Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Cet article introduit le sujet de l'imagerie par rayons X. Après une présentation succincte de la physique des phénomènes d'absorption photoélectrique et de diffusion Compton, il précise définitions et propriétés essentielles des différentes notions de dose (comprise comme une mesure physique (en Gray) ou sanitaire (en Sievert)), et décrit le fonctionnement et les propriétés des dispositifs utilisés comme sources et générateurs de rayons X,
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This article introduces the topic of X-ray imaging through the physics of photoelectric absorption and Compton scattering. It goes on to give definitions and properties of the various notions of dose (understood as physical (measured in Grays) or sanitary (measured in Sieverts), and it describes the principle and properties of X-ray sources and generating devices.
Auteur(s)
-
Thierry LEMOINE : Directeur technique Thales Microwave & Imaging Subsystems, France
INTRODUCTION
Radiographie et radioscopie (ou fluoroscopie) sont les deux modalités d'imagerie médicale les plus anciennes et aussi les plus répandues. Leur capacité inégalée à allier résolution et pénétration des tissus biologiques fait qu'elles resteront, pour des décennies encore, parmi les plus importantes à la fois en nombre d'actes de radiologie et de coût pour les systèmes de santé. Comprendre le fonctionnement des équipements d'imagerie par rayons X est donc une nécessité pour leurs utilisateurs, et aussi pour les ingénieurs qui réfléchissent à des perfectionnements – d'autant plus que comme toute technologie d'imagerie, celle-ci est impactée par l'émergence du numérique qui offre des perspectives dont beaucoup restent à explorer ou à exploiter.
Premier d'une série de sept articles consacrés à l'imagerie par rayons X, cet article pose quelques bases physiques essentielles à leur compréhension et s'intéresse aux différentes définitions données au concept de dose, en précisant quelques ordres de grandeur propres à l'imagerie médicale. Ce terme commun désigne en effet selon le contexte une fluence de rayons X (on parle de dose incidente ou d'exposition), une énergie absorbée par des tissus ou par un détecteur (on parle de dose absorbée), ou il mesure un impact sanitaire (ce sont les doses équivalentes et efficaces). Dans une troisième section, le lecteur trouvera une description du fonctionnement des sources de rayons X et des générateurs haute tension qui leur sont associés. On conclura sur quelques perspectives technologiques pour cette famille de composants.
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MOTS-CLÉS
KEYWORDS
generation of X-Ray photons | dosimetry
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Risques sanitaires liés à la dose
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2. Fluence de photons et dose
L'usage veut qu'en radiologie, le vocable dose désigne des grandeurs physiques de natures différentes. C'est à l'origine une quantité d'énergie absorbée par une unité de volume de matière (tissus, gaz, etc.) traversée par un rayonnement ionisant, ici des rayons X. De cette définition ont été dérivés deux autres usages du même mot : pour quantifier une fluence de rayons X traversant une surface, et pour estimer les impacts sanitaires d'un rayonnement ionisant pénétrant des tissus biologiques. Le contexte aide en général à comprendre de quoi il est question, mais certains textes peuvent être ambigus.
2.1 Dose comme mesure d'une fluence de rayons X
Mesurer une fluence de rayons X (un nombre total de photons incidents sur une unité de surface, comptabilisé sur un intervalle de temps donné) est un exercice délicat mais indispensable. La notion de dose permet d'approcher cette mesure, de façon imparfaite mais utile, car simple. Comme il a été dit, le terme dose est ici un peu usurpé, l'anglais est plus précis lorsqu'il distingue Kerma (Kinetic Energy Released per unit of MAss) d'exposure (exposition : fluence de photons à laquelle un individu ou un dispositif est exposé). Par définition, l'Air Kerma est l'énergie totale déposée (par effet photoélectrique et par effet Compton) par un rayonnement X dans une masse d'air de 1 kg. Mais une telle unité décrit aussi une fluence d'énergie en entrée de cette masse d'air, car la densité d'énergie déposée est homogène et uniforme sur toute l'épaisseur d'air traversée, à cause de la très faible absorption. En pratique, l'Air Kerma est donc utilisé pour mesurer une fluence par unité de surface grâce à la formule (5). L'unité de mesure est le Gray (Gy) (1 Gy = 1 J/kg). Attention : il s'agit d'une fluence cumulée sur la durée de l'exposition, et non pas d'un flux mesuré par unité de temps. La dose (Air Kerma) mesure un nombre de photons incidents (dans l'air) par unité de surface, pour une énergie individuelle de ces photons supposée connue, et non pas un nombre de photons par seconde (un flux ou un « débit de dose »).
Le Gray est l'unité retenue par l'ICRU (International Commission on Radiation Units, créée en 1928) et par l'AIEA. Elle...
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Fluence de photons et dose
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - PODGORSAK (E.P.) - Radiation physics for medical physicists. - Springer (2010).
-
(2) - VAN METTER (R.), BEUTEL (J.), KUNDEL (H.) - Handbook of medical imaging. - Physics and Psychophysics. Part. 1, SPIE Press Monograph, vol. 1 (2000).
-
(3) - WEBB (S.) - The physics of medical imaging. - Taylor & Francis Editors (1998).
-
(4) - DENDY (P.P.), HEATON (B.) - Physics for diagnostic radiology. - Taylor & Francis Editors (1999).
-
(5) - BUSHBERG (J.T.), SEIBERT (J.A.), LEIDHOLDT (E.M.), BONNE (J.M.) - The essential physics of medical imaging. - Lippincott, Williams & Wilkins Editors LWW (2002).
-
(6) - DOWSETT (D.J.), KENNY (P.A.), JOHNSTON (R.E.) - The physics of diagnostic imaging. - Hadder-Arnold Editors (2006).
- ...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
National Institute of Standards and Technology – XCOM Photons Cross Sections Database http://www.nist.gov http://www.nist.gov/pml/data/xcom/index.cfm
Base de données Xcom http://www.nist.gov
HAUT DE PAGE2.1 Fabricants de sources et de générateurs de rayons X (liste non exhaustive)
Sources : VARIAN (US), TOSHIBA (J.), IAE (I.) PHILIPS, GE, SIEMENS, CARESTREAM (entre autres) fabriquent des sources pour leurs propres besoins.
Générateurs : CPI (US), SEDECAL (E.), IMD (I.) De nombreux équipementiers conçoivent et font réaliser leurs propres générateurs.
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