Qualité de l'image en scanographie.

Abstract

Voir à l'intérieur du corps humain est recherché par les Hommes depuis des siècles. L'imagerie médicale, depuis la découverte des rayons X et l'invention de la radiologie par W.C.Roentgen en 1895, permet à l'homme de voir l'invisible de corps humain. Cette découverte a ouvert la voie à une nouvelle ère qui a vu la mise en ouvre de nombreuses techniques d'investigation de l'anatomie et du fonctionnement du corps humain de plus en plus précises. Pour étudier l'anatomie, différentes modalités d'imagerie médicale ont été développées, qui répondent à des besoins spécifiques. Parmi celles-ci l'imagerie tomographique qui est une image de la distribution spatiale de l'interaction locale de la radiation avec les tissus dans une fine coupe à travers le corps humain. Pour étudier les performances d'un tomodensitomètre, les reconstructions tomographiques des projections fournissent des informations quantitatives importantes. Le contrôle de qualité des dispositifs d'imagerie médicale utilise des objets-tests physiques, ou fantômes. Ces fantômes contiennent des insertions métalliques ou plastiques noyées dans une résine de densité équivalente à des tissus mous. Citons à titre d'exemple le fantôme de l'AAPM utilisé pour le contrôle de qualité des tomodensitomètres à rayons X. Les images de ces fantômes dans différentes configurations de l'imageur permettent de caractériser les performances de ce dernier critère par critère : résolution spatiale, résolution en contraste, distorsions géométriques, uniformité, etc..... Cette étude nous a permis de voir l'influence des paramètres d'acquisition sur la qualité de l'image obtenue par le scanner de 4 barrettes (Asteion4, Toshiba). Un bon diagnostic demande un niveau de bruit acceptable, un bon contraste d'image et une résolution spatiale suffisante. Le premier but de cette étude est la détermination de l'influence des trois paramètres d'acquisition (tension, charge, épaisseur de coupe) sur la qualité d'image scanographique qui est représentée par : le bruit, l'uniformité, la résolution spatiale, la détectabilité à bas contraste). Le second but est l'évaluation de l'énergie effective d'un scanner médical Asteion 4 de TOSHIBA car afin d'utiliser les valeurs correctes des coefficients linéiques d'atténuation (u), il est nécessaire d'estimer "l'énergie effective monochromatique" du faisceau de rayons X. Ainsi, cette étude nous a permis de développer et de mettre en oeuvre la méthode de White et Speller pour la mesure de l'énergie effective d'un scanner. Elle nous a permis aussi d'analyser différents indices mesurables de qualité image et de voir l'influence des paramètres d'acquisition sur la qualité de l'image obtenue par le scanner de 4 barrettes (Asteion4, Toshiba). Un bon diagnostic demande un niveau de bruit acceptable, un bon contraste d'image et une résolution spatiale suffisante. Pour évaluer les performances globales d'un système, il est nécessaire de comprendre l'interdépendance des paramètres de qualité d'image les plus importants : le bruit, la dose et la résolution La relation entre le bruit oʻet la dose D est généralement exprimée sous la forme simple : Le bruit est inversement proportionnel à D1/2, la dose étant directement fonction du nombre de photons. Le bruit va donc dépendre des mA, du temps d'acquisition, de la largeur de coupe et de l'ouverture du détecteur. Tout facteur qui entraîne une diminution du nombre de photons entraîne une augmentation du bruit. Ce qui veut dire que le produit du bruit par la dose est constant pour un bon système Etant donne que le bruit et la dose doivent être, de préférence, les plus faibles possibles, le système permettant d'avoir un produit oo D le plus faible possible sera le meilleur. L'uniformité de l'image dépend de la filtration du faisceau, de la largeur de coupe, du filtre de reconstruction, de l'épaisseur et de la nature de l'objet étudié. Les constructeurs minimisent l'effet de durcissement du faisceau en utilisant des filtres, des calibrations, et des logiciels de correction de durcissement du faisceau. Pour la filtration, une pièce plate en métal permet de pré-durcir le faisceau en filtrant les photons de basse énergie avant qu'ils ne traversent le patient. Pour la calibration, les constructeurs utilisent des fantômes de diamètres différents. La résolution à faible contraste, c'est à dire la capacité à distinguer des détails de faible contraste, est un objectif majeur de tous les systèmes d'imagerie. Elle est déterminée par le niveau de bruit dans l'image. Alors que le calcul du bruit o est relativement simple à réaliser, la détermination de la résolution à faible contraste est assez subjective. En se basant sur des fantômes spécifiques, l'observateur décide ou non s'il voit la structure a faible contraste. La résolution en contraste n'est pas seulement déterminée par le rapport signal sur bruit (Signal to Noise Ratio, SNR) mais également par la résolution spatiale puisque la taille des structures à faibles contraste interviennent dans leur détection. Une faible résolution spatiale peut en effet entrainer du flou et masquer les petites lésions de faible contraste.Le niveau de bruit, et donc la résolution en contraste dépendent fortement de la dose et des paramètres d'acquisition. Il permet également de montrer qu'une diminution de dose excessive peut entrainer une perte d'information et donc mener a un diagnostic biaisé. La relation entre épaisseur de coupe, qualité de l'image et dose est complexe. En effet, lorsque l'épaisseur diminue, le bruit quantique augmente de façon proportionnelle à la racine carrée de la réduction d'épaisseur, mais parallèlement, le contraste intrinsèque de l'image augmente aussi, corrigeant ainsi le rapport contraste sur bruit. La résolution spatiale est la distance minimum permettant de discriminer deux objets. Elle peut déterminée pour des structures à fort contraste afin de s'affranchir au maximum du bruit environnant. Les méthodes directes sont rapides et simples à interpréter. Leur évaluation est subjective selon le choix de la fenêtre de visualisation, des critères de décisions choisis, du fait qu'un trou a disparu ou est visible, fusionne ou non. Ces méthodes sont donc soumises à des erreurs et des approximations. La connaissance des facteurs techniques des appareils doivent être connus et maîtrisés pour pouvoir profiter pleinement des avancées technologiques des scanners.