Ministère de l enseignement supérieur et de la recherche scientifique Université de Constantine_1 Faculté des sciences de technologie Département d

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1 Ministère de l enseignement supérieur et de la recherche scientifique Université de Constantine_1 Faculté des sciences de technologie Département d électronique master2 électronique médicale Rapport de stage sur: Le SCANNER MEDICALE Maitre de stage -ZEHHAF H Réalisé par: -RIBAH ABDERRAOUF

2 Sommaire Introduction Résume du stage Chapitre 1:Présentation du CHU de Constantine 1-Historique sur CHU Constantine 2-Situation géographique 3- Service technique Chapitre 2 :déroulement de stage 1-Historique de scanner 2-les différents générations de scanner 1

3 3-Constituants de scanner 4-Principe de scanner 5-Les éléments de chaine scanographique 6-Les dangers sur le corps humain Conclusion Bibliographie 2

4 Introduction Le mot scanner vient de l anglais scanography. Ce terme vient du mot anglais to scan qui signifie EXAMINER et du grec graphein (écrire). Le scanner à rayon X est un appareil utile pour l'exploration du corps humain Le travail de notre stage s est focalisé sur l étude du scanner à rayon X Compréhension de l appareil, constitution et mode de fonctionnement. 3

5 Résume du stage Ce stage a été effectué dans le centre hospitalier universitaire de Constantine (CHUC). L objectif de notre stage est la compréhension de certains appareils médicaux utilisés en milieu hospitalier. Nous nous sommes intéressés au mode de fonctionnement du scanner à rayon X et de son utilisation. Un intérêt particulier a été porté au mode de fonctionnement de la partie électronique de cet appareil, très utilisé dans le diagnostic des anomalies dans le domaine de la santé. Effectivement, le scanner permet d explorer et de voir l intérieur du corps humain. On peut visualiser tout les organes, les os, les liquides, etc. En noir et blanc, cet appareil donne des images en coupe qui peuvent être assemblées pour obtenir une image tridimensionnelle et à l aide de logicielles une image en 3D couleur. 4

6 Chapitre 1:Présentation du CHU de Constantine 1-Centre hospitalier universitaire de Constantine(CHUC) C est un établissement public a caractère administratif doté de la personnalité morale et de l autonomie financière, il est charge en relation avec l établissement d enseignement de formation en science médicale,des missions: de diagnostic, d'exploration, soins, de prévention, formation et de recherche 5

7 2-Situation géographique Le Centre Hospitalier Universitaire de Constantine (CHU) est situe sur le plateau de SIDI M SID Il est mitoyen de l ancienne ville Le pont suspendu de SIDI M SID relie les deux cotes de la ville 6

8 3-Service technique de CHUC Le service de maintenance qui constitue le support technique essentiel pour le bon fonctionnement de l hôpital est équipé de nombreux outils électriques et mécaniques Un établie rassemble les différent outillage et de caisse a utiles pour assurer la maintenance sur site. Il est équipé aussi d un matériel informatique et de document servant a la gestion de la maintenance Localisation du service de technique de radiologie(atelier) Et le scanner 7

9 Chapitre 2 :déroulement de stage 1-Historique de scanner Le 1 èr scanner à rayons X a été inventé par : GODFREY NEWBOLD HOUNSFIELD, Le prototype a été réalisé en 1968 et présenté pour la première fois en 1972, La mise au point de la scanographie a été saluée comme la découverte la plus importante en radiologie, Depuis 1972, amélioration de la qualité des informations tout en limitant la dose d irradiation par les rayons X. 98

10 2-les différents générations de scanner 2.1-Première génération : La réalisation d'une coupe s'obtenait par un mouvement de translation-rotation de tube et de détecteur 2.2-Deuxième génération : caractérisée par un ensemble tube détecteur toujours animé d'un mouvement de translation-rotation autour du patient. Le tube est couplé à une barrette de sept à soixante détecteurs dans le plan de rotation du tube. les déplacements restent identiques, mais le temps passe à 20 ou 40 secondes par coupe. 9

11 2.3-Troisième génération : Disposé d un tube et une série de détecteurs (500 à 1000) correspond à la largeur de la région étudiée. Une seule émission de RX en éventail couvre la largeur du sujet. Seul le mouvement de rotation est utilisé auteur du patient; 180 ou 360 émissions successives sont faites et détectées en 2 à 7 secondes Quatrième génération : Des détecteurs fixes, plusieurs milliers, font une couronne complète autour de l'anneau ; seul le foyer des RX, et donc le faisceau X tourne autour du malade. La vitesse peut encore augmenter, mais l'appareillage devient sensible au rayonnement diffusé puisque les détecteurs qui ne reçoivent pas de rayonnement direct reçoivent du rayonnement diffuse 10

12 2.5-Cinquième génération : Un énorme canon a électrons projette un faisceau sur 1 a 4 anneaux en tungstène, situé autour du patient ; le faisceau X nait de ces anneaux il est alors collimaté sur plusieurs couronnes de détecteurs. Cette rotation est rapide (le temps de pose est voisin de 1/20 de seconde) 11

13 3-Constituants du scanner 3.1- La Table patient : La table du scanner ou le patient s installe tout le long de l examen se déplace verticalement et latéralement (figure ci-dessous). On fait descendre la table automatiquement et on installe le patient confortablement au milieu de celle-ci. 12

14 Déplacement de la table Moteur de déplacement horizontal Moteur de déplacement vertical 13

15 3.2- Le Gantry : Le cœur du scanner à pour rôle principale la production des rayons X, la détection des rayons X non atténués et la transmission de l information au centre de calcul. Il se compose d un stator et d un rotor. Le rotor est composé du tube radio gène qui produit les rayons X, du radiateur système de refroidissement du tube, des détecteurs qui détectent l atténuation des rayons X, des fusibles et de deux transformateurs et redresseur pour anode et cathode qui augmentent la tension de 400V à 140kV et la redresse en un signal continu. Le stator est composé d un convertisseur analogique numérique, du moteur qui fait tourner le gantry, du circuit de commande qui fait marcher le gantry (la carte mère) et du circuit électronique qui contrôle la voie. Quand le patient est placé entre le tube et les détecteurs, le signale donne le début de la radiation, le tube-détecteur tourne à une très grande vitesse qui est elle aussi contrôlée par un système de commande 14

16 (fusibles et relais de contrôle) (Echangeur de chaleur) (Module de puissance) (Démarreur à grande vitesse) 15

17 4-Principe du scanner : Dans un scanographe, un premier détecteur électronique (le capteur C o du schéma cidessus) mesure l intensité du fin pinceau de rayons X émis par le tube à rayons X avant qu il ne balaie point par point la tranche du corps à examiner. Pour explorer cette coupe, le tube effectue une rotation complète degré par degré. Une partie du rayonnement incident (celui qui entre en contact avec le corps) est absorbée par les tissus traversés. Le rayonnement émergent (celui qui ressort) est capté par un détecteur électronique (le capteur C 1 quand la source est en S 1 ) qui tourne en même temps que le tube (de façon synchrone). Quand la source est en S 2, le capteur est en C 2, etc. Au cours de la rotation, rayons X incidents et rayons X émergents captés sont comparés et convertis en signaux électriques. 16

18 Un peu plus de 2 millions de données sont enregistrés en quelques secondes par l ordinateur. Le programme de celui-ci permet de calculer l absorption du rayonnement en chaque point de la coupe. Le scanner utilise l absorption des rayons X en relation directe avec la densité des tissus que les rayons ont rencontrés. Les résultats sont alors mis en mémoire. Un traitement informatique complexe permet ensuite de faire apparaître sur l écran l image reconstituée d une coupe axiale de 1 à 10 millimètres d épaisseur. Cette image traduit les variations d absorption des tissus traversés auxquelles sont associées des variations de nuances (noir, gris, blanc) ou des couleurs conventionnelles. 17

19 5-LES ELEMENTS DE LA CHAINE SCANOGRAPHIQUE 18

20 5-1 Tube radio gène Il permet la production des rayons X, Il est composé d une ampoule de verre et d une gène. 19

21 5-2-Production des rayons X Les électrons sont générés par le courant cathodique, Ils sont accélérés par une tension entre l anode et la cathode U=140Kv, En heurtant l anode ils libèrent une partie de leur énergie sous forme de rayon X, Il existe 2 types de rayons X, Rayon de freinage et rayon caractéristique. 20

22 5-3 La gaine Protection des rayons X entourés de plomb, Évacuation de la chaleur, Contient de l huile de refroidissement, Une fenêtre pour les rayons X qui traverse le patient 21

23 5-4 Collimateurs Définir l'ouverture du faisceau de rayons X. Élimine le rayonnement diffusé parvenant au détecteur. 22

24 5-5 Interaction avec la matière L image radiographique résulte de la différence d atténuation des rayons X dans les différents milieux traversées. Variation de l absorption en fonction de la longueur d onde λ. Variation de l absorption en fonction de la nature de l élément. Plus le corps à étudier est épais ou absorbant, plus il devient nécessaire d utiliser un rayonnement dur. Effet photoélectrique :E<30KV Effet Compton: E>30kv 23

25 Effet photoélectrique Principe : rayon X absorbe, un électron d une couche profonde est éjecte. Résultat : arrêt du rayon X, production d un électron et d un ion positif. Effet Compton Principe : L énergie du rayon X est en partie transmise à un électron superficiel. Résultat : le rayon X est dévie avec une énergie plus faible. 24

26 5-6 Détecteurs Système physique de conversion du rayonnement X, atténué par la traversée de l'objet, en un signal électrique. Les éléments sont disposés en arc ou en couronne. Détecteurs à gaz : chambre de ionisation contenant du Xénon Détecteurs solides : scintillateur-photodiodes Caractéristique des détecteurs Efficacité de détection Précision et stabilité 25

27 6-Les dangers sur le corps humain Le bref passage d un photon provoque des excitations et des ionisations qui déclenchent une succession de réactions physico-chimiques pouvant aboutir à une modification des fonctions et des structures cellulaires puis tissulaires. Lorsque les cellules sont exposées aux rayons X, ceuxci créent des ions qui brisent l'adn au niveau des brins ou au niveau des bases azotées. L effet biologique d une dose donnée dépend du taux de dose 26

28 Conclusion : L objectif de notre stage a été atteint par une compréhension détaillée de l utilisation de l appareil médicale qu est le scanner ainsi que ses retombées qui permettent au corps médicale d explorer les différentes parties internes du corps humain à la recherche d anomalie ou de maladies qui étaient invisibles jadis. Aussi, un discernement particulier a été porté sur le principe du fonctionnement de cet appareil et de ses composants électroniques. Toutefois, il est à noter que malgré les avantages de l utilisation de cet appareil sont impressionnants, celui-ci présente des risques de danger sur le corps humains si ce dernier est exposé plusieurs fois aux rayons X de cet appareil. L imagerie médicale ne cesse d évoluer dernièrement l information très rapide c est le cas du Scanner qui ce voit passer d un coupe jusqu à 128 coupes 27

29 Bibliographie : Devaux. J. Y (2006). L imagerie en coupes. Doyon. D (2000). Scanner à rayons X : Tomodensitométrie. Masson, Paris. Dujardin. C et Viana. B. Cristaux scintillateurs : Nanocristaux, Films minces, Fibres et massifs. CNRS ; Paris. Evrard. Y, Mouchel. J et strainchamps. D (2004). Les tubes à rayons X. Guinier. A (1984). Les rayons X. Collection «Que sais-je». Jaspard. L effet Compton. Kohl. P. Rayons et Fluorescence X. Lisbona. A. Le scanner : Principe, Technologie, Applications. Philippe. C et Bourguet. P. Imagerie par les rayons X et radioprotection. Rocchisoni. J.M. La Tomographie ; CHU de Bobigny ; 93. Rousseau. F (2008). Scanner X. Sites : www. Splf.fr /gp/dossier-enpratique/scanner.html www. La-radiologie.net/scan/scan2.html 28

30 Merci Pour votre Attention