Centre de connaissances sur l'équipement

Avec l'augmentation constante du nombre de fournisseurs de détecteurs de rayons X numériques à écran plat dans le secteur vétérinaire, une grande partie du discours « technique » est édulcoré en argumentaire « commercial » et les véritables différences technologiques sont déformées. Dans ce contexte, cet article se consacre à décrypter l'une des principales distinctions entre les matériels à écran plat : les matériaux scintillateurs. Nous aborderons ici en détail :

• absorption des rayons X
• Implications sur la dose de rayonnement
• Fabrication
• Coût

Absorption des rayons X
La couche scintillatrice d'un détecteur plan de radiographie numérique (DR) est la couche qui absorbe les rayons X. Les deux matériaux les plus couramment utilisés sont l'oxysulfure de gadolinium et l'iodure de césium (communément appelés respectivement Gadox et Césium).

Ces matériaux sont conçus pour absorber fortement l'énergie des rayons X utilisés en imagerie diagnostique. En pratique, les rayons X sont incidents sur une couche de matériau scintillateur.

Il convertit l'énergie des rayons X en lumière visible (généralement de longueur d'onde verte). La lumière verte émise par la couche scintillatrice est ensuite lue par un réseau de photodiodes qui convertit l'énergie lumineuse en électrons. Ces électrons activent ensuite une couche de silicium amorphe sur laquelle est imprimée une matrice de transistors à couches minces (TFT) constituant des pixels individuels. Ces derniers captent le signal électrique (électrons) et peuvent être lus et traités par ordinateur pour produire une image.

Mais tout cela se produit bien après l'absorption réelle des rayons X par la couche de scintillation. Lorsque l'absorption se produit, la qualité de l'image dépend de ce que l'on appelle le rapport signal sur bruit (RSB), soit le rapport entre le nombre de rayons X absorbés et la précision de leur détection.

Le principal avantage du césium est sa grande sensibilité au signal radiographique, permettant de produire une image avec des facteurs d'exposition plus faibles. C'est pourquoi le césium est largement utilisé en radiologie humaine (notamment en pédiatrie), où la principale préoccupation réside dans la dose de rayonnement délivrée au patient. Cette sensibilité élevée se traduit par une sensibilité accrue au bruit (SNR plus faible). Une dose plus faible (nombre de rayons X plus faible) entraîne une plus grande incertitude du signal enregistré (et donc un bruit plus élevé).

Avec Gadox, la sensibilité est légèrement diminuée (inférieure à 10%), mais avec la dose de rayonnement supplémentaire pour obtenir le même signal, il y a moins de bruit dans le signal, ce qui entraîne un SNR légèrement plus élevé.

En réalité, d'un point de vue purement matériel, le GadOx et le Césium produisent une qualité d'image très similaire, même s'ils atteignent leurs rapports signal/bruit élevés de manières opposées. La principale différence réside dans la dose de rayonnement, et là encore, il s'agit de différences inférieures à 10%.

Implications sur la dose de rayonnement
Mais la dose de radiation est-elle vraiment importante ? Ce n'est pas une question rhétorique, mais une question réelle et pertinente. La réponse est oui pour les humains, et non pour les animaux de compagnie. Cela paraît particulièrement cruel, surtout dans un secteur dont l'activité principale est la santé animale. Mais la vérité est que l'exposition aux radiations met de nombreuses années à se manifester par des effets biologiques, et nos animaux de compagnie ne vivent tout simplement pas assez longtemps pour que cela se produise.

En pédiatrie humaine, il s'agit d'un sujet crucial, car les effets de l'accumulation de doses de rayons X tout au long de la vie peuvent entraîner un cancer. C'est pourquoi, et non pas pour des raisons de qualité d'image comme certains le prétendent, le césium est le scintillateur de choix en radiologie humaine.

Qu'en est-il des rayonnements diffus affectant le personnel vétérinaire ? Bien sûr, nous devons protéger notre personnel, et une formation solide en radioprotection est essentielle pour tout équipement à rayons X. Mais cette différence de dose d'exposition inférieure à 10% ne fera aucune différence. En cas de doute, veuillez consulter notre article sur Exposition aux radiations Vous constaterez que même un simple passage aux rayons X (qui émet des milliers de fois plus de radiations que la diffusion d'une radiographie) a des conséquences cent fois moindres sur votre espérance de vie que des facteurs comme l'obésité, l'alcoolisme et le tabac. Revenons à la technologie…

Fabrication
Une autre différence majeure entre les scintillateurs réside dans leur mode de production. Le Gadox est généralement produit chimiquement, tandis que le Césium est « cultivé ». Les deux techniques impliquent évidemment une forte chimie, mais le Gadox est généralement mélangé sous forme de poudre à un époxy liquide jusqu'à obtenir une concentration uniforme, puis coulé en fines feuilles où il durcit pour former une couche d'épaisseur précise. Ce procédé est relativement simple, avec des contrôles qualité simplifiés et des variations moindres d'un lot à l'autre et d'un fabricant à l'autre.

Le césium, quant à lui, est « pulvérisé » sur un substrat à une concentration donnée, puis « cuit » dans un four, provoquant la formation et la croissance de cristaux ascendants et parallèles. L'avantage est que ces cristaux agissent comme des « tubes lumineux » qui augmentent l'efficacité et la résolution de la lumière du scintillateur, ce qui permet d'obtenir la sensibilité accrue évoquée précédemment. Le problème est que la qualité du produit final dépend fortement de la concentration du dépôt initial, du profil temps-température de la cuisson et de l'angle de croissance des cristaux (une croissance même légèrement diagonale diminue considérablement leur efficacité). Vous trouverez plus d'informations sur les variations entre les lots et les fabricants dans un prochain article du Centre de connaissances « Parfois, le césium n'est pas du césium ».

Le message à retenir de cette section est que, s'ils proviennent d'un fabricant fiable, les panneaux au césium constituent une technologie très efficace et fiable. En revanche, s'agissant des fabricants de second rang, la qualité et la régularité des produits au césium sont, au mieux, douteuses.

Coût
Ceci nous amène à la question de la « taxe sur le laiton ». Gadox, relativement plus simple à fabriquer et bénéficiant d'une plus longue expérience en radiographie, est généralement moins cher et plus fiable (tous fabricants confondus), avec en contrepartie une sensibilité à la dose légèrement inférieure. Le prix des panneaux plats Gadox est également plus homogène sur le marché en raison de leur faible variabilité.

En revanche, les prix des panneaux plats au césium varient considérablement sur le marché, tout comme la qualité des produits. Chez les fabricants haut de gamme, les panneaux au césium coûtent un peu plus cher, mais sont beaucoup plus fiables et, grâce à leur sensibilité accrue aux rayons X, offrent une qualité d'image brute optimale à la dose la plus faible. Chez les fabricants de second rang, les prix sont inférieurs (au niveau des panneaux au Gadox), mais présentent des différences notables entre les lots et les fabricants.

Matériel vs logiciel
Il convient toutefois de rappeler qu'il s'agit de différences matérielles, avec seulement des variations mineures de sensibilité de l'écran. Tout cela est secondaire par rapport à l'étape la plus importante du processus d'acquisition : le traitement de l'image. Ces différences mineures au niveau des pixels ne produisent que des données d'image brutes, pratiquement inutiles pour le diagnostic.

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