SEMIOLOGIE DES TECHNIQUES RADIOLOGIQUES 5 h de cours en PCEM2 2007-2008
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
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)
Principes de base en radiologie
Découverte des rayons X (I) U C- A+ e - U C A - V + Röntgen 1895
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
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
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
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
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
Spectre de rayons X (III) Z E ϕ E max = E 1 = e.v E 0 ε ϕ E 1 =e.v E ϕ
Spectre de rayons X (IV) Z E ϕ E max = E 1 = e.v E 0 ε ϕ E 1 =e.v E ϕ
Spectre de rayons X (V) E ϕ E max = E 1 = e.v X E ϕ E ϕ ε ϕ E ϕ E 1
Spectre de rayons X A U C e - X i en ma - V + E ϕ E ϕ λ ε ϕ =hc/λ e.v
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)
Interprèteriez-vous cette radio?
Interprèteriez-vous cette radio?
Interprèteriez-vous cette radio?
Interprèteriez-vous cette radio?
Interprèteriez-vous cette radio?
Atténuation photo-électrique I 0
Contraste (I) µ x I 0 I 0 d
Contraste (II) µ x I 0 I 0 d
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
Exemples (I) Inspiration Expiration
Exemples (II)
Exemples (II)
Problème?
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
Contraste et illusions
A vous de jouer!
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)
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
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
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
Les flous (III) Le flou lié au rayonnement diffusé I I I 1 +I d I 2 +I d Compression Diaphragme Grille Radio-protection
La résolution Largeur à mi-hauteur h/2
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
Vocabulaire spécialisé (II) Image construite Artefact
Radiologie numérisée
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
Echantillonnage (I) Signal analogique d Signal numérisé x0 x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7 x8 x9
Echantillonnage (II) j - I = I 0 e ì.x i 1 x & $ I ln$ $ $ I % 0 #!! = ì!! " Pixels
Echantillonnage (III) j H(i,j) 255 i fenêtre Pixels Valeur de pixel 0 Niveau de gris
Exemples
Echantillonnage (IV) X
Echantillonnage (V) H H/2 LMH X
Echantillonnage (VI) L > LMH LMH
Echantillonnage (VII) LMH LMH / 2 Période d échantillonnage : 1 pixel tous les LMH/2
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
Exemples (I)
MB3: Biophysique Rayonnement Imagerie Année universitaire 2007-2008 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
Tomodensitométrie
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
Tomographie analogique X X
Tomographie numérisée x I = I 0 e - (ì 1 + ì 2 +... + 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
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
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 = 4 096 128² = 16 384 256² = 65 536 512² = 262 144
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
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 = 4 096 128² = 16 384 256² = 65 536 512² = 262 144 Δ 2 Δ 1 µ 1
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
Acquisition (I) p X
Acquisition (II)
Reconstruction
Projection (I) 10 25 10 45 25 40 25 90 10 25 10 45 45 90 45
Projection (II) 45 90 45 45 90 45
Rétro-projection (I) 15 15 15 45 = 15 + 15 + 15 30 30 30 90 = 30 + 30 + 30 15 15 15 45 45 90 45
Rétro-projection (II) 15 15 15 30 45 30 10 25 10 30 30 30 45 60 45 25 40 25 15 15 15 30 45 30 10 25 10 45 90 45
Illustration de l épandage
Filtrage des projections Moyenne Pondérée : [-1/3 ; 1 ; -1/3] 45 90 45 45 90/3 = 15 90 45/3 45/3 = 60 45 90/3 = 15 45 90 45
Rétro-Projection Filtrée 10 25 10 5 5 5 15 = 5 + 5 + 5 25 40 25 20 20 20 60 = 20 + 2 0 + 20 10 25 10 5 5 5 15 15 60 15
Illustration
Les algorithmes itératifs (I) 0 0 0 45-0 = 15 + 15 + 15 15 15 15 0 0 0 90-0 = 30 + 30 + 30 30 30 30 0 0 0 45-0 15 15 15 45 90 45 60 60 60
Les algorithmes itératifs (II) 15 15 15 10 25 10 30 30 30 25 40 25 15 15 15 10 25 10 45 90 45-60 60 60-15 30-15
Doses absorbées
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
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
DA à la peau (III) Radiologie standard : Thorax 1 mgy Mammographie 16-32 mgy TDM : 10-40 mgy Scopies : 1 mgy par 90 secondes environ
DA à l utérus ou aux gonades UIV 20 mgy Hystérographie 10 mgy Rx pelvimétrie 8 mgy
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
Merci de votre attention