D'une manière exhaustive:

1 Introduction

Précisons tout d'abord que le scanner à rayons X a plusieurs dénominations: scanner X, scanographe, scanneur, tomodensitomètre..., et en anglais computerized tomography (C.T.).

Le scanner X est apparu à la fin des années soixante. L'idée initiale vient de deux médecins: le Dr Oldendorf et le Dr Ambrose, et le premier prototype industriel fut réalisé en 1968 par G .N. Hounsfield, ingénieur de la firme E.M.I., qui reçut le prix Nobel en 1979.

En radiologie classique, le faisceau de rayon X projette sur une plaque radiographique les ombres des organes traversés en les confondant. Les zones entourées par des tissus plus denses (comme les os) ne sont donc pas visibles. Le scanner X pallie à cet inconvénient. Son principe est en effet 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.

2 Principe du scanner X

Les rayons X sont atténués par les milieux biologiques traversés suivant une loi exponentielle tenant compte de l'absorption photoélectrique et de la diffusion par effet Compton. Soit I₀ le flux incident de rayons X pénétrant suivant l'axe x un milieu hétérogène de coefficient d'atténuation m (x), et I le flux émergeant, nous avons la relation suivante :

Le scanner X est basé sur la mesure des différents coefficients d'absorption des tissus traversés par un faisceau de rayons X. Chaque tissu a son coefficient d'absorption propre qui dépend de la densité du tissu et de l'énergie du faisceau du rayon X le traversant.

La réalisation la plus simple d'un scanner X nécessite donc un émetteur de rayons X et un détecteur qui lui est solidaire. Le corps étudié est bien sûr placé entre l'émetteur et le détecteur.

En animant simultanément d'un mouvement de translation le faisceau de rayons X et le détecteur, on connaît les projections des coefficients d'absorption en plusieurs points pour un angle donné par rapport à l'objet.

Ensuite on fait tourner le système de quelques degrés, et on recommence une série de mesures lors de la nouvelle translation. Cette opération est répétée sur 180 degrés, et la connaissance des profils d'absorption suivant les différents angles permet de calculer la valeur de l'absorption en chaque point du plan.

C'est un ordinateur qui se charge des calculs et qui reconstitue une image plane numérique en donnant à chaque pixel un niveau de gris correspondant au coefficient d'absorption. Cette image pourra alors être stockée ou traitée informatiquement.

3 Evolutions technologiques

Les systèmes tomodensitométriques ont beaucoup évolué depuis le premier prototype, constitué uniquement d'un tube à rayons X et d'un détecteur entre lesquels était placé le patient.

Dans les scanners de deuxième génération, au lieu d'envoyer un pinceau de rayons X vers un seul détecteur, le tube envoie un faisceau plus ouvert capté par plusieurs détecteurs. Ceci permet par rapport au premier prototype de réduire le nombre de déplacements de l'ensemble tube+détecteur lors des translations mais aussi de réduire le nombre de pas angulaires. Ceci s'est traduit par une amélioration de la vitesse de balayage.

La troisième génération vit la translation disparaître, la barrette détectrice étant suffisamment longue pour accepter tout le champ de mesure et tournant de façon synchrone avec le tube à rayon X.

Toujours afin de réduire les temps d'acquisition et d'améliorer la qualité des images, de nouveaux scanographes utilisant des chaînes de détection à multi-détecteurs ont fait leur apparition. C'est le cas pour les scanners X de la quatrième génération : Le tube tourne seul dans une couronne comprenant de nombreux détecteurs fixes (de l'ordre de 800 à 1000).

De nouvelles technologies sont apparues récemment. On est actuellement à la cinquième génération de scanners X. Afin de réduire l'effet de pénombre par une meilleure focalisation et augmenter la distance patient-tube, cette nouvelle génération place le tube à rayons X en dehors de la couronne, cette couronne est animée d'un mouvement de nutation, les détecteurs proches du tube s'effaçant pour laisser passer le rayonnement incident.

On peut pousser encore plus loin cette technique et obtenir des images 3D: ce sont les scanographes à acquisition hélicoïdale rapide. Cette technique requiert un scanographe à rotation continue et rapide de la source radiogène ainsi qu'un puissant multiprocesseur qui assure simultanément des tâches d'acquisition, de reconstruction et de visualisation. A la suite d'opérations d'interpolation, le processeur reconstruit une série de coupes axiales qui présentent entre elles un certain degré de chevauchement.

4 Applications médicales –Avantages et inconvénients du scanner X

Le scanner X a été longtemps confiné aux examens cranio-cérébraux mais il est désormais utilisé dans de nombreux secteurs de la médecine: pathologie cranio-encephalique, pathologie ophtalmique et faciale, examen de l'abdomen et du thorax, examen des poumons et du médiastin.

Ses indications médicales et ses résultats demeurent très large mais il est de plus en plus concurrencé par l'imagerie par résonance magnétique nucléaire (IRM). Leurs caractéristiques sont comparativement les suivantes :

Scanner rayons X :radiations ionisantes, mise en rotation de l'appareillage, résolution spatiale fixée par les détecteurs, acquisition en quelques secondes. Fournit une carte anatomique avec effet de masque osseux