Fonctionnement
C/ Le principe de fonctionnement :
Le scanner produit des images en coupes du corps humain à des fins diagnostiques. Il recherche des anomalies non détectables en radiologie ou à l’échographie. A l’origine, le scanner était utilisé pour examiner le cerveau, mais il s’est depuis étendu à tout l’organisme.
Comme la radiographie classique, le scanner s'appuie sur l'absorption plus ou moins importante des rayons X du milieu traversé (les os, par exemple, étant beaucoup plus absorbants que les tissus mous), qui balayent le patient dans différentes directions afin d’obtenir des images en coupe. La technique du scanner permet ainsi l’exploitation précise de nombreux organes. Les images obtenues sont imprimées sur un film pour être étudiées ou reconstituées en trois dimensions au moyen d’outils informatiques reliés à l’appareil.
A l’intérieur du statif*, il existe de part et d’autre de la table d’examen un tube à rayon X et un récepteur ( barrette ) qui tournent autour de la partie du corps à examiner en émettant un certain bruit.
Avec cet appareil, l’irradiation est supérieure à celle d’une radiographie classique, mais l’avantage de cette technique est l’obtention, grâce à sa sensibilité, montrant des éléments jusqu’alors confondus sur les clichés radiographiques. En effet, le scanner permet de visualiser tous les éléments profonds de l’organisme. Son principe est de choisir un plan de coupe et d’effectuer de multiples projections sous différents angles afin de connaître le coefficient d’atténuation en chaque point du plan.
Définissons ici le coefficient d’atténuation (linéique), (μ) d’un corps : ce dernier exprime la probabilité qu’ a un photon* à interagir avec la matière. Ses valeurs sont données en cm-1 et dépendent de l’énergie photonique (relative aux photons) incidente ainsi que de la masse volumique du corps traversé. C’est pourquoi, pour une énergie photonique donnée, plus le corps est dense, plus µ est élevé.
De plus, le scanner reconstitue l'image du corps en mesurant la densité des rayonnements X à travers celui-ci. Il est donc utile à ce stade de définir le terme de densité.
D’ un point de vue strictement physique, la densité d’un corps est le rapport entre sa masse volumique (en g.cm-3) et la masse volumique d’un corps de référence (l’eau en tomodensitométrie ). La densité s’exprime donc sans unité de mesure (et ne peut être négative).
Lors de ses travaux dans les années 1960 pour comparer l’ensemble des densités présentes dans le corps humain, Hounsfield répartit sur une échelle initiale (qui porte son nom), 2000 coefficients d’atténuation ( ) susceptibles d’être présents dans le corps humain (air, tissus mous, os, métal), en proposant une nouvelle unité qui porte son nom : l’unité Hounsfield (UH). Les calculs des UH ont pour référence le coefficient d’atténuation (µ) de l’eau ; cette valeur représente le « zéro » d’origine. La valeur de -1000 UH est ainsi attribuée à l’air et la valeur +1000 UH est attribuée à l’os compact. Mais avec les progrès de l’informatique, l’échelle à progressivement repoussé sa limite supérieure (+3072 UH, +8191 UH…) pour permettre, en partie, d’améliorer l’étude en contraste de l’os.
A propos du fonctionnement même d’un scanographe
La réalisation la plus simple d'un scanner nécessite un émetteur de rayons X dont le faisceau se propage selon un axe dit “axe de détection”.
Un détecteur électronique (le capteur jaune Co sur le schéma ci-dessus ) mesure l’intensité de départ du faisceau des rayons émis par le tube à rayons X. Ensuite il balaye point par point la tranche du corps à examiner en effectuant une rotation complète degré par degré. Une partie des rayons incidents (ceux qui entrent en contact avec le corps) sont absorbés par les tissus traversés. Le rayonnement émergent (celui qui ressort du corps) est capté par un autre détecteur électronique (le capteur violet C1 quand la source est en S1 et le capteur violet C2 quand la source est en S2 sur le schéma ci-dessus) qui va mesurer l’intensité résiduelle du faisceau qui a traversé le corps. Le détecteur tourne en même temps que le tube, de façon synchrone (en même temps). Pendant ce temps, rayons X incidents et émergents captés sont comparés et transformés en signaux électriques qui sont à leur tour convertis en informations numériques qui sont exploitables par les programmes de l’ordinateur.
Il y a donc des détecteurs électroniques qui recueillent le rayonnement avant et après avoir traversé l’organe à explorer.
Un peu plus de 2 millions de données sont enregistrés en quelques secondes par l’ordinateur. Le scanner utilise l’absorption des rayons X en relation directe avec la densité des tissus que les rayons ont rencontrés. Les résultats sont alors mis en mémoire.
Un traitement informatique complexe permet ensuite de faire apparaître sur l’écran l’image reconstituée d’une coupe axiale. Cette image plane numérique traduit les variations d’absorption des tissus traversés auxquelles sont associées des variations de nuances (noir, gris, blanc) : l’ ordinateur donne à chaque pixel un niveau de gris correspondant au coefficient d'absorption.
La technique du scanner s’est peaufinée au cours des années et aujourd’hui, il existe des scanners hélicoïdaux ou spiralés qui permettent de faire des reconstitutions 3D.
En effet, avec les appareils de dernière génération, le nombre de détecteurs augmente, améliorant la précision des appareils, la définition de l'image et le volume du corps exploré. On dispose aujourd'hui de scanners multicoupe (caractérisée par l'introduction d'un nouveau système de détection). En multipliant les rangées de détecteurs, l'appareil est capable de fournir plusieurs "coupes" simultanées. On est passé du scanner 4 coupes par rotation au 64 coupes. Le dernier né est le scanner 320 coupes qui permet d'obtenir une image très rapidement (en quelques millisecondes). Cela permet entre autres de réduire les irradiations de rayons X, d'avoir des temps d'examen plus courts ( réduire les temps d’acquisition), et d'obtenir plus d'informations pour certaines explorations...
Les résultats les plus significatifs portent sur le thorax, le cœur et les vaisseaux. Les explorations ostéo-articulaires et des patients polytraumatisés sont également significativement améliorées.