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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Lire l’articleABSTRACT
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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Conclusion
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4. Sources et générateurs de rayons X
4.1 Fonctionnement d'une source de rayons X
Les rayons X utilisés en imagerie médicale sont produits dans des tubes de Coolidge (du nom de leur inventeur en 1913, chercheur au laboratoire de GENERAL ELECTRIC à Schenectady) alimentés par un générateur haute tension en général déporté. Ils constituent le rayonnement de freinage (bremsstrahlung) d'un faisceau d'électrons très énergétiques qui frappent violemment une cible métallique dans une enveloppe à vide. Cette cible est inclinée d'un angle α entre 7 et 15o, de façon à ce que l'essentiel des photons X créés rayonnent vers la fenêtre du tube et que la cible soit correctement refroidie : plus l'inclinaison est importante, plus grande est la surface d'impact des électrons sur la cible (figure 12).
Constituée d'un filament en métal réfractaire, la cathode fonctionne en régime thermoïonique et la quantité d'électrons qu'elle émet dépend de sa température : elle est contrôlée via le courant circulant dans le filament, qui varie entre 3 et 7 A (soit une chute de tension inférieure à 10 V aux bornes du filament). Les électrons sont ensuite accélérés par une tension (notée kVp) établie entre la cathode et la cible, qui fait aussi office d'anode : plus de 99 % de l'énergie du faisceau d'électrons est alors dissipée en surface de la cible, le résidu constituant le rayonnement X. Le spectre énergétique du rayonnement X émis lorsque le faisceau d'électrons frappe la cible dépend de l'énergie cinétique des électrons et de la nature du matériau constituant la cible : son numéro atomique et ses raies de fluorescence. Les photons les plus énergétiques ont exactement l'énergie des électrons dans le tube, mais le spectre X est large et continu et la plupart des photons ont une énergie moindre (figure 13) : l'énergie moyenne du flux de photons X (après filtrage) est de l'ordre de 2/3 kVp (50 keV pour 70 kVp par exemple), une valeur relativement élevée parce que les photons les moins énergétiques n'ont pas assez d'énergie pour s'extraire du tube (c'est donc l'énergie moyenne des photons les plus énergétiques uniquement).
Les photons X sont produits à l'endroit exact où les électrons sont stoppés par le métal, souvent plusieurs...
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Sources et générateurs de rayons X
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).
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(3) - WEBB (S.) - The physics of medical imaging. - Taylor & Francis Editors (1998).
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(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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