réanimateur.
- Connaître et justifier l’intérêt d’une hydratation avant et après l’administration d’un produit de contraste iodé et savoir en expliquer les modalités.
- Connaître les précautions à prendre avant d’effectuer une injection de produit de contraste iodé chez un sujet diabétique
- Connaître des produits de contraste iodés injectés par voie locale (cholangiopancréatographie, articulaire, intra-thécale, utérine; galactographie, sialographie), les doses utilisées et les précautions d’emploi pour chaque type de produit et chaque zone anatomique
- Connaître le mode d’administration et les complications potentielles du Lipiodol®,. Savoir expliquer l’utilisation du Lipiodol® dans les procédures de chimioembolisation hépatique et de radio chimio embolisation
1. Les produits de contraste radiographiques sont utilisés pour pallier l'insuffisance de résolution en contraste.
2. Les produits de contraste à base de sulfate de baryum sont utilisés uniquement pour l'examen radiographique du tube digestif.
3. Le sulfate de baryum introduit accidentellement dans les tissus entraîne une réaction inflammatoire très importante (barytome).
4. Les produits de contraste radiographique iodés hydrosolubles sont formés d'un ou 2 noyaux benzéniques sur lesquels sont fixés plusieurs atomes d'iode par noyau benzénique.
5. Les produits de contraste radiographique iodés hydrosolubles dont le rapport iode/particule est inférieur ou égal à 3/1 sont hyperosmolaires au sang.
6. Les produits de contraste radiographique iodés hydrosolubles sont éliminés par voie rénale exclusivement par filtration glomérulaire.
7. Les produits de contraste radiographique iodés hydrosolubles ne doivent être injectés par voie intra-veineuse que chez des patients correctement hydratés.
8. Les produits de contraste radiographique iodés peuvent entraîner des réactions générales mineures (nausées, vomissements), des désordres hémodynamiques, des réactions anaphylactoïdes, une insuffisance rénale aigüe ou retardée lors de leur injection.
9. Seuls les produits de contraste radiographique iodés hydrosolubles non-ioniques peuvent être utilisés pour les injections intra-thécales (les produits ioniques sont formellement contre-indiqués)
10. La gestion des contre-indications et des effets secondaires des produits de contraste iodé répond à des protocoles bien établis par le CIRTACI