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Différence entre le rayonnement médical et le rayonnement du scanner d'aéroport

Différence entre le rayonnement médical et le rayonnement du scanner d'aéroport


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Quelle est la différence entre les doses de rayonnement d'un scanner médical et d'un scanner de sécurité aéroportuaire (scan complet du corps aux rayons X) ? Est-ce le même type de rayonnement ? Est-ce que cela représente un danger pour les personnes qui prennent l'avion souvent ?


Le type de rayonnement est assez différent dans une radiographie médicale par rapport à un scanner d'aéroport.

Les rayons X médicaux sont des rayonnements à haute fréquence (au-delà de l'ultraviolet), généralement sur une longueur d'onde de quelques angströms. Bien que je souligne que @Ram a raison de souligner qu'il n'y a pas beaucoup de rayonnement dans une radiographie médicale depuis que des détecteurs électroniques sont en place sur un film, le rayonnement lui-même est capable de pénétrer dans tout le corps et de provoquer une ionisation. Le corps peut tolérer une certaine quantité de cela, mais c'est pourquoi nous utilisons les rayons X - ils traversent à peu près tout sauf les os/minéraux et les métaux.

Les scanners de sécurité des aéroports émettent un rayonnement térahertz, dont la longueur d'onde se situe entre les micro-ondes et l'infrarouge. Il s'agit d'un très faible niveau d'énergie par photon. Le rayonnement térahertz ne pénètrera pas plus d'un centimètre de matériau léger, ce qui est plus approprié pour trouver des objets métalliques cachés (qui réfléchissent les ondes térahertz). Par rapport aux rayons X, il ne cause pratiquement aucun dommage dû aux radiations. L'intensité du rayonnement est également assez faible puisque ces scans sont également détectés par les appareils photo numériques, qui sont assez sensibles.

Comparez les machines. Les techniciens en radiologie, qui pourraient avoir à prendre des dizaines d'expositions aux rayons X par jour, passent généralement derrière un écran de protection pour prendre une radiographie médicale. Les scanners corporels de l'aéroport sont ouverts à l'air libre et le rayonnement térahertz se répand dans la foule et les travailleurs se tiennent à ses côtés tous les jours. Il n'a pratiquement aucune attente d'être dangereux. Cet appareil est assez bon car les voyageurs fréquents peuvent avoir autant d'analyses par an que nécessaire et les problèmes de santé ne sont pas importants.

Il est toujours possible que nous rencontrions des problèmes de rayonnement térahertz à l'avenir, mais il est difficile de l'imaginer - c'est plus sûr que de se tenir à 2 pieds d'un four fermé en fonctionnement.


Selon l'American Association of Physicists in Medicine, l'exposition aux rayonnements des scanners corporels d'aéroport équivaut à ce qu'un individu reçoit toutes les 1,8 minutes au sol à partir d'un rayonnement de fond naturel ou à toutes les 12 secondes pendant un vol en avion.

http://www.aapm.org/pubs/reports/RPT_217.pdf

Les scanners corporels à diffusion arrière dans les aéroports utilisent des rayons X.


Tomographie

Tomographie est l'imagerie par coupes ou sectionnement par l'utilisation de tout type d'onde pénétrante. La méthode est utilisée en radiologie, archéologie, biologie, sciences de l'atmosphère, géophysique, océanographie, physique des plasmas, science des matériaux, astrophysique, information quantique et dans d'autres domaines scientifiques. Le mot tomographie est dérivé du grec ancien τόμος tomos, "tranche, section" et γράφω graphiqueō, « écrire » ou, dans ce contexte également, « décrire ». Un appareil utilisé en tomographie est appelé un tomographe, alors que l'image produite est une tomogramme.

Dans de nombreux cas, la production de ces images est basée sur la procédure mathématique de reconstruction tomographique, telle que la tomodensitométrie à rayons X techniquement produite à partir de plusieurs radiographies projectionnelles. Il existe de nombreux algorithmes de reconstruction différents. La plupart des algorithmes appartiennent à l'une des deux catégories suivantes : rétroprojection filtrée (FBP) et reconstruction itérative (IR). Ces procédures donnent des résultats inexacts : elles représentent un compromis entre la précision et le temps de calcul requis. Le FBP demande moins de ressources de calcul, tandis que l'IR produit généralement moins d'artefacts (erreurs dans la reconstruction) à un coût de calcul plus élevé. [1]

Bien que l'IRM et l'échographie soient des méthodes de transmission, elles ne nécessitent généralement pas de mouvement de l'émetteur pour acquérir des données dans différentes directions. En IRM, les projections et les harmoniques spatiales supérieures sont échantillonnées en appliquant des champs magnétiques variant dans l'espace, aucune pièce mobile n'est nécessaire pour générer une image. D'autre part, comme l'échographie utilise le temps de vol pour coder spatialement le signal reçu, il ne s'agit pas strictement d'une méthode tomographique et ne nécessite aucune acquisition multiple.


Scanners du corps entier - Ce que vous devez savoir

En utilisant une technologie qui « jette un œil » à l'intérieur des gens et promet des avertissements précoces de cancer, de maladies cardiaques et d'autres anomalies, les cliniques et les installations d'imagerie médicale du pays vantent un nouveau service pour les personnes soucieuses de leur santé : « Dépistage CT du corps entier. " Cela implique généralement de scanner le corps du menton jusqu'en dessous des hanches avec une forme d'imagerie aux rayons X qui produit des images en coupe transversale.

La technologie utilisée est appelée « tomodensitométrie à rayons X » (CT), parfois appelée « tomodensitométrie axiale » (CAT). Un certain nombre de différents types de systèmes de tomodensitométrie à rayons X sont promus pour divers types de dépistage. Par exemple, la tomodensitométrie « multi-coupes » (MSCT) et la tomodensitométrie « faisceau d'électrons » (EBCT) - également appelées « tomographie par faisceau d'électrons » (EBT) - sont des systèmes de tomodensitométrie à rayons X qui produisent des images rapidement et sont souvent promus pour le dépistage des accumulation de calcium dans les artères du cœur.

CT, MSCT et EBCT utilisent tous les rayons X pour produire des images représentant des "tranches" du corps - comme les tranches d'une miche de pain. Chaque tranche d'image correspond à une section ultra-fine qui peut être visualisée pour révéler les structures corporelles de manière très détaillée.

La TDM est reconnue comme un outil médical inestimable pour le diagnostic d'une maladie, d'un traumatisme ou d'une anomalie chez les patients présentant des signes ou des symptômes de maladie. Il est également utilisé pour planifier, guider et surveiller la thérapie. Ce qui est nouveau, c'est que la tomodensitométrie est commercialisée en tant que mesure préventive ou proactive des soins de santé auprès des personnes en bonne santé qui ne présentent aucun symptôme de maladie.

Aucun avantage prouvé pour les personnes en bonne santé

Prendre des mesures préventives, trouver des maladies insoupçonnées, découvrir des problèmes alors qu'ils sont traitables, tout cela sonne bien, presque trop beau pour être vrai ! En fait, à l'heure actuelle, la Food and Drug Administration (FDA) ne connaît aucune preuve scientifique démontrant que l'analyse du corps entier d'individus sans symptômes offre plus d'avantages que de dommages aux personnes faisant l'objet d'un dépistage. La FDA est chargée d'assurer la sécurité et l'efficacité de ces dispositifs médicaux, et elle interdit aux fabricants de systèmes de tomodensitométrie de promouvoir leur utilisation pour le dépistage corps entier des personnes asymptomatiques. La FDA, cependant, ne réglemente pas les praticiens et ils peuvent choisir d'utiliser un appareil pour toute utilisation qu'ils jugent appropriée.

Par rapport à la plupart des autres procédures de diagnostic aux rayons X, les tomodensitogrammes entraînent une exposition aux rayonnements relativement élevée. Les risques associés à une telle exposition sont largement compensés par les avantages de la tomodensitométrie diagnostique et thérapeutique. Cependant, pour le dépistage CT corps entier des personnes asymptomatiques, les bénéfices sont discutables :

  • Peut-il faire la différence entre les personnes en bonne santé et celles qui ont une maladie cachée ?
  • Les découvertes suspectes conduisent-elles à des tests invasifs supplémentaires ou à des traitements qui produisent un risque supplémentaire avec peu d'avantages ?
  • Un constat « normal » garantit-il une bonne santé ?

Beaucoup de gens ne réalisent pas que passer un examen de dépistage par tomodensitométrie du corps entier ne leur donnera pas nécessairement la « tranquillité d'esprit » qu'ils espèrent, ni les informations qui leur permettraient de prévenir un problème de santé. Un résultat anormal, par exemple, peut ne pas être grave et un résultat normal peut être inexact. Les tomodensitogrammes, comme d'autres procédures médicales, manqueront certaines conditions, et les "fausses" dérivations peuvent inciter à des tests supplémentaires inutiles.

Points à considérer si vous envisagez un dépistage corps entier :

  • Il n'a pas été démontré que le dépistage par tomodensitométrie du corps entier répondait aux critères généralement acceptés d'une procédure de dépistage efficace.
  • Les sociétés professionnelles médicales n'ont pas approuvé la tomodensitométrie du corps entier pour les personnes sans symptômes.
  • Le dépistage CT des individus à haut risque pour des maladies spécifiques telles que le cancer du poumon ou le cancer du côlon est actuellement à l'étude.
  • Le rayonnement d'une tomodensitométrie peut être associé à une très faible augmentation de la possibilité de développer un cancer plus tard dans la vie d'une personne.
  • La FDA fournit des informations supplémentaires concernant le dépistage par tomodensitométrie du corps entier sur son Site Web de tomodensitométrie (CT).

Recommandation de la FDA :

Avant de subir une procédure de dépistage par tomodensitométrie, examinez attentivement et examinez les risques et avantages potentiels et discutez-en avec votre médecin.


Vous contre TSA : comment choisir entre les scanners corporels et les palpations

Sarah Pascarella est titulaire d'une maîtrise en écriture, littérature et édition de l'Emerson College, où elle s'est spécialisée dans la rédaction de magazines et l'édition à but non lucratif. Elle est membre de la North American Travel Journalists Association et de la New England Writers Association.

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Passer par le scanner de sécurité ou obtenir une palpation ? De nombreux voyageurs se posent cette question à chaque fois qu'ils se rendent à l'aéroport. Je sais que beaucoup d'entre vous sont nerveux au sujet des scanners corporels trouvés dans les aéroports du monde entier, mais l'alternative des palpations peut également avoir peu d'attrait.

Comment déterminez-vous quelle option vous convient le mieux ? Malheureusement, il n'y a pas de règles strictes et rapides, déclare Chris Calabrese, conseiller législatif, ACLU : &ldquoSi vous pouvez &rsquot supporter l'idée que quelqu'un voit une photo nue de vous, évitez le scanner. Si vous ne voulez pas être touché, le scanner est une meilleure option que la palpation. C'est un choix entre deux options pas géniales, et chaque personne devra décider laquelle est la meilleure en fonction de ses propres préférences.


Le rayonnement, les scans DXA et vous

Les préoccupations concernant les radiations sont quelques-unes des questions les plus fréquentes que nous recevons des clients potentiels qui cherchent à faire un scan BodySpec DXA.

Lorsque nous pensons aux radiations, nous avons tendance à penser aux explosions ou aux fusions nucléaires. Mais en réalité, les radiations nous entourent et notre corps absorbe quotidiennement de petites quantités de radiations naturelles en toute sécurité.

Tous les rayonnements ne sont pas du même type, c'est pourquoi les scientifiques utilisent l'unité « sievert » pour mesurer les risques pour la santé des rayonnements. Un sievert de rayonnement provoque une maladie immédiate. Mais un sievert est une dose de rayonnement assez massive, et la plupart des doses de rayonnement sont beaucoup, beaucoup plus petites.

1 sievert (Sv) = 1000 millisieverts (mSv) = 1 000 000 microsieverts (uSv)

Et il s'avère que dans le grand schéma des choses, obtenir un scan BodySpec DXA est très sûr, même si vous scannez plusieurs fois par an (ou le même jour). En fait, obtenir un scan DXA vous donne à peu près la même quantité de rayonnement que manger 4 bananes.

Voir ci-dessous pour un tableau comparatif des niveaux d'exposition aux rayonnements provenant de différentes sources quotidiennes (et moins quotidiennes).

Exposition aux radiations La source
0,05 uSv Dormir à côté de quelqu'un
0,1 uSv Manger une banane. Les bananes sont légèrement radioactives à cause de leur potassium. De nombreux aliments contiennent des oligo-éléments radioactifs d'origine naturelle
0,25 µSv Contrôle de sécurité à l'aéroport
0,4 µSv Analyse DXA de composition corporelle complète BodySpec
1 usv Utilisation d'un ordinateur CRT ou d'un écran de télévision pendant un an
10 uSv Rayonnement de fond reçu par une personne moyenne au cours d'une journée normale. Cela vient des rayons cosmiques, de la croûte terrestre et des sols, des bâtiments, de la nourriture et des analyses médicales
40 uSv Vol aller-retour de New York à LA
70 µSv Vivre dans un immeuble en pierre, brique ou béton pendant un an
400 uSv Mammographie
1,5-1,7 mSv
(1 500 - 1 700 uSv)
Dose annuelle moyenne pour les agents de bord
2 mSv
(2 000 uSv)
Un scanner de la tête
5-6 mSv
(5 000 – 6 000 uSv)
Un scanner thoracique
13 mSv
(13 000 uSv)
Fumer 1,5 paquet de cigarettes par jour pendant un an
50 mSv
(50 000 uSv)
Limite de dose annuelle pour les travailleurs des centrales nucléaires
200 mSv
(200 000 uSv)
Dose moyenne de survivants à moins de 2,5 km des bombes atomiques d'Hiroshima et de Nagasaki. Sur 50 000 survivants, environ 850 sont décédés de leucémie ou de cancers directement attribuables aux radiations
1 Sv
(1 000 000 uSv)
Mesuré dans l'eau s'échappant du réacteur n°2 de Fukushima pendant une heure. L'exposition directe à ce niveau provoque des symptômes tels que des nausées et une diminution du nombre de globules blancs, mais pas la mort immédiate. Cependant, l'exposition à ce niveau est corrélée à un risque accru de décès futur par cancer
6 Sv
(6 000 000 uSv)
Typique pour les travailleurs de Tchernobyl décédés en un mois.

Toute personne recevant une dose de plus de 5 sieverts n'a que 50% de chances de survie


Comment fonctionnent les scanners à ondes millimétriques

Le jour de Noël 2009, Umar Farouk Abdulmutallab a tenté de faire exploser des explosifs dans ses sous-vêtements lors d'un vol Amsterdam-Détroit. Comme tous les autres actes terroristes post-11 septembre impliquant des avions, la tentative ratée d'Abdulmutallab a conduit à de nouvelles techniques et technologies de contrôle des passagers.

En décembre 2010, la Transportation Security Administration (TSA) avait introduit 500 scanners corporels - ce que l'agence gouvernementale américaine appelle des unités de technologie d'imagerie avancée - dans les aéroports du pays. Tous les scanners font la même chose : détecter les menaces métalliques et non métalliques, y compris les armes, les explosifs et autres objets, dissimulés sous des couches de vêtements. Mais ils utilisent des technologies complètement différentes.

Un type de scanner repose sur une technologie connue sous le nom de technologie de rétrodiffusion. Machines à rétrodiffusion utiliser un appareil appelé collimateur pour produire un flux parallèle de rayons X de faible énergie, qui traversent une fente et frappent un passager debout dans la machine. Un seul scanner comprend deux sources de rayonnement afin que l'avant et l'arrière de la personne puissent être imagés. Les images se forment lorsque les rayons X, qui pénètrent dans les vêtements, rebondissent sur la peau de la personne et retournent aux détecteurs montés sur la surface de la machine. Le rayonnement rebondit également sur des armes, des explosifs ou d'autres menaces dissimulées dans les vêtements ou gisant contre la peau.

L'autre type de scanner utilise une technologie concurrente connue sous le nom de onde millimétrique (mmw) imagerie. Ces machines fonctionnent sur les mêmes principes, sauf qu'elles émettent un type spécial de micro-ondes, pas de rayons X. Deux émetteurs rotatifs produisent les ondes alors qu'un passager reste immobile à l'intérieur de la machine. L'énergie traverse les vêtements, rebondit sur la peau de la personne - ainsi que sur toute menace potentielle - puis retourne à deux récepteurs, qui envoient des images, avant et arrière, à un poste d'opérateur.

Malheureusement, ce qui était censé apaiser les inquiétudes du public n'a provoqué que de l'agitation et de l'anxiété chez les passagers, les pilotes et les agents de la TSA. De nombreuses personnes ont exprimé des inquiétudes concernant les risques pour la santé du processus de numérisation pour les deux technologies. Quelle quantité de rayonnement ces machines produisent-elles ? Comment se compare-t-il aux appareils d'imagerie médicale? Et est-ce suffisant pour augmenter les taux de cancer dans la population générale ? Ensuite, il y a les questions sur la confidentialité. Les agents de la TSA peuvent-ils voir des éléments qu'ils ne devraient pas voir ? Et stockent-ils ou archivent-ils des scans au lieu de les supprimer immédiatement ?

La précipitation à répondre à ces questions a engendré un certain nombre de mythes et d'idées fausses. C'est presque comme si les scanners corporels, des machines capables de scruter profondément dans notre âme (ou du moins sous nos vêtements), étaient eux-mêmes opaques. En réalité, ils ne le sont pas. Ils tirent parti de principes scientifiques bien compris qui existent depuis des années. Levons le rideau sur les scanners à ondes millimétriques pour comprendre comment ils fonctionnent et comment ils sont utilisés dans les aéroports du monde entier.


Comment fonctionne la teinture de contraste

Le contraste peut être avalé sous forme de boisson ou injecté dans une veine. Le type d'examen que vous recevez déterminera le type de contraste dont vous aurez besoin. Il déterminera également comment il doit être administré (par voie orale ou intraveineuse). Votre corps absorbera ou éliminera naturellement les matériaux de contraste après votre examen.

Le colorant de contraste fonctionne en utilisant des substances qui interfèrent avec la façon dont l'équipement d'imagerie médicale prend vos images. Par exemple, le contraste utilisé dans un examen radiographique ou tomodensitométrique est composé d'une substance qui bloquera ou limitera le rayonnement dans certaines parties de votre corps. Cela change la façon dont les tissus qui contiennent le contraste d'imagerie médicale apparaissent sur vos images.

De même, les contrastes utilisés dans les examens magnétiques comme les IRM et les ultrasons modifient la façon dont les champs magnétiques interagissent avec les parties du corps contenant du contraste. Ainsi, le contraste ne modifie rien à l'intérieur de vous, il modifie uniquement la façon dont les équipements d'imagerie médicale voit l'intérieur de toi.

Si vous avez besoin de contraste, votre examen prendra probablement plus de temps que si vous n'aviez pas de contraste. Par exemple, il pourrait ajouter quatre heures de préparation à un scanner de cinq minutes ou faire durer une IRM de trente minutes pendant deux heures. Cela est dû au temps qu'il faut pour administrer le contraste et pour qu'il commence à fonctionner. Bien que cela prenne plus de temps, les images plus claires qu'il fournit à votre médecin valent la peine d'attendre.


Les scanners d'aéroport pour le corps entier sont-ils nocifs ?

De nombreux experts soulèvent des questions sur l'atteinte à la vie privée en raison de l'imagerie détaillée qui provient d'un scanner corporel complet, tandis que d'autres sont plus préoccupés par le potentiel de dommages à la santé d'une personne en raison de l'exposition aux rayons X (radiations). La Transportation Security Administration des États-Unis a abordé la question de l'exposition supplémentaire aux rayons X et a déclaré que les machines émettent des doses similaires à celles qu'une personne éprouverait en deux minutes de vol dans un avion.

Dans le passé, la scintigraphie corporelle n'était utilisée qu'en dernier recours lorsque tous les autres outils de diagnostic n'avaient pas réussi à trouver des tumeurs chez une personne atteinte d'un cancer. Au début des années 2000, plus de 32 millions de personnes ont subi une radiographie de leur corps à l'aide d'un appareil d'imagerie corporelle complet. Depuis lors, les chiffres ont diminué, probablement en raison du fait que les professionnels de la santé ont averti que trop d'analyses pourraient en fait être nocives au lieu d'être bénéfiques.

Passer un scanner augmente les chances de mourir d'un cancer lié aux radiations

Une équipe de chercheurs scientifiques de l'Université Columbia a rapporté dans un journal de radiologie des niveaux précis de rayonnement auxquels une personne est exposée lors d'un examen corporel complet. Les niveaux sont en fait surprenants. Les chercheurs ont découvert que les niveaux de rayonnement dans un scanner corporel complet sont égaux à ceux reçus par un survivant d'Hiroshima vivant à moins de 800 mètres de l'explosion de la bombe atomique. Bien que les risques associés à une analyse soient modérés, chaque fois qu'une personne subit une autre analyse, les chances de mourir d'un cancer lié aux rayonnements augmentent de 0,8 %.

D'autres experts ont découvert que les niveaux de rayonnement d'un seul scan peuvent suffire à produire une tumeur cancéreuse chez une personne sur 1 200. Pour les personnes qui ont un scan annuel ou les grands voyageurs qui subissent un scan aéroport complet du corps de routine, les niveaux d'exposition aux rayonnements peuvent être très dangereux et risqués. Lorsqu'il est utilisé à des fins de diagnostic, un scanner corporel complet est indéniablement bénéfique, mais lorsqu'il est utilisé pour des raisons de sécurité aéroportuaire, la ligne devient floue par la controverse. En outre, l'American Cancer Society, l'Environmental Protection Agency, la Food and Drug Administration et l'American College of Radiology déconseillent fortement d'utiliser l'analyse corporelle complète pour des raisons autres que médicales.

Aperçu

Lorsqu'il est utilisé à des fins de diagnostic, un scanner corporel complet peut être une option de sauvetage pour de nombreuses personnes. Cependant, la question demeure : les scanners corporels d'aéroport sont-ils nocifs pour l'homme ? Les professionnels de la santé et les experts en recherche sont divisés et d'autres études sont nécessaires afin de mieux comprendre à quel point l'analyse corporelle de routine peut être nocive chez l'homme. Parce que l'utilisation des machines est assez récente et qu'il n'y a pas eu assez de temps, les chercheurs ne sont pas en mesure de déterminer avec certitude dans quelle mesure les scanners corporels sont directement liés à un risque accru de cancer et de tumeurs chez les humains et seront en mesure de le faire. donc à un moment donné dans le futur.


Ultrason

Image échographique transversale d'un fœtus Source : Phillips Health Care - système iu22xMATRIX

L'échographie médicale se divise en deux catégories distinctes : diagnostique et thérapeutique.

L'échographie diagnostique peut être subdivisée en échographie anatomique et fonctionnelle. L'échographie anatomique produit des images d'organes internes ou d'autres structures. L'échographie fonctionnelle combine des informations telles que le mouvement et la vitesse des tissus ou du sang, la douceur ou la dureté des tissus et d'autres caractéristiques physiques, avec des images anatomiques pour créer des « cartes d'informations ». Ces cartes aident les médecins à visualiser les changements/différences de fonction au sein d'une structure ou d'un organe.

Échographie thérapeutique utilise également des ondes sonores au-dessus de la portée de l'audition humaine, mais ne produit pas d'images. Son but est d'interagir avec les tissus du corps de telle sorte qu'ils soient modifiés ou détruits. Parmi les modifications possibles, citons : déplacer ou pousser les tissus, chauffer les tissus, dissoudre les caillots sanguins ou administrer des médicaments à des endroits spécifiques du corps. Ces fonctions destructrices, ou ablatives, sont rendues possibles grâce à l'utilisation de faisceaux de très haute intensité qui peuvent détruire les tissus malades ou anormaux tels que les tumeurs. L'avantage des thérapies par ultrasons est que, dans la plupart des cas, elles sont non invasives. Aucune incision ou coupure n'a besoin d'être faite sur la peau, ne laissant aucune blessure ou cicatrice.

Source : Terese Winslow

Les ondes ultrasonores sont produites par un transducteur, qui peut à la fois émettre des ondes ultrasonores et détecter les échos ultrasonores réfléchis. Dans la plupart des cas, les éléments actifs des transducteurs à ultrasons sont constitués de matériaux cristallins céramiques spéciaux appelés piézoélectriques. Ces matériaux sont capables de produire des ondes sonores lorsqu'un champ électrique leur est appliqué, mais peuvent également fonctionner à l'envers, produisant un champ électrique lorsqu'une onde sonore les frappe. Lorsqu'il est utilisé dans un scanner à ultrasons, le transducteur envoie un faisceau d'ondes sonores dans le corps. Les ondes sonores sont réfléchies vers le transducteur par les frontières entre les tissus sur le trajet du faisceau (par exemple, la frontière entre le fluide et les tissus mous ou entre les tissus et les os). Lorsque ces échos frappent le transducteur, ils génèrent des signaux électriques qui sont envoyés à l'échographe. En utilisant la vitesse du son et le temps de retour de chaque écho, le scanner calcule la distance entre le transducteur et la limite du tissu. Ces distances sont ensuite utilisées pour générer des images bidimensionnelles de tissus et d'organes.

Un transducteur à ultrasons.

Lors d'un examen échographique, le technicien appliquera un gel sur la peau. Cela empêche la formation de poches d'air entre le transducteur et la peau, ce qui peut empêcher les ondes ultrasonores de passer dans le corps.

Échographie diagnostique. L'échographie diagnostique est capable d'imager de manière non invasive les organes internes du corps. Cependant, il n'est pas bon pour l'imagerie des os ou de tout tissu contenant de l'air, comme les poumons. Dans certaines conditions, l'échographie peut imager les os (comme chez un fœtus ou chez les petits bébés) ou les poumons et la muqueuse autour des poumons, lorsqu'ils sont remplis ou partiellement remplis de liquide. L'une des utilisations les plus courantes de l'échographie est pendant la grossesse, pour surveiller la croissance et le développement du fœtus, mais il existe de nombreuses autres utilisations, notamment l'imagerie du cœur, des vaisseaux sanguins, des yeux, de la thyroïde, du cerveau, du sein, des organes abdominaux, de la peau, et musculaires. Les images échographiques sont affichées en 2D, 3D ou 4D (qui est en 3D en mouvement).

La sonde à ultrasons (transducteur) est placée sur l'artère carotide (en haut). Une image échographique couleur (en bas, à gauche) montre le flux sanguin (la couleur rouge sur l'image) dans l'artère carotide. L'image de la forme d'onde (en bas à droite) montre le son du sang qui coule dans l'artère carotide.

Échographie fonctionnelle. Les applications d'échographie fonctionnelle incluent l'échographie Doppler et Doppler couleur pour mesurer et visualiser le flux sanguin dans les vaisseaux du corps ou du cœur. Il peut également mesurer la vitesse du flux sanguin et la direction du mouvement. Cela se fait à l'aide de cartes codées par couleur appelées imagerie Doppler couleur. L'échographie Doppler est couramment utilisée pour déterminer si l'accumulation de plaque à l'intérieur des artères carotides bloque le flux sanguin vers le cerveau.

Une autre forme fonctionnelle d'échographie est l'élastographie, une méthode de mesure et d'affichage de la rigidité relative des tissus, qui peut être utilisée pour différencier les tumeurs des tissus sains. Ces informations peuvent être affichées sous forme de cartes à code couleur des cartes en noir et blanc de rigidité relative qui affichent des images à contraste élevé de tumeurs par rapport aux images anatomiques ou de cartes à code couleur qui sont superposées sur l'image anatomique. L'élastographie peut être utilisée pour tester la fibrose du foie, une condition dans laquelle un tissu cicatriciel excessif s'accumule dans le foie en raison d'une inflammation.

L'échographie est également une méthode importante pour les interventions d'imagerie dans le corps. Par exemple, la biopsie à l'aiguille guidée par ultrasons aide les médecins à voir la position d'une aiguille pendant qu'elle est guidée vers une cible sélectionnée, telle qu'une masse ou une tumeur dans le sein. En outre, les ultrasons sont utilisés pour l'imagerie en temps réel de l'emplacement de l'extrémité d'un cathéter lorsqu'il est inséré dans un vaisseau sanguin et guidé le long du vaisseau. Il peut également être utilisé pour une chirurgie mini-invasive pour guider le chirurgien avec des images en temps réel de l'intérieur du corps.

Echographie thérapeutique ou interventionnelle. Les ultrasons thérapeutiques produisent des niveaux élevés de sortie acoustique qui peuvent être focalisés sur des cibles spécifiques dans le but de chauffer, d'abler ou de briser les tissus. Un type d'ultrasons thérapeutiques utilise des faisceaux sonores de haute intensité qui sont très ciblés, et est appelé ultrasons focalisés de haute intensité (HIFU). HIFU est à l'étude comme méthode pour modifier ou détruire les tissus malades ou anormaux à l'intérieur du corps (par exemple les tumeurs) sans avoir à ouvrir ou déchirer la peau ou endommager les tissus environnants. L'échographie ou l'IRM sont utilisées pour identifier et cibler le tissu à traiter, guider et contrôler le traitement en temps réel et confirmer l'efficacité du traitement. HIFU est actuellement approuvé par la FDA pour le traitement des fibromes utérins, pour soulager la douleur causée par les métastases osseuses et, plus récemment, pour l'ablation du tissu de la prostate. HIFU est également à l'étude comme moyen de fermer les plaies et d'arrêter les saignements, de briser les caillots dans les vaisseaux sanguins et d'ouvrir temporairement la barrière hémato-encéphalique afin que les médicaments puissent passer à travers.

L'échographie diagnostique est généralement considérée comme sûre et ne produit pas de rayonnement ionisant comme celui produit par les rayons X. Pourtant, les ultrasons sont capables de produire certains effets biologiques dans le corps dans des conditions et des paramètres spécifiques. Pour cette raison, la FDA exige que les appareils de diagnostic à ultrasons fonctionnent dans des limites acceptables. La FDA, ainsi que de nombreuses sociétés professionnelles, découragent l'utilisation occasionnelle des ultrasons (par exemple pour les vidéos souvenirs) et recommandent de ne les utiliser que lorsqu'il existe un véritable besoin médical.

Voici des exemples de projets de recherche en cours financés par le NIBIB qui développent de nouvelles applications des ultrasons qui sont déjà utilisées ou qui seront utilisées à l'avenir :

Imagerie d'impulsion de force de rayonnement acoustique (ARFI). ARFI est une nouvelle technique développée par des chercheurs de l'Université Duke avec le soutien de NIBIB qui utilise l'élastographie par ultrasons pour différencier les tumeurs du foie des tissus sains, ainsi que pour identifier la présence de fibrose. Cette méthode non invasive pourrait réduire les biopsies hépatiques inutiles, qui peuvent être douloureuses et parfois dangereuses. ARFI a reçu l'approbation de la FDA et est maintenant disponible dans le commerce aux États-Unis (Image à gauche avec l'aimable autorisation de Katharine Nightengale, Ph.D., Duke Biomedical Engineering).

Échographie miniature à faible coût. Tout comme les ordinateurs, les imageurs à ultrasons médicaux sont de plus en plus petits. L'un des plus grands défis consiste à connecter le transducteur à ultrasons à l'extrémité de la sonde à l'électronique d'imagerie et de traitement du signal à puce informatique. Le financement du NIBIB a été important pour démontrer ce niveau de miniaturisation extrême – en fait, un « système à l'intérieur de la sonde ».

Ce paradigme d'imagerie « système à l'intérieur d'une sonde » a ensuite été étendu au dispositif GE Vscan. Le Vscan est un échographe de la taille d'une paume, qui possède à la fois une imagerie anatomique et une capacité Doppler couleur. L'appareil est actuellement utilisé en clinique et coûte considérablement moins cher qu'un échographe de taille normale. Sa petite taille et son faible coût, ainsi que sa gamme d'applications, lui permettent d'être utilisé dans les ambulances, les salles d'urgence, les hôpitaux de campagne ou d'autres endroits éloignés. Il est actuellement utilisé dans plus de 60 pays à travers le monde. (Image Vscan à droite avec l'aimable autorisation de Kai Thomenius, Ph.D., GE).

L'échographie Doppler couleur montre un caillot bloquant le flux sanguin chez un porc. Source : Zhen Xu, Ph.D., Univ. du Michigan Après un traitement d'histotripsie de 5 minutes, le caillot a disparu et le flux sanguin complet est rétabli dans le vaisseau sanguin. Source : Zhehn Xu, Ph.D., Univ. du Michigan

Technique d'histotripsie pour dissoudre les caillots sanguins. Des chercheurs de l'Université du Michigan étudient les capacités de dissolution des caillots d'une technique d'échographie à haute intensité, appelée histotripsie, pour le traitement non invasif de la thrombose veineuse profonde (TVP). Cette technique utilise des impulsions d'ultrasons courtes et de haute intensité pour provoquer la rupture du caillot. Les chercheurs ont démontré avec succès l'efficacité de cette technique chez le porc et son utilisation possible chez l'homme. Ils travaillent actuellement sur de nouvelles méthodes pour éviter d'endommager les vaisseaux par inadvertance pendant le traitement du caillot et pour fournir une rétroaction d'imagerie en temps réel pour surveiller le traitement. Cette recherche pourrait avoir un impact significatif, car les traitements conventionnels actuels de la TVP impliquent un traitement médicamenteux et parfois l'élimination invasive des caillots, ce qui nécessite une hospitalisation de plusieurs jours et peut entraîner des complications après le traitement. En revanche, la technique d'histotripsie non invasive est 50 fois plus rapide que la technique actuelle, ne nécessite pas de médicaments ou d'agents externes et, en cas de succès, pourrait être utilisée en ambulatoire.


Un nouveau scanner de passagers utilise la technologie spatiale pour accélérer la sécurité des aéroports

Crédit : Université de Cardiff

Un scanner de passagers ultrasensible qui révèle des menaces de sécurité cachées est en cours d'essai à l'aéroport de Cardiff au Royaume-Uni.

Le scanner, qui utilise la technologie spatiale pour imager la chaleur du corps humain, est le résultat d'une collaboration entre Sequestim Ltd. et des scientifiques de l'Université de Cardiff.

L'apprentissage par ordinateur permet au scanner de faire la distinction entre les menaces et les non-menaces, mais sans que les passagers n'aient besoin de rester immobiles ou de retirer leurs vêtements de dessus.

Dans le monde, environ 12 millions de passagers voyagent en avion chaque jour sur 120 000 vols.

La technologie a le potentiel de réduire les files d'attente dans les terminaux d'aéroport car elle contrôle les personnes en mouvement. Cela aura également un impact sur l'efficacité de la sécurité et contribuera à assurer la sécurité des passagers.

"Le nombre de passagers devrait doubler en 20 ans, mettant les installations de sécurité des aéroports sous une pression immense", a déclaré Ken Wood, directeur des ventes et du marketing de Sequestim Ltd, une coentreprise entre l'Université de Cardiff et QMC Instruments Ltd.

« Notre scanner combine un certain nombre de technologies de pointe développées par notre équipe ici au Royaume-Uni. Il utilise le corps humain comme source de « lumière », contrairement aux scanners existants qui traitent les ondes millimétriques réfléchies et diffusées pendant que le passager est nécessaire pour prendre la pose."

"Notre système n'a besoin que de quelques secondes pour faire son travail. Les passagers qui traversent normalement la sécurité n'auraient plus besoin d'enlever leurs manteaux et vestes, ni de retirer leurs objets personnels tels que les téléphones."

L'essai se déroule en privé, sur invitation uniquement, du 4 au 7 décembre 2018 et n'affectera pas les trajets des passagers.

Le projet est l'un des huit à recevoir une partie du financement de 1,8 million de livres mis à disposition par le gouvernement britannique plus tôt cette année dans le cadre d'un concours sur le thème de l'accélérateur de défense et de sécurité. Dans le cadre du programme quinquennal Future Aviation Security Solutions (FASS), l'initiative de plusieurs millions de livres cherche des idées innovantes telles que ce nouveau scanner de passagers pour aider à renforcer la sécurité de l'aviation.

Construit à l'origine pour étudier les confins de l'univers, la technologie utilisée est si sensible qu'elle pourrait voir une ampoule de 100 W à une distance de 500 000 miles (deux fois la distance de la Lune).

Le scanner « apprend » rapidement la différence entre les articles qui peuvent et ne peuvent pas être emportés dans un avion, réduisant ainsi le risque de fausses alarmes qui gênent les passagers et ralentissent le contrôle.

« La technologie des détecteurs a été développée à l'origine pour étudier les phénomènes astronomiques les plus lointains. Par exemple, nous étudions comment les étoiles naissent de gigantesques nuages ​​de gaz et de poussière », a expliqué M. Wood.

Crédit : Université de Cardiff

"Il détecte les ondes millimétriques, qui sont comme la lumière visible mais à une longueur d'onde plus de mille fois plus longue. La capacité du scanner à révéler des objets cachés a également suscité l'intérêt de Border Force, responsable des opérations de contrôle des frontières de première ligne du Royaume-Uni à ports aériens, maritimes et ferroviaires.

L'essai aéroportuaire vise à prouver que l'imagerie térahertz passive est robuste, polyvalente, rapide et pratique.

La ministre britannique de l'Aviation, Liz Sugg, a déclaré : « Nous avons une fière histoire d'innovation ici au Royaume-Uni et la sécurité des passagers dans tous les modes de transport reste une priorité importante pour le gouvernement. Le programme Future Aviation Security Solutions démontre notre soutien aux projets pionniers qui peuvent aider pour réduire les menaces à la sécurité dans les aéroports. Je suis ravi de constater que le financement accordé à Sequestim a aidé l'équipe à utiliser la technologie spatiale et à la tester dans le cadre d'un nouveau système de contrôle des passagers à l'aéroport de Cardiff. »

L'aéroport de Cardiff a été acheté par le gouvernement gallois pour 52 millions de livres sterling en 2013. Près de 1,5 million de passagers ont transité par l'aéroport en 2017. L'essai du scanner de passagers en décembre représente une première pour le pays de Galles et une collaboration locale avec un potentiel d'impact énorme.

Le premier ministre du Pays de Galles, Carwyn Jones, a déclaré : « Le gouvernement gallois et l'aéroport de Cardiff sont ravis d'accueillir l'essai de validation de principe de la technologie innovante de Sequestim. Cette caméra de sécurité de pointe promet non seulement une énorme amélioration de notre expérience de l'air voyage, mais apporte également la perspective de création d'emplois puisque Sequestim vise à fabriquer les futurs scanners ici au Pays de Galles. »

Le but de l'essai est de permettre aux membres clés de l'industrie, au Centre pour la protection des infrastructures nationales, à l'Autorité de l'aviation civile et à d'autres organismes gouvernementaux, dont BorderForce, de voir la technologie en action.


Le spectre électromagnétique : rayonnement non ionisant

Le rayonnement existe tout autour de nous, à la fois de sources naturelles et artificielles, et se présente sous deux formes : ionisant et non ionisant radiation.

Rayonnement ionisant est une forme d'énergie qui agit en éliminant les électrons des atomes et des molécules de matériaux qui comprennent l'air, l'eau et les tissus vivants. Les rayonnements ionisants peuvent voyager sans être vus et traverser ces matériaux.

Qu'est-ce que le rayonnement non ionisant ?

Rayonnement non ionisant existe tout autour de nous à partir de nombreuses sources. Il se trouve à gauche des rayonnements ionisants sur le spectre électromagnétique dans la figure ci-dessous.

  • Rayonnement radiofréquence (RF) utilisé dans de nombreuses applications de diffusion et de communication
  • Micro-ondes utilisés dans la cuisine à domicile
  • Rayonnement infrarouge utilisé dans les lampes chauffantes

La ligne de démarcation entre les rayonnements ionisants et non ionisants se situe dans la partie ultraviolette du spectre électromagnétique [montré dans l'illustration du spectre électromagnétique ci-dessus]. Le rayonnement dans la bande ultraviolette et à des énergies inférieures (à gauche de l'ultraviolet) est appelé rayonnement non ionisant, tandis qu'aux énergies plus élevées à droite de la bande ultraviolette est appelé rayonnement ionisant.

Lorsque nous nous déplaçons vers la gauche de la bande de lumière visible dans la figure ci-dessus, nous passons à des fréquences plus basses. Par &ldquofréquence&rdquo, nous entendons la vitesse à laquelle ces ondes montent et descendent. Plus la fréquence est basse, plus l'énergie est basse.

Dans ces fréquences plus basses sur le côté gauche du spectre électromagnétique, nous trouvons des rayonnements infrarouges, micro-ondes, radio et cellulaires.

En termes simples, le rayonnement non ionisant diffère du rayonnement ionisant par la façon dont il agit sur des matériaux comme l'air, l'eau et les tissus vivants.

Contrairement aux rayons X et à d'autres formes de rayonnement ionisant, le rayonnement non ionisant n'a pas assez d'énergie pour éliminer les électrons des atomes et des molécules. Les rayonnements non ionisants peuvent chauffer des substances. Par exemple, le rayonnement micro-ondes à l'intérieur d'un four à micro-ondes chauffe rapidement l'eau et les aliments.

Nous sommes quotidiennement exposés à de faibles niveaux de rayonnement non ionisant. L'exposition à des quantités directes et intenses de rayonnement non ionisant peut endommager les tissus en raison de la chaleur. Ceci n'est pas courant et constitue principalement une préoccupation sur le lieu de travail pour ceux qui travaillent sur de grandes sources d'appareils et d'instruments à rayonnement non ionisant.

Risque d'exposition aux rayons ultraviolets (UV)

Le rayonnement ultraviolet (UV) fait naturellement partie du rayonnement solaire et est émis par les lumières noires, les lits de bronzage et l'éclairage à arc électrique. Des niveaux quotidiens normaux de rayonnement UV peuvent être utiles et produire de la vitamine D. L'Organisation mondiale de la santé (OMS) recommande 5 à 15 minutes d'exposition au soleil 2 à 3 fois par semaine pour obtenir suffisamment de vitamine D.

Trop de rayonnement UV peut provoquer des brûlures de la peau, un vieillissement prématuré de la peau, des lésions oculaires et un cancer de la peau. La majorité des cancers de la peau sont causés par l'exposition aux rayons ultraviolets.

Le bronzage au moyen de lits de bronzage et d'appareils de bronzage expose le consommateur aux rayons UV. L'exposition aux lits de bronzage et aux appareils de bronzage augmente également le risque de développer un cancer de la peau.

Risque lié à l'exposition aux radiofréquences (RF) et aux micro-ondes

Une exposition directe et intense aux radiofréquences (RF) ou aux micro-ondes peut endommager les tissus en raison de la chaleur. Ces expositions plus importantes pourraient provenir d'appareils industriels sur le lieu de travail.