A. Les techniques d’imagerie morphologique aujourd’hui Principe de radiologie conventionnelle








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Chapitre 1 : Imagerie Morphologique

Fabrice Robichon

  1. Découverte des rayons X



8 novembre 1895 : Wilhelm Conrad RONTGEN ( 1845-1923)


  • Découvre par hasard qu’un écran de platino-cyanure a été impressionné par un d’un tube cathodique éteint laissé à proximité : rayon X.

  • Observe les os de la main de sa femme lorsqu’il lui demande de tenir un tube de carton, et il observe l’impression des os de sa femme sur la plaque de platino-cyanure.

  • Premier prix Nobel de physique en 1901

  • Très rapidement : application à la médecine. Pouvoir observer l’intérieur du corps humain sans l’ouvrir.


1896 : Problème de l’amélioration des contrastes de tissus.

  • Introduction de baryum et de sels d’iode dans les cavités naturelles accessibles (tube digestif, intestin) comme agent de contraste.


L’entre 2 guerre : Introduction de principe contrastant dans le cerveau.

  • 1918 : DANDY introduit l’air dans les ventricules cérébraux

=> Pneumo-encéphalographie.

L’air apparait en noir sur les radios. Ex : imagerie du conduit auditif visible


  • 1923 : SICARD rend visible le canal rachidien par injection d’un dérivé d’iode dans la gaine.




  • 1927 : MONIZ et l’école portugaise : Injection de produit iodés par voies veineuse et artérielle.

=> Image de la vascularisation cérébrale
Développement des procédures et des techniques :

  • Focalisation des faisceaux par un diaphragme (comme pour un appareil photo).

  • Modification des angles d’incidence.

  • Accroissement de l’arsenal des produits de contraste.

  • Protection du personnel manipulant les produits et tubes à rayons.



A.Les techniques d’imagerie morphologique aujourd’hui




  1. Principe de radiologie conventionnelle



Propriété des rayons X :

  • Très pénétrant

  • Affaiblissement de leur énergie en fonction de la densité des tissus traversés

  • Effet biologique radioactif utilisé ailleurs (en radiothérapie).


La radiothérapie est une technique utilisée pour traiter les cancers en augmentant localement la radio activité. Il y a une accélération de particules ; Un bombardement de photons très pénétrant : 18 méga électrons volts)
Enregistrement de l’image radiologique :


  • Films de cristaux de bromure d’argent

  • Cassette close contenant des écrans renforçateurs




  • Problème : toutes structures anatomiques sont ramenées sur un même plan. Il n’y a pas de dimension volumétrique.



B.Les acquisitions volumétriques utilisant les rayons X




  1. Tomographie radioscopique



Technique introduite dans les années 30, radiographies multiples parallèles par déplacement simultané du tube à rayons X et du film argentique.


  • Superposition d’images qui donne l’impression de relief, de profondeur sur le cliché.


Technique de moins en moins utilisée en médecine depuis l’invention du scanner X.

  • On s’en sert encore dans d’autres disciplines (recherche de biologie par exemple)



C.Tomodensitométrie fixe à rotation alternée (scanner X).





  • 1972 : CORMACK & HOUNSFIELD (Prix Nobel de Médecine 1979)a révolutionné la médecine

  • En France, premier scanner installé en 1975 à Marseille

  • Dispositif : source de rayons X + détecteurs fluorescents beaucoup plus sensible que les anciens films argentiques + ordinateur de calcul

  • Principe : Balayage d’une coupe axiale sous différents angles 1 image tous les un tour et demi et reconstruction d’une image 2D grâce au calcul d’un « coefficient d’atténuation » des rayons X en fonction de la densité des tissus traversés



En fonction de la densité du tissus c’est à dire s’il est dur ou mou, le recepteur va recevoir plus ou moins de rayons (plus si tissu dur, car il retient plus les rayons).Un empilement d’images est appelé stack.

Au niveau du converteur : Après quoi, on effectue une conversion en énergie électrique à partir du recueil des rayons X après absorption par les tissus.

Après il y a le calcul d’un coefficient d’atténuation (unité HOUNSFIELD, UH) par le biais de l’ ordinateur de calcul correspondant à la dose moyenne de rayons X absorbés par le tissus, pour chaque pixel

Ensuite par le biais d’un autre ordinateur, on affecte un niveau de gris (densité) pour chaque pixel sur une échelle de 256 niveaux en fonction des rangs des valeurs UH pour chaque coupe.

Pour finir il y a un calcul d’1 pixel volumétrique = voxel en fonction de l’épaisseur de la coupe.
4 types d’os : rappel : 210 os dans le corps

  • Courts : vertèbre

  • Longs : tibias

  • Plats : os du crâne

  • Pneumatiques ( spongieux) : os suffisamment lâche pour pouvoir créer des cavités où il y a de l’air : os sinus : la mastoide

  • Foie, cerveau : tissu mou a la densité de l eau : niveau O

Le scanner ne travaille que sur le plan axial (l’axe perpendiculaire au grand axe du corps).
Avantages :

  • Acquisitions rapide (entre 1,2 sec et 6,8 sec)

  • On est dans un anneau, il n’y a donc pas de problème de claustrophobie.


Inconvenants :

  • Radioactifs, tout le monde ne peut pas le faire (femme enceinte) et il ne faut pas trop le faire

  • Plans de coupe limitant (axial)

  • Injection fréquente de produits contraste barytés ou iodés. (1 x sur 2)


 Le scanner est un examen d’urgence alors que l’ IRM est un examen de confort.
Entre le scanner et l’avènement de l’ IRM on a essayé avec le scanner d’avoir des images beaucoup plus précises.

D.Tomodensitométrie à rotation continue et acquisition hélicoïdale (scanner spiral)





  • Technique développée dans les années 90 permettant d’obtenir des images tridimensionnelles

  • Principe de fonctionnement identique à celui du scanner fixe à rotation altérée

  • Acquisition hélicoïdale : s’obtient par une rotation continue du tube et des détecteurs à vitesse et sens constants (360° en 1 sec) accompagné d’un déplacement de la table d’examen à vitesse uniforme.

On obtient des acquisitions axiales que l on empile dans un stack
Reconstitution MPR (Multiplanar Reconstruction) :

  • Reconstitution 2D dans plusieurs plans de coupes à partir de l’ensemble des coupes acquises.


Reconstitution SSD (Surface Shaded Display):

  • Reconstruction 3D volumétrique

E.Autres techniques radio actives



La scintigraphie cérébrale ou scintiencéphalographie
Autre technique datant de la moitié du 20ème siècle avec un champ d’investigation dédiée au cancer. Elle nous donne des infos là où d’autres ne peuvent pas en donner. On la trouve que dans les CHU en médecine nucléaire.



  • 1947 : MOORE observe à l’aide d’un compteur Geiger Müller que le tissu tumoral prend le contraste après injection de certains produits radioactifs.

  • 1951 : la scintiencéphalographie nait du couple injection radioactive-caméra a scintillation ou y-caméra

  • Aujourd’hui la scintigraphie est réalisée en particulier dans la recherche de lésions cancéreuses (osseuse et pulmonaire principalement).


 EN IMAGERIE LA DROITE ET LA GAUCHE SONT TOUJOURS INVERSEES

F.L’imagerie par résonnance magnétique (IRM)





  • Technique développée dans le milieu des années 80 première IRM installée en France en 1983.

  • Principe : On utilise pour former une image le signal électromagnétique qui est émis par des noyaux d’atomes, surtout l’hydrogène, des tissus placés dans un champ magnétique intense et excité par une onde de radio-fréquence appropriée.

On envoie une onde de radiofréquence qui va être calculée pour exciter les noyaux d’atomes qui nous intéresse.
ETAPE 1 : Orientation des atomes dans le champ magnétique B0 (état de base).

On place son patient dans un grand cube qui n’est qu’une grande bobine électrique. Ce qui fait que les atomes prennent tous la même orientation grâce au champ magnétique. Le comportement des noyaux d’atome est le même que celui d’une toupie, il tourne sur lui-même, et décrit une orbite appelée Cône de procession. Les noyaux tournent avec une certaine vitesse, et autour d’un axe.

Dans le champ magnétique un peu moins faible que le champ magnétique terrestre, les atomes se dirigent tous de la même manière.

Lorsqu’on applique un champ magnétique intense, les cônes de procession décrit par les noyaux s’orientent selon ce champ).
ETAPE 2 : Emission de l’impulsion de radiofréquence sigma et génération virtuelle du champ magnétique orthogonal B1.

Les atomes s’orientent très rapidement selon B1 et émettent un signal électromagnétique (T1) capté par le système récepteur.
ETAPE 3 : arrêt de l’émission de l’onde de radiothérapie

Les atomes se réorientent plus lentement selon B0 (état de repos) et ré-émettent un signal électromagnétique (T2) captés par le système récepteur.
ETAPE 4 : Chaine de calculs et obtention de l’image.

Le système mesure 2 constantes physiques : T1 et T2 desquelles il déduit une troisième donnée : la densité spatiale protonique

Agencement matriciel des données : création d’une image magnétique spatialement codée ininterprétable pour l’œil humain.

Ça permet de stocker les données du patient, et de le renvoyer chez lui, et après on peut reconstruire les images sans qu’il soit là, et on peut faire n’importe quel plan de coupe.

Procédure de calcul mathématique des transformées de FOURIER : transforme l’image magnétique en image optique interprétable.
CETTE IMAGE EST ENTIEREMENT VIRTUELLE
Il y a plusieurs antennes :

  • Antennes de tête

  • Antenne de tête neurovasculaire

  • Antenne de cœur

  • Antenne de genou-cheville-pied

  • Antenne de thorax abdomen pelvis

  • Antenne de thorax


Avantages :

  • Pas de rayons radioactifs => Pas de danger

  • Examen non invasif (sauf en cas d’injection de produit de contraste)

  • Coupe dans tous les plans possibles

  • Diversité des modes d’acquisition => Meilleure lecture d’image

Inconvénients :

  • Examen assez bruyant

  • Tunnel => Claustrophobie (même s’il y a eu le développement d’appareils ouverts mais les champs sont beaucoup plus faible => qualité d’image moindre).

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