SEMIOLOGIE DES TECHNIQUES RADIOLOGIQUES

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1 SEMIOLOGIE DES TECHNIQUES RADIOLOGIQUES 5 h de cours en PCEM

2 PLAN DU COURS (I) Principes de base en radiologie (2h) Découverte des rayons X Production et nature du rayonnement X Création d une image de transmission Contraste, flous et résolution spatiale Applications médicales

3 PLAN DU COURS (II) Radiologie numérisée (1h) Échantillonnage Pixels et niveaux de gris Applications médicales Tomodensitométrie (TDM ou scanner X, 1h30) Acquisition et modélisation La reconstruction tomographique Applications médicales Doses absorbées (0h30)

4 Principes de base en radiologie

5 Découverte des rayons X (I) U C- A+ e - U C A - V + Röntgen 1895

6 Découverte des rayons X (II) U C e - A Röntgen 1895 Imagerie de transmission X - V + Atténuation des X par un tissu densité Information morphologique

7 Production des rayons X A U C e - X i en ma e - Q e - X : hf 1 - V + Spectre continu entre 0 et E max X : hf 2 > h f 1

8 Spectre de rayons X (I) E ϕ E max = E 1 = e.v E 2 ε ϕ E 1 ε ϕ =hc/λ E ϕ = N ϕ. ε ϕ ε ϕ

9 Spectre de rayons X (II) E ϕ E max = E 1 = e.v E 2 E 3 ε ϕ E 2 E 1 E ϕ E ϕ

10 Spectre de rayons X (II) E ϕ E max = E 1 = e.v E 2 E 3 ε ϕ E 2 E 1 E ϕ E ϕ

11 Spectre de rayons X (III) Z E ϕ E max = E 1 = e.v E 0 ε ϕ E 1 =e.v E ϕ

12 Spectre de rayons X (IV) Z E ϕ E max = E 1 = e.v E 0 ε ϕ E 1 =e.v E ϕ

13 Spectre de rayons X (V) E ϕ E max = E 1 = e.v X E ϕ E ϕ ε ϕ E ϕ E 1

14 Spectre de rayons X A U C e - X i en ma - V + E ϕ E ϕ λ ε ϕ =hc/λ e.v

15 Réglages d un tube X A U C e - X i en ma - V + mas (i.t) : Nombre de X noircissement kv (V) : Dureté des X pénétration (& contraste)

16 Interprèteriez-vous cette radio?

17 Interprèteriez-vous cette radio?

18 Interprèteriez-vous cette radio?

19 Interprèteriez-vous cette radio?

20 Interprèteriez-vous cette radio?

21 Atténuation photo-électrique I 0

22 Contraste (I) µ x I 0 I 0 d

23 Contraste (II) µ x I 0 I 0 d

24 Déterminants du contraste (I) Différence de (ρ,(, Z) sur une épaisseur x 0 Rx pulmonaires en inspiration forcée Produits de contraste iodés Diminution de l E l E max des X (kv) Pour améliorer un contraste insuffisant Mais cela augmente l irradiation

25 Exemples (I) Inspiration Expiration

26 Exemples (II)

27 Exemples (II)

28 Problème?

29 Déterminants du contraste (II) Aspect «subjectif» Objet absorbant Une différence de (ρ,z,x) ne suffit pas Une discontinuité est nécessaire Contraste réel Contraste observé

30 Contraste et illusions

31 A vous de jouer!

32 Les grandissements (I) S Source de X = S O α O O Objet absorbant I I I Détecteur (film) Donc le grandissement G dépend : - de la distance de la source de X au film (SI) - de la distance de la source à l objet (SO)

33 Les grandissements (II) S I 1 O 1 O 2 I 2 Donc : - G dépend de la distance de la source de X au film : ajustement de G - Radiographie de face : G diminue du plan ventral au plan dorsal

34 A Les flous (I) Le flou géométrique (focale) : Fg α S S O Focale F = SS Objet absorbant C e - X I I Fg = I I

35 Les flous (II) Le flou d éd écran : Fe Grain et Ecran renforçateur ; échantillonnage Le flou cinétique : Fc S v O Compromis idéal : Fg = Fe = Fc Fc

36 Les flous (III) Le flou lié au rayonnement diffusé I I I 1 +I d I 2 +I d Compression Diaphragme Grille Radio-protection

37 La résolution Largeur à mi-hauteur h/2

38 Vocabulaire spécialisé (I) Opacité = hyperdensité = densification = condensation Clarté = transparence Niche = cavité dans paroi pleine de x de contraste Lacune = zone non remplie par un x de contraste

39 Vocabulaire spécialisé (II) Image construite Artefact

40 Radiologie numérisée

41 Pourquoi numériser? Pour traiter les images Amélioration du S/B Reconstruction d image Tomographie Angiographie numérisée Ostéodensitométrie Multimodalité Pour analyser des images Pour archiver et transmettre

42 Echantillonnage (I) Signal analogique d Signal numérisé x0 x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7 x8 x9

43 Echantillonnage (II) j - I = I 0 e ì.x i 1 x & $ I ln$ $ $ I % 0 #!! = ì!! " Pixels

44 Echantillonnage (III) j H(i,j) 255 i fenêtre Pixels Valeur de pixel 0 Niveau de gris

45 Exemples

46 Echantillonnage (IV) X

47 Echantillonnage (V) H H/2 LMH X

48 Echantillonnage (VI) L > LMH LMH

49 Echantillonnage (VII) LMH LMH / 2 Période d échantillonnage : 1 pixel tous les LMH/2

50 Echantillonnage (VIII) j i Exemple : Résolution = 1 mm Taille du champ = 50 x 50 cm 1 pixel nécessaire / 0.5 mm Donc 1000 pixels pour 50 cm Image 1024 x 1024 Codée sur un octet : 1 Mo Pixels

51 Exemples (I)

52 MB3: Biophysique Rayonnement Imagerie Année universitaire Exemples (II) 1 I0 I02 I 1 I 2 ligne de base I10 ì 1tm ì1 ln = (ñtm x tm) + os (ñosxos) ños I1 ñtm I2 ì 2 ì2 ln 0 = tm (!tm xtm) + os (!os xos)!os I2!tm M. Goulard LIPCOM Faculté de Médecine Montpellier-Nîmes

53 Tomodensitométrie

54 L image de projection Tube X Filtre RX I 0 µ 1 I µ 2 µ n I = - ì I 0 e 1.x1! ì 2.x2!...! ì n.xn

55 Tomographie analogique X X

56 Tomographie numérisée x I = I 0 e - (ì 1 + ì ì n ).x µ 1 p & # + % " ì 1 ì 2... ì n I I I 1 I = - ln = + + x $! 0 0 p µ 1 µ 2 µ n p µ 2 µ 3 µ n

57 Tomographie numérisée X µ 1,1 µ 2,1 µ n,1 p 1 µ 1,2 p 2 X µ 1,3 µ i,,j p 3 µ 1,n µ n,n p n p n+1 p 2n X

58 Modélisation µ 1 µ 3 µ 2 p 1 = µ 1 + µ 2 µ 4 p 2 = µ 3 + µ 4 Reconstruire une coupe = Résoudre un système linéaire de N² équations et N² inconnues p 3 = µ 1 + µ 3 p 4 = µ 2 + µ 4 64² = ² = ² = ² =

59 Difficultés (I) Δ 1 µ 1 µ 2 p 1 = α 1,1 µ 1 + α 1,2 µ 2 Δ 2 p 2 = α 2,1 µ 1 + α 2,2 µ 2 µ 2 Δ 2 Δ 1 µ 1

60 Difficultés (II) Δ 1 µ 1 µ 2 p 1 = α 1,1 µ 1 + α 1,2 µ 2 Δ 2 p 2 = β 2,1 µ 1 + β 2,2 µ 2 µ 2 64² = ² = ² = ² = Δ 2 Δ 1 µ 1

61 Difficultés (III) Très grands systèmes d éd équations Temps de calcul Résolution instable Propagation de bruits (modèle, calcul, projections) Acquisition de multiples projections Générations successives de TDM X

62 Acquisition (I) p X

63 Acquisition (II)

64 Reconstruction

65 Projection (I)

66 Projection (II)

67 Rétro-projection (I) = =

68 Rétro-projection (II)

69 Illustration de l épandage

70 Filtrage des projections Moyenne Pondérée : [-1/3 ; 1 ; -1/3] /3 = /3 45/3 = /3 =

71 Rétro-Projection Filtrée = =

72 Illustration

73 Les algorithmes itératifs (I) = =

74 Les algorithmes itératifs (II)

75 Doses absorbées

76 Ordres de grandeur (I) Dose mortelle en irradiation totale : 5 Gy Dose critique pour un embryon : 100 mgy Irradiation naturelle CE : 1-2 mgy /an

77 Ordres de grandeur (II) La DA dépend de : kv, mas Filtrage des RX Détecteur, grille A la peau, à 1 m de la source : DA 0,2 mgy par mas

78 DA à la peau (III) Radiologie standard : Thorax 1 mgy Mammographie mgy TDM : mgy Scopies : 1 mgy par 90 secondes environ

79 DA à l utérus ou aux gonades UIV 20 mgy Hystérographie 10 mgy Rx pelvimétrie 8 mgy

80 CAT en cas de grossesse Entre 5 et 17 SA : IMG raisonnable si Dose > 200 mgy (SNC) Discutter IMG entre 100 et 200 mgy Avant 5 SA : effet tout ou rien Expectative

81 Merci de votre attention