Les paramètres d'acquisition

Diérents paramètres d'acquisition peuvent être ajustés en fonction de l'échantillon scanné à savoir, la résolution, l'énergie du faisceau de rayons X, le temps d'intégration et l'intensité. Plusieurs combinaisons de ces paramètres ont été eectuées an de déterminer celle qui per- mettait de diérencier au mieux l'os néo-formé au sein des pores du titane et des autres tissus tout en limitant les artefacts liés au titane.

3. MICROTOMOGRAPHIE À RAYONS X

3.1.1 Résolution

La résolution correspond à la taille du voxel utilisé lors de la reconstruction 3D de l'échan- tillon. De plus, les voxels issus d'images µCT sont isotropes, c'est à dire que leur hauteur, largeur et épaisseur sont égales. Ainsi plus la taille du voxel diminue plus la résolution aug- mente. Par exemple, entre la moyenne et la haute résolution la taille du voxel est divisée par deux suivant les trois dimensions. En eet, en haute résolution il y a deux fois plus de coupe et quatre fois plus de pixels par coupe qu'en moyenne résolution.

De plus, la résolution dépend de la taille de l'échantillon. En eet, plus la taille de l'échan- tillon est importante, plus celui-ci doit être éloigné de la source de rayon X (Figure II.22) et plus la taille du voxel augmente.

Figure II.22. Écartement du specimen de la source de rayons X en fonction de sa taille (Scanco, Brüttisellen, Suisse).

Ainsi de part les dimensions de nos échantillons la taille d'un voxel sera de 147,2 µm en basse résolution, de 73,6 µm en moyenne résolution et de 36,8 µm en haute résolution. Or la taille des pores est comprise entre 800 µm et 1500 µm et n'étant pas limités par le temps d'acquisition, la haute résolution nous semble la plus appropriée avec à peu près une vingtaine de voxel pour 800 µm.

Sur la Figure II.23, il est possible de noter la diérence de rendu entre la moyenne et la haute résolution.

Figure II.23. Coupes issues d'un µCT : a) moyenne résolution et b) haute résolution.

3.1.2 Energie

Le µCT scan utilise l'énergie du rayonnement X pour observer l'intérieur de l'échantillon. En eet, les photons des rayons X sont détectés par leur interaction avec la matière, plus particulièrement le faisceau de photons des rayons X est atténué lors de son passage dans la matière. Cette atténuation dépend alors de l'énergie des photons et de la matière traversée et déni ainsi le contraste des µCT. Par exemple, pour une énergie de 45 keV, le coecient d'atténuation de l'os est 3 fois supérieur à celui des tissus mous, il sera alors facile de les diérencier. Au contraire, pour une énergie de 70 keV, il sera plus dicile de les diérencier puisque leurs coecients sont proches (Figure II.24).

Figure II.24. Courbe représentant l'évolution des coecients d'atténuation de l'os et des tissus mous en fonction de l'énergie du rayonnement X (Scanco, Brüttisellen, Suisse).

Dans notre étude, du fait de la présence du titane, l'énergie du rayonnement de rayon doit être ajustée an de pouvoir distinguer l'os du titane. En eet, le coecient d'atténuation du titane est bien supérieur à celui de l'os.

Le µCT utilisé ici propose des énergies de rayons X comprises entre 45 keV et 90 keV. Sur la Figure II.25, on peut observer diérentes coupes pour des puissances de 45 keV, 55 keV, 70 keV et 90 keV.

Figure II.25. Coupes issues d'un µCT. Énergie : a) 45 keV, b) 55 keV, c) 70 keV et d) 90 keV.

On remarque alors que plus l'énergie augmente, plus le contraste diminue. Les énergies de 45 keV et 55 keV induisent d'importants artefacts, alors qu'une énergie de 90 keV, ne permet pas de distinguer facilement le tissu osseux néo-formé au sein des pores. Une énergie de rayons X de 70 keV est alors optimale an de bien diérencier l'os du titane tout en limitant les artefacts.

3.1.3 Temps d'intégration et intensité

Le courant du tube à rayons X inuence le nombre de photons dans le faisceau de rayons X émis et est mesuré en µA. Le temps d'intégration correspond au temps mis pour chaque projection et est exprimé en ms. Le nombre total de photons pour chaque projection durant un µCT scan dépend alors de ces deux variables. Ainsi, la qualité des µCT est fortement corrélée à ces deux variables. Si la dose d'irradiation reçue n'est pas un problème, il est préconisé d'utiliser le temps d'acquisition le plus long ainsi que le courant le plus élevé.

Le µCT scan utilisé ici propose un temps d'intégration variant de 150 à 1500 ms et une intensité variant de 114 à 200 µA pour une énergie de 70 keV.

3. MICROTOMOGRAPHIE À RAYONS X

Sur la Figure II.26, on peut observer des coupes pour diérents temps d'intégration : 150, 800 et 1500 ms. Il est alors clair que plus le temps d'intégration est important, meilleure est la qualité de l'image.

Figure II.26. Coupes issues d'un µCT : temps d'intégration de a) 150 ms, b) 800 ms et c) 1500 ms.

Sur la gure II.27, on peut observer des coupes pour les deux valeurs d'intensité dispo- nibles. Cependant, pour l'intensité maximale de 200 µA, on peut remarquer la présence d'un artefact en forme d'anneau au centre du champs d'acquisition. Cet artefact est commun et semble être une anomalie venant du détecteur ou du scintillateur du µCT scan (Bouxsein et al., 2010).

Figure II.27. Coupes issues d'un µCT : intensité de a) 114 µA et b) 200 µA.

3.1.4 Les paramètres retenus

An de comparer les données issues des µCT des diérents implants, les paramètres d'ac- quisitions sont restés identiques quel que soit l'implant scanné (scaold ou implant contrôle). Les paramètres retenus sont reportés dans le Tableau II.7.

Table II.7. Paramètres d'aquisition du µCT scan retenus.

Variable Valeur Unité

Taille du voxel 36,8 µm

Energie des rayons X 70 keV

Temps d'intégration 1500 ms

Intensité 114 mA