TRANSFORMATION DES RAYONS X EN IMAGE RADIOGRAPHIQUE

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LA RADIOGRAPHIE ARGENTIQUE

PRINCIPE DE LA RADIOGRAPHIE ARGENTIQUE

Le principe de la radiographie argentique est une impression photographique par les rayons X sur un film argentique. Les rayons X peuvent traverser la matière, ce qui explique que la quantité de rayons X reçue dans les différentes zones du film dépend de l’absorption des rayons X par les différents tissus traversés c‟est-à-dire leur densité. Ainsi, les structures très denses comme les os apparaîtront en clair, tandis que les structures moins denses (muscles, poumon) seront visibles sur la radiographie dans une nuance beaucoup plus sombre (dans différents tons de gris voire en noir). [2, 11]

Faisceau de rayons X

Le faisceau est produit par un tube à rayons X (figure 7), composé d‟une cathode et d‟une anode. Un nuage d‟électrons se forme au niveau de la cathode, lorsque le filament de tungstène, qui la compose, est traversé par un courant électrique. Ces électrons sont accélérés lorsqu‟une différence de potentiel (ddp) est créée entre l‟anode et la cathode. Les rayons X sont créés lorsque ces électrons heurtent l‟anode à grande vitesse, l‟énergie libérée l‟est majoritairement sous forme de chaleur et 5 à 10% de cette énergie produit des rayons X.
Ce tube à rayons X nécessite un courant de faible intensité et de très haute tension. Cette alimentation est fournie par des générateurs de haute tension. [10]

Interaction des rayons X avec la matière

Lorsqu‟un faisceau de rayons X pénètre dans un milieu matériel, on constate une diminution progressive de son intensité. Cette diminution du nombre de photons, l‟atténuation du faisceau, est due essentiellement à l‟interaction des photons avec les électrons. Dans un tel processus, l‟énergie perdue se retrouve sous deux formes :
 une partie est absorbée par le milieu,
 et une partie est diffusée et sort de la matière dans une direction différente de la direction du faisceau initial.
Les phénomènes d‟atténuation et d‟absorption sont à l‟origine des applications et des effets des rayons X en radiodiagnostic et en radiothérapie. Deux principaux types d‟interactions entre photon X et matière sont envisageables : l‟effet photoélectrique et l‟effet Compton. L‟effet photoélectrique prédomine aux faibles énergies. [9, 30]

L’effet photoélectrique

Le photon entre en collision avec un électron des couches internes de l‟atome. L‟énergie E du photon incident est transférée à l‟électron qui est éjecté de sa couche (figure 8). Une partie de cette énergie est utilisée pour “extraire” l‟électron interne (énergie de liaison W) ; l‟excédent d‟énergie se retrouve sous forme d‟énergie cinétique de l‟électron éjecté. L‟effet photoélectrique ne peut avoir lieu que si l‟énergie du photon incident est supérieure à l‟énergie de liaison de l‟électron. L‟énergie cinétique du photon-électron est finalement transférée au milieu lors d‟ionisations ultérieures. Le retour de l‟atome à l‟état fondamental s‟accompagne d‟une émission d‟énergie sous forme d‟un photon de fluorescence ou d‟un électron Auger. Le photon de fluorescence est émis lorsqu‟un électron des couches supérieures prend la place laissée vacante par l‟électron éjecté. Parfois, pour des milieux de Z (numéro atomique) petit, le photon de fluorescence produit un nouvel effet photoélectrique avec émission d‟un électron : c‟est l‟effet Auger. [29]

L’effet Compton

Le photon entre en collision avec un électron libre ou faiblement lié auquel il cède une partie de son énergie (figure 9). Un photon d‟énergie plus faible est diffusé dans une direction différente de la direction initiale. Pour les photons X, la majeure partie de l‟énergie est emportée par le photon diffusé. Le résultat de l’effet Compton est une déviation avec une perte d’énergie du rayon X, la production d’un électron et d’un ion positif. La nouvelle direction du rayon X est aléatoire, ce qui correspond à une diffusion du faisceau de rayon X dans toutes les directions, y compris dans le sens opposé au faisceau primaire. L’énergie des rayons X diffusés est inférieure à celle du faisceau primaire, mais ce rayonnement est encore suffisamment énergétique pour avoir des effets significatifs sur l’image radiographique et constituer un danger dont il faut se protéger. La probabilité d’interaction par un effet Compton ne dépend que de la densité du matériel et ne dépend pas du numéro atomique. L’effet Compton est prépondérant dans les tissus organiques avec des rayons X de forte énergie (tension > 100 kV). Ces photons X déviés d‟assez grande énergie constituent le rayonnement diffusé. La quantité de rayonnement diffusé augmente avec l’énergie des rayons X et le volume irradié, c’est-à-dire l’épaisseur radiographiée et la taille du champ. Une partie du rayonnement diffusé atteint le récepteur en même temps que le faisceau primaire. Le rayonnement diffusé ajoute un voile uniforme sur l’image qui a pour double effet de contribuer au noircissement final de l’image et de diminuer le contraste de l’image. Le rayonnement diffusé se propage dans toute la pièce et justifie une grande partie des mesures de radioprotection, en particulier le port du tablier plombé. Il justifie aussi l‟utilisation de la grille anti diffusante destinée à améliorer la qualité de l’image radiographique, en diminuant la contribution du rayonnement diffusé. [29, 34]

Effet de la tension (kV) sur le contraste de l’image

La proportion d’effet photoélectrique et d’effet Compton varie en fonction de la composition de l’objet irradié et de l’énergie des rayons X (figure 10). Dans les organismes vivants, l’effet photoélectrique est prépondérant aux basses tensions tandis que l’effet Compton est prépondérant aux hautes tensions. La proportion s’inverse progressivement lorsque la tension augmente.
Le contraste, différence de densité optique (noircissement) entre deux régions de l‟image, obtenu par l’effet photoélectrique est relativement bon car il fait intervenir à la fois les différences de densité entre les milieux mais aussi les différences de numéro atomique. L’effet photoélectrique amplifie même les différences de numéro atomique : lorsque le numéro atomique est doublé l’atténuation photoélectrique est multipliée par 8. En revanche, le contraste obtenu par l’effet Compton est plus faible, car il ne dépend que de la densité des milieux et pas du numéro atomique des atomes constituants. Ainsi, le différentiel d’atténuation entre le muscle (densité = 1 ; Z=7,64) et l’os (densité=1,85 ; Z=13,8) est de 1 sur 12 par l’effet photoélectrique, alors qu’il n’est que de 1 sur 1,85 avec l’effet Compton. De plus, une grande quantité de rayons diffusés dégrade encore le contraste de l’image, par la superposition d’un voile uniforme. Le contraste de l’image radiographique varie donc avec la tension affichée par l’opérateur (figure 11). Lorsque la tension est basse (<70 kV), l’image radiographique est plus contrastée que lorsque la tension est haute (>100 kV). Le contraste diminue progressivement lorsque la tension augmente. [38]

Fonctionnement des écrans renforçateurs

Le film comme seul détecteur analogique est resté longtemps une référence en radiographie du fait de son excellente résolution spatiale. Cependant, pour améliorer la sensibilité du film aux rayonnements très pénétrants que sont les rayons X ou γ, il a été couplé à des écrans renforçateurs, disposés de part et d’autre du film.
L‟écran renforçateur est composé de nombreux cristaux (ou luminophores) qui excités par les rayons X restituent l‟énergie sous forme de photons lumineux qui vont impressionner le film radiographique. La nature du cristal conditionne la longueur d‟onde de la radiation lumineuse émise. Les films doivent ainsi être sensibles à la lumière émise par l‟écran (bleu pour les écrans en tungstate de calcium ou vert pour les écrans aux terres rares). L‟épaisseur de la couche luminescente gouverne la sensibilité ou la rapidité (rendement) des écrans. Plus l‟épaisseur augmente, plus les écrans sont rapides et plus la part de la lumière est importante dans l‟impression de l‟émulsion. L‟économie de dose augmente avec la rapidité des écrans mais au détriment de la résolution spatiale car l‟émission lumineuse s‟accompagne d‟un phénomène de diffusion qui augmente avec l‟épaisseur de la couche luminescente et en cas d‟utilisation de film bicouche (phénomène de cross-over). Les écrans lents donnent une image d‟une grande finesse mais nécessitent une dose d‟irradiation plus importante (figure 13). Les écrans intermédiaires qui réalisent un compromis finesse/ sensibilité sont les plus utilisés. Il existe également des écrans à épaisseur variable dits dégressifs utilisés pour l‟exploration des structures à grande variation d‟épaisseur (exemple : le rachis).

Formation de l’image latente

Le film photographique fut le premier détecteur à être utilisé en radiographie, dès la découverte des rayons X. Il est sensible à la lumière et aux rayons X, dans une moindre mesure. Il contient une émulsion contenant des cristaux de d’halogénure d’argent (souvent du bromure d’argent). Ces cristaux, soumis aux photons, se dissocient en ions par effet photolytique créant ainsi une image latente. C’est donc un système d’imagerie indirect.

Le développement

Le développement consiste à transformer l‟image latente en image visible. Le film sorti de sa cassette va être entraîné dans des cuves contenant successivement du révélateur, du fixateur puis de l‟eau de lavage avant de passer dans un dispositif de séchage. L’image latente est transformée en image visible après plusieurs étapes se déroulant dans l’obscurité ou sous une lumière inactinique [6].

Révélation

La révélation est réalisée lorsque le film est en contact avec une solution basique qui réduit les ions argent positifs en ions argent métallique. L‟image latente est ainsi révélée.
Les réactions chimiques de révélation diminuent la concentration du révélateur en produits actifs. Le révélateur s‟use à l‟usage et doit donc être régénéré, soit en fonction du délai depuis sa préparation, soit de la surface traitée.
L‟oxygène de l‟air agit aussi sur le révélateur en l‟oxydant. Un révélateur qui n‟est pas suffisamment utilisé (débit insuffisant d‟une machine) perd une partie de ses qualités et les films seront ensuite sous-développés [6].

Fixation

Après la révélation, l‟émulsion contient, des grains de bromure d‟argent (AgBr) intacts car non exposés. Ces atomes d‟AgBr restent sensibles à la lumière et le film révélé non fixé ne peut être exposé à la lumière sans que les grains restants soient à leur tour exposés donc noircis. Le fixateur est composé d‟hyposulfite de sodium qui se combine avec le bromure d‟argent restant pour former des argentithiosulfates solubles quittant la gélatine [6].

Lavage

Après fixation, les molécules de bromure sont éliminées par un lavage prolongé final.
Seul l‟argent noirci non soluble persiste dans la gélatine.
Le traitement manuel des films photo ou radio prévoit en plus un lavage intermédiaire entre révélation et fixation pour économiser le fixateur car le révélateur basique restant pourrait neutraliser en partie l‟acidité du fixateur et en réduire l‟action.
Dans les machines à développer automatiques, un essorage entre les rouleaux, remplace le lavage intermédiaire. [6]

Séchage

Le film doit alors être séché, car l‟émulsion humide est fragile. Assuré par simple exposition à l‟air pendant plusieurs heures à l‟origine, le séchage a été accéléré par l‟air chaud ou même par un rayonnement infrarouge.
Après lavage et rinçage du film pour éliminer les différents réactifs, les zones du film les plus irradiées contiennent l’argent métallique et sont les plus opaques à la lumière. Les zones non-irradiées du film sont transparentes et apparaissent blanches si on le place sur un négatoscope. Avec l’arrivée des nouveaux détecteurs, cette habitude a été conservée. Ainsi, en radiographie, les images sont présentées de façon que les zones les plus exposées soient noires et les zones les moins exposées soient blanches. [6]

Les différents types de développement

Développement manuel

Dans une chambre noire, le film est sorti de la cassette, fixé aux quatre coins sur un cadre qui le tend et le rigidifie. Ce cadre est plongé successivement, pendant des durées déterminées (dépendantes de la température de la solution) dans des bains : révélateur, lavage intermédiaire, fixateur, lavage final, puis séchage à l‟air libre ou dans un courant d‟air chaud. Les accessoires essentiels sont un bain thermostatique, maintenant la température des bains (20o C avec 1 à 2 degrés de latitude au maximum) et la pendule guidant le temps de traitement.
Chaque matin, une régénération est assurée en complétant les niveaux dans les cuves. Lorsque l‟on n‟utilise pas les bains, il est conseillé de placer un couvercle flottant empêchant l‟oxydation du révélateur. Il est possible de surveiller la révélation sur le film en l‟inspectant à la lumière inactinique. Un sous-développement par raccourcissement du temps est possible lorsque le cliché est surexposé accidentellement ou intentionnellement. Le résultat est d‟abord observé sur le film humide. [6]

Développement automatique.

Toutes les développeuses automatiques utilisent la même méthode. Le film, sorti de la cassette dans le noir relatif (lumière inactinique) placé à l‟entrée de la développeuse, est entraîné par une cascade de rouleaux successivement dans les 3 cuves (révélateur, fixage, lavage), puis à travers une sécheuse (air chaud ou infrarouge) (figure 15).
Le traitement complet, dure 90 ou 120 secondes à une température voisine de 35o C. Un palpeur détecte la présence du film et ses dimensions ; ce qui déclenche l‟injection de révélateur et fixateur pour régénération (soit forfaitairement à raison d‟un volume constant pour un film quelle qu‟en soit la dimension, soit selon la surface traitée). La thermostation est équilibrée entre une circulation dans un serpentin de refroidissement par eau froide et par action d‟une résistance, toutes deux guidées par un thermostat.
Le temps de développement a pu être réduit à 45 secondes grâce à:
– l‟agitation permanente et au renouvellement fréquent des bains,
– l‟augmentation de la température des différents bains,
– l‟augmentation de concentration des produits.
Une fois le développement terminé, nous obtenons une image radiographique visible et interprétable sur le film, qui peut être conservée pendant plusieurs années. [6]

Table des matières

INTRODUCTION
PREMIERE PARTIE : SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE
CHAPITRE I : HISTOIRE DE LA RADIOLOGIE
I.1. La préhistoire : décharges électriques dans les gaz
I.2. La découverte des rayons X
I.3. Premières utilisations en imagerie médicale
CHAPITRE II : LA RADIOGRAPHIE ARGENTIQUE
II.1. PRINCIPE DE LA RADIOGRAPHIE ARGENTIQUE
II.1.1. Faisceau de rayons X
II.1.2. Interaction des rayons x avec la matière
II.1.2.1. L‟effet photoélectrique
II.1.2.2. L‟effet Compton
II.1.2.3. Effet de la tension (kV) sur le contraste de l’image
II.2. TRANSFORMATION DES RAYONS X EN IMAGE RADIOGRAPHIQUE
II.2.1. Fonctionnement des écrans renforçateurs
II.2.2. Formation de l‟image latente
II.2.3. Le développement
II.2.3.1. Révélation
II.2.3.2. Fixation
II.2.3.3. Lavage
II.2.3.4. Séchage
II.2.3.5. Les différents types de développement
II.2.3.5.1. Développement manuel
II.2.3.5.2. Développement automatique.
II.3. LES FACTEURS D‟EXPOSITION RADIOGRAPHIQUE
II.4. QUALITE DE L‟IMAGE RADIOGRAPHIQUE
II.4.1. Qualité intrinsèque de l’image
II.4.1.1. La densité
II.4.1.2. Le contraste
II.4.1.3. La finesse
II.4.1.3.1. Flou géométrique
II.4.1.3.2. Flou cinétique
II.4.1.3.3. Flou du détecteur
II.4.1.3.4. Flou de forme
II.4.2. Contrôle de qualité du positionnement
CHAPITRE III : RADIOPROTECTION ET SALLE DE RADIOLOGIE
III.1. SALLE DE RADIOLOGIE
III.1.1. Situation dans la clinique
III.1.2. Conception
III.1.3. Les matériels nécessaires dans la salle de radiologie
III.1.3.1. Le film radiographique
III.1.3.2. Cassettes et écrans renforçateurs
III.1.3.2.1. La cassette
III.1.3.2.2. Les écrans renforçateurs
III.1.3.3. La grille antidiffusante
III.1.3.4. Chambre noire
III.1.3.5. Négatoscope
III.2. RADIOPROTECTION
III.2.1. Définition
III.2.2. Historique
III.2.3. Effets néfastes des rayonnements ionisants sur la santé humaine
III.2.4. Les mesures préventives des risques des rayons x sur la santé humaine
III.2.4.1. La classification des travailleurs exposés aux rayons x sur la santé humaine
III.2.4.2. La désignation d‟une personne compétente en radioprotection (PCR)
III.2.4.3. La règlementation de l‟accès aux différentes zones à risques
III.2.4.4. Les appareillages de surveillance de l‟exposition aux rayons X
III.2.4.5. Les mesures de prévention technique
III.2.4.6. Les mesures de prévention individuelle
III.2.4.7. La surveillance médicale
DEUXIEME PARTIE : ETUDE EXPERIMENTALE
CHAPITRE I : MATERIEL ET METHODES
I.1. Objectif de l‟étude
I.2. Matériel et méthode
I.2.1. Cadre d‟étude
I.2.1.1. Localisation
I.2.1.2. La salle d‟accueil et de consultation
I.2.1.3. La salle de chirurgie
I.2.1.4. Les salles d‟hospitalisation
I.2.1.5. La salle de radiologie
I.2. Matériel expérimental
I.2.1. Matériel animal
I.2.2. Matériel technique
I.2.2.1. Matériel de radiographie
I.2.2.1.1. Appareil de radiographie.
I.2.2.1.2. Cassettes radiographiques
I.2.2.1.3. Film radiographique
I.2.2.1.4. Grille anti diffusante
I.2.2.1.5. Négatoscope
I.2.2.1.6. Tabliers Protecteurs
I.2.2.1.7. Développeur de radiographie de marque CAWOWAT 2000 IR
I.2.2.2. Matériel de mesure
I.2.2.3. Appareil photographique
I.3. Méthodes
I.3.1. Régions anatomiques radiographiées chez l‟animal
I.3.2. Radiographie de la région thoracique
I.3.2.1. Temps préalable
I.3.2.2. Modifications des constantes
I.3.2.3. Extrapolation aux autres épaisseurs
I.3.3. Radiographie de l‟abdomen
I.3.4. Structures osseuses
CHAPITRE II : RESULTATS
II.1. Mise en fonction de l‟appareil radiographique
II.2. Mise en fonction de la développeuse
II.3. Constantes utilisées au niveau de la région thoracique
II.3.1. Chez le chien
II.3.2. Chez le chat
II.3.3. Interprétation des clichés thoraciques réalisés
II.4. Constantes utilisées au niveau de l‟abdomen
II.4.1. Chez le chien
II.4.2. Chez le chat
II.4.3. Interprétation des radiographies abdominales réalisées
II.5. Constantes utilisées au niveau des structures osseuses
II.5.1. Constantes utilisées au niveau du coude
II.5.1.1. Chez le chien
II.5.1.2. Chez le chat
II.5.1.3. Interprétation des radiographies de coude réalisées
II.5.2. Constantes utilisées au niveau de l‟articulation coxo-fémorale
II.5.2.1. Chez le chien
II.5.2.2. Chez le chat
II.5.2.3. Interprétation des radiographies de l‟articulation coxo-fémorale réalisées
II.6. Tableau de constantes radiographiques
CHAPITRE III : DISCUSSION ET RECOMMANDATIONS
III.1. Discussion des résultats
III.1.1. Limites et contraintes de l‟étude
III. 1.2. Choix des zones à radiographier
III. 1.3. Analyse des résultats
III.1.4. Valorisations des données
III.2. Recommandations de l‟étude
III.2.1. Aux responsables de la clinique de l‟EISMV de Dakar
II-2.2. A l‟endroit des vétérinaires privées
CONCLUSION GENERALE
BIBLIOGRAPHIE
WEBOGRAPHIE

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