RAYON X LA BASE RADIOLOGIQUE
1. HISTOURIQUE DU RAYON X
Les rayons X ont été découverts par le physicien allemand Wilhelm Roentgen (1845-1923) en 1895. Ils ont été appelés rayons X ou rayonnement X car Rontgen ne savait pas ce qu'ils étaient, et il utilisait le symbole "x" pour désigner une quantité ou une chose inconnue.
Il a reçu le prix Nobel de physique pour sa découverte révolutionnaire
2. DEFINITION DU RAYON X
Les rayons X (ou beaucoup plus rarement, et historiquement, le rayonnement X ou les rayons Roentgen) représentent une forme de rayonnement électromagnétique ionisant.
Ils sont produits par un tube à rayons X, qui utilise une haute tension pour accélérer les électrons produits par sa cathode.
- Les électrons produits interagissent avec l'anode, produisant ainsi des rayons X.
- Les rayons X produits comprennent le Bremsstrahlung et le rayonnement caractéristique de l'élément anodique.
- Les rayonx sont peoduit par le tube a rayon x
3. UTILISATIONS DES RAYONS X
👉 Les utilisations des rayons X dans les domaines de la médecine et de la dentisterie ont été extrêmement importantes.
👉 On peut citer comme exemples l'observation des os cassés et des ligaments déchirés des joueurs de football, la détection du cancer du sein chez les femmes ou la découverte de caries et de dents de sagesse incluses.
👉 Comme les rayons X peuvent être produits avec des énergies suffisantes pour ioniser les atomes composant les tissus humains, ils peuvent être utilisés pour tuer ces cellules
Mais generalement on peut les resument dans les points suivantes :
- Rayons X utilisés pour détecter les fissures cachées dans les matériaux.
- Rayons X utilisés pour détecter les altérations des œuvres d'art.
- Rayons X utilisés pour montrer les os cassés dans le corps humain.
- Rayons X utilisés pour étudier la structure des cristaux.
- Rayons X utilisés pour diagnostiquer les ulcères
- Rayons X utilisés dans l'agriculture pour tuer les germes.
- Rayons X utilisés dans l'industrie pour détecter les défauts de coulée et de soudure des métaux
4. CARACTÉRISTIQUES DES RAYONS X
- Rayons X sont de nature électromagnétique.
- Rayons X ne sont pas déviés par le champ magnétique et le champ électrique.
- Rayons Xont une courte longueur d'onde
- Rayons Xont un pouvoir de pénétration élevé
- Rayons X n'ont pas de charge
- Rayons X sont produits lorsqu'un électron se déplaçant rapidement frappe une cible dure.
- Rayons X fabriquent des matériaux à ioniser
- Rayons X forgent les plaques photographiques
- Rayons X font briller les matériaux fluorescents.
5. PRODUCTION DU RAYON X
Les rayons X sont des ondes électromagnétiques de courte longueur d'onde de l'ordre de 10-10m.
Le tube à rayons X est un tube électronique sous vide qui produit des rayons X en accélérant des électrons à une vitesse élevée grâce à un champ à haute tension et en les faisant entrer en collision avec une cible, la plaque anodique.
Le tube de Coolidge (tube à cathode chaude) est l'appareil le plus utilisé pour la production de rayons X
Il permet de produire des électrons par effet thermionique à partir d'un filament de tungstène chauffé par un courant électrique.
Dans le tube de Coolidge, les électrons sont produits par effet thermionique à partir d'un filament de tungstène chauffé par un courant électrique.
Le filament est la cathode du tube. Le potentiel haute tension se trouve entre la cathode et l'anode, les électrons sont ainsi accélérés, puis frappent l'anode et des rayons X sont produits
6. CONTROLE DU RAYON X
👉 Contrôle de l'intensité des Rayons X :
- L'intensité des rayons X dépend du nombre d'électrons émis par le filament. On peut la contrôler en faisant varier le courant électrique qui traverse le filament.
👉 Contrôle de la qualité des Rayons X :
- La longueur d'onde des rayons X détermine la qualité de ceux-ci.
Loi de Duane-Hunt : λ min α 1 𝑉
7. PRODUCTION DU RAYON X
Les rayons X ont trois composants principaux :
💦 1-Console de commande :Pipitre de commande
💦 2-Générateur haute fréquence
💦 3-Tube à rayons X
Et autres composantes qui sont :💦 4-Collimateur et grille
💦 5-Bouclier (Bucky )
💦 6-Film radiographique
💦 1-Console de commande :Pipitre de commande
La console de commande de Rayons X permet au technologue en radiologie de contrôler le courant et la tension du tube à rayons X afin que le faisceau de rayons X utile soit de quantité et de qualité appropriées.
La quantité de rayonnement fait référence au nombre de rayons X ou à l'intensité du faisceau de rayons X. La quantité de rayonnement est habituellement exprimée en milliroentgens (mR).
La quantité de rayonnement est habituellement exprimée en milliroentgens (mR) ou en milliroentgens/milliampère-seconde (mR/mAs).
La console de commande permet généralement de contrôler la compensation de ligne, les kVp, les mA et le temps d'exposition.
Des compteurs permettent de contrôler les kVp, les mA et le temps d'exposition.
💦 2-Générateur haute fréquence
Alimente le tube à rayons X. Auparavant, on utilisait des générateurs haute tension. Les générateurs haute fréquence sont utilisés pour les rayons X car ils fonctionnent en monophasé et donnent moins d'ondulations de tensions
Une autre raison de leur utilisation est leur petite taille, qui les rend portables.
💦 3-Tube à rayons X
C'est un dispositif électrique relativement simple qui convertit l'énergie d'une forme à une autre.
Fonction du tube a rayon x :-reçoit de l'énergie électrique et la convertit en : chaleur et rayonnement X.
NB ;
- Les rayons X sont produits lorsqu'un électron se déplaçant rapidement décélère soudainement dans la cible "ANODE".
- C'est un composant important de l'appareil à rayons X qui est inaccessible car il est contenu dans un boîtier de protection.
- Il s'agit d'un tube à vide.
- Les premiers tubes étaient appelés tubes de Crook et n'étaient pas sous vide.
- Les tubes modernes sont connus sous le nom de tube de Coolidge et sont sous vide.
3-1 Parties du tube à rayons X
Le tube à rayons X se compose des deux parties suivantes :
- 💦 Parties externes
- 💦 Parties internes
💦Parties externes
- Support du tube
- Enveloppe en verre/métal
- Boîtier de protection
SUPPORT DU TUBE :
Le tube à rayons X et le boîtier sont assez lourds et nécessitent donc un mécanisme de support pour que le technologue en radiologie puisse les positionner.
Il existe trois méthodes de support du tube radiogène à rayons X :
(A) Système de support au plafond
(B) Système de support du sol au plafond
(C) Système de support de l'arceau
En va donner petit explication de chaque ligne:
(A) Système de support de plafond :
- Le système de support de plafond est probablement le plus fréquemment utilisé.
- Il consiste en deux ensembles perpendiculaires de rails montés au plafond.
- Cela permet un déplacement longitudinal et transversal du tube à rayons X.
(B) Système de support du sol au plafond
- Le système de support du sol au plafond comporte une seule colonne avec des rouleaux à chaque extrémité, l'un fixé à un rail monté au plafond et l'autre fixé à un rail monté au sol.
- Le tube glisse vers le haut et vers le bas de la colonne lorsque celle-ci tourne.
- Une variante de ce type de système de support consiste à positionner la colonne sur un système de support à plancher unique utilisant un ou deux rails montés au sol.
(C) Système de support de l'arceau
- Les suites de radiologie interventionnelle sont souvent équipées de systèmes de support de bras en C, appelés ainsi parce que le système a la forme de la lettre "C".
- Ces systèmes sont montés au plafond et permettent de positionner le tube à rayons X de manière très flexible.
- Le récepteur d'images est fixé à l'autre extrémité de l'arceau, à l'opposé du tube radiogène. Des variantes appelées bras en L ou bras en U sont également courantes.
Enveloppe en verre/métal
L'enveloppe en verre est fabriquée en verre Pyrex.
L'enveloppe maintient un vide à l'intérieur du tube pour permettre une production plus efficace de rayons X et une plus longue durée de vie du tube. Généralement, tous les tubes à rayons X actuels à haute capacité utilisent des enveloppes métalliques.
Les fonctions principales de l'enveloppe sont de fournir un support et une isolation électrique aux assemblages de l'anode et de la cathode
Boîtier de protection
- Une enveloppe métallique plombée
- Conçu pour enfermer et supporter les composants
- Contrôler l'exposition excessive aux rayonnements et les chocs électriques.
- L'espace entre le boîtier et l'insert est rempli d'huile, qui assure une isolation électrique et transfère la chaleur de l'insert à la surface du boîtier.
- Les rayons X sont émis de manière isotrope.
- faisceau utile à travers la fenêtre.
- Rayonnement de fuite à travers le boîtier de protection.
- Un boîtier de protection correctement conçu réduit le niveau de fuite à moins de 100 mr/h à 1 m lorsqu'il est utilisé dans des conditions maximales.
💦Parties internes
- Cathode
- Anode
Cathode :
La cathode est le côté négatif du tube à rayons X et se compose des deux parties suivantes :
- Filament
- Coupelle de focalisation
- Le filament est une bobine de fil généralement de 2 mm de diamètre et de 1 ou 2 cm de long.
- Les filaments sont fabriqués en tungstène.
- Les filaments doivent être capables de : - Faire bouillir des électrons (émission thermionique).
2- La coupelle de focalisation :
Le filament est encastré dans une coupelle métallique appelée coupelle de focalisation.
Le but de la coupelle de focalisation est de guider le flux d'électrons vers la zone cible sur l'anode.
En raison de l'énorme quantité de chaleur qui est générée à la cathode, la structure est faite de tungstène qui a d'excellentes propriétés thermiques.
Anode :
L'anode est le côté positif du tube à rayons X. Elle conduit l'électricité et dégage de la chaleur et contient la cible.
L'anode doit être un bon dissipateur thermique . Car lorsque les électrons projectiles de la cathode interagissent avec l'anode, plus de 99 % de leur énergie cinétique est convertie en chaleur.
Cette chaleur doit être dissipée rapidement. Le matériau le plus couramment utilisé est le tungstène, mais le cuivre, le molybdène et le graphite sont également des matériaux d'anode courants.
3-2 Puissance du tube à rayons X
La puissance du tube à rayons X est composée de deux paramètres :
- La tension (exprimée en kilovolts, ou kV)
- Le courant (exprimé en milliampères, ou mA).
La tension
- Détermine l'énergie maximale du photon de rayons X produit par la source.
- Les énergies plus élevées ont un pouvoir de pénétration plus important, de sorte que les sources de rayons X à kV plus élevés peuvent pénétrer des matériaux plus denses.
- Il est essentiel de déterminer correctement le nombre de kV dont vous avez besoin pour votre application : le prix augmente rapidement avec le nombre de kV !
Le courant
- Est une mesure de la quantité de photons de rayons X produits dans un certain laps de temps.
- Par conséquent, l'augmentation du courant de la source de rayons X produit une image plus lumineuse - au même niveau de pénétration.
Les autres composantes sont:
💦 4-Collimateur et grille
Le collimateur
Est un dispositif utilisé pour minimiser le champ de vision, éviter une exposition inutile en utilisant des plaques de plomb.
Les obturateurs en plomb sont utilisés pour restreindre le faisceau. Le collimateur est fixé aux rayons X sous la fenêtre en verre où le faisceau utile est émis.
Est similaire au collimateur, sauf qu'ils ont des positions différentes. La grille est placée juste après le patient.
Elle est constituée de bandes de plomb, qui servent à éliminer la lumière diffusée. Ces bandes ne laissent passer que les rayons à 90
Est un composant des unités de radiographie qui maintient la cassette de film radiographique et déplace la grille pendant l'exposition aux rayons X.
- Le mouvement empêche les bandes de plomb de passer au travers.
- Ce mouvement empêche de voir les bandes de plomb sur l'image radiographique.
- Le nom fait référence au Dr Gustave Bucky qui a inventé l'utilisation des grilles de filtrage en 1913.
6-Film radiographique
Deux types de photons de rayons X sont responsables de la densité, du contraste et de l'image sur une radiographie.
Ceux qui traversent le patient sans interagir et ceux qui sont diffusés dans le patient par l'interaction de Compton.
Ensemble, ces rayons X qui sortent du patient et traversent le film sont appelés rayons X résiduels.
8. PRINCIPE DE RAYON X
- Production de paires (impossible dans la radiologie diagnostique)
9. ABSORBTION DU RAYON X
- Lorsque le rayon X incident a une énergie égale à celle de l'énergie de liaison d'un électron du noyau, il y a une forte augmentation de l'absorption :
- un bord d'absorption correspondant à la promotion de ce noyau vers le continuum.
- Rayons X à haute fréquence (rayons X durs de plus courte longueur d'onde)
- Rayons X à basse fréquence (rayons X mous de plus grande longueur d'onde)
10. DANGERS DES RAYONS X
- Mutation génétique 😷
- Brûlure de la peau 😷
- Leucémie 😷
- Lésion tissulaire 😷
- Chauveté 😷
- Grisonnement 😷
- La cataracte 😷
11. PRÉCAUTION ET PROTECTION CONTRE RAYON X
- Utiliser un dosimètre ou un badge lors de l'utilisation des rayons X.
- Porter un manteau de plomb.
- Contrôle médical régulier et périodique pour le personnel travaillant avec des appareils à rayons X.
- Utiliser un compteur Geiger Muller pour contrôler le niveau de radiation.