Le principe de la tomodensitométrie repose sur le théorème de Radon (1917) qui décrit
comment il est possible de reconstruire la géométrie bidimensionnelle d'un objet à partir
d'une série de projections mesurées tout autour de celui-ci. Cette méthode peut être
étendue à la reconstruction de la tomographie interne d'un objet à partir de la façon dont les
rayons le traversant sont absorbés suivant leurs angles de pénétration. Toutefois, les calculs
nécessaires à cette technique la rendaient impraticable avant l'avènement des ordinateurs.
L'ordinateur attribue à chaque pixel d'image une valeur d'échelle de gris proportionnelle à
l'absorption des rayons X par le volume corporel correspondant. La densité mesurée en
unités Hounsfield (UH) va de -1000 pour l'air à +1000 pour l'os dense cortical, en passant
par -50 pour la graisse et 0 pour l'eau.
travaillant dans un laboratoire financé
par EMI, Godfrey Newbold Hounsfield, d'après les travaux publiés quelques années
auparavant par un physicien américain, Allan MacLeod Cormack. Ces deux savants ont
ainsi obtenu le Prix Nobel de physiologie ou médecine en 1979 pour le « développement de
la tomographie axiale calculée ».
Les premiers prototypes de tomodensitomètre ne permettaient d'« imager » que le cerveau
au moyen d'une série de capteurs ou détecteurs disposés en arc de cercle autour de la
tête. Pour réaliser une seule image sur ces appareils, il fallait acquérir le signal pendant
plusieurs minutes. L'ordinateur auquel ils étaient couplés nécessitait deux heures et demie
pour traiter chaque coupe ou tomographie. Ces images tomodensitométriques du cerveau
permirent de visualiser, pour la première fois en imagerie, le tissu cérébral et les ventricules
remplis de liquide céphalo-rachidien. Les appareils suivants permirent ensuite de produire
des images de toutes les parties du corps humain. D'un matrice grossière de 80x80, on est
passé rapidement à des pixels plus petits, jusqu'à une résolution d'images de 512x512.
II-Les différents types d'appareils :
Les anciennes générations de scanners à acquisition séquentielle ne permettaient
d'acquérir que des coupes successives isolées : la table mobile sur laquelle le patient est
étendu était déplacée de quelques millimètres dans la structure circulaire ou anneau (gantry)
puis immobilisée pendant la mesure, et ainsi de suite pour chaque niveau d'acquisition
assimilé à une coupe transversale. Les anciennes générations de tubes à rayons X avaient
en outre une capacité d'évacuation de la chaleur trop faible pour être compatible avec une
cadence d'acquisition élevée.
Dans les scanners spiralés ou hélicoïdaux disponibles depuis les années 1990, l'émission
des rayons X est continue durant toute la séquence, la table d'examen progressant à vitesse
constante et fixée (pas ou pitch en anglais) dans l'anneau. La réalisation de l'examen est
beaucoup plus rapide (quelques secondes), et plus confortable dans beaucoup de cas
(apnée de quelques secondes pour les examens thoraciques, au lieu de plusieurs apnées
correspondant à chaque coupe) et fournit une meilleure qualité d'images. La durée de
révolution du tube émetteur est passée de 1 seconde à 0,28 seconde sur les appareils de
dernière génération. Les acquisitions rapides ont permis le développement de
angioscopie, technique non invasive d'exploration des vaisseaux sanguins durant le court
temps de transit vasculaire du produit de contraste après son injection intraveineuse,
supplantant l'angiographie invasive dans maintes indications à visée diagnostique.
Le Scanner multi-barrettes associe, à la technique hélicoïdale, un nombre de capteurs plus
importants (de 2 barrettes ou rangées de détecteurs sur le premier modèle de 1993, jusqu'à
128 barrettes en 2008, permettant des coupes plus fines et l'accession à la reconstruction
tridimensionnelle de structures de taille réduite (artères coronaires ou osselets de l'oreille
moyenne, par exemple). La dose d'irradiation qui en résulte est néanmoins nettement
supérieure aux premières générations.
Le Scanner double tube est le premier scanner à double source mettant en œuvre une
technologie dans laquelle deux sources de rayons X disposées à angle droit l’une par
rapport à l’autre offre une vitesse d’acquisition (pitch 3,4) et une résolution temporelle
(75ms) deux fois plus élevée. Il est également possible d'utiliser les deux tubes simultanément
à des énergies différentes (double énergie), ce qui ouvre de nouveaux domaines
d'utilisation, comme l’évaluation de la composition des calculs rénaux, la réduction des
artefacts métalliques ou bien encore la soustraction automatique des os et du produit de
contraste.
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