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1 2. Les modalités de l'imagerie Médicale Dr J.M. Rocchisani CHU de Bobigny. 93. J.M. Rocchisani Imagerie Médicale par Rayonnements 1 2. Les modalités de l'imagerie Médicale Modalités X et gamma Physique des rayonnements, Détection et Mesures La Radiologie La Médecine Nucléaire J.M. Rocchisani Imagerie Médicale par Rayonnements Modalités X et gamma Imagerie Radiologique (rayons X) Radiologie standard, mammographie Angiographie radiologique Tomodensitométrie = scannerx Angiotomographie Médecine Nucléaire (rayons gamma (molécules radioactives)) Scintigraphie Tomographie d'émission À simple photon De positons Radiothérapie (rayons: X ou γ, particules: protons) Cobaltothérapie Accélérateurs linéaire, synchrotron J.M. Rocchisani Imagerie Médicale par Rayonnements 3 1

2 Modalités utilisant les rayonnements Rappels sur la Physiques des Rayonnements Interactions avec la matière Détection La Radiologie Le tube à Rayons X La Radiologie standard L'angiographie numérisée La tomodensitométrie Applications Développements J.M. Rocchisani Imagerie Médicale par Rayonnements 4 Types de rayonnements Photons: Rayons X ou gamma Ondes /corpuscules Énergie, longueur d'onde c E = h. υ = h. photon λ Particules Neutres: neutrons Chargées: électrons, protons Masse, charge, vitesse, énergie cinétique J.M. Rocchisani Imagerie Médicale par Rayonnements 5 Interactions des particules chargées légères avec la matière Types Electrons négatifs (β ) ou Electrons positifs ( β+, positons) Phénomènes: Collision inélastiques avec les électrons atomiques Ionisations Excitations Déviations Diffusion élastique par le champ Coulombien de l atome Déviation Diffusion avec émission de Rayonnement de Freinage Création de Photons X Conséquences: Perte d Energie arrêt de la particule & irradiation Ionisations+excitations secondaires production des rayons X par phénomène de freinage et/ou réarrangement du cortège électronique Cas du Positon ( β+) : annihilation ( β+, β ) 2 photons γ de 511 kev à 180 J.M. Rocchisani Imagerie Médicale par Rayonnements 6 2

3 avec la matière Types Rayons X ( formation de l'image radiologique) Rayons γ ( artéfacts en scintigraphie) Energie: 50 ev à 25 MeV ln(e) kev Radiologie Médecine nucléaire Radiothérapie Phénomènes primaires: Absorption Photo Electrique: Diffusion Compton, Rayleigh Création de paires autres J.M. Rocchisani Imagerie Médicale par Rayonnements 7 Phénomènes primaire: Absorption Photo Electrique: un électron atomique absorbe l énergie du photon, et quitte sa couche E photon = E cinétique E liaison probabilité d'interaction: τ Z 5 /E Conséquences: Excitation du cortège électronique Dé excitation secondaire ( raies de fluorescence,électron Auger) Disparition du photon ( radiologie) J.M. Rocchisani Imagerie Médicale par Rayonnements 8 Phénomènes primaire: Diffusion Compton: absorption partielle de l énergie du photon par un électron photon diffusé perte d énergie & déviation ϕ E E = incident diffusé E 1+ incident (1 cosϕ) m c 2 0 électron énergie cinétique, angle q probabilité : σ Ζ/Ε J.M. Rocchisani Imagerie Médicale par Rayonnements 9 3

4 Effet global: loi d'atténuation I 0 faisceau monoénergétique Intensités : I 0 avant l écran I(x) après la traversée d un écran d épaisseur x I ( x) = I.. x 0 e µ µ. CDA = ln(2) CDA couchededemi atténuation x µ I(x) µ = coefficient linéaire d atténuation (m 1 ) probabilities of µ = τ + σ + π transmission of 30 and µ/ρ = coefficient massique d atténuation (kg 1.m 2 ) 140 kev photons in water. J.M. Rocchisani Imagerie Médicale par Rayonnements 10 J.M. Rocchisani Imagerie Médicale par Rayonnements 11 Détection et Mesures Principe Particules chargées (e ) interaction directe Excitations Détection Photons interaction primaire Électrons interaction secondaire Ionisation s Intensité électrique Détecteurs adaptés à l'utilisation J.M. Rocchisani Imagerie Médicale par Rayonnements 12 4

5 2. Les modalités de l'imagerie Médicale Modalités X et gamma Physique des rayonnements, Détection et Mesures La Radiologie La Médecine Nucléaire J.M. Rocchisani Imagerie Médicale par Rayonnements 13 J.M. Rocchisani Imagerie Médicale par Rayonnements 14 5

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