|
Les Ecrans
renforçateurs
Le film radio ou
photographique est peu sensible aux RX ; 0,1 à 0,2
milliGray n'induisent qu'un voile de base alors que l'image
est obtenue couramment avec un couple film-écran avec
10 à 20 µGray.
Moins de 1% de
l'énergie X atteignant le film est absorbée
par celui-ci et ceci par effet
photoélectrique.
Par contre, certains
corps absorbent mieux les RX et réémettent un
rayonnement lumineux auquel le film est sensible.
Dès 1896, les
écrans renforçateurs étaient connus,
car ce sont les produits luminescents qui ont permis
à Roentgen de découvrir les rayons X, alors
que les tubes cathodiques étaient déjà
connus bien avant lui.
La Luminescence
>
Émissions lumineuses
Certains corps produisent
une énergie lumineuse en convertissant une autre
forme d'énergie, et selon l'énergie initiale,
on peut donner quelques exemples :
- réaction
chimique : ver luisant ou lampe à éclairage
unique chimique ;
- chaleur : incandescence ;
- électricité : diodes luminescentes
;
- mécanique : la séparation de deux papiers
collés par un adhésif plastique
(étiquettes autocollantes) donne un éclair
visible dans le noir ;
- radiations électromagnétiques (X ou gamma)
ou corpusculaires (= électrons) : sous l'effet de ces
rayonnements certains corps émettent une
lumière.
À l'exclusion de
l'incandescence, ces émissions lumineuses ont la
luminescence pour caractère commun.
Cette émission
luminescente est :
- soit immédiate : fluorescence se produisant en 10-8
secondes ;
- soit retardée : phosphorescence décroissant
de façon exponentielle, parfois sur plusieurs
secondes ; la luminescence tardive étant
appelée rémanence ;
- certains corps semblent avoir une luminescence permanente
(montre ou réveils lumineux d'autrefois) : deux corps
sont mélangés, l'un est phosphorescent ou
fluorescent, stimulé par l'autre émetteur
alpha ou beta à longue période.
> Le niveau
d'énergie lumineuse (couleur)
Il est
caractéristique de l'atome, par réarrangement
de couches électroniques après arrachement
d'électrons profonds par l'énergie stimulante
(voir le 2ème stade de l'effet
photoélectrique). Chaque corps chimique atome ou
molécule émet donc une couleur
spécifique, rayonnement monochromatique correspondant
à la différence d'énergie entre deux
couches électroniques.
> Coefficient de
conversion
C'est le rapport entre
Energie lumineuse/Energie absorbée x100
Pour le Tungstate de
Calcium (Ca Wo), ce coefficient vaut 5 environ.
Pour les terres
rares, ce coefficient vaut jusqu'à 25.
Principe des écrans
renforçateurs
Nous décrirons
dans un premier temps les écrans classiques au
tungstate de Calcium, CaWo4 (Tungstène = Wolfram
=Wo).
>
Constitution
L'écran
renforçateur comprend de la profondeur vers le film
:
- une couche de matière élastique (feutre ou
mousse plastique) assurant le parfait accolement de
l'écran sur le film ;
- un support cartonné réfléchissant la
lumière et donc de couleur blanche ;
- une couche active associant des cristaux luminescents
(CaWo4 ou "terre rare") enrobés dans un liant souvent
coloré, épaisse de 200 à 300
micromètres ;
- une couche de protection mécanique épaisse
de 20 micromètres.
Comme le film comporte
généralement une émulsion sur ses deux
faces, il existe un écran pour chacune des deux
faces, de caractéristiques légèrement
différentes. L'écran postérieur a un
pouvoir renforçateur légèrement plus
important pour compenser l'atténuation subie par le
faisceau dans l'écran antérieur ; il est
doublé d'une mince couche de plomb qui supprime une
partie du rayonnemnent rétrodiffusé.
>Fonctionnement
Un photon X frappe et est
absorbé par un élément luminescent de
l'écran ; ce dernier réémet un grand
nombre de photons lumineux. Cette émission se fait
dans toutes les directions, d'où l'intéret de
réfléchir vers le film une partie de la
lumière qui se dirigeait en direction opposée.
Mais simultanément cette lumière ne doit pas
diffuser latéralement trop loin ; le liant doit donc
absorber la lumière qui suivrait un trajet oblique.
Un liant de couleur rouge complémentaire
atténue donc la lumière bleue qui ne se dirige
pas directement vers le film.
Le photon X dont
l'énergie est de l'ordre de 30 à 50 keV
produit environ 2000 photons de 1,5 à 3 eV;
énergie parfaitement définie pour un
écran donné.
> Coefficient
renforçateur
Ce coefficient permet la
comparaison entre écrans de type différent, ou
d'âge différent (car le CR diminue avec le
temps). Le plus souvent, on se contente de comparer la dose
nécessaire pour obtenir la même image avec le
même film mais deux écrans différents.
Ce coefficient peut être assimilé à la
classe de rapidité utilisée pour comparer les
couples écran-film.
> Variation du
CR avec l'énergie des RX
L'absorption du
rayonnement X varie avec le coefficient d'atténuation
photoélectrique, donc avec le kilovoltage
d'émission.
Le coefficient
renforçateur varie donc avec le kilovoltage : il
croît lorsque le kV croît.
Divers types d'écrans
renforçateurs traditionnels (tunGstate de CAlcium)
On doit parler du couple
film-écran ; ce couple doit procurer le compromis
finesse - sensibilité optimale.
Les écrans
traditionnels utilisent le Tungstate de Calcium.
La résolution du
film est voisine de 100 pl/mm, alors que l'écran
donne au mieux 8 pl/mm.La qualité de l'image est
liée à la qualité de l'écran et
à celle du film; après les progrès de
écrans on a vu récemment la part de
progrès due aux films à grain
tabulaire.
Par contre, on peut jouer
sur la sensibilité liée aux écrans
:
- écran fin :
l'épaisseur de l'écran est faible, le liant
très absorbant empêche la diffusion
latérale de la lumière, l'image est donc fine
; donc pour une quantité donnée de RX, la
lumière atteignant le film est réduite.
- écran rapide :
le nombre plus élevé de grains, le liant peu
absorbant permettent une exploitation maximale du
rayonnement au prix d'un flou de diffusion.
D'une manière
générale, les caractéristiques des
films utilisés sont identiques, en parti-culier pour
la sensibilité chromatique.
Les écrans dits
progressifs, dont la rapidité varie d'une
extrémité à l'autre de l'écran
facilitent la réalisation des clichés de
régions d'épaisseur trés variable
(rachis dorsal de face ou de profil, rachis lombaire de
profil, membres inférieurs en totalité,
etc).
Écrans "terre rare"
L'évolution des
écrans était bloquée depuis longtemps
lorsqu'en 1972. Buchanan décrit l'efficacité
des lanthanides (ou terres rares), Gadolinium, Lanthane,
terbium, Europium, Ytrium. Les caractéristiques
d'absorption et d'émission lumineuse de ces corps
sont alors mieux connues car ils sont utilisés dans
les phosphores des écrans de télévision
en couleur.
Par ailleurs, ces corps
de nombre atomique compris entre 57 et 71 apparaissent dans
les produits de désintégration de la fission
atomique. La séparation chimique de ces corps voisins
n'est pas toujours facile, les premières
réalisations d'écrans ont laissé
à désirer et ont parfois laissé des
réputations aujourd'hui sans objet (fragilité,
vieillissement rapide ou même radioactivité
minime résiduelle obligeant à laisser le film
le minimum de temps dans la cassette).
>
Absorption
Meilleure absorption des
RX car l'énergie de liaison des atomes est plus
proche de la gamme d'énergie utilisée en
radiodiagnostic, c'est-à-dire 20 à 60 keV pour
50 à 140 kV d'accélération des
électrons dans le tube RX :
Meilleure absorption et
meilleur facteur de conversion procurent un coefficient
renforçateur supérieur. Ainsi à
qualité d'image équivalente, la dose
d'exposition est moindre.
>
Rapidité des couples film-écran
La rapidité d'un
couple fillm-écran dépend des deux
composants.
- Un écran
("vert") peut être associé à un film
"bleu" ou "vert" ; la rapidité sera supérieure
avecle film "vert" ; dans une même marque et dans une
même sensibilité de couleur la rapidité
peut être différente.
- Des associations
peuvent être conseillées ou
déconseillées ; des associations sont
quasiment obligatoires (Kodak Insight, Agfa Orthos pour la
radiographie pulmonaire).
L'indice de
rapidité relative permet de comparer les expositions
pour obtenir une même image. Passant d'un écran
de rapidité 100 à un écran de
rapidité 200, le débit (mAs) est divisé
par 2, à kV identiques.
Il est évident que
les plus grandes rapidités dans une même gamme
sont associées à une moindre résolution
spatiale. Par contre à rapidité égale
les écrans "terre rare" donnent une résolution
spatiale très supérieureà celle- des
écrans CaWo4.
> Variation du
coefficient renforçateur
En fait, on sait que
l'absorption dépend de la proximité entre
énergie de liaison électronique dans l'atome
et énergie des photons X. Un élément
atomique donne un CR maximal pour une énergie
définie (kV). Aussi pour obtenir des résultats
relativement constants sur une gamme étendue de
kilovoltage les écrans associent des
éléments différents :
Le coefficient
renforçateur des divers types d'écrans de
sociétés diférentes est donc
différent et il varie de manière
différente avec le kilovoltage : comparé au
CaWo, le CR est nettement supérieur pour les valeurs
de kilovoltage moyen (70 à 100 kV) mais la
supériorité est moins marquée pour les
bas ou les hauts kV. Des différences apparaissent
entre les différentes compositions ; ces variations
avec les kV demandent un réglage différent de
exposeurs avec les kV.
Choix des films suivant la couleur
d'émission des écrans
Les écrans CaWo
émettent dans les domaines du bleu et du violet ; ils
sont associés à des films sensibles au violet
et bleu et peu sensibles au jaune.
Certains "terre rare"
émettent dans le vert, de manière importante.
Il est donc souhaitable pour avoir le meilleur CR d'utiliser
des films sensibles à cette longueur d'onde.
Corollairement, le film sensible au vert est sensible
à la lumière jaune dite inactinique. Ces films
spéciaux sont généralement
orthochromatiques et doivent être
développés à la lumière
rouge.
En pratique, plusieurs
types d'écrans TR existent.
- Les uns émettent du vert et sont associés
à des films sensibles au vert (donc au jaune
inactinique) qui doivent être développés
en lumière rouge en chambre noire ; utiliser des
films ordinaires sensibles au bleu est possible mais fait
perdre le gain en CR.
- Les autres emmettentçans le bleu et sont
associés à des films ordinaires mais leur CR
semble moindre pour une finesse identique.
- L'émisssion dans l'ultraviolet est également
utilisée, elle ne pose pas de problème en
chambre noire.
Les problèmes de
lumière inactniques disparaissent avec l'emploi des
systèmes "plein-jour".
- Des films sensibles à l'IR sont aussi
utilisés avec les reprographes Laser mais il n'existe
pas cette sensiblité avec écrans
renforçateurs.
Les catégories de Couples
film-écran
L'introduction des terres
rares a complètement modifié le domaine des
couples film-écran.
Lorsqu'il n'existait
qu'un seul type d'écrans, CaWo4, le choix se limitait
à choisir des catégories correspondant
à la rapidité ou la finesse.
La durée de vie de
ces écrans, au temps du développement manuel,
était limitée par les gouttes, souillures des
manipulations des films dans des bains liquides. Les
changements d'écrans étaient
fréquents.
Aujourd'hui, il faut
faire un choix entre des produits de coût très
différent et élevé (6000 F pour une
cassette avec écran TR 36x43), souvent
associés à un type précis de film,
pouvant poser des problèmes d'inactinisme de chambre
noire.
Certains produits, plus
coûteux, par leur CR élevé permettent de
réduire l'exposition, donc d'économiser les
tubes RX, ou d'améliorer la netteté par
l'emploi de foyer plus fin, ou à rapidité
égale d'obtenir un flou de récepteur
moindre.
Le choix sera plus
délicat encore lorsque le fabricant propose une gamme
de plusieurs produits aux caractéristiques
différenciées, alors que la pratique courante
ne permet pas de disposer de toutes les catégories de
produits dans une chambre noire : il faut éviter les
mélanges de films en chambre noire (les
systèmes plein jour n'acceptent que 5 ou 7 types de
format ou film). Par ailleurs ces écrans ne perdent
que lentement leur efficacité et durent
jusqu'à 10 ans ; les remplacements sont rares.
Tout choix implique donc
des essais comparatifs et des limitations.
On peut cependant
difficilement envisager de fonctionner avec un seul couple
film-écran en radiologie
générale.
- En radiologie des
extrémités : une faible épaisseur de
tissus, un faible risque d'irradiation et une bonne
résolution spatiale conduisent à l'usage
d'écrans spéciaux pour les
extrémités ("extrémity", "fine"),
éventuellement avec des films spéciaux. Les
couples monocouche (pour mammographie) sont les plus fins et
très utiles. Par contre, les films sans écrans
très chers (prix double d'un film alors que les
écrans coûtent le prix de 100 films) et
d'emploi plus difficile n'ont plus
d'intérêt.
- En Radiologie du tronc
et des racines des membres. : on doit réduire
l'exposition ; le couple F-E doit être aussi rapide
que possible, la résolution spatiale étant
suffisante. Aujourd'hui, les couples "terre rare" "fast" ou
à coefficient élevé peuvent
répondre, associés aux nouvelles
émulsions tabulaires, aux besoins de qualité,
car ils permettent de travailler avec des temps de pose
courts et petit foyer dans la majorité des cas.
L'irradiation est réduite ce qui est souhaitable en
radioprotection, les tubes RX sont soulagés et
dureront plus longtemps.
- En ce qui concerne la
radio pulmonaire : le problème est lié
à une latitude de contraste maximale, associée
à une bonne résolution spatiale. La puissance
n'est pas un problème sur le cliché de face,
puisque les générateurs font
généralement 50 kW et permettent un temps de
pose court. Les écrans terre rare de rapidité
moyenne ou faible (200 à 300) sont
préférables.
- Enfin, quelques
clichés tels que pelvimétrie, tomographie de
colonne lombaire de profil, clichés au lit ou salle
d'opération avec un générateur peu
puissant, bénéficient de couples
ultrarapides.
Ainsi deux ou trois
catégories d'écrans, associées à
deux types de films peuvent répondre à toutes
les possibilités d'un groupe de salles de radio, d'un
service hospitalier ou d'un cabinet. Ce choix doit
être fait avec attention, car il engage pour 8 ans
environ dans un domaine extrêmement changeant.
Entretien des écrans
> Mise en
place
Actuellement, les
écrans utilisés dans des systèmes plein
jour durent le même temps que les cassettes et sont
généralement livrés montés. Mais
cette association n'est pas obligatoire : il est possible de
changer les types d'écran dans une cassette. Si l'on
est amené à mettre des écrans en place,
il est indispensable de veiller à deux notions, celle
d'écran antérieur et postérieur et
à la qualité des feutres de
compression.
>
Entretien
Les taches sur
l'écran se traduisent par des points ou des zones
blanchâtres sur le film développé. On
préconise un nettoyage soigneux avec, soit un produit
spécial, soit une eau savonneuse (jamais d'alcool ou
autre produit agressif) et un essuyage avec un chiffon doux
non pelucheux.
Selon les conditions
d'emploi (déchargement manuel ou automatique), le
rythme systématique est supérieur ou
inférieur au mois.
En mammographie, la
chasse aux poussières doit être
particulièrement soigneuse et les nettoyages
fréquents ou même systématiques avant
l'usage puisque des taches blanches infimes peuvent induire
un faux diagnostic de microcalcifications.
L'emploi de produits
antistatiques n'est pas obligatoire ; il est justifié
par l'apparition des images d'aigrettes
d'électricité statique, lesquelles surviennent
dans certaines conditions climatiques (temps très
sec) ou de climatisation artificielle (hygrométrie
basse).
> Contact
film-écran
Tout défaut de
contact entre écran et film est responsable de "flou
d'écran". Ce phénomène fréquent
avec les cassettes métalliques facilement
déformées ou enfoncées par des chocs
est moindre avec les cassettes plastiques. De même,
les feutres plastiques conservent leurs qualités. En
cas de doute sur un flou d'écran localisé, il
suffit de faire un cliché d'une grille antidiffusante
fixe. Tout défaut de contact fait disparaître
l'image des lames sur une partie du film.
Conclusion
Souvent
négligé, le choix des écrans est
capital. À la différence des
générateurs et tables dont la technique
évolue peu avec des produits très semblables
entre constructeurs, les écrans offrent des
possibilités de choix très
différenciées. Le domaine évolue
beaucoup. Depuis 10 ans environ les écrans ont
changé complètement et des nouveautés
sont encore récemment apparues, les films viennent
récemment de changer.
Le problème doit
être étudié à la fois
techniquement et financièrement, compte tenu du prix
élevé.
|