C'est en étudiant les
rayons cathodiques, les mêmes que ceux permettant à nos téléviseurs de créer une
image, que le physicien allemand W.C Röntgen découvre en 1895 un curieux phénomène.
Bien qu'il ait placé du papier noir sur le tube cathodique, il constate qu'une plaque de
carton recouverte d'un composé de baryum devient fluorescente. Pour étudier ce
rayonnement inconnu, il lui soumet des objets qu'il tient dans la main.
A sa grande surprise, l'image de ses os apparaît !
Röntgen venait de
découvrir les rayons X.
Les rayons X sont des radiations électromagnétiques
invisibles, situées entre l'ultraviolet et les rayons gamma, de faibles longueurs d'onde
comprises entre 0,001 et 10 nanomètres. Les rayons X traversent plus ou moins facilement
les corps matériels. Ils sont employés en radiographie, mais aussi pour le contrôle de
bagages ou l'examen de moulages ou de soudures métalliques pour en détecter les
défauts.
Les rayons X sont de la même
famille physique que les rayons lumineux.
Ils permettent donc d'impressionner un film radiographique ( comparable au film
photographique qui est impressionné par la lumière). La différence fondamentale est que
les rayons X peuvent traverser la matière. Le film radiographique sera plus ou moins
noirci en fonction de l'organe traversé. Ainsi les structures osseuses apparaissent en
blanc et les structures molles ( poumons ) apparaissent en noir sur les films
radiographiques.
Radiographies aux
rayons X
La tomographie par rayons X assistée par ordinateur (encore
appelée tomodensitométrie ou scanographie) fut développée par Godfrey Newbold Hounsfield et le
premier scanner utilisable sur site clinique fut installé en 1971 à Londres.
Contrairement à la radiologie classique où le faisceau transmis est visualisé sur un
film photographique, le faisceau de rayons X du scanner tourne autour du patient et est
détecté électroniquement puis numérisé par ordinateur. L'acquisition de plusieurs
coupes adjacentes conduit à une image tridimensionnelle. (Fig. VIII.3)
Fig. VIII.3 Le Scanner
Un faisceau de rayons X est atténué par absorption et par
diffusion lorsqu'il traverse un milieu organique. Cette atténuation dépend de la
densité du milieu, de sa composition atomique et de l'énergie du faisceau de rayons X.
L'atténuation d'un faisceau monochromatique par un objet de densité uniforme répond à
la loi suivante:
I = Io. exp (-mL)
Io : Flux de rayons X émis
I : Flux
de rayons X reçu
m : coefficient d'atténuation linéique
du milieu
L : épaisseur du milieu traversé
Cette
expression est comparable à l'atténuation d'un faisceau ultrasonore dans un milieu vue
précédemment (chapitre I .§ 1).
Pour
un objet plus complexe composé de petits éléments de volume identiques, de densités
différentes, on peut écrire:
Sm i
= (1/L). Ln ( Io/I )
Ainsi la somme des coefficients d'atténuation linéique le long
de l'objet peut être calculée.
Ce processus constitue la mesure élémentaire en scanographie. Il
nécessite un ensemble constitué d'un tube à rayons X, d'un détecteur de référence
pour la mesure du flux incident Io et d'un détecteur pour la mesure du
flux transmis I.
En animant simultanément d'un
mouvement de translation le faisceau de rayons X et le détecteur-récepteur, on connaît
les projections des coefficients d'atténuation en plusieurs points pour un angle donné.
On recommence une série de mesures aprés avoir fait pivoter l'ensemble de quelques
degrés. Cette opération est répétée sur 180° ce qui permet de connaître la valeur
des coefficients d'absorption en chaque point du plan. (Fig. VIII.4)
Fig. VIII.4 Balayage
du faisceau de rayons X
Afin de réduire le temps
d'acquisition et d'améliorer la qualité des images, de nouveaux scanners utilisant des
chaînes de détection multi-détecteurs ont fait leur apparition. Pour les scanners de
quatrième génération seul le tube de rayons X tourne dans une couronne de 800 à 1000
détecteurs fixes. (Fig. VIII.5)
Fig. VIII.5 Scanner
multi-détecteurs
Caractéristiques
du scanner LighSpeed Ultra
Scanner
à acquisition hélicoïdale
LightSpeed
UltraGE Healthcare
Les
scanners de dernière génération à acquisition hélicoïdale rapide permettent
d'obtenir des images 3D (Fig.VIII.6.b et c ). Cette technique nécessite un scanographe à
rotation continue et rapide de la source radiogène ainsi qu'un puissant multiprocesseur
qui assure simultanément les tâches d'acquisition, de reconstruction et de
visualisation.
A la suite d'opérations
d'interpolation, le processeur reconstruit une série de coupes axiales qui présentent
entre elles un certain degré de chevauchement (Fig.VIII.6.a).
Fig.VIII.6.a Scanner 2D
Fig.VIII.6.b Reconstruction 3D
Fig. VIII.6.c Reconstruction 3D
