IMAGERIE MEDICALE (partie 1/2)

## Objectifs et prérequis **Objectifs** : À la fin de ce chapitre, l’élève sera capable de : - Décrire le principe physique et les composants principaux de l’échographe, de l’appareil de radiologie conventionnelle, du scanner (tomodensitométrie) et de la mammographie. - Expliquer les étapes d’acquisition d’une image médicale pour chaque modality, en respectant les protocoles de sécurité et d’hygiène en vigueur au Cameroun. - Réaliser, en travaux pratiques, les réglages de base (gain, fréquence, temps d’exposition, kV, mAs, pitch) et interpréter les critères de qualité d’une image (résolution spatiale, contraste, artefact). - Appliquer les règles de radioprotection (justification, optimisation, limitation de dose) et les bonnes pratiques de manipulation des produits de contraste lorsqu’ils sont utilisés. **Prérequis** : - Notions de physique des ondes (vitesse du son dans les tissus, relation fréquence‑longueur d’onde). - Bases de l’électricité (tension, courant, puissance) et du rayonnement X (spectre, atténuation). - Connaissances en anatomie humaine (organes thoraciques, abdominaux, mammaires). - Règles d’hygiène hospitalière (lavage des mains, port de gants, désinfection des sondes). --- ## Introduction contextualisée L’imagerie médicale constitue aujourd’hui le pilier du diagnostic clinique au Cameroun, permettant de visualiser non invasivement les structures internes du corps humain. Dans les centres de référence (Hôpital Général de Yaoundé, Hôpital Central de Yaoundé, Hôpital Régional de Douala), on retrouve successivement : l’échographe, utilisé quotidiennement en obstétrique, cardiologie et abdomino‑pelvien ; l’appareil de radiologie conventionnelle, indispensable pour les urgences traumatiques et le suivi pulmonaire ; le scanner (tomodensitométrie), qui offre des coupes axiales détaillées en neurologie et en oncologie ; enfin la mammographie, examen de référence pour le dépistage précoce du cancer du sein. Maîtriser ces dispositifs, leurs paramètres techniques et les exigences de sécurité, est donc indispensable pour tout technicien supérieur en imagerie médicale préparant le Baccalauréat séries MHB. --- ## I. Leçon 20 : Echographe / Appareils de radiologie conventionnelle ### A. Échographe 1. **Principe physique** : émission d’ultrasons (fréquence 2‑15 MHz) par une piézoélectrique ; les échos renvoyés par les interfaces tissulaires sont reçus, amplifiés et convertis en signal électrique. La profondeur d’exploration *z* se calcule par : \[ z = \frac{c \cdot t}{2} \] où *c* ≈ 1540 m/s (vitesse moyenne du son dans les tissus mous) et *t* le temps de vol aller‑retour. 2. **Composants principaux** : - **Transducteur (sonde)** : contient des cristaux piézoélectriques disposés en linéaire, convexe ou phased‑array. - **Unité de traitement** : génère l’impulsion électrique, forme le faisceau, réalise le beamforming et le traitement du signal (gain, compression dynamique, harmoniques). - **Ecran** : affiche l’image en mode B (brightness), M (motion) ou Doppler. 3. **Réglages de base** : - **Fréquence** : plus élevée → meilleure résolution axiale, moindre pénétration (ex. 7‑12 MHz pour le superficiel, 2‑5 MHz pour l’abdominal). - **Gain global (TG)** : amplifie uniformément tous les échos ; ajuster pour éviter la saturation ou le bruit. - **Gain temps (TGC)** : compensation de l’atténuation avec la profondeur. - **Focale** : zone de meilleure résolution latérale ; placer au niveau d’intérêt. 4. **Procédure d’acquisition (exemple obstétrique)** : 1. Vérifier l’état de la sonde (pas de fissure, gel conducteur appliqué). 2. Positionner la patiente en décubitus gauche, exposer le ventre. 3. Sélectionner le preset “Obstétrique”, régler fréquence à 3‑5 MHz, profondeur à 15‑20 cm. 4. Ajuster le TG et le TGC jusqu’à obtenir une image homogène du fœtus sans zones noires ou blanches excessives. 5. Effectuer les mesures biométriques (BPD, AC, FL) selon les courbes de croissance. 6. Enregistrer les clichés, nettoyer la sonde avec désinfectant de niveau intermédiaire (ex. solution à base d’alcool 70 %). 5. **Sécurité et hygiène** : - Index mécanique (MI) < 0,7 et indice thermique (TI) < 1,0 pour éviter les effets mécaniques et thermiques. - Utiliser un gel stérile pour les examens invasifs (biopsie guidée). - Désinfection de la sonde entre chaque patient selon le protocole national de prévention des infections associées aux soins (PIAS). > **>** La résolution axiale d’un échographe est approximativement égale à la longueur d’onde spatiale :  λ = c / f. ### B. Appareil de radiologie conventionnelle 1. **Principe physique** : production de rayons X par effet de Bremsstrahlung dans une cible tungstène sous haute tension (kVp). Les photons traversent le patient ; leur atténuation dépend de l’épaisseur et du numéro atomique des tissus (loi d’atténuation exponentielle) : \[ I = I_0 \, e^{-\mu \, x} \] où *I₀* intensité incidente, *μ* coefficient d’atténuation linéaire, *x* épaisseur traversée. 2. **Composants principaux** : - **Tube à rayons X** : cathode (filament chauffé), anode (cible), haute tension (kVp) et courant (mA). - **Collimateur** : limite le champ utile, réduit la dose散射. - **Grid (grille)** : atténue la diffusion, améliore le contraste (ratio généralement 8:1 ou 12:1). - **Détecteur** : plaque photostimulable (CR) ou capteur plan à semi‑conducteur (DR). - **Console de commande** : sélection du kVp, mAs, temps d’exposition, filtres (Al, Cu). 3. **Réglages de base** : - **kVp** : contrôle la pénétration (augmenter kVp → plus de pénétration, moins de contraste). - **mAs** : produit la quantité de photons (dose) ; mAs = mA × temps (s). - **Distance focale‑detecteur (FFD)** : généralement 100 cm pour la radiographie thoracique, 150 cm pour l’abdomino‑pelvien. - **Filtration** : ajout d’aluminium (2‑3 mm) pour durcir le faisceau et réduire la dose peau. 4. **Procédure d’acquisition (exemple radiographie thoracique PA)** : 1. Vérifier le bon fonctionnement du tube (test de décharge, calibration du kVp). 2. Positionner le patient debout, les bras écartés, le thorax en inspiration maximale. 3. Centrer le champ sur le médiastin, aligner le rayon central avec la vertèbre T4. 4. Sélectionner le preset “Thorax PA”, régler kVp à 110‑125 kV, mAs à 2‑4 mAs (selon la taille du patient). 5. Vérifier l’alignement du grid, retirer le cas échéant pour les enfants < 12 ans. 6. Déclencher l’exposition, attendre le signal de fin, puis récupérer l’image sur la console. 7. Évaluer la qualité : pénétration suffisante (visualisation des vaisseaux pulmonaires), bon contraste (côtes bien visibles), absence de mouvement. 8. Nettoyer le plateau et la grille avec désinfectant de surface. 5. **Sécurité et hygiène** : - Justification de l’examen (pas de radiographie inutile). - Optimisation : utiliser le moindre mAs compatible avec la qualité diagnostique (principe ALARA). - Protection du personnel : port de plomb équivalent 0,5 mm Pb, utilisation de cabine derrière un mur de béton ou de plomb. - Contrôle qualité mensuel du tube (vérification du kVp, de la symétrie du faisceau). > **>** La loi d’atténuation exponentielle montre que doubler l’épaisseur divise l’intensité transmise par *e^{‑μx}*, d’où l’importance du kVp pour augmenter la pénétration sans augmenter excessivement la dose. --- ## II. Leçon 21 : Scanner (Tomodensitométrie) / Mammographie ### A. Scanner (CT) 1. **Principe physique** : tube à rayons X rotatif autour du patient ; détecteurs opposés mesurent l’intensité transmise pour chaque angle. Reconstruction par algorithme de filtrage rétroprojection (FBP) ou itératif (IR) produisant des images en coupes axiales (Hounsfield Units, HU). 2. **Composants principaux** : - **Gantry** : abrite le tube, les détecteurs et le système de rotation (vitesse typique 0,3‑0,5 s/tour). - **Table motorisée** : translation axiale (pitch) synchronisée avec la rotation. - **Système d’acquisition de données (DAS)** : convertit les signaux analogiques en numérique, applique le correction du biais et du bruit. - **Console de reconstruction** : applique les filtres (kernel) selon le type d’examen (soft tissue, bone, lung). - **Système d’injection de produit de contraste** : seringue power‑injector, débit 1‑5 mL/s, généralement iode non ionique à 300‑370 mgI/mL. 3. **Paramètres d’acquisition** : - **kVp** : 80‑140 kV selon la région (80 kV pour angiographie coronarienne, 120 kV pour abdomen/pelvis). - **mAs** : produit la dose ; souvent exprimé en mAs efficasse (mAs × pitch). - **Pitch** : rapport déplacement de la table par tour / largeur totale du détecteur. Pitch = 1 → pas de recouvrement ; Pitch < 1 → recouvrement, améliore le rapport signal/bruit mais augmente la dose. - **Épaisseur de coupe** : fonction de la largeur du détecteur et du reconstruction interval (ex. 0,625 mm, 1,25 mm, 2,5 mm). - **Temps de rotation** : influence le mouvement artefactuel ; typique 0,5 s pour le thorax, 0,75 s pour l’abdomen. 4. **Exemple chiffré : calcul de l’épaisseur de coupe effective** Données : détecteur de 64 × 0,625 mm (largeur totale = 40 mm). Pitch = 0,8. Reconstruction interval = 0,625 mm. Épaisseur de coupe nominale = largeur du détecteur / nombre de lignes actives = 0,625 mm. Épaisseur effective = épaisseur nominale × pitch = 0,625 mm × 0,8 = **0,5 mm**. > **>** Un pitch inférieur à 1 augmente la dose proportionnellement à 1/pitch, mais améliore la résolution longitudinale. 5. **Procédure d’acquisition (exemple angiographie thoraco‑abdominale)** : 1. Vérifier le bon fonctionnement du système d’injection (débit, absence de bulles). 2. Poser le patient en décubitus supérieur, bras levés, électrocardiogramme (ECG) gated si nécessaire. 3. Pré‑injecter un bolus de sérum physiologique (10 mL) pour tester le débit. 4. Sélectionner le protocole “Angio Thoraco‑Abdo”, régler kVp = 100 kV, mAs = 250 mAs, pitch = 0,9, épaisseur de coupe = 0,625 mm, reconstruction interval = 0,5 mm. 5. Démarrer l’acquisition en mode helicoidal, déclencher l’injection du contraste (iode 350 mgI/mL, débit 4 mL/s, volume total 70‑80 mL selon poids). 6. Surveiller les paramètres de contraste (en HU) en temps réel ; ajuster le débit si nécessaire. 7. À la fin, effectuer un scan “non‑contrasté” de 5 s pour vérifier la persistance du produit. 8. Reconstituer les images en plans coronaux et sagittaux, appliquer un kernel “bone” pour visualiser les stents vasculaires. 9. Archiver les données sur PACS, nettoyer le gantry avec désinfectant de surface, vérifier l’étanchéité du circuit d’injection. 6. **Sécurité et hygiène** : - Justification : le scanner délivre une dose efficace typique de 5‑15 mSv selon l’examen ; comparer avec la dose annuelle naturelle (~2,4 mSv). - Optimisation : utiliser la modulation automatique du courant (mA) en fonction de l’atténuation du patient (technique CARE Dose4D, SureExposure). - Protection du personnel : rester derrière le bouclier pendant l’exposition, utiliser des lunettes plombées si présence de rayonnement diffusé. - Contrôle qualité hebdomadaire : vérification de la constance du numéro de ligne (CTDIvol) avec un phantom standard. > **>** Le CTDIvol (Computed Tomography Dose Index volume) représente la dose moyenne déposée dans un phantom de 16 cm de diamètre ; il sert de référence pour comparer les protocoles. ### B. Mammographie 1. **Principe physique** : utilisation de rayons X à basse énergie (kVp typique 24‑35 kV) avec une cible en molybdène (Mo) ou ruthénium (Ru) et un filtre en Mo (0,03 mm) pour obtenir un spectre caractéristique adapté aux tissus mammaires (faible contraste intrinsèque). 2. **Composants principaux** : - **Tube à rayons X** : anode Mo/Ru, cathode focalisée, petit foyer (0,1‑0,3 mm) pour haute résolution spatiale. - **Compresseur** : plaque en plexiglas avec force de compression réglable (10‑20 daN) afin d’uniformiser l’épaisseur et réduire la dose. - **Grille (anti‑scatter)** : généralement absent en mammographie numérique directe pour éviter la perte de photons à faible énergie. - **Détecteur** : capteur plan à semi‑conducteur (a‑Se ou CsI:Tl) avec résolution de 50‑70 µm. - **Station de travail** : application de traitements (égalisation du contraste, suppression du bruit) et affichage en haute résolution (5 MP). 3. **Paramètres d’acquisition** : - **kVp** : 26‑28 kV pour seins denses, 28‑30 kV pour seins moins denses. - **mAs** : fonction de l’épaisseur compressée ; typique 20‑40 mAs. - **Force de compression** : 12‑15 daN recommandée ; trop faible augmente la dose et le flou de mouvement, trop excessive cause douleur et risque de lésion. - **Filtration** : Mo 0,03 mm (ou Ru 0,025 mm) selon l’anode. 4. **Exemple chiffré : estimation de la dose glandulaire moyenne** Formule simplifiée (IAEA) : \[ D_G = \frac{k \cdot \text{mAs} \cdot \text{kVp}^2}{\text{Compression force (daN)}} \] où *k* ≈ 0,015 mGy·daN/(mAs·kVp²) pour un tissu glandulaire moyen. Données : kVp = 28 kV, mAs = 30 mAs, force de compression = 13 daN. \[ D_G = \frac{0,015 \times 30 \times 28^2}{13} = \frac{0,015 \times 30 \times 784}{13} = \frac{0,015 \times 23520}{13} = \frac{352,8}{13} \approx 27,1 \text{ mGy} \] Convertir en dose glandulaire moyenne (mGy) → **≈ 0,27 mGy** (en pratique, on applique un facteur de conversion de 0,01 pour obtenir la dose moyenne dans le tissu glandulaire). > **>** La dose glandulaire moyenne en mammographie se situe généralement entre 0,1 et 0,3 mGy par vue, bien inférieure à la limite annuelle de 20 mSv pour les travailleurs. 5. **Procédure d’acquisition (exemple dépistage)** : 1. Accueillir la patiente, vérifier l’absence de contre‑indications (prothèses mammaires non compatibles, grossesse déclarée). 2. Expliquer la procédure, obtenir le consentement éclairé. 3. Positionner la patiente debout, le sein placé sur le récepteur, le bras opposé levé. 4. Appliquer la compression progressivement jusqu’à atteindre la force cible (12‑15 daN) tout en surveillant le confort. 5. Centrer le champ sur le tissu mammaire, aligner le rayon central avec le mamelon. 6. Sélectionner le preset “CC” (craniocaudal) ou “MLO” (médioloblique oblique) selon le protocole. 7. Régler kVp à 28 kV, mAs à 30 mAs, vérifier le filtrage Mo. 8. Déclencher l’exposition, libérer la compression, répéter pour l’autre sein et les vues complémentaires. 9. Évaluer la qualité : netteté du bord cutané, visualisation des microcalcifications (≤ 0,1 mm), absence de mouvement ou de sous‑exposition. 10. Archiver les images, nettoyer le compresseur avec désinfectant de niveau intermédiaire, contrôler quotidiennement la constance du kVp avec un phantom de qualité. 6. **Sécurité et hygiène** : - Justification : dépistage recommandé tous les 2 ans pour les femmes de 50‑69 ans (guide national du cancer du sein). - Optimisation : utiliser la compression adéquate, choisir le kVp le plus bas permettant une bonne pénétration. - Protection du personnel : porter un tablier plombé équivalent 0,25 mm Pb lors de la manipulation du tube si nécessaire (rare en mammographie moderne). - Contrôle qualité mensuel : mesure du taux de compression, de la résolution spatiale (test de barres de plomb) et du bruit d’image. > **>** La force de compression idéale réduit l’épaisseur moyenne du sein de 30‑40 %, ce qui diminue la dose nécessaire d’environ 40‑50 % tout en améliorant la netteté des structures. --- ## III. Leçon 22 : TP d’imagerie médicale ### A. Objectifs du TP - Manipuler en toute sécurité un échographe généraliste et un appareil de radiologie conventionnelle. - Réaliser les réglages de base (fréquence, gain, kVp, mAs) sur des phantom et des volontaires sains. - Évaluer la qualité d’image selon des critères objectifs (CNR, résolution spatiale, artefacts). - Appliquer les règles de radioprotection et d’hygiène en situation réelle. ### B. Matériel et préparations | Équipement | Spécifications | Usage prévu | |------------|----------------|-------------| | Échographe LOGIQ E10 (GE) | Sonde linéaire 7‑12 MHz, sonde convexe 2‑5 MHz, écran 21’’ | Examens abdominaux, vasculaires, superficiels | | Générateur RX Toshiba KXO‑50 | kVp 40‑150, mA 10‑500, filtre Al 2,5 mm | Radiographie thoracique, abdominale | | Phantom d’échographie (CIRS 049) | Structures anéchoïques, kystes, fils métalliques | Mesure de résolution axiale et latérale | | Phantom de radiologie (Catphan 504) | Modules de contraste, résolution, uniformité | Vérification du kVp, mAs, focal spot | | Équipement de protection | Tabliers plombés 0,5 mm Pb, lunettes, gants stériles | Sécurité du personnel | | Produits de contraste | Iodé non ionique (Omnipaque 300) – 100 mL | Injection en angiographie CT (démonstration) | | Logiciel de traitement | OsiriX MD, 3D Slicer | Analyse des images acquises | ### C. Déroulement du TP (4 h) | Étape | Durée | Action détaillée | |-------|-------|------------------| | 1. Briefing sécurité | 15 min | Rappel des règles ALARA, port du tablier, vérification du fonctionnement des interverrouillages. | | 2. Pré‑contrôle des appareils | 20 min | Vérification du dégagement du tube RX (test de décharge), contrôle de la fréquence de l’échographe avec un mètre à ultrasons. | | 3. Manipulation de l’échographe | 60 min | a) Placer le phantom sur le gel. b) Sélectionner fréquence 8 MHz, régler gain à 50 %, TGC linéaire. c) Acquérir une image en mode B, mesurer la distance entre deux fils métalliques (résolution axiale). d) Changer la sonde en convexe 3 MHz, augmenter profondeur à 15 cm, observer l’atténuation du signal. e) Réaliser un Doppler couleur sur un vaisseau simulé (tube rempli d’eau avec billes). | | 4. Manipulation de l’appareil RX | 60 min | a) Positionner le phantom Catphan sur le table. b) Régler kVp à 80 kV, mAs à 2 mAs (filtre Al 2,5 mm). c) Acquérir une image, mesurer la densité du module d’aluminium (HU). d) Augmenter le kVp à 110 kV, garder même mAs, observer l’éclaircissement de l’image (pénétration accrue). e) Introduire une grille 8:1, répéter l’acquisition à 110 kV, 2 mAs, comparer le contraste. f) Réaliser une radiographie thoracique sur volontaire (avec consentement), vérifier l’inspiration, centrer sur T4, régler kVp 115 kV, 2,5 mAs. | | 5. Analyse de la qualité d’image | 30 min | Utiliser le logiciel OsiriX pour calculer le CNR (Contrast‑to‑Noise Ratio) entre les zones d’intérêt du phantom. Comparer les valeurs obtenues aux références du fabricant. | | 6. Débriefing et consignes de nettoyage | 15 min | Nettoyer les sondes avec lingettes désinfectantes à base d’alcool 70 %, essuyer le table RX, vérifier l’état des câbles et des connexions. | | 7. Questionnaire d’auto‑évaluation | 10 min | Répondre à 5 questions sur les réglages effectués, les précautions de sécurité et les critères de qualité. | ### D. Résultats attendus et critères de réussite - **Échographie** : résolution axiale mesurée ≤ 0,2 mm à 8 MHz, résolution latérale ≤ 0,6 mm à 3 MHz, gain ajusté sans saturation (histogramme centré). - **Radiographie** : densité du module d’aluminium de 0,2 mm Al ≈ +30 HU à 80 kV, ± 5 HU ; visualisation claire des lignes de résolution du phantom à 1,0 lp/mm à 110 kV avec grille. - **Sécurité** : aucun dépassement des limites de débit de dose (vérifié avec dosimètre portable < 0,1 mSv/h pendant le TP). - **Hygiène** : sondes et table désinfectées selon le protocole national, aucun résidu de gel visible. > **>** En échographie, le produit gain × fréquence doit rester dans la plage dynamique du système pour éviter la saturation numérique ou le bruit excessif. > **>** En radiographie, le produit kVp × mAs détermine l’exposition ; doubler le kVp permet de réduire le mAs d’environ moitié pour maintenir la même densité d’image, tout en augmentant la pénétration. --- ## Synthèse du chapitre - **Échographe** : utilisation d’ultrasons (2‑15 MHz), réglage de fréquence, gain, TGC, focalisation ; procédure d’acquisition gel‑sonde‑positionnement‑réglage‑mesure‑nettoyage ; sécurité MI/TI < 0,7/1,0, désinfection des sondes. - **Radiologie conventionnelle** : production de rayons X par effet Bremsstrahlung, loi d’atténuation exponentielle I=I₀e^(−μx) ; réglage kVp (pénétration) et mAs (dose) ; utilisation de grille, filtration Al ; procédure de positionnement, centrage, exposition, évaluation qualité ; radioprotection (justification, optimisation, ALARA), port de plomb, contrôle qualité du tube. - **Scanner (CT)** : tube rotatif + détecteurs helicoidaux, reconstruction HU ; paramètres kVp, mAs, pitch, épaisseur de coupe, temps de rotation ; exemple de calcul d’épaisseur effective (0,5 mm) ; procédure d’injection de contraste, acquisition helicoidal, reconstruction multiplan ; sécurité : CTDIvol, modulation automatique du mA, bouclier, contrôle qualité hebdo. - **Mammographie** : rayons X basse énergie (24‑35 kV) avec anode Mo/Ru, compresseur, détecteur à haute résolution ; réglage kVp, mAs, force de compression (12‑15 daN) ; exemple de calcul de dose glandulaire (~0,27 mGy) ; procédure de positionnement, compression, exposition, évaluation qualité (microcalcifications, netteté) ; sécurité : justification dépistage, optimisation via compression, contrôle qualité mensuel. - **TP** : manipulation pratique d’échographe et de RX sur phantoms et volontaires, réglages de base, analyse de qualité (CNR, résolution), respect des règles d’hygiène et de sécurité, critères de réussite définis. --- ## Glossaire | Terme | Définition | |-------|------------| | **MI (Indice Mécanique)** | Indicateur du risque d’effets mécaniques des ultrasons ; valeur < 0,7 considérée comme sûre. | | **TI (Indice Thermique)** | Indicateur du risque d’échauffement tissulaire par les ultrasons ; valeur < 1,0 considérée comme sûre. | | **kVp (kilovoltage peak)** | Tension maximale appliquée au tube à rayons X ; détermine l’énergie moyenne du spectre photonique. | | **mAs (milliampère‑seconde)** | Produit du courant du tube (mA) par le temps d’exposition (s) ; quantifie le nombre de photons émis. | | **Pitch** | Rapport du déplacement de la table par rotation du gantry sur la largeur totale du détecteur en CT. | | **CTDIvol** | Indice de dose volumétrique en tomodensitométrie, mesure moyenne de la dose déposée dans un phantom standard. | | **HU (Hounsfield Unit)** | Échelle de densité utilisée en CT ; eau = 0 HU, air = −1000 HU, os compact ≈ +1000 HU. | | **CNR (Contrast‑to‑Noise Ratio)** | Rapport entre le contraste d’une lésion et le bruit de l’image ; indicateur de qualité diagnostique. | | **Compression force (daN)** | Force appliquée par le compresseur en mammographie, exprimée en décanewtons. | | **Filtration** | Ajout d’un matériau (Al, Cu, Mo) au faisceau X pour durcir le spectre et réduire la dose peau. | | **Ghost artefact** | Artefact en CT dû à un mouvement périodique du patient pendant l’acquisition, reproduisant des structures. | | **Gain temps (TGC)** | Correction du gain en fonction de la profondeur pour compenser l’atténuation ultrasons. | --- ## Exercices d'application corrigés ### Exercice 1 – Réglage d’un échographe abdominal **Situation** : Vous devez réaliser une échographie hépatique chez un adulte de 70 kg. Le foie se situe à environ 12 cm de profondeur. **Consignes** : 1. Choisir la fréquence de la sonde la plus adaptée. 2. Calculer la profondeur maximale d’exploration théorique pour cette fréquence (en supposant c = 1540 m/s). 3. Proposer un réglage de gain global (TG) et de gain temps (TGC) de départ. **Corrigé** : 1. Pour une profondeur de 12 cm, on privilégie une pénétration suffisante tout en conservant une bonne résolution. Une sonde convexe de 3‑5 MHz est adaptée ; on choisit 4 MHz comme compromis. 2. La profondeur maximale d’exploration théorique se calcule par : \[ z_{max} = \frac{c}{2 \cdot f \cdot PRF} \] où PRF (pulse repetition frequency) dépend du mode d’imagerie ; en mode B, PRF ≈ c/(2·z_max) → on résout pour z_max : \[ z_{max} = \frac{c}{2 \cdot f \cdot \frac{c}{2·z_{max}}} \;\Rightarrow\; z_{max}=z_{max} \] En pratique, la limite est donnée par le temps d’écoute : \[ z_{max}= \frac{c \cdot t_{listen}}{2} \] Avec un temps d’écoute typique de 100 µs, \[ z_{max}= \frac{1540 \times 100 \times 10^{-6}}{2}=0,077 \text{ m}=7,7 \text{ cm} \] Comme le système utilise une écoute dynamique (listen‑while‑transmit), la profondeur réelle atteignable est plus grande ; pour 4 MHz, la plupart des appareils permettent jusqu’à 15‑20 cm. Donc 4 MHz convient. 3. Réglage de départ : TG = 40 % (évite la saturation du champ proche), TGC linéaire avec une légère montée (+10 % à 12 cm) pour compenser l’atténuation. Après première image, ajuster TG jusqu’à ce que le parenchyme hépatique montre un grain moyen (ni trop noir, ni trop blanc) et que les vaisseaux portaux soient visibles sans bruit excessif. > **>** Une fréquence de 4 MHz donne une longueur d’onde λ ≈ c/f ≈ 0,385 mm, ce qui permet une résolution axiale théorique d’environ 0,2 mm. ### Exercice 2 – Calcul de la dose en radiographie thoracique **Situation** : Une radiographie thoracique PA est réalisée avec kVp = 115 kV, mAs = 2,5 mAs, distance focale‑détecteur = 180 cm, filtration Al 2,5 mm. Le facteur de conversion dose‑air en mGy/mAs à 115 kV est estimé à 0,02 mGy/mAs (valeur approximative pour un faisceau filtré). **Consigne** : Calculer la dose d’air incidente sur le détecteur (en mGy). **Corrigé** : \[ \text{Dose d’air} = \text{Facteur de conversion} \times \text{mAs} = 0,02 \frac{\text{mGy}}{\text{mAs}} \times 2,5 \text{ mAs} = 0,05 \text{ mGy} \] La dose d’air incidente est donc **0,05 mGy**. En pratique, la dose peau est légèrement supérieure à cause de la diffusion, mais reste de l’ordre de quelques dizaines de µGy pour une radiographie thoracique. > **>** La dose d’air est directement proportionnelle au produit mAs ; doubler le mAs double la dose, tandis que le kVp influence surtout la qualité du faisceau (pénétration) et non la quantité de photons. ### Exercice 3 – Détermination du pitch optimal pour un scanner abdominal **Situation** : Vous devez réaliser un scanner abdominopelvien avec un détecteur de 64 × 0,625 mm (largeur totale 40 mm). Vous souhaitez obtenir une épaisseur de coupe effective de 0,8 mm tout en limitant l’augmentation de dose. **Consigne** : Calculer le pitch nécessaire et commenter l’impact sur la dose. **Corrigé** : Épaisseur de coupe nominale = largeur d’un détecteur élément = 0,625 mm. Épaisseur effective = épaisseur nominale × pitch \[ pitch = \frac{\text{Épaisseur effective}}{\text{Épaisseur nominale}} = \frac{0,8 \text{ mm}}{0,625 \text{ mm}} \approx 1,28 \] Un pitch de **1,28** (> 1) signifie que la table avance plus vite que la largeur du détecteur, ce qui réduit le recouvrement et donc la dose. La dose varie approximativement en raison inverse du pitch : \[ \text{Dose relative} \propto \frac{1}{\text{pitch}} \] Donc, avec pitch = 1,28, la dose sera réduite d’environ 1/1,28 ≈ 0,78 (22 % d’économie) par rapport à un pitch de 1,0, au prix d’une légère perte de résolution longitudinale (l’intervalle entre coupes augmente). > **>** Un pitch > 1 diminue la dose mais augmente l’intervalle entre coupes, pouvant réduire la capacité à détecter des lésions petites situées entre deux coupes. ### Exercice 4 – Qualité d’image en mammographie **Situation** : Lors d’une mammographie de dépistage, vous observez que les microcalcifications de 0,1 mm ne sont pas visibles sur l’image CC, tandis que le contraste tissulaire semble bon. **Consigne** : Proposer deux réglages ou actions techniques pouvant améliorer la visualisation des microcalcifications sans augmenter sensiblement la dose. **Corrigé** : 1. **Réduire le taille du foyer** : passer d’un foyer de 0,3 mm à 0,1 mm améliore la résolution spatiale (détection de détails fins) sans changer kVp ni mAs. 2. **Utiliser un algorithme de traitement d’image** : appliquer un filtre de renforcement des hautes fréquences (ex. unsharp masking) ou un noyau de reconstruction à haute résolution (si le système le permet) afin d’accentuer les bords des microcalcifications. Ces deux interventions améliorent la netteté (MTF) et donc la visibilité des petites structures, tandis que la dose reste essentiellement liée au produit kVp×mAs, qui n’est pas modifié. > **>** La résolution spatiale en mammographie est principalement limitée par la taille du foyer du tube et la taille du pixel du détecteur ; réduire l’un ou l’autre améliore la détection des microcalcifications. --- ## Erreurs fréquentes et règles de sécurité | # | Erreur fréquente | Conséquence | Règle de prévention / bonne pratique | |---|------------------|-------------|--------------------------------------| | 1 | **Utilisation d’une fréquence trop élevée pour une étude abdominale** (ex. 12 MHz sur le foie) | Pénétration insuffisante → image noire, perte de diagnostic | Adapter la fréquence à la profondeur : 2‑5 MHz pour l’abdomen, 7‑12 MHz pour le superficiel. | | 2 | **Oublier d’ajuster le TGC** lors d’une échographie vasculaire profonde | Sous‑exposition des échos lointains → faux négatif de sténose | Toujours vérifier le TGC après la première acquisition ; augmenter progressivement le gain avec la profondeur. | | 3 | **Utilisation d’un mAs trop élevé en radiographie thoracique** (ex. 10 mAs au lieu de 2‑3 mAs) | Surexposition → perte de contraste médiastinal, dose inutile | Respecter les protocoles de mAs selon l’épaisseur du patient ; utiliser la commande automatique si disponible. | | 4 | **Oublier de retirer la grille lors d’une radiographie pédiatrique** | Augmentation inutile de la dose, réduction du contraste | Vérifier l’âge/la taille du patient ; retirer la grille pour les enfants < 12 ans ou lorsqu’on utilise des techniques à faible dose. | | 5 | **Injection de contraste trop rapide en angiographie CT** (débit > 6 mL/s avec un petit cathéter) | Risque d’extravasation, hématome, mauvaise opacification | Vérifier la taille du cathéter, respecter le débit recommandé (1‑5 mL/s selon le protocole) et surveiller le site d’injection. | | 6 | **Ne pas nettoyer la sonde échographique entre deux patients** | Risque de transmission d’agents pathogènes (ex. HPV, Staphylococcus) | Désinfecter la sonde avec un désinfectant de niveau intermédiaire après chaque examen ; suivre le protocole national de prévention des infections associées aux soins (PIAS). | > **>** En radioprotection, le principe d’optimisation (ALARA) impose de toujours rechercher le réglage qui donne la qualité diagnostique nécessaire avec la dose la plus faible possible. > **>** Le port d’un tablier plombé équivalent à 0,5 mm Pb réduit de plus de 95 % la dose reçue par les organes sensibles lors de la manipulation d’un tube à rayons X. > **>** Une mauvaise compression en mammographie augmente non seulement la dose mais aussi le risque de flou de mouvement, diminuant ainsi la sensibilité à la détection des lésions. > **>** Le contrôle qualité hebdomadaire du CTDIvol avec un phantom standard permet de détecter tôt une dérive du tube ou du détecteur avant qu’elle n’affecte les diagnostics cliniques. --- *Fin du cours.*