Tomodensitométrie – Imagerie à l’aide de multiples projections de rayons X

La tomodensitométrie (CT) est une technologie d’imagerie révolutionnaire qui reconstruit des images tridimensionnelles (3D) en coupe à partir de multiples projections de rayons X acquises autour d’un objet ou d’un patient. En s’appuyant sur des algorithmes mathématiques sophistiqués, la CT offre une compréhension inégalée des structures internes, soutenant le diagnostic médical, la recherche scientifique et le contrôle qualité industriel. Vous trouverez ci-dessous un glossaire complet des concepts et technologies clés de la CT.

A

Contraste d’absorption

Le contraste d’absorption fait référence au mécanisme fondamental de l’imagerie aux rayons X qui différencie les structures internes en fonction de l’absorption variable des rayons X par différents matériaux. Les matériaux plus denses ou de numéro atomique plus élevé (comme l’os ou le métal) absorbent plus de rayons X que les tissus mous, créant ainsi un contraste visible sur les images. Ce principe est crucial pour distinguer les caractéristiques anatomiques dans les scans CT et est influencé par l’énergie des rayons X, la composition du matériau et les paramètres d’imagerie.

Temps d’acquisition

Le temps d’acquisition en CT est la durée totale requise pour collecter toutes les données de projection de rayons X nécessaires à la reconstruction de l’image. Les facteurs influençant le temps d’acquisition incluent le nombre de projections, la vitesse du détecteur, la rotation du portique et le protocole de scan (par exemple, hélicoïdal ou séquentiel). Les scanners CT modernes peuvent réaliser des scans corps entier en quelques secondes, tandis que les systèmes haute résolution ou micro-CT peuvent nécessiter des durées plus longues. Minimiser le temps d’acquisition réduit les artefacts de mouvement et améliore le confort du patient.

Algorithme (algorithme de reconstruction)

Un algorithme de reconstruction en CT convertit une série de projections de rayons X bidimensionnelles (2D) en une image volumique 3D. Le plus courant est la rétroprojection filtrée (FBP), offrant rapidité et simplicité, mais les algorithmes de reconstruction itérative (comme ART, ML-EM ou MBIR) fournissent une qualité d’image supérieure, notamment dans les scénarios à faible dose ou à données clairsemées. Les avancées récentes incluent la reconstruction basée sur l’apprentissage automatique pour une imagerie plus rapide et plus précise.

Anode (dans la source de rayons X)

L’anode est l’électrode chargée positivement à l’intérieur d’un tube à rayons X. Des électrons à grande vitesse provenant de la cathode frappent l’anode (généralement en tungstène), produisant des rayons X par freinage (bremsstrahlung) et émission caractéristique. Les anodes rotatives, utilisées en CT médicale et haute performance, dissipent la chaleur plus efficacement, permettant des courants de tube plus élevés et des expositions plus courtes. La conception de l’anode influe sur l’intensité des rayons X, le spectre et la taille du foyer, impactant ainsi la résolution de l’image et la longévité du scanner.

B

Durcissement du faisceau

Le durcissement du faisceau se produit lorsque les photons de rayons X de faible énergie sont absorbés préférentiellement au passage du faisceau dans la matière, augmentant l’énergie moyenne du faisceau. Cela peut provoquer des artefacts tels que l’effet de cuvette et des stries sur les images CT, en particulier à proximité de structures denses comme l’os ou des implants métalliques. Les techniques de correction incluent la préfiltation, les algorithmes de calibration et la CT à double énergie pour minimiser les erreurs diagnostiques et améliorer la précision quantitative.

Génie biomédical

Le génie biomédical combine les principes de l’ingénierie avec les sciences médicales et biologiques pour faire progresser la technologie CT. Les ingénieurs biomédicaux conçoivent le matériel des scanners, optimisent les algorithmes de reconstruction, développent des protocoles plus sûrs et plus efficaces, et innovent de nouvelles applications telles que l’imagerie moléculaire et le diagnostic automatisé. Leur travail garantit que les systèmes CT répondent aux normes internationales de sécurité et de performance et continuent d’évoluer pour des usages cliniques, industriels et de recherche.

C

Collimateur

Un collimateur façonne et rétrécit le faisceau de rayons X, garantissant que seuls les rayons suivant les trajectoires souhaitées atteignent le détecteur. Les collimateurs pré-patient définissent l’épaisseur de coupe et réduisent la diffusion, tandis que les collimateurs post-patient minimisent la détection des photons diffusés. Dans les systèmes spécialisés comme la FXCT multi-trous, les collimateurs permettent la collecte simultanée de données multi-angles pour l’imagerie moléculaire. Une conception et un alignement précis sont essentiels pour la qualité de l’image et la justesse quantitative.

Tomodensitométrie (CT)

La tomodensitométrie (CT) est une technique d’imagerie 3D qui reconstruit les structures internes à partir de multiples projections de rayons X prises sous différents angles. Elle surpasse la radiographie conventionnelle en fournissant des données volumiques, permettant la visualisation de l’anatomie, des matériaux ou des défauts dans n’importe quel plan. La CT est essentielle en médecine (pour le diagnostic et la planification des traitements), en industrie (pour les essais non destructifs) et en recherche. Les indicateurs de performance clés incluent la résolution spatiale, de contraste et temporelle, toutes régies par des normes internationales de sécurité et de qualité.

Agent de contraste

Un agent de contraste est une substance administrée pour améliorer la visibilité de tissus ou de structures spécifiques lors de l’imagerie CT. La plupart des agents cliniques sont à base d’iode, augmentant l’atténuation des rayons X dans les vaisseaux sanguins et les organes. D’autres agents (par exemple, le baryum, les nanoparticules d’or) sont utilisés pour des applications spécialisées ou de recherche. Le choix et la voie d’administration sont adaptés à la tâche diagnostique, avec une gestion minutieuse pour minimiser les réactions allergiques et la toxicité.

D

Détecteur (détecteur de rayons X)

Le détecteur de rayons X est la matrice de capteurs qui capte les rayons X transmis après leur passage à travers l’objet. Les détecteurs CT modernes utilisent soit des scintillateurs (convertissant les rayons X en lumière, puis en signaux électriques), soit des semi-conducteurs à conversion directe (convertissant directement les rayons X en charge). Les détecteurs avancés peuvent utiliser la technologie de comptage de photons pour une meilleure résolution spectrale. La conception du détecteur influe sur la résolution spatiale, le bruit et la vitesse de scan, et doit respecter des normes strictes de calibration et de sécurité.

Dose (dose de rayonnement)

La dose de rayonnement en CT est la quantité de rayonnement ionisant absorbée lors d’un examen. Elle est mesurée en dose absorbée (gray, Gy), dose équivalente (sievert, Sv), indice de dose CT (CTDI) et produit dose-longueur (DLP). La gestion de la dose est cruciale pour minimiser les risques pour la santé, notamment lors de scans répétés ou pédiatriques. Les techniques incluent le contrôle automatique de l’exposition, la reconstruction itérative et l’optimisation des protocoles, guidées par des normes internationales de sécurité.

E

Résolution en énergie

La résolution en énergie décrit la capacité d’un détecteur à distinguer les photons de rayons X de différentes énergies. Une haute résolution en énergie est essentielle en CT spectrale, à double énergie ou par fluorescence pour la discrimination des matériaux et l’imagerie quantitative précise. Les détecteurs à semi-conducteurs (CdTe, HPGe) offrent une résolution en énergie supérieure à celle des systèmes à scintillateur, et leur utilisation se développe dans les applications CT cliniques et de recherche avancées.

Imagerie ex-vivo / in-vivo

L’imagerie ex-vivo est réalisée sur des échantillons ou des tissus hors d’un organisme vivant, permettant des résolutions plus élevées et des scans plus longs. L’imagerie in-vivo s’effectue sur des organismes vivants, permettant l’étude en temps réel des processus biologiques. La CT in-vivo nécessite une gestion attentive de la dose et du mouvement, tandis que l’imagerie ex-vivo permet des paramètres d’imagerie plus poussés. Les deux approches sont importantes en recherche, en études précliniques et en médecine translationnelle.

F

Champ de vue (FOV)

Le champ de vue (FOV) est la surface maximale qu’un scanner CT peut imager en un seul scan. Déterminé par la taille de la matrice de détecteurs, la position de la source de rayons X et les limites mécaniques, le FOV varie de 25 cm (tête) à plus de 50 cm (corps) en CT médicale, et peut être aussi petit que quelques millimètres en micro-CT ou nano-CT. Le choix du FOV approprié équilibre la couverture, la résolution spatiale et le temps de scan selon l’application.

Ce glossaire est une ressource évolutive pour les professionnels et étudiants souhaitant comprendre les principes et composants de la tomodensitométrie. Pour des informations plus détaillées ou pour discuter d’applications spécifiques, veuillez contacter nos experts en imagerie.