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LA QUALITE D’IMAGE AU LA QUALITE D’IMAGE AU SCANNERSCANNER

A.CLAUDINE TIKI DOUMBEA.CLAUDINE TIKI DOUMBEPARIS-FRANCEPARIS-FRANCE

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SommaireSommaire

1.1. Quelques rappelsQuelques rappels

2.2. DéfinitionsDéfinitions

3.3. Les facteurs de qualitéLes facteurs de qualité

4.4. Comment faire?Comment faire?

5.5. Qualité/IrradiationQualité/Irradiation

6.6. Le rôle du manipulateurLe rôle du manipulateur

7.7. ConclusionConclusion

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1.1. RAPPELSRAPPELSLe scanner est une chaîne Le scanner est une chaîne radiologique constituée d’un radiologique constituée d’un générateur, d’un tube à rayons X et générateur, d’un tube à rayons X et d’une couronne de détecteurs.d’une couronne de détecteurs.Le générateur alimente le tube en Le générateur alimente le tube en lui fournissant de la puissance.lui fournissant de la puissance.Le tube tourne autour du patient en Le tube tourne autour du patient en émettant un faisceau de rayons X .émettant un faisceau de rayons X .Ce faisceau va traverser le patient Ce faisceau va traverser le patient en étant absorbé différemment en en étant absorbé différemment en fonctions des structures fonctions des structures rencontrées.rencontrées.Les détecteurs vont capter les Les détecteurs vont capter les intensités résiduelles après intensités résiduelles après traversée du patient.traversée du patient.Grâce au traitement informatique, Grâce au traitement informatique, ces profils d’atténuation vont être ces profils d’atténuation vont être échantillonnés, numérisés, puis échantillonnés, numérisés, puis transformés en image analogique.transformés en image analogique.

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1.1. RappelsRappels

Le mode séquentiel:Le mode séquentiel:À chaque rotation du couple tube -détecteurs À chaque rotation du couple tube -détecteurs

de 360°, une coupe d’une épaisseur e de 360°, une coupe d’une épaisseur e est acquise dans un plan de coupe fixe. est acquise dans un plan de coupe fixe.

Ensuite, le lit avance d’une distance i pour Ensuite, le lit avance d’une distance i pour réaliser la coupe suivante.réaliser la coupe suivante.

Le phénomène se répète jusqu’à Le phénomène se répète jusqu’à l’acquisition complète du volume à l’acquisition complète du volume à étudier.étudier.

Le mode spiralé ou hélicoïdal:Le mode spiralé ou hélicoïdal:Le couple tube- détecteur tourne en Le couple tube- détecteur tourne en

continu pendant le déplacement du continu pendant le déplacement du lit pour acquérir ensemble du lit pour acquérir ensemble du volume à étudier. Le mouvement volume à étudier. Le mouvement décrit autour du patient est une décrit autour du patient est une

hélice ou spiralehélice ou spirale . . L’acquisition peut L’acquisition peut être mono ou multi coupesêtre mono ou multi coupes

2 modes d’acquisition d’images sont possibles:2 modes d’acquisition d’images sont possibles:

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2.2. DéfinitionDéfinitionQualité de l’image: Qualité de l’image:

Ensemble de facteurs qui font que l’image Ensemble de facteurs qui font que l’image corresponde à ce qu’on attend.corresponde à ce qu’on attend.

Ensemble de caractères sous lesquels Ensemble de caractères sous lesquels l’image se présente.l’image se présente.Définition de l’image: Définition de l’image:

Absence de flou de l’imageAbsence de flou de l’imageCapacité à distinguer sur l’image deux Capacité à distinguer sur l’image deux

points de petite taille proches l’un de points de petite taille proches l’un de l’autrel’autre

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Les facteurs de qualitéLes facteurs de qualité

La qualité de l’image repose sur plusieurs La qualité de l’image repose sur plusieurs éléments:éléments:

La résolution spatiale RSLa résolution spatiale RS dans le plan de coupedans le plan de coupe longitudinalelongitudinale

La résolution en contraste ou en densité RDLa résolution en contraste ou en densité RDLa résolution temporelleLa résolution temporelleLe rapport signal/bruitLe rapport signal/bruitLa présence ou non d’artéfactsLa présence ou non d’artéfacts

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Résolution spatiale Résolution spatiale

Résolution spatiale Résolution spatiale (dans le plan de coupe)(dans le plan de coupe)

Dépend aussi du filtre de reconstruction choisi

Est identique en mode séquentiel et en mode hélicoïdal

Peut atteindre jusqu’ à 20 à 25pl/cmEst peu dépendante de la dose

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Résolution spatiale Résolution spatiale La résolution spatiale longitudinale:La résolution spatiale longitudinale:

Dépend de la taille du voxel dans l’axe Oz, qui Dépend de la taille du voxel dans l’axe Oz, qui correspond à l’épaisseur effective ou réelle de correspond à l’épaisseur effective ou réelle de coupe.coupe.

Résolution spatiale (longitudinale)

Donc dépend de la collimation, du pitch, et Donc dépend de la collimation, du pitch, et de l’algorithme d’interpolation de l’algorithme d’interpolation

p= d/e.np= d/e.n

d:distance ou avancée de la table pendant la rotationd:distance ou avancée de la table pendant la rotation

e: épaisseur de coupee: épaisseur de coupe

n: nombres de coupesn: nombres de coupes par rotationpar rotation

Est plus importante en mode hélicoïdalEst plus importante en mode hélicoïdal

1010

1111

Résolution en contraste (1)Résolution en contraste (1)Possibilité de distinguer des structures à Possibilité de distinguer des structures à faible différence de contrastefaible différence de contraste

Dépend du rapport contraste/bruitDépend du rapport contraste/bruit

Dépend du rapport signal/bruitDépend du rapport signal/bruit

Dépend aussi du filtre de reconstruction Dépend aussi du filtre de reconstruction choisichoisi

Edge Bone plus Bone DétailEdge Bone plus Bone Détail

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Résolution temporelleRésolution temporelle

Possibilité de réaliser des images en Possibilité de réaliser des images en minimisant le temps d’acquisition.minimisant le temps d’acquisition.Dépend du pitch pour les scanners Dépend du pitch pour les scanners séquentiels ou mono coupes.séquentiels ou mono coupes.Permet avec les scanners multi coupes ou Permet avec les scanners multi coupes ou spiralés de diminuer d’un facteur 4 à 10 la spiralés de diminuer d’un facteur 4 à 10 la durée de l’acquisition.durée de l’acquisition.Augmente avec la vitesse de rotation du Augmente avec la vitesse de rotation du statifstatif

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Résolution temporelle le gain de temps :permet de limiter les

artéfacts d’exploration des organes mobiles

augmente les possibilités d’exploration en apnée

Permet d’explorer de grands volumes

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Le rapport signal/bruitLe rapport signal/bruit

• Nombre de photons X délivrés par le tube

• Dépend de la tension appliquée au tube, de l’intensité du courant (mA), du temps d’acquisition et de la collimation ou épaisseur de coupe

• Est directement lié au bruit

relation entre le flux photonique et le bruit

Facteurs de variation du nombre de photons

Dépend de plusieurs facteurs:Dépend de plusieurs facteurs: Le flux photoniqueLe flux photonique

Nombre relatif de photons

Bruit relatif

140 kV 250 63

120 kV 100 100

80 kV 40 142

1515

Le rapport signal/bruit les algorithmes d’ interpolation• Le mode 360° linéaire augmente le S/B de √2 par rapport au

mode 180°linéaire en scanner mono coupe.• Sont complexes car associés à d’autres facteurs en acquisition

multi coupes (360°+ 45° ou Full et 360° ou Entier)

Le filtre de reconstruction• Sont classés du plus « mou » ou plus « dur »: soft, standard, lung,

détail, os, edge• Les filtres durs ↑ la RS mais ↑ aussi le bruit, donc le R/S ↓• Les filtres mous ↑ la RD, et le S/B ↑ car le bruit ↓.

Soft Standard Détail Bone Edge

Le rapport signal/bruit Le pitch• En acquisition mono coupe

hélicoïdale le R/S est indépendant du pitch, car le nombre de données pour reconstruire l’image ne dépend pas du pitch

• En acquisition multi

coupes, à mA constants

quand le picth ↑, le R/S↓,

car le nombre de

données pour recons-

truire la coupe ↓

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Les artéfacts

Ils résultent d’une discordance entre les valeurs de densité de l’image reconstruite et les valeurs réelles d’atténuation.

Ont des origines différentes:Soit liés au patientSoit liés à la machineSoit liés au patient et à la machine

1818

Les artéfacts

Les artéfacts de très haut contraste:

plombages- couronnes- prothèses dentaires, boucles d’oreille, clips- fils chirurgicaux, prothèses, stimulateurs…

Les artéfacts de mouvement ou flou cinétique:

surtout chez l’enfant et le sujet agité.

↓↓ temps d’acquisitions courts et bonne contention

Les artéfacts liés au patient:

1919

Les artéfactsLes artéfacts liés à la machine:

Les artéfacts de sous échantillonnage

sont dus à une insuffisance de mesures et se traduisent par des lignes fines au sein de l’image.

→ ↓ la vitesse de rotation ou ↓ le pitch

Les artéfacts d’obliquité du faisceau

augmentent avec le nombre de coupes par rotation

→ mise au point d’algorithmes d’interpolation planaires

2020

Les artéfacts

Les artéfacts de

durcissement du faisceau sont rencontrés lors de la traversée

de structures très denses (fosse postérieure)

→ épaisseur de coupe à l’ acquisition

Les artéfacts de volume partiel

Sont dus à une grande différence de densité entre les éléments d’un même voxel

→ ↓ épaisseur de coupe et ↓ pitch

Les artéfacts liés au patient et à la machine:

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Comment faire?Comment faire?Il faut:Il faut:

Bien entretenir la machine: Redémarrage ou arrêt suivant les consignes du constructeur Calibrations et préchauffages réguliers Être attentifs aux messages d’erreur. Nettoyer les projections de contraste (mylar, table, cales,

têtière)

Minimiser les causes d’artéfacts: Ôter ou dégager au maximum les objets métalliques en regard

de la région à explorer Installer rigoureusement les patients sur la table Ne pas hésiter à immobiliser les patients agités et les enfants

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Comment faire?Comment faire?Améliorer le facteur de qualité qui va permettre au protocole d’examen de faire le diagnostic::

La résolution spatialeLa résolution spatialeEst nécessaire pour l’exploration des structures à haut contraste (os,

poumon)

Augmente avec des coupes fines,une matrice élevée ,un pitch faible, un temps d’acquisition court et les filtres de reconstruction « durs »

Mais diminue le R/S et nécessite des Kv et mAs élévés La résolution en contrasteLa résolution en contrasteEst utile pour la visualisation des tissus mous

Augmente avec l’épaisseur de coupe, la dose par coupe, une matrice faible, le R/S, des filtres de reconstructions « mous », et l’utilisation de produit de contraste

Permet des doses par volume plus faible mais augmente les

artéfacts

Comment faire?Améliorer le facteur de qualité qui va permettre au protocole d’examen de faire le diagnostic::

La résolution temporelleLa résolution temporelleEst utile pour l’exploration de grands volumes les organes mobiles et

le balisage vasculaireAugmente avec la vitesse de rotation du tube, le pitch, la vitesse de

déplacement de la tablePermet de diminuer le temps d’acquisition, de suivre le bolus et

de diminuer les artéfacts d’organes mobiles mais augmente la dose totale

le rapport S/Ble rapport S/BFacteur qui va découler du réglage des autres facteursAugmente avec un pitch faible, les filtres de reconstruction durs, le

facteur d’interpolationMais augmente la dose et le temps d’acquisition

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Qualité/Irradiation Qualité/Irradiation La qualité d’image est indissociable de la dose La qualité d’image est indissociable de la dose délivrée, donc de l’irradiation.délivrée, donc de l’irradiation.La directive EURATOM 9743 impose depuis mai La directive EURATOM 9743 impose depuis mai 2000:2000: La notion de dose reçueLa notion de dose reçue La dosimétrie en directLa dosimétrie en direct L’optimisation de la doseL’optimisation de la dose

La dose est mesurée au scanner par:La dose est mesurée au scanner par: La C.T.D.I. ou I.D.S, index de dose scanographique est La C.T.D.I. ou I.D.S, index de dose scanographique est

l’intégrale de la dose mesurée pour une épaisseur de l’intégrale de la dose mesurée pour une épaisseur de coupe et est obtenue à partir de mesures sur fantômes.coupe et est obtenue à partir de mesures sur fantômes.Elle va varier en fonction des paramètres choisis.Elle va varier en fonction des paramètres choisis.

La D.L.P. ou P.D.L. ou produit dose longueur est la dose La D.L.P. ou P.D.L. ou produit dose longueur est la dose délivrée pour une exploration de longueur L et s’exprime délivrée pour une exploration de longueur L et s’exprime en mGy.cm. P.D.L.= C.T.D.I. x L.en mGy.cm. P.D.L.= C.T.D.I. x L.

Qualité et irradiationLa dose délivrée au patient doit être la plus faible possible sans léser la qualité de l’image.Les moyens techniques pour baisser la dose:

Le choix du pitch Le choix des kV La modulation des mA Le choix de l’épaisseur de coupe

Les moyens comportementaux+++ Limiter les acquisitions inutiles Éviter ou protéger les organes sensibles Utiliser des techniques moins irradiantes

2626

Rôle du manipulateurRôle du manipulateur

Essentiel+++Essentiel+++

interface entre la machine et les attentes du interface entre la machine et les attentes du médecin en terme de diagnosticmédecin en terme de diagnostic

connaître et pouvoir adapter ses paramètres en connaître et pouvoir adapter ses paramètres en fonction du but recherchéfonction du but recherché

entretenir sa machineentretenir sa machine

Utiliser tous les moyens techniques pour diminuer Utiliser tous les moyens techniques pour diminuer la dose d’irradiation en maintenant la qualitéla dose d’irradiation en maintenant la qualité

Informer et sensibiliser les médecins par rapport à Informer et sensibiliser les médecins par rapport à la dose reçuela dose reçue

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conclusionconclusion

Les questions à se poser:Les questions à se poser:Quelles sont les structures à examiner?Quelles sont les structures à examiner?Comment va-t-on pouvoir les analyser?Comment va-t-on pouvoir les analyser?

compromis à faire par le manipulateur compromis à faire par le manipulateur pour avoir la meilleure image diagnostiquepour avoir la meilleure image diagnostique

2 évolutions pour la réduction de dose:2 évolutions pour la réduction de dose: les reconstructions itérativesles reconstructions itérativesL’imagerie spectrale ou double énergieL’imagerie spectrale ou double énergie