| Filtration additionnelle |
| SOMMAIRE |
 Composition |
| Epaisseur |
| Effet
sur le faisceau |
| Effet
sur l'exposition du patient |
| Effet
sur les facteurs d'exposition |
| Filtres
en métaux lourds |
| Filtration
en molybdène |
Composition
On utilise une filtration additionelle afin d'augmenter l'énergie moyenne du faisceau X polychromatique , et d'éliminer les photons de faible énergie , incapables d'atteindre le film , mais d'énergie suffisante pour atteindre et irradier inutilement le patient .
L'atténuation est très importante lorsqu'intervient
l'effet photo-électrique,
l'énergie des photons filtrés va donc dépendre
du numéro atomique de l'absorbeur (qui lui-même conditionne
l'énergie de liaison des électrons de la couche K).
L'Aluminium (Z=13 , ElK=1,6keV)) est un excellent filtre pour les photons de basse énergie , et est un bon filtre d'utilisation générale.
Le Cuivre (Z=29 , ElK=9keV) est meilleur pour les énergies supérieures.
On peut utiliser des filtre composés (Al+Cu) .
Le cuivre permet de diminuer l'épaisseur totale du filtre,
mais son rayonnement caractéristique a une énergie suffisante
(8keV) pour atteindre le patient et augmenter la dose à la peau.
L'aluminium absorbe ce rayonnement caractérisique du cuivre
.
Le rayonnement caractéristique de l'aluminium est absorbé
dans l'air avant d'atteindre le patient (1,5 keV)
2 mm d'Al absorbent tous les photons d'énergie inférieure
à 20 keV.
Une épaisseur de plus de 3 mm n'apporte pas d'avantage
, car il y a absorption des photons de plus grande énergie , ce
qui demande une augmentation inconsidérée du temps d'exposition.
% de photons atténués pour différentes épaisseur
d'absorbeur
(rayonnement monochromatique , filtre Al)
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Le NCRP (National Council on Radiation Protection and Measurements) a établi les recommandations suivantes concernant la filtration totale (inhérente + additionelle):
- En dessous de 50kV : 0,5mm Al
- Entre 50 et 70 kV:
1,5mm Al
- Au dessus de 70 kV: 2,5mm Al
Effet
de la filtration sur le faisceau
L'exemple ci-dessous indique les effets de la filtration (aluminium)
sur un faisceau polychromatique de 90 kVp.
Faisceau non filtré: Beaucoup de photons ont une énergie
égale à 10-20 keV.
L'intensité du faisceau (Nbre max de photons) est maximale à
25 keV.
Faisceau filtré: Diminution du nombre total de photons
(aire sous la courbe)
La filtration retire beaucoup de photons de basse énergie
(L'intensité du côté des basses énergies
dimininue beaucoup plus que l'intensité du côté des
hautes énergies)
Il y a augmentation de l'énergie moyenne
du faisceau (25 à 35 keV)
Effet
sur l'exposition du patient
L'exemple suivant indique la dose à la peau pour des épaisseurs
croissantes de filtre en aluminium.
(Fantôme pelvien de 18 cm d'épaisseur , faisceau de 60
kVp , temps d'exposition ajusté pour obtenir la même densité)
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L'exposition du patient est diminuée de 80% avec une filtration
de 3 mm Al (dans les conditions énoncées)
même si les facteurs d'exposition sont augmentés pour
compenser l'absorption du filtre.
Effet
sur les facteurs d'exposition
La filtration diminue l'intensité globale du faisceau , touchant
également les énergies utilisables pour la radiographie.
Il faut donc augmenter les facteurs d'exposition (mAs)
Filtres
en métaux lourds (heavy metal filters)
Ces filtres utilisent l'absorption due à l'ElK des éléments
de Z supérieur à 60.
Ils sont avantageux dans l'imagerie utilisant les produits de
contraste (Iode et Baryum)
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L'Iode et le Baryum sont des agents de contraste.
Le contraste est maximal lorsque l'absorption est maximale, donc quand
l'énergie des photons avoisine par valeur supérieure l'ElK
de l'absorbeur.
Les Filtres en métaux lourds sont utilisés pour produire
un faisceau X qui a un grand nombre de photons proches de l'ElK,
l'absorption sera maximale , donc le contraste sera amélioré.
ex: Coefficient d'atténuation massique de l'iode pour différentes énergies de photons.
coef d'atténuation linéaire (atténuation/cm)
Coef.d'atténuation
massique = -------------------------------------------------
densité
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L'absorption de l'iode présente une augmentation brutale et importante
quand l'énergie des photons avoisine l'ElK de l'iode (= 33,17 keV)
Le cas est similaire avec le Baryum (ElK=33,45 keV)
Pour un contraste optimal, un nombre de photons important devra avoir
une énergie proche de 33,5 keV.
Exemple d'un filtre en holmium
Le schéma suivant compare les coefficients d'atténuation de l'Iode et de l'Holmium.
L'atténuation de l'iode augmente rapidement à 33,7 keV , puis diminue.
L'atténuation de l'Holmium diminue de 33 à 55,6 keV (ElK
de Ho), puis augmente brusquement
(absorption des basses énergies= radioprotection , absorption
des hautes énergies = moins d'effet Compton)
Dans la "fenêtre" comprise entre 33 et 55 keV , la transmission par le filtre en Ho est très importante, alors que l'atténuation par l'iode est maximale.
Dans cette gamme d'énergie large d'environ 20 keV, un filtre
en Holmium permet d'avoir un meilleur contraste qu'un filtre en aluminium.
En mammographie, on utilise des anodes en Molydène dont le rayonnement
caractéristique présente une énergie entre 17 et 20
keV,
particulièrement adaptée à l'étude des
tissus mous.
Lorsqu'on travaille à 30 - 40 kV, il se produit dans l'anode
énormément de rayonnement de freinage dont l'énergie
est supérieure à 20 keV,
et qui va être responsable d'une diminution du contraste par
effet Compton (haute énergie par rapport à un absorbeur de
faible Z)
L'utilisation d'un filtre en Molybdène (0,03 mm) permet une absorption
importante des photons dont l'énergie est juste au dessus de 20
keV (ElK Mo=20kev),
et une transmission de 57 à 67% du rayonnement caractéristique
de l'anode.