Radiographie numérique
La radiographie à rayon X a été digitalisée pour bénéficier d’une meilleure qualité de l’image. Il y a deux types de radiographie numérique, soit la radiographie numérique indirecte, soit la radio-graphie numérique directe.
Radiographie numérique indirecte:
Le matériel pour créer le faisceau de rayons X est le même que pour une radiographie conventionnelle. La seule différence est que l’image de rayonnement créée sera détectée par une cassette et il y a, en plus, un lecteur de la cassette et un système de traitement d’images. Cette cassette possède un écran à scintillateur photo stimulable à mémoire et elle transformera le signal analogique en un signal numérique.
Fonctionnement
de la radiographie numérique indirecte
La cassette se compose de plusieurs couches : deux couches de protection, une couche active (le plus souvent, composé de phosphore) et la couche de support polyéthylène noircie au carbone évitant la réflexion du laser.
Composition
de la cassette de la radiographie numérique
La couche active est composée de cristaux fluoro-halogénures de baryum dopés aux ions d’Europium bivalents qui ont une forte luminescence. Lorsque les rayons X viennent frapper directement la couche active, les rayons interagissent avec les cristaux et provoquent une perte d’électrons. Ces électrons sont piégés par les fluoro-halogènes et les cristaux se trouvent alors dans un état instable. Le retour à l’état stable ne s’effectue que quand les électrons sont piégés par les fluoro-halogènes, les cristaux sont alors dans un état « demi-stable ». Il y a formation et mémorisation d’une image latente. Afin de pouvoir lire l’image, la cassette est insérée dans le lecteur. Postérieurement, les cristaux sont forcés à revenir à leur état de stabilité sous action d’un laser He-Ne (633 nm), ce qui conduira à une émission de photons de fluorescence qui sont ensuite convertis en courant électrique dans un photomultiplicateur. Ce signal électrique est ensuite amplifié et converti en un signal numérique. Le convertisseur attribue à chaque signal électrique une valeur binaire qui correspondra à une nuance de gris pour chaque pixel. Ce signal, après traitement, permet de visualiser l’image sur un écran d’ordinateur haute-définition.
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Radiographie numérique directe:
Différence entre radiographie à numérisation indirecte (haut)
et radiographie directe à capteur de conversion indirect (bas)
Cette technique permet d’obtenir une image
numérique directement sur l’écran d’ordinateur sans avoir à manipuler de
cassette et ne nécessite pas de lecteur mais comporte un détecteur digital à
numérisation directe. Il en existe deux types de détecteurs à numérisation
directe, ou capteurs plans: les capteurs plans à conversion indirecte et les
capteurs plans à conversion directe.
Les capteurs plans à conversion directe sont
des capteurs capables de convertir, par le détecteur, l’énergie reçue de rayons
X en un signal électrique. Ils sont composés de deux parties, une couche de
détection et une matrice TFT. La couche de détection contient trois parties.
Une partie est une électrode (de charge positive), la partie intermédiaire sert
d’isolant et l’autre partie est constituée de sélénium amorphe (a-Se) et assure
la conversion des rayons X en charges électriques.
La matrice TFT est composée
de pixels technologiques. Chaque pixel contient, dans sa partie supérieure, une
électrode collectrice qui est chargée négativement et qui est accolée à la
partie composée d’a-Se de la couche de détection.
En premier lieu, le capteur est polarisé. Après
l’exposition aux rayons X, les rayons interagissent avec la couche d’a-Se et
provoque une libération d’électrons. Les électrons sont attirés vers
l’électrode supérieure grâce à la différence de potentiel, les charges sont
neutralisées et la différence de potentiel se réduit. D’un autre côté, la
libération des électrons provoque la formation de trous qui se regroupent dans
l’électrode collectrice de chaque pixel.
Il y a formation d’une image latente
composé par les charges récupérés par les électrodes collectrices, présentes
dans la partie de l’électronique de lecture. Ces charges collectées dans chaque
pixel sont stockées dans la capacité associée. Un signal est ainsi récupéré
pour chaque ligne de la matrice. Ces signaux formés sont ensuite regroupés, amplifiés
et numérisés, par un convertisseur, afin d’obtenir l’image sur l’écran
d’ordinateur.
Dans les capteurs plans à conversion
indirecte, la composition de la couche de détection et de la matrice TFT change
par rapport aux capteurs plans à conversion indirecte. De plus, ces capteurs
transforment d’abord les rayons X en photons lumineux.
En effet, la couche de détection est composée
d’un cristal d’iodure de césium ICs et se comporte comme un scintillateur avec
le but de diriger les rayons X vers les pixels de la matrice TFT. Ceci permet
de limiter les rayons diffusés ce qui augmente la résolution spatiale et de
transformer les rayons X en photons lumineux. La matrice TFT, quant à elle, est
de même divisée en pixels mais ici, elle est constituée de photodiodes en
silicium amorphe (a-Si).
La matrice va ainsi convertir l’énergie lumineuse
reçue en énergie électrique, qui sera stockée dans la capacité. L’ensemble de
ces énergies dans les capacités de chaque pixel forme alors une image latente.
Le processus suivant est le même vu précédemment. Les signaux sont récupérés
ligne par ligne, puis regroupés, amplifiés et convertis en un signal numérique.
Cette technique permet d’améliorer la qualité
et aussi de régler la quantité du faisceau de rayon X. Elle permet ainsi aux
techniciens de localiser une région d’intérêt ou de préparer la position du
patient pour obtenir une bonne image. La radiographie numérisée devient ainsi
plus efficace, l’énergie produite peut être réutilisée pour une autre
exposition et provoque moins d’effets secondaires sur le corps humain.
Cependant, même avec les avancées de la technologie,
la radiographie se limite à une simple observation des organes. De plus, sa
qualité d’image est encore moins nette qu’une image produite par scanner, par
exemple, ce qui peut être à l’origine d’erreurs de diagnostic.
