Utilisation des rayons X en radiologie
La radiologie médicale est une branche de la médecine utilisant l’énergie des rayonnements ionisants soit pour le diagnostic, soit pour le traitement. Ces rayonnements sont notamment des rayons X.
Les rayons X : Les rayons X sont des rayonnements électromagnétiques analogiques à ceux de la lumière mais beaucoup plus énergétiques. Ils sont obtenus par l’arrêt brutal de négatons animés d’une grande vitesse sur une anticathode métallique. L’émission des rayons X cesse dès que l’appareil n’est plus alimenté en courant électrique.
Tube à rayons X : Le tube à rayons X est un tube qui produit les rayons X nécessaires pour la visualisation sur cliché de la partie du patient à explorer. En générale, il est constitué d’une ampoule en verre ou de métal maintenu sous vide qui contient deux électrodes (la cathode et l’anode). D’une part, la cathode, similaire au filament des lampes à incandescence, libère des négatons quand elle est chauffée et d’autre part, l’anode est dotée d’une capacité de dissipation de la chaleur. L’extrémité de l’anode est recouverte d’un matériau différent qui est constitué le plus souvent de tungstène ; c’est la «cible» radiologique. Quand une haute tension variant de 25 kV à 150 kV est appliquée entre la cathode et l’anode, les négatons émis par le filament sont accélérés pour aller percuter l’anode. La surface d’impact des négatons sur l’anode s’appelle le foyer.
Production des rayons X : La production de ces rayons X est réalisée à l’intérieur du tube à rayons X. Lorsqu’on applique une forte différence de potentiel entre l’anode et la cathode, des négatons se produisent par effet thermo-ionique. Ces négatons vont alors être accélérés par la différence de potentiel et frapper l’anode à très grande vitesse. C’est l’interaction entre les électrons accélérés et la cible en tungstène qui va produire les rayons X.
Lors de cette interaction, deux phénomènes se superposent : l’émission d’un spectre continu dû au freinage (interaction des négatons incidents avec les noyaux de tungstène), appelé spectre de Bremsstrahlung ; l’émission d’un spectre de raies (interaction des négatons incidents avec les atomes de tungstène).
Radiodiagnostic médical
Le radiodiagnostic médical est la discipline de l’imagerie médicale qui est caractérisée par l’ensemble des techniques d’exploration morphologique du corps humain utilisant les rayons X produits par des générateurs électriques.
Principe physique : La radiologie est l’exploration des structures anatomiques internes à l’aide de l’image fournie par un faisceau de rayons X traversant un patient. Elle a un intérêt diagnostic de premier plan dans beaucoup de domaines de la médecine. Le patient est placé entre la source (tube à rayons X) et le récepteur. Selon la nature des tissus traversés, les rayons X seront plus ou moins atténués et donneront, au final, une image radiologique contrastée.
Sur la partie radiographiée, les zones noires correspondent à des zones d’air et les zones blanches correspondent à des structures osseuses.
Différents composants de la chaîne radiologique : La radiologie diagnostique est constituée de plusieurs éléments telles que :
le générateur: fournit la haute tension nécessaire au tube radiogène. Il est constitué d’un redresseur et d’un transformateur et il délivre, à la sortie, une haute tension de 50 à 120 kilovolts. le pupitre de commande : permet à l’opérateur d’ajuster les trois paramètres d’exposition radiographique tels que la haute tension [kV], l’intensité [mA] et le temps d’exposition [ms]. le tube à rayon X : est un tube à vide appelé aussi tube de Coolidge. Il est essentiellement constitué d’une cathode à filament chaud et d’une anode en métal réfractaire.
C’est dans ce tube que les rayons X sont produits. le filtre : sert à éliminer les photons X de faible énergie qui n’atteignent pas le détecteur.
le diaphragme : permet de délimiter le champ des rayons X à la zone irradiée. la grille antidiffusante: est constituée de lamelles de plomb qui arrêtent le rayonnement diffusé, entraînant une perte de qualité sur l’image (contraste, netteté et clarté), dont la direction n’est pas la même que celle du rayonnement incident.
la table d’examen : peut-être fixe ou mobile. la cassette : est une boîte qui contient l’ensemble film-écrans. Le film radiographique est composé d’une émulsion photographique classique à base de bromure d’argent. L’émulsion recouvre généralement les deux faces du film. La lumière émise par les écrans s’ajoute à l’action des rayons X pour impressionner le film.
le détecteur : est constitué de l’ensemble cassette couple film-écran. Il est contenu dans le Potter murale (tiroir porte cassette).
la chambre noire : est une salle où on développe le film radiographique. Elle doit être étanche à la lumière. la développeuse : permet la création de l’image sur le film radiologique après passage dans le révélateur et le fixateur. Grâce à ce processus, on obtient un film lisible au négatoscope. La plupart des installations utilisent actuellement des développeuses automatiques dites plein jour. le négatoscope : permet de faire la description de clichés radiographiques en diffusant la lumière à travers ceux-ci.
Différents types de radiodiagnostic
Dans le domaine médical, outre la radiologie classique, sont mises en œuvre des techniques plus spécialisées permettant d’élargir le champ des investigations.
La radiologie conventionnelle : La radiologie conventionnelle est la partie la plus fréquentée de la population. Elle permet de bien observer à l’intérieur de l’organisme une malformation, une infection ou une blessure lors d’un accident. Il s’agit principalement des examens osseux, du thorax et de l’abdomen qui relèvent du domaine appelé «radiodiagnostic lourd», compte tenu des performances des générateurs utilisés. La haute tension utilisée dans la radiologie classique varie de 60 à 150 kV.
La radiologie interventionnelle : Il s’agit de technique radiologique utilisant la radioscopie et nécessitant des équipements spéciaux permettant de remplacer certaines opérations chirurgicales, en particulier en cardiologie (dilatation des artères coronaires…). Elles nécessitent souvent des expositions de longue durée des patients qui reçoivent alors des doses importantes pouvant être à l’origine dans certains cas d’effets déterministes des rayonnements (brûlures…). Les personnels intervenant sont également exposés à des niveaux plus élevés que lors d’autres pratiques radiologiques. Dans ces conditions, compte tenu des risques d’exposition externe qu’elle engendre pour l’opérateur et le malade, la radiologie interventionnelle doit être justifiée par des nécessités médicales clairement établies et sa pratique doit être optimisée sur le plan de la radioprotection. La mammographie : La mammographie est une radiographie des seins utilisant les rayons X. Compte tenu de la constitution de la glande mammaire, une haute définition et un parfait contraste sont exigés pour l’examen radiologique que seuls permettent de réaliser des appareils spécifiques fonctionnant sous une faible tension. En général, la haute tension utilisée varie de 25 à 40 kV. La mammographie est également utilisée dans le cadre de la campagne de dépistage du cancer du sein. La scanographie : Les appareils de scanographie permettent, à l’aide d’un faisceau de rayons X étroitement collimaté, émis par un tube radiogène tournant autour du patient associé à un système informatique d’acquisition d’images, la reconstitution en trois dimensions des organes avec une qualité d’image supérieure à celles des appareils conventionnels, donnant une vision plus fine de la structure des organes.
Principes généraux de la radioprotection des patients
La meilleure connaissance des effets biologiques des rayonnements ionisants a été à l’origine de l’élaboration des principes généraux de la radioprotection des travailleurs, des patients et du public. Les principes fondamentaux, établis par la Commission Internationale de Protection Radiologique (CIPR) restent les mêmes: justification des pratiques ; optimisation de la protection ; limitation des doses. Justification des pratiques : Un examen ou traitement faisant appel à l’utilisation des rayonnements ionisants doit être justifié. Si deux techniques peuvent offrir le même résultat, c’est celle dont le risque est moindre qui doit être choisie.
Optimisation de la protection : Le principe de l’optimisation de la protection se traduit que l’exposition des individus et de la population soit maintenue au niveau du plus bas que l’on puisse raisonnablement atteindre, compte tenu des facteurs économiques et sociaux. Ce principe a été dénommée le principe «ALARA» ou « As Low As Reasonably Achievable ».
Limitations des doses : Le principe de limitation des doses s’applique aux travailleurs et au public. Pour le patient, la limitation est discutée au cas par cas. Il s’agit de définir les outils permettant de délivrer la dose la plus faible possible compatible avec la qualité d’image nécessaire à l’obtention de l’information diagnostique désirée.
Contrôle de qualité en radiodiagnostic
Le contrôle de qualité consiste à élaborer une série d’essais standardisés pour déceler les changements de performance par rapport à son niveau initial.
Objectifs du contrôle de qualité en radiodiagnostic : En radiodiagnostic, les essais effectués de façon routinière permettent à l’appareil de radiographie d’avoir une action correctrice précoce qui favorise le maintien de la qualité de l’image radiologique.
Le contrôle de qualité en radiodiagnostic a pour objectifs : d’améliorer la qualité diagnostique des images ; de réduire l’exposition aux rayonnements des patients par l’élimination au minimum que possible les irradiations inutiles ; de limiter les coûts par la réduction du temps de travail des techniciens consacré à la répétition des examens ou des clichés défectueux.
Qualité d’image : La qualité de l’image joue un rôle très important en radiodiagnostic car l’obtention des clichés en qualité optimal permet au radiologue d’effectuer le meilleur diagnostic. On peut évaluer la qualité d’image selon les critères suivants :
la résolution spatiale : représente la taille du plus petit détail visible. Elle dépend surtout des dimensions du foyer, de la qualité du film, de la disposition géométrique relative du tube à rayon X et du patient ; la résolution en contraste : correspond à la plus petite variation de contraste visible (différence de noircissement) qui dépend :
de la différence tissulaire de l’objet dans son environnement en fonction du kV utilisé (plus le kV est élevé, moins on distinguera des structures voisines de nature différente, comme par exemple, l’os des tissus mous), du contraste du film qui se traduit par la rapidité de la variation de noircissement en fonction de l’intensité du faisceau de rayons X ;
la perceptibilité : dépend de l’éclairement du cliché sur le négatoscope (intensité, uniformité) plus ou moins adapté à la sensibilité de l’œil et du milieu ambiant.
Table des matières
INTRODUCTION
PARTIE THEORIQUE
CHAPITRE 1 : GENERALITES SUR LA RADIOLOGIE DIAGNOSTIQUE
1.1. Historique
1.2. Utilisation des rayons X en radiologie
1.2.1. Les rayons X
1.2.2. Tube à rayons X
1.2.3. Production des rayons X
1.3. Radiodiagnostic médical
1.3.1. Principe physique
1.3.2. Différents composants de la chaîne radiologique
1.3.3. Différents types de radiodiagnostic
1.3.3.1. La radiologie conventionnelle
1.3.3.2. La radiologie interventionnelle
1.3.3.3. La mammographie
1.3.3.4. La scanographie
CHAPITRE 2 : NOTIONS DE RADIOPROTECTION EN RADIODIAGNOSTIC
2.1. Définition
2.2. Principes généraux de la radioprotection des patients
2.2.1. Justification des pratiques
2.2.2. Optimisation de la protection
2.2.3. Limitations des doses
2.3. Grandeurs et unités dosimétriques en radioprotection
2.3.1. Dose absorbée
2.3.2. Kerma (Kinetic Energy Released in MAterials)
CHAPITRE 3 : PROGRAMME DU CONTROLE DE QUALITE EN RADIOLOGIE CLASSIQUE
3.1. Définition du contrôle de qualité
3.2. Critères d’acceptabilité des installations
3.3. Mise en œuvre d’un programme de contrôle de qualité
3.4. Contrôle de qualité en radiodiagnostic
3.4.1. Objectifs du contrôle de qualité en radiodiagnostic
3.4.2. Qualité d’image
3.4.3. Différents contrôles de qualité en radiodiagnostic
3.4.3.1. Générateur haute tension
3.4.3.2. Tube à rayon X
3.4.3.3. Cassettes
3.4.3.4. Chambre noire
3.4.3.5. Développeuse
3.4.3.6. Négatoscope
CHAPITRE 4 : OPTIMISATION DES DOSES EN RADIOLOGIE CLASSIQUE
4.1. Définition
4.2. Principe de base pour la réduction des doses en radiologie classique
4.3. Niveaux de référence diagnostiques (NRD)
4.4. Choix des grandeurs dosimétriques appropriées
4.4.1. Dose dans l’air
4.4.2. Dose à l’entrée
4.4.2.1. Facteur de rétrodiffusion (FRD)
4.4.2.2. Détermination de la dose à l’entrée
4.4.3. Produit kerma surface (PKS)
PARTIE PRATIQUE
CHAPITRE 5 : PRESENTATION DES LIEUX DE STAGE
5.1. Centre de Soins et de Santé (C.S.S.) Avaradoha
5.1.1. Historique
5.1.2. Service de radiologie
5.1.3. Disposition de la salle de radiographie
5.2. Centre Hospitalier Universitaire d’Antananarivo – Hôpital Joseph Ravoahangy Andrianavalona (CHUA-HJRA)
5.2.1. Historique
5.2.2. Service d’imagerie médicale
5.2.3. Plan de la salle de radiographie .
CHAPITRE 6 : DESCRIPTION DES MOYENS EXPERIMENTAUX UTILISES
6.1. Radcal modèle 3036
6.2. Kit de contrôle de qualité RMI
6.2.1 kVp mètre, modèle RAD / FLU
6.2.2. Objet test tool de collimation 161B et d’alignement 162A
6.2.3. Objet test tool 112B
6.2.4. Objet test tool de l’alignement de la grille 144
6.3. Appareils de radiographie au CSS et au CHUA-HJRA
6.3.1. Au Centre de Soins et de Santé Avaradoha
6.3.2. Au CHUA–HJRA
CHAPITRE 7 : EVALUATION DE LA QUALITE D’IMAGE
7.1. But
7.2. Procédures
7.3. Résultats et interprétations
7.3.1. Cas du Centre de Soins et de Santé Avaradoha
7.3.2. Cas du CHUA-HJRA
CHAPITRE 8 : CONTROLE QUALITE DE L’APPAREIL RADIOLOGIQUE
8.1. Contrôle du centreur lumineux et de l’alignement du faisceau
8.1.1. But
8.1.2. Principe
8.1.3. Matériel utilisés
8.1.4. Procédures
8.1.5. Limite acceptable
8.2. Contrôle de la reproductibilité des doses délivrées
8.2.1. But
8.2.2. Principe
8.2.3. Matériels utilisés
8.2.4. Procédures
8.2.5. Limite acceptable
8.3. Contrôle de la haute tension appliquée au tube
8.3.1. But
8.3.2. Principe
8.3.3. Matériel utilisé
8.3.4. Procédures
8.3.5. Limite acceptable
8.4. Contrôle du temps d’exposition
8.4.1. But
8.4.2. Principe
8.4.3. Matériels utilisés
8.4.4. Procédures
8.4.5. Limite acceptable
8.5. Contrôle de la réciprocité des mAs
8.5.1. But
8.5.2. Principe
8.5.3. Matériels utilisés
8.5.4. Procédures
8.5.5. Limite acceptable
8.6. Mesure de la première couche de demi – atténuation
8.6.1. But
8.6.2. Principe
8.6.3. Matériels utilisés
8.6.4. Procédures
8.6.5. Limites acceptables
8.7. Contrôle des tabliers de protection au plomb
8.7.1. But
8.7.2. Principe
8.7.3. Matériel utilisé
8.7.4. Procédures
8.8. Contrôle de la dimension du foyer du tube
8.8.1. But
8.8.2. Principe
8.8.3. Matériels utilisés
8.8.4. Procédures
8.8.5. Limite acceptable
8.9. Contrôle de l’alignement de la grille
8.9.1. But
8.9.2. Principe
8.9.3. Matériels utilisés
8.9.4. Procédures
8.9.5. Limite acceptable
8.10. Résultats obtenus et interprétations
8.10.1. Cas du Centre de Soins et de Santé Avaradoha
8.10.2. Cas du CHUA-HJRA
CHAPITRE 9 : ESTIMATION DE LA DOSE A L’ENTREE DU PATIENT
9.1. But
9.2. Détermination du débit de l’appareil radiographique
9.2.1. Cas du Centre de Soins et de Santé Avaradoha
9.2.2. Cas du CHUA-HJRA
9.3. Détermination de la dose à l’entrée du patient type adulte
9.3.1. Cas du CSS
9.3.2. Cas du CHUA-HJRA
9.4. Comparaison de la dose à l’entrée avec les niveaux de référence diagnostiques (NRD) de l’AIEA
CONCLUSION
