Contribuer à une meilleure prise en charge radiologique des patients et un meilleur suivi de l’état de l’appareil à rayons-X
3.1.2 Objectifs spécifiques
- Faire les tests de vérification de l’état du tube radiogène par un contrôle périodique de la précision du calibrage des facteurs techniques,
- Faire le test de vérification de la collimation et de l’alignement du faisceau de rayons-X,
- Faire le test de vérification du kilovoltage en vue de déterminer la variabilité entre les KV affichés sur le console de contrôle et ceux réellement débités par le tube radiogène.
20 3.2. GENERALITES SUR LE THEME
3.2.1. Les rayons-X [10]
Les rayons-X sont une forme de rayonnement électromagnétique à haute fréquence constitué de photons dont la longueur d'onde est comprise approximativement entre 0,001 nanomètre et 10 nanomètres (10−12 m et 10−8 m) . C'est un rayonnement ionisant utilisé dans de nombreuses applications dont l'imagerie médicale.
3.2.1.1. Historique
Les rayons-X ont été découvert en 1895 par le physicien allemand Wilhelm Conrad Roentgen avec le tube de Crookes qui est un tube à froid contenant un gaz raréfié. Les premières expériences pour la production des RX étaient très pénibles.
C’est alors avec Coolidge qu’a été inventé le premier tube à filament chauffant qui sera modernisé plus tard et porté le nom du tube de Roentgen qui peut être à anode fixe ou à anode tournante.
3.2.1.2. Avantages
Les rayons X possèdent un vaste champ d’application en médecine. En effet, ils permettent d’obtenir des images de l’intérieur du corps humain et donc de diagnostiquer certaines maladies du cœur, du cerveau, mais aussi d’observer les fractures.
3.2.1.3. Inconvénients
En tant que rayonnement ionisant, les rayons X peuvent avoir un impact négatif sur l’organisme. C'est au XIXème siècle que l'on découvre les dangers de ce rayonnement.
On distingue deux types d’effets :
Les effets stochastiques, qui se produisent de manière toute à fait aléatoire. Leur fréquence d’apparition ne dépend pas de la dose auquel
21 risques génétiques et des cancers.
Les effets non stochastiques ou effets déterministes qui eux sont directement liés à la dose auquel l’organisme est exposé. En effet, on considère qu’à partir d’un certain seuil d’exposition l’apparition de lésions sur la molécule d’ADN devient inévitable. De plus, cette fréquence d’apparition augmente de manière exponentielle : plus nous sommes exposés aux rayons X, plus le risque d’effets secondaires est important.
3.2.2. L’appareil à rayons-X
Un appareil de radiologie est un ensemble électronique constitué d’un tube radiogène, d’un générateur de haute tension et d’un pupitre de commande. Ces éléments peuvent être physiquement isolés comme dans la plupart des installations radiologiques fixes ou être rassemblés dans des unités compactes destinées à se déplacer au chevet du malade.
Le volume et le poids occupés par l’installation radiologique dépendent essentiellement du type de générateur et de sa puissance.
3.2.2.1. Le générateur de haute tension [9]
Il a pour mission de produire un courant de même direction entre la cathode et l’anode, le plus contant possible et de tension ajustable entre 50 et 120 kV. Un générateur classique est composé d’un redresseur et d’un transformateur. Le redresseur est constitué habituellement de diodes assemblées de telle sorte que le courant circule toujours dans le même sens. Le transformateur assure la transformation d’un courant de tension 220 ou 380 Volt en un courant de haute tension 50 à 120 kVolt. Le générateur est une pièce maîtresse de l’appareil radiographique car conditionne son fonctionnement, son rendement et sa fiabilité.
22
Figure 2 : Schéma montrant le principe d’un générateur [7]
3.2.2.2. Le tube radiogène
C’est l’élément le plus essentiel d’une chaine radiologique. Il est constitué de deux électrodes : une anode en métal résistant et une cathode à filament chaud.
Cet ensemble est placé sous vide d’air dans une enveloppe en verre. La haute tension fournie par le générateur est délivrée aux bornes du tube permettant l’accélération des électrons de la cathode vers l’anode qui sont renvoyés sous forme de rayons-X.
Figure 3 : un tube à rayons-X [7]
23 La cathode est la partie négative du tube radiogène. C’est un filament en forme de spirale composé de tungstène et de traces de thorium. Le filament est monté dans une pièce creuse appelée pièce de concentration, dont la finalité est de focaliser les électrons sur l’anode.
Les électrons sont émis par un mécanisme de thermo-émission : un courant électrique de chauffage amène la cathode à une haute température provoquant la libération des électrons qui sont précipités sur l’anode avec une grande vitesse. La cathode est constituée en général de deux filaments de tailles différentes, le grand filament permet d’augmenter le flux d’électron et ainsi la quantité de rayons-X produite, alors que le petit filament permet de concentrer les électrons sur une petite surface de l’anode, améliorant ainsi la finesse de l’image. On choisit le filament en fonction de la quantité de rayons-X nécessaire.
Anode
L’anode est l’électrode positive du tube, correspondant à la cible constituée d’un métal lourd de Z élevé (du TUNGSTENE, MOLYBDENE, RHENIUM).
Ces matériaux ont un pouvoir réfractaire élevé leur permettant de supporter des températures élevées.
Elle est généralement composée de tungstène, de surface unie et dure et enchâssée dans un bloc de cuivre qui lutte contre son échauffement par une meilleure diffusion de la chaleur. C’est à ce niveau que s’effectue la production des rayons-X lorsque les électrons accélérés par la différence de potentiel entre les deux électrodes viennent percuter l’anode. Nous obtenons la transformation de l’énergie cinétique des électrons en 1% de photons X et 99% de chaleur au point d’impact de l’anode. La surface de bombardement des électrons sur l’anode s’appelle foyer et sa taille est un élément déterminant de la finesse de l’image. Les rayons-X sont émis dans toutes les directions à partir du foyer, mais les rayons-X
24 sont partiellement arrêtés par l’anode elle-même. La plus grande concentration se trouve dans la direction perpendiculaire à la surface de l’anode. La surface de l’anode est oblique par apport à la direction du faisceau d’électron de manière à permettre à d’avantage de rayons-x pouvoir sortir du tube par la fenêtre.
On distingue deux types d’anode :
- Anode fixe : équipe les appareils de faible puissance.
- Anode tournante : C’est le type le plus utilisé. Son intérêt est de permettre un renouvellement constant de la surface de l’anode placée sous l’impact du faisceau d’électron.
Le circuit de refroidissement et enveloppe de protection
Le tube radiogène entouré de plusieurs enveloppes de protection faites de métal doublé intérieurement de plomb sauf au niveau de la fenêtre de sortie, permettant d’assurer une protection électrique, thermique, mécanique et la protection des utilisateurs contre les rayonnements de fuite et prévenir la dispersion des rayons X émis.
3.2.2.1. Pupitre de commande
Encore appelée console de contrôle, le pupitre de commande est un équipement électronique très important de l’appareil à rayons-X, installé à une distance bien déterminé par apport au tube et à la table, derrière un paravent plombé, et permet à l’opérateur d’ajuster les (03) paramètres d’exposition pour produire les rayons-X en fonction de la structure explorée : la haute tension (kV), l’intensité du courant (mA) et le temps de pose (T). Il permet aussi de jouer d’autres fonctions essentielles telles que : choisir l’examen en mode graphie ou en mode scopie, choisir l’examen selon la région du corps, debout ou couché. Enfin un déclencheur permet au technicien de prendre le cliché radiographique en deux
25 seconde permet d’accélérer les électrons et laisser passer les rayons-X.
3.2.3. Définition de quelques termes
Prise en charge radiologique
C’est le fait de prendre sous sa responsabilité un patient en répondant à toutes leurs questions et leur attente dans un service de radiologie. C’est le devoir principal du personnel de radiologie de bien accueillir, d’écouter le patient, d’assurer sa confiance, de respecter ses droits et de lui faire un examen radiologique de qualité en le protégeant contre les doses d’irradiation inutiles.
Dose d’irradiation
Pour chaque examen radiologique, il faut choisir une certaine quantité de rayons-X, qui sera délivrée au patient, sur la zone à explorer, en fonction de son épaisseur et sa densité. Cette dose d’irradiation est sélectionnée à partir d’un agencement plus ou moins équilibré des différents facteurs techniques pour permettre d’obtenir une bonne radiographie et réduire au maximum les risques d’irradiation chez le patient.
Facteurs techniques :
Il existe plusieurs facteurs essentiels qui gouvernent la réalisation d’une radiographie :
- Le mA : est la quantité de courant ou la quantité d’électrons libérés qui produit une quantité de rayonnement plus ou moins considérable. C’est la millième partie d’un ampère, qui est proportionnel au chauffage du filament de l’ampoule à Rx.
- Le kV est la force de pénétration ou la vitesse à laquelle les électrons voyagent. Il gouverne les longueurs d’ondes ou qualité du rayonnement.
26 - Le Temps de pose est la durée pendant laquelle le circuit complet est en
opération. C’est-à-dire que s’effectue le bombardement des électrons pour la production des Rx.
- La distance foyer-film (D) : l’espace qui existe entre l’anode du tube et le film. La distance foyer-objet sépare l’anode du tube et le patient.
La collimation du faisceau
La collimation du faisceau est l’orientation d’un appareil optique vers un point précis. Une bonne collimation limite d’une part l’irradiation du patient notamment sur des zones sensibles (gonades, thyroïde) et d’autre part permet de réduire le rayonnement diffusé.
3.3 CADRE, MATERIELS ET METHODES D’ETUDE 3.3.1. Période et cadre de l’étude
Notre étude a eu lieu du lundi 29 mai au vendredi 02 septembre et a eu pour cadre le service de radiologie du CNHU-HKM.
3.3.2. Outils
Pour réussir notre étude, nous avons utilisé des matériels qui sont de deux ordres :
Matériel lourd
Le matériel lourd est l’ensemble de l’équipement dont l’utilisation nécessite une source énergétique. Il comporte :
- L’appareil à rayons-X,
- La développeuse numérique, - La développeuse automatique, - Le négatoscope à 03 plages.
27 Le matériel léger comporte les différents équipements nous servant d’outils dans la réalisation des différents tests.
- Cassette 18x24 Cm,
- Des films de format 18x24 Cm, - Cassette de Wisconsin,
- Echelle de Meyer, - Tablier plombé, - Cache plombé, - Densitomètre, - Abaque.
3.3.3. Méthode d’étude 3.3.3.1. Type d’étude
Il s’agit d’une étude prospective effectuée par des tests périodiques sur une période de trois (03) mois.
3.3.3.2. L’échantillonnage
Notre échantillon est constitué de deux (02) techniciens de radiologie du CNHU-HKM et de deux (02) techniciens de maintenance du CNHU-HKM.
Critère d’inclusion
Sont inclus dans notre échantillon (02) techniciens de radiologie du CNHU-HKM et de deux (02) techniciens de maintenance du CNHU-CNHU-HKM durant la période du lundi 22 mai au vendredi 25 août 2017.
Critère de non inclusion
28 Tous les techniciens du service qui n’ont aucune information sur la maintenance du tube, tous les techniciens qui ne sont ni du service de radiologie, ni du service de maintenance.
3.3.3.3. Collecte des données
Notre technique de collecte des données comprend essentiellement les informations recueillies à partir des différents tests sur le tube, les informations recueillies auprès du personnel du centre et la recherche documentaire.
À cet effet, divers documents relatifs à la thématique ont été sur le net, dans les cours d’appareillage, cours de techniques de radiologie et des rapports de 3.4.1.1. Description de l’échelle de Meyer
Il s’agit d’un bloc en métal épais, généralement en aluminium, taillé en escaliers dont chacun constitue un échelon. L’utilisation étant basé différents degrés d’absorption d’une partie des radiations émises, en fonction de l’épaisseur de chaque échelon.
La lecture densitométrique se fait au niveau d’un même échelon de préférence.
29 L’Echelle de Meyer est placé sur une cassette 18x24 cm dans le sens cathode-anode, perpendiculairement au rayon central par le centre de l’Echelle. On réalise 04 expositions sur deux cassettes en se servant d’un cache plombé. Il s’agit de varier le mA en gardant constant les autres facteurs.
3.4.1.3. Facteurs techniques utilisés
Pour réaliser les deux tests avec l’échelle de Meyer, nous avons considéré les facteurs qui sont consignés dans les deux tableaux suivants :
Tableau II : Facteurs techniques utilisés pour le test n°1 avec l’échelle de Meyer Expositions mA T (mS) kV D (cm)
1 63 50 70 100
2 80 50 70 100
3 100 50 70 100
4 125 50 70 100
Tableau III : Facteurs techniques utilisés pour le test n°2 avec l’échelle de Meyer Expositions mA T (mS) kV D (cm)
1 63 50 80 100
2 80 50 80 100
3 100 50 80 100
4 125 50 80 100
3.4.1.4. Evaluations et résultats attendus
On développe le cliché et ensuite on passe à la lecture densitométrique qui se fait au niveau d’un même échelon de préférence celui du milieu pour toutes les expositions. La comparaison des densités au niveau d’un même échelon devrait donner les mêmes résultats. Si on obtient une variation importante entre les densités, on peut conclure que la calibration du mA est défectueuse.
Il faudrait alors exclure toutes défectuosités de la mutinerie, du bouton redresseur ou des fonctionnements des redresseurs.
30 Une défectuosité du calibrage du mA peut être due à :
- Un dérèglement au niveau de la bobine d’atténuation ;
- Une défectuosité au niveau du milli-sensibilisateur ou au niveau du compensateur de charge spatiale,
- Le filament cathodique sous- chauffé,
- L’usure du filament qui se traduit par l’évaporation du métal de la cathode.
3.4.2. Expérience de la cassette de Wisconsin
La cassette de Wisconsin est une cassette spéciale, qui permet de vérifier la précision du calibrage du Kilo-voltage. Elle permet ainsi de savoir si le kV affiché sur le pupitre de commande est exactement celui délivré par le tube au cours d’une exposition.
3.4.2.1. Description de la cassette de Wisconsin
C’est une modification des cassettes radiologiques ordinaires, contenant un seul écran renforçateur et de format 20x25, 4 cm. Elle est divisée en six (06) régions dont les cinq premières (A, B, C, D, CDA ou HVL) portent chacune, une paire de colonne, avec dix (10) trous par colonne. La sixième région est réservée pour la transcription des informations.
Les régions A, B, C, et D couvrent une gamme de 60 kV à 120 kV. La région HLV, permet d’évaluer une filtration excessive ou une insuffisance dans la gamme de 60 kV. La colonne de droite est une colonne de référence.
3.4.2.2. Déroulement de l’expérience
Nous avons chargé la cassette de Wisconsin avec un film de 18x24cm. La cassette est placé sur la table de manière à ce que la longueur soit parallèle à l’axe cathode et anode du tube à rayon-X. La première région est centrée et les autres sont recouvertes par des caches plombées. Nous avons procédé de la même manière
31 techniques dépendant du courant d’alimentation.
3.4.2.3. Facteurs techniques utilisés
Pour réaliser les deux tests avec la cassette de Wisconsin, nous avons considéré les facteurs qui sont consignés dans les deux tableaux suivants :
Tableau IV Facteurs techniques utilisés pour le test n°1 avec la cassette de
3.4.2.4. Evaluations et résultats attendus.
À l’aide d’un densitomètre, on mesure les densités des images circulaires correspondantes à des échelons de 1à 10 de chaque colonne. On fait la mesure de la densité de la colonne de gauche de chaque échelon et celle de droite. Ensuite, on retient le numéro de l’échelon où la différence de densité du couple est la plus petite possible ou nulle ainsi que le numéro de l’échelon qui suit immédiatement celui qui est retenu.
32 La formule appliquée est :
DR : Densité Recherchée
K : densité de l’image de la colonne de gauche
R : densité de l’image de la colonne de droite ou référence N° (a) : numéro de l’échelon retenu
b : échelon qui suit immédiatement l’échelon retenu
Au cas où les densités de référence ne sont pas uniformes, on détermine une densité
moyenne de référence :
La formule appliquée est :
Connaissant la densité recherchée, on se réfère à la courbe correspondante à la région pour laquelle le calcul a été fait pour déterminer le kV débité par le générateur à rayons-X. Cette détermination se fait de deux manières :
Détermination par lecture sur l’abaque
Il s’agit de situer la densité recherchée sur l’ordonnés de la courbe correspondante à la région et au type du courant d’alimentation. On trace une horizontale à partir du niveau de la densité recherchée jusqu’à la courbe. De là on trace une parallèle à l’axe des ordonnées qui coupe l’axe des abscisses en un point.
On note alors la valeur de kV correspondant au kV débité par l’appareil et de le comparer au kV affiché.
33 La détermination par calcul ne fait que confirmer la détermination par lecture.
Entre les deux méthodes il se pourrait qu’il y ait une différence minime dont on ne saurait tenir compte. La formule à utiliser pour chaque région et chaque type d’appareil est inscrite sur chaque abaque correspondant.
Critères de validité des résultats
La cassette WISCONSIN est passible d’une erreur de lecture de plus ou moins 3 kV. Dans la bande des 60 kV et des 80 kV, une variation de plus ou moins 5 kV est acceptable. Dans la bande des 100 kV et de 120 kV, une variation de plus ou moins 8 kV est la limite de l’acceptable.
3.4.3. Expérience du cylindre RMI et de sa plaque 3.4.3.1. Description du cylindre RMI et sa plaque
Le cylindre RMI est un cylindre de 12,5 cm de haut et contenant deux bille d’acier. Les deux billes sont directement superposées, une en haut et l’autre en bas quand l’outil repose sur une surface plane. Il permet de vérifier la superposition du faisceau de Rx et du champ lumineux du faisceau.
Le vérificateur de l’orthogonalité du Rx central est une plaque sur laquelle est tracé un rectangle et porte des mesures gravées sur la surface
3.4.3.2. Déroulement de l’expérience
Nous avons posé le cylindre sur la plaque, son embout correspond au milieu de la plaque et l’ensemble au milieu du faisceau lumineux. Nous avons déterminé le champ d’irradiation, puis mis une cassette 18X30 cm chargée sous Potter Buchy et après avoir choisi les facteurs techniques, nous avons procéder à deux (02 irradiations successives.
34 3.4.3.3. Facteurs techniques utilisés
Pour réaliser les deux tests avec la barre RMI et sa plaque, nous avons considéré les facteurs qui sont consignés dans les deux tableaux suivants :
Tableau VI : Facteurs techniques utilisés pour test n°1 avec la barre RMI et sa plaque
Expositions kV mA T (mS) D (cm)
1 80 100 50 100
2 80 100 50 100
Tableau VII : facteurs techniques utilisés pour le test n°2 avec la barre RMI et sa plaque
Expositions kV mA T (mS) D (cm)
1 80 63 50 100
2 80 63 50 100
3.4.3.4. Evaluations et résultats attendus.
Si la collimation est correcte, le champ irradié correspond au champ pré-délimité par le faisceau lumineux donc de la graduation à une appréciation directe : il y a alors un bon alignement de la collimation.
Pour l’alignement du faisceau :
Si le rayon central est perpendiculaire à la cassette et aux billes alors il y a superposition des deux (02) billes.
Si le rayon central n’est pas perpendiculaire alors les images des deux billes sont distincts, séparées.
35 Après avoir réalisé les différents tests nécessaires au contrôle des calibrages, nous avons rapporté les différents résultats obtenus sous forme de tableaux et de photos.
3.5.1. Résultats pour l’expérience à l’Echelle de Meyer
Figure 4 : Résultat du premier test de vérification du calibrage de l’intensité du courant
Tableau VIII
:
résultat pour le premier test de la vérification de l’intensité du courantEXPERIENCES DENSITES
A 2,98
B 3,04
C 3,06
D 3,23
36 Figure 5 : Résultat du deuxième test de vérification du calibrage de l’intensité su courant
Tableau IX : résultat pour le deuxième test de vérification du calibrage de l’intensité du courant
EXPERIENCES DENSITES
A 2,91
B 2,91
C 2,73
D 2,71
3.5.2. Résultat pour l’expérience à la cassette de Wisconsin
Après avoir irradié chaque région, le cliché est développé et nous avons effectué la lecture densitométrique de chacune des images circulaires obtenues. La densité recherchée (DR) est calculée selon la formule énoncée ci-haut et à l’aide du résultat nous avons déterminé le kV correspond par calcul selon la formule
Après avoir irradié chaque région, le cliché est développé et nous avons effectué la lecture densitométrique de chacune des images circulaires obtenues. La densité recherchée (DR) est calculée selon la formule énoncée ci-haut et à l’aide du résultat nous avons déterminé le kV correspond par calcul selon la formule