Rayons X et tomodensimétrie Flashcards
1
Q
qui a découvert les RX ? comment ? quand ?
A
physicien William Röentgen, au hasard, à l’aide d’un tube de Crookes et d’une bobine de Ruhmkorff ; en 1895
2
Q
tube de Crookes contient quoi ?
A
un gaz à basse pression avec 2 électrodes
3
Q
lorsqu’une tension de 5000V est appliquée …
A
des rayons cathodiques (flux d’électrons) sont émis depuis la cathode
4
Q
technologie des RX
A
Roentgenology
5
Q
Roentgen découvre que les RX …
A
provoquent la fluorescence d’un écran en platinocyanure de baryum, même à travers des matériaux opaques
6
Q
en 2025, on utilise des tubes à RX où on retrouve les fondamentaux du tube de Crookes avec :
A
- un générateur électrique
- un circuit de refroidissement
7
Q
générateur électrique
A
production d’un courant électrique (intensité) qui alimente la cathode, puis accélération permise par la différence de potentiel (tension)
8
Q
circuit de refroidissement
A
peut être à eau ou à air, car 99% de l’énergie est perdue sous forme de chaleur
9
Q
choix matériau anode, on favorise les matériaux :
A
- avec un fort numéro atomique Z, pour qu’il y ait beaucoup d’interactions
- avec une densité élevée, aussi pour favoriser les interactions
- peu fusible, car le rendement est très mauvais (1% d’énergie retrouvée dans les photons X pour 99% de perte d’énergie sous forme de chaleur)
10
Q
exemples de matériaux de l’anode
A
tungstène, rhénium, rhodium, molybdène
11
Q
définition onde électromagnétique
A
propagation d’énergie, et plus précisément une propagation d’oscillations périodiques de champs électriques et magnétiques, générés à l’origine par des particules chargées. Les RX font partie de cette famille d’ondes.
12
Q
un électron statique crée …
A
un champ électrique E (en A.m^-1) local autour de lui
13
Q
si l’on applique à cet électron une vitesse constante, cela crée …
A
un champ magnétique B (en Gauss ou Tesla), orthogonal à son champ électrique
14
Q
si l’on applique à cet électron une certaine accélération, il y a …
A
couplage entre champ électrique et champ magnétique. Ce couplage est à l’origine de l’onde électromagnétique qui se propage à la fois dans le temps et dans l’espace.
15
Q
origines des ondes
A
origine naturelle ou artificielle
16
Q
un RX correspond à une onde électromagnétique, ou photon de :
A
- longueur d’onde situé entre 10^-8 et 10^-12
- énergie comprise entre 40 eV et 40.10^5 eV :
- rayons X mous : longueur d’onde > 10^-9m (1nm), soit de faible énergie
- rayons X durs : longueur d’onde < 10^-9m, soit de forte énergie
17
Q
formule de Larmor permet de calculer quoi ?
A
la puissance rayonnée par une charge électrique accélérée
18
Q
formule de Larmor
A
P = 2/3 x (q^2 x a^2/c^3)
avec :
P la puissance en Watt
q la charge en Coulomb
a l’accélération de la particule (ms^-2)
c la vitesse de la lumière dans le vide (ms^-1)
19
Q
déplacement dans le temps est caractérisé par :
A
une période T en secondes et une fréquence F par seconde (s^-1) ou en Hertz
T = 1/F
20
Q
déplacement dans l’espace est caractérisé par :
A
la longueur d’onde en mètres
longueur d’onde = T x v = v/F
avec v, la vitesse de déplacement de l’onde en ms^-1
21
Q
tout corps solide, liquide ou gazeux est animé de mouvements …
A
moléculaires
22
Q
les variations de position du barycentre des molécules sont assimilables à …
A
des accélérations à l’origine d’ondes électromagnétiques
23
Q
loi de Wien
A
lien entre la température T et la longueur d’onde d’un photon
T(K) = 3 x 10^-3 / lambda
24
Q
formule lien entre l’énergie E et la longueur d’onde d’un photon
A
E(eV) = 1,24/lambda
25
propriétés des ondes électromagnétiques
- formule de Larmor
- caractéristiques de déplacement d'une onde
- les ondes électromagnétiques et la chaleur
26
définition dualité onde-particule
onde électromagnétique se comporte à la fois comme une onde et une particule
27
dualité onde-particule
aspect ondulatoire et aspect corpusculaire
28
aspect ondulatoire
caractérisée par sa longueur d'onde, sa fréquence F
29
aspect corpusculaire
considérée comme un transfert d'énergie via des quanta d'énergie, appelés photons (particules)
30
énergie des photons dépendante ...
de la longueur d'onde, puisqu'elle varie de manière inversement proportionnelle à cette dernière
31
lorsque la longueur d'onde augmente ...
l'énergie photonique diminue et inversement
32
formule énergie des photons
E = h x f = h x C/lambda
avec :
h la constante de Planck telle que h = 6,626.10^-34 J.s
c la célérité telle que c = 3.10^8 ms^-1
33
pourquoi on exprime l'énergie photonique en eV et pas en Joule ?
parce que l'énergie photonique est très faible
34
1eV correspond à ..
1,601 x 10^-19 J
35
2 mécanismes majeurs à l'origine des RX dans le tube de Crookes
- le Bremsstralung
- effet photoélectrique et fluorescence
36
Bremsstralung
= rayonnement de freinage
interaction des e- avec le noyau des atomes, ce qui donne un spectre continu en terme d'énergie
37
effet photonique et fluorescence
interaction des e- avec les électrons du cortège électronique des atomes, ce qui donne un spectre pointu/de raies
38
2 paramètres majeurs à l'origine des RX
- intensité : un flux, autrement dit la quantité d'électrons circulant par seconde, en Ampères (A)
- potentiel : tension, autrement dit l'énergie des électrons en kilovolts (kV)
39
"trajet" du courant
le courant part de la cathode (-), frappe l'anode (+) et crée un faisceau de RX
40
les électrons émis par la cathode sont attirés ...
vers les noyaux des atomes de l'anode par interactions électrostatiques. Cette attraction provoquant une déviation de leur trajectoire, ce qui correspond à une accélération et entraîne l'émission d'un photon X
41
plus la déviation est forte ...
plus l'énergie du photon est élevée
42
l'énergie des photons X dépend ...
de la tension appliquée entre cathode et anode
43
plus la tension est élevée ...
plus l'énergie des électrons incidents est grande et donc plus l'énergie des photons X émis est élevée
44
l'énergie des photons X est toujours inférieure ...
à celle des électrons incidents, car il y a une perte d'énergie au sein de l'anode due à des déviations inconstantes et souvent faibles
45
comment régler la puissance des RX ?
on ajuste la tension entre la cathode et l'anode
46
lorsqu'un électron incident frappe un électron du cortège électronique d'un atome de l'anode ...
il peut l'expulser (effet photoélectrique). Cet électron perdu est remplacé par un électron d'une couche plus périphérique, ce qui entraîne l'émission d'un photon X
47
l'énergie du photon X émis dépend ...
de la différence d'énergie entre la couche initiale de l'électron expulsée et celle de l'électron de remplacement.
48
couches électroniques les plus importantes en radiologie
K, L et M, classées de la plus interne à la plus externe (K > L > M > N)
49
notation des transitions
- Ka : un électron passe de L vers K
- KB : un électron passe de M vers K
- La, LB : transitions impliquant la couche L
50
calcul énergie du photon X
Ephoton = Ecouche d'expulsion - Ecouche de réarrangement
51
énergie du photon X dépend ...
de l'atome cible utilisé dans l'anode. Ce phénomène de fluorescence complète le rayonnement de freinage pour produire les RX dans un tube de Crookes
52
faisceau de RX =
résultante Bremsstrahlung + rayonnement de fluorescence
53
cause Bremsstrahlung
déviation des e- au sein de l'anode
54
énergie des photons X pour Bremsstrahlung est ...
variable
55
influence de tension pour Bremsstrahlung ?
OUI : + la tension est élevée, + l'énergie maximale des photons X augmente
56
spectre Bremsstrahlung
continu
57
cause rayonnement de fluorescence
expulsion d'e- des couches profondes de l'anode, suivie d'un réarrangement électronique
58
énergie des photons X pour rayonnement de fluorescence
dépend des différences d'énergie entre couches électroniques, donnant des pics bien définies (ex Ka, KB)
59
influence de la tension rayonnement de fluorescence ?
NON : les pics dépendent uniquement de l'atome utilisé
60
spectre rayonnement de fluorescence
discontinu
61
les photons X interagissent avec ...
les couronnes électriques de la matière qu'ils traversent
62
2 mécanismes d'atténuation
effet photoélectrique et effet compton
63
concept effet photoélectrique
lorsqu'un photon chasse un électron d'une couche électronique profonde provoquant un réarrangement des électrons restants et par conséquent, l'émission d'un photon secondaire, de moindre énergie, pouvant lui-même interagir avec d'autres atomes à proximité jusqu'à son épuisement
64
concept effet compton
lorsqu'un photon interagit avec un électron d'une couche superficielle. Le photon transmet à l'électron une partie de son énergie pour l'expulser, avant d'être lui-même diffusé avec une énergie réduite
65
effet photoélectrique et effet compton produisent des photons secondaires appelés
photons diffusés
66
pourquoi les photons diffusés sont problématiques ?
ils ne suivent pas l'axe de trajectoire des photons émis par le tube à RX, perturbant donc la qualité de l'image
67
faisceaux de RX pénétrant dans la matière peut connaître divers devenirs :
- transmission directe
- absorption
- diffusion
- rétrodiffusion
68
transmission directe
la faisceau traverse la matière sans interagir avec elle
69
absorption
la faisceau est arrêté par la matière par effets photoélectriques ou Compton, et les photons diffusés, sont, eux aussi, peu à peu absorbés
70
diffusion
création de photons diffusés sortant de la matière par effet Compton
71
rétrodiffusion
les photons diffusés ressortent dans le sens d'émission antérieure des RX, risquant d'irradier les professionnels de santé
72
lorsqu'on place un corps ou segment de corps humain entre le tube à RX et une surface sensible (patch pathographique/capteur numérique) ...
on peut en obtenir une image grâce aux phénomènes de transmission/absorption
73
qualité d'image dégradée à cause ...
des phénomènes de diffusion
74
pourquoi le faisceau de RX diverge avec la distance ?
car le faisceau RX est conique
75
plus le patient est éloigné de la surface sensible ...
plus l'agrandissement est important
76
formule phénomène d'atténuation
I = I0 x e^-ux
avec :
I0 l'intensité incidente
u le coefficient d'atténuation de la matière traversée (dépendant de son numéro atomique Z et de sa densité)
x la distance parcourue
77
l'image dépend de cette atténuation des RX, qui est elle-même déterminée par :
- la matière traversée :
* molle : faible atténuation
* dure : forte atténuation
- l'énergie des RX :
* mous : très atténués
* durs : peu atténués
78
matières dans le corps humain
- beaucoup d'atomes à faible numéro atomique : matière molle permettant une faible atténuation
- numéro atomique plus élevé : matière dure permettant une forte atténuation
79
exemples matières dans le corps humain
- 1H, 6C, 7N, 8O --> air, eau, organes, vaisseaux, liquides du corps, organes pleins, mous (foie, rate, pancréas)
- squelettes (15p, 20Ca), corps étrangers (22Ti, 24Cr, 26Fe, 28Ni)
80
RX = rayonnements ...
ionisants, abîmant la couronne électronique des atomes pouvant donc entraîner la destruction de la molécule, en particulier l'ADN.
81
les lésions non réparées de l'ADN ont 2 types de conséquences
effets déterministes et effets stochastiques
82
effets déterministes
effet à court terme, aboutissant à la destruction de la cellule. Ils sont dose-dépendants :
- effets cutanés, alopécie
- organes très sensibles : moelle osseuse, tube digestif, poumon
- chez la femme enceinte : risque de malformations, en particulier en début de grossesse. Mais le danger est majoré en cas d'examen abdomino-pelvien
les effets déterministes sont rares, on les voit pour certaines interventions longues, touchant notamment la peau
83
effets stochastiques
effet à long terme. Ils sont aléatoires et doses-indépendants
- risque de développement
- la scanner X est très peu utilisé chez l'enfant, du fait de sa forte espérance de vie, il est plus à risque de développer un cancer
exemple : une accumulation de mutations aboutissant un développement d'un cancer
84
capacité ondes électromagnétiques par rapport à l'ADN ?
elles peuvent détruire l'ADN
85
dans quel cas les ondes électromagnétiques peuvent détruire l'ADN ?
si leur énergie E >= 13,6 eV et leur longueur d'onde <= 91 nm
C'est le cas de certains ultra-violets (notamment les UBV, principaux responsables des cancers de la peau), des RX et des rayons y
86
En France, 2 autorités qui gèrent les rayonnements ionisants :
- Autorité de Sûreté Nucléaire (ASN)
- Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire (IRSN)
87
les différents contrastes en radiographie de projection
4 contrastes (du noir au blanc) :
- air : poumons, gaz digestifs, sinus de la face
- graisse : en sous-cutané, parfois en profondeur
- eau : organes pleins/tissus mous (rate, foie, vaisseaux, vessie, vésicule biliaire)
- calcium : squelette
88
à quoi servent les produits de contraste ?
pour opacifier certaines structures du corps humain
89
types de produits de contraste
iodés et barytés
90
produits de contraste iodés
ce sont les plus utilisés. Ils sont constitués de molécules porteuses d'iode permettant d'opacifier des vaisseaux et diverses cavités du corps humain (pleurale, gynécologique, articulaire, digestive ...)
91
élimination des produits de contraste iodés ?
par voie rénale
92
produits de contraste barytés
le baryum a un numéro atomique encore plus élevé que l'iode, il est donc utilisé sous forme de baryte (ou surface de baryum) comme produit de contraste. Il est uniquement utilisé pour l'opacification des cavités digestives. En outre, il est de moins en moins utilisé en raison de sa toxicité péritonéale.
93
allergie à l'iode existe t-elle ?
non
94
allergie aux molécules porteuses existe t-elle ?
oui, elle peut être vérifiée par un test de Prick
95
test de Prick
application cutanée du produit de contraste en attendant une éventuelle réaction
96
applications non-médicales
recherche de corps métalliques dans des bagages (encore aujourd'hui), police cherchant des bombes, armes ...
Aussi pour radiographie des momies avant ouverture pour chercher des éléments importants en en particulier, les amulettes
97
applications médicales
radiographie de projection = 50% des activités d'un service de radiologie ; première méthode d'exploration in vivo
98
ambulances "Petites Curies"
développées par Marie Curie lors de la 1ère Guerre Mondiale
ambulances contenant des tubes à RX allant sur le champ de bataille, pour aider les chirurgiens à enlever les corps étrangers, à l'aide de lunettes contenant un écran de platinocyanure du baryum ; la forme de cône assurait une atmosphère sombre pour ne pas être perturbé par la lumière du jour
99
quand et où a été construite la première salle de radiographie ?
à la fin de la guerre en 1918 à Tours
Tours était un gros centre de rapatriement où de grands chirurgiens venaient opérer
100
évolution notable
passage de la photographie analogique à photographie numérique
101
quel type de radio a été interdit en 2006 ?
on ne développe plus de films à surface argentique car ils utilisaient des produits chimiques très toxiques ; ils ont été remplacé par des capteurs numériques technique permettant de dématérialiser les images et les voir sur plusieurs écrans
102
types de radiologie
- thorax : les incidences de face et de profil sont toujours très utilisées soit pour une période aiguë (toux, crachat, fièvre) soit pour une période chronique (dépistage de cancer, tuberculose)
- seins : mammographie (le plus souvent pour dépister un cancer)
- squelette appendiculaire : hanches, genoux, chevilles, pieds pour des contextes variés comme l'arthrose ou un traumatisme
- rachis : encore beaucoup réalisé quelque soit le segment (douleurs lombaires, scoliose)
- bassin : très utile pour analyser les os du bassin, sacrum, soudure
103
dépistage cancer du sein
depuis 2004 en France, un dépistage systématique du cancer du sein est proposé tous les 2 ans par l'Etat aux femmes âgées de 50 à 74 ans. C'est un examen bien médiatisé à travers des campagnes de sensibilisations régulières
104
principes tomographie à RX
déplacement angulaire synchronisé du tube à RX et du film photographique. La variation de l'amplitude de ce déplacement modifie la focale, rendant les zones proches de celles-ci plus nettes, tandis que les autres deviennent plus floues.
105
tomographie à RX permettait de visualiser quoi ?
certaines structures d'intérêt. Cette technique était utilisée pour examiner les os du squelette appendiculaire, mais elle a disparu à la fin des années 80 avec l'arrivée de la TDM
106
qui a développé la tomodensitométrie (TDM) ou scanner ?
physicien anglais Godfrey Hounsfield
107
principe TDM
permet d'obtenir des images en coupes grâce à la rotation à 360° du tube à RX et des détecteurs autour du patient allongé. Ces détecteurs sont regroupés en une barrette pour améliorer la capture des signaux.
108
précision du scanner
le scanner est beaucoup plus précis que l'imagerie de protection. En effet, la rotation autour du patient permet d'augmenter le nombre de projections et de mesures, améliorant ainsi la qualité de l'image
109
formule de l'atténuation des RX traversant la matière du corps humain
N = N0 x e^-uL
avec :
- L la distance parcourue entre le tube et les détecteurs
- u le coefficient d'atténuation de la matière dépendant des tissus, de leur densité et de leur contenu atomique : tissus plus ou moins absorbants
110
le coefficient d'atténuation u est segmenté en ...
autant de coefficient d'atténuation qu'il y a de points sur la matrice : u = u1 + u2 + u3 ...
111
EMI
1er scanner, il fut nommé EMI en raison de son financement par la société britannique du même nom
Il était très rudimentaire, composé d'un petit anneau permettant l'exploration du cerveau uniquement, organe simple à explorer car il ne bouge pas
112
combien de scanners sont réalisés à Tours par an ?
25 000
113
image nominale
image brute acquise directement par l'appareil, sans traitement, ni reconstruction. C'est à partir de plusieurs coupes qu'on va pouvoir reconstruire en 2D dans plusieurs plans, en 3D
Exemple : injection d'un produit de contraste puis d'un produit thérapeutique
