Rayons X

Présentation :

La radiographie et le scanner sont des examens irradiants qui utilisant les rayons X : En matière d’irradiation des patients, aucun risque n’a pu être démontré chez les patients compte tenu des faibles doses utilisées et des précautions prises pour limiter au strict minimum la zone examinée. A titre d’exemple, un cliché simple correspond en moyenne à l’exposition moyenne naturelle (soleil) subie lors d’un voyage de 4 heures en avion. Toutefois, pour les femmes enceintes, des précautions doivent être prises systématiquement : c’est pourquoi il est important de signaler si vous pouvez être dans ce cas.

Les examens non irradiants utilisent soit les propriétés des champs magnétiques (IRM), soit les propriétés des ultrasons (Échographie). Pour les intensités utilisées par ces deux techniques, il n’a jamais été décrit de conséquence particulière pour l’homme.

La technique :

La radiographie utilise un rayonnement (photons) appelé Rayons X émis à partir d’une source (tube à rayons X) dans lequel une cible métallique chargée positivement (anode) est bombardée par une pluie d’électrons provenant d’une cathode (chargée négativement) à grande vitesse sous l’effet d’une différence de potentiel de plusieurs milliers de volts produite par un générateur électrique puissant. Cet apport d’énergie perturbe l’équilibre de chaque atome de l’anode. Le retour à l’équilibre de ces atomes libère ce surplus d’énergie sous forme de Rayons X.

Le faisceau de rayons X généré par ce tube est focalisé puis traverse l’épaisseur du patient où il est absorbé de manière plus ou moins importante selon les structures et organes traversés. Le flux résiduel des rayons X à la sortie du patient est récupéré sur un récepteur situé au-delà. Plus le flux frappant le récepteur est important, plus son noircissement est marqué.

Le noircissement du récepteur dépend donc de l’absorption du faisceau de rayons X après sa traversée du patient et varie selon les différentes composantes inclues dans le volume exploré. Cette absorption dépend de l’épaisseur et du type de tissu traversés (coefficient d’absorption propre à chaque tissu), très faible lorsque le rayonnement traverse de l’air comme par exemple les poumons, d’où un noircissement important du film, alors qu’elle est très importante par contre lorsque le faisceau traverse de l’os (faible noircissement et aspect donc blanc). D’autres tissus ont des coefficients d’absorption intermédiaires d’où un noircissement variable sur une échelle de gris.

10542679-17323914

L’utilisation d’un produit de contraste repose sur le caractère très absorbant de ces substances aux Rayons X, ce qui permet d’opacifier (en blanc sur les radiographies) les structures dans lesquelles elles sont administrées directement ou indirectement (vaisseaux ou cavités naturelles du corps).

Auparavant, ce récepteur était constitué d’une plaque (cassette) contenant un écran réfléchisseur et un film radiographique qui était développé en chambre noire comme un film photographique avec révélateur et fixateur chimiques (radiologie analogique). Ce procédé devenu obsolète n’est plus utilisé. Actuellement, le système récepteur est entièrement numérisé (radiographie numérique ou digitalisée), qu’il s’agisse de plaques au phosphore lues par un système laser (numérisation dite indirecte parfois appelée CR), ou de capteurs-plan analysant directement les rayons X à la sortie du patient (numérisation dite directe parfois appelée DR). L’information recueillie transite par des consoles informatiques avec réglage possible des constantes de noircissement (contraste et luminosité) avant impression sur film radiographique par un procédé laser qui n’utilise aucun produit chimique (aucune émission de polluants, les fixateurs et révélateurs anciennement utilisés pour la radiographie analogique ayant ainsi disparus du monde de la radiologie moderne).

Pour un organe ou une structure donnés à explorer, plusieurs obliquités du faisceau à rayons X sont nécessaires pour son étude (incidences radiologiques) d’où la réalisation de plusieurs clichés sous différents angles. Les films radiographiques ainsi produits sont édités en noir et blanc et analysables sur les écrans lumineux spéciaux appelés négatoscopes.

Le terme de radioscopie désigne la visualisation directe de l’image radiologique sur un écran vidéo en temps réel, ce qui permet d’étudier des structures mobiles et de positionner correctement le patient dans l’incidence souhaitée avant de prendre le cliché radiographique proprement dit.

L’image finale obtenue sur chaque film radiographique est donc la résultante d’une projection 2D sur un plan de l’ensemble des tissus traversés dans un volume donné, ce qui constitue donc une superposition de différents noircissements liés à chaque tissu. On comprend ainsi que certaines structures peu denses peuvent être masquées par d’autres plus denses ou plus volumineuses, mais la radiographie standard a l’énorme avantage de présenter une vue d’ensemble du volume analysé si bien qu’elle reste très souvent le premier pas d’une démarche diagnostique en imagerie médicale , contrairement au scanner ou à l’IRM qui restent des examens de seconde intention. De plus, la facilité avec laquelle il peut être pratiqué des radiographies standards comparatives (bonne reproductibilité) en fait un excellent moyen de surveillance pour contrôler des pathologies simples notamment qui en ce qui concerne le squelette (exemple l’arthrose).

Le scanner utilise des Rayons X, le tube émetteur étant placé dans un anneau qui tourne autour du patient. Le récepteur situé de l’autre côté du patient est un système de détecteurs tournant dans le même sens que le tube en opposition à 180°. Ces détecteurs recueillent les rayons X résiduels après traversée du patient, envoient l’ensemble de leurs informations à un calculateur informatique (l’image scanographique est par définition numérique) permettant de reconstruire une image d’une coupe en 2 dimensions (2D) représentant une « tranche » du corps. Le scanner est donc la conjonction de la tomographie issue de la radiographie standard et du développement de l’informatique.

Non seulement les structures analysées dans ce plan de coupe sont bien dégagées les unes des autres (ceci permet de s’affranchir de la superposition des organes par projection d’un volume sur un plan comme le fait la radiographie standard, mais on peut aussi en mesurer la densité qui reflète le coefficient d’absorption du tissu (mesures exprimées en unités Hounsfield U.H. qui se traduisent sur le film en variation de noircissement sur une échelle de gris). Plus la densité est élevée en un point donné de l’image (correspondant à un point de forte absorption du corps aux rayons X), plus ce point paraîtra blanc et inversement. Ceci qui permet d’apprécier si la structure analysée est de type solide, calcique ou osseuse, liquidienne, graisseuse ou aérique.

L’injection intraveineuse d’un produit de contraste iodé permet en outre de préciser le degré de vascularisation des tissus observés ou d’opacifier la lumière des vaisseaux (angioscanner).

Au fil des progrès technologiques, les détecteurs sont non seulement devenus plus petits afin d’obtenir des coupes plus fines et d’améliorer la quantité de détails observés (résolution spatiale), mais leur nombre a également considérablement augmenté, montés sur des systèmes linéaires appelés barrettes, les premiers scanners étant montés sur une seule rangée (scanner mono-barrette), les scanners modernes (dits multi-barrettes) comprenant actuellement 16, 40 voire 64 barrettes. A terme, il est probable que des détecteurs capteurs-plan issus de la radiographie numérique directe seront utilisés.

Enfin, en même temps que le tube délivre ses rayons x, la table de l’examen se déplace dans l’axe de l’anneau porteur du couple tube-détecteurs, ce qui permet d’obtenir un nombre important d’informations numériques recalculées afin d’obtenir une imagerie non plus en 2 dimensions mais en 3 dimensions (3D) et de reconstruire l’ensemble du volume étudié dans n’importe quelle orientation de l’espace ou épaisseur de coupes (coupes axiales, frontales, sagittales, obliques, courbes). Cette technique de déplacement de table pendant l’émission des rayons X est appelée « spiralée » ou « hélicoïdale » et équipe tous les scanners modernes.