Les rayons X (R-X pour simplifier dans la suite du texte) sont un rayonnement électromagnétique de haute énergie et courte longueur d’onde. Dans le spectre des rayonnements, ils se situent à la droite de la lumière (qui se décompose elle-même du rouge au violet dans son spectre énergétique, c’est l’arc en ciel!). Sur le même spectre les ondes radio, micro-ondes et infrarouges se trouvent à gauche (basse énergie et plus grande longueur d’onde).

La raison de l’utilisation des R-X est bien simple. Ils ont la capacité de traverser la matière et d’illuminer certains sels minéraux. La combinaison de ces deux caractéristiques permet l’obtention de films radiographiques.

La découverte des R-X remonte à 1895 par un physicien allemand du nom de Roentgen. Ne sachant trop quel nom donner à ses nouveaux rayons, il les a baptisés du nom de la constante mathématique de l’inconnu ie. « X »!  Le Roentgen est devenu l’unité de mesure de l’exposition aux R-X.

Une autre caractéristique intéressante des R-X est le fait qu’ils se déplacent en ligne droite. Ils interagissent avec la matière traversée étant plus ou moins absorbés en fonction de l’épaisseur et du type de tissus rencontré.  L’os en absorbera beaucoup, le poumon beaucoup moins.  De ce fait, la quantité de rayons qui ressort des tissus sera variable selon le matériel traversé. Par contre, n’étant pas dévié, l’endroit atteint sur la plaque par le rayon représentera toujours le contenu du tissu en ligne droite en amont.

Les R-X sont produits dans un tube sous vide contenant un pôle positif et négatif (cathode et anode) dans lequel on fait circuler un courant à haut voltage.  Celui-ci entraîne un déplacement d’électrons de la cathode vers l’anode.  Le déplacement d’électrons qui s’ensuit s’accompagne d’une émission de R-X utilisés pour l’imagerie. 

Émissions des rayons X.  Les électrons soumis à un haut voltage sur la cathode bombardent l’anode et émettent des rayons X dans le processus.

À noter que, contrairement à la radioactivité, l’émission de rayons X ne survient que lorsque qu’un haut voltage est appliqué.  Dès qu’on relâche le bouton il n’y a plus aucune radiation!

Tout comme le filament d’une ampoule incandescente, les tubes à R-X ont une durée de vie utile et doivent être remplacés périodiquement lorsque l’efficacité du processus de génération des R-X diminue.  Cela représente, avec l’électricité requise, une partie significative des dépenses de fonctionnement.

Les R-X une fois émis circulent donc en ligne droite vers une cible. Leurs propriétés d’interactions avec la matière déterminent leur utilisation.

Allons-y à l’envers. Voyons d’abord ce qui se passe au niveau du film atteint (nous verrons ensuite ce qui se passe dans les tissus humains traversés).

Pendant longtemps les films radiologiques étaient constitués d’un support en plastique contenant des sels d’argent. L’absorption de R-X par ces sels déclenche une réaction physico chimique qui modifie leurs propriétés. Il ne restait plus qu’à faire transiter ces films dans un appareil de développement (processus similaire aux films photographiques, avant l’ère du digital) pour obtenir une image radiologique.

Aujourd’hui, les films avec nitrate d’argent ont été remplacés par des capteurs contenant diverses substances qui ont la propriété d’émettre de la lumière lorsqu’ils sont stimulés par les R-X.

Un petit mot sur les avantages de l’imagerie digitale. Au-delà de la vitesse d’acquisition, il y a d’autres gains à considérer.

Revenons donc un peu en arrière. Avant d’atteindre le films les rayons X doivent traverser le patient.  Que se passe-t-il donc à cet endroit?

Les rayons X sont ionisants. C’est-à-dire qu’ils ont la capacité de modifier la structure des atomes rencontrés en déplaçant des électrons rendant les atomes en charge positives ou négatives (création d’ions).

Ce phénomène se produit de façon aléatoire et est fonction de la dose reçue. Plus elle est élevée et plus la réaction sera forte. La sensibilité de chaque tissu humain varie également. Les tissus reproducteurs (seins, ovaires, testis) sont les plus sensibles.

Donc tout est fonction de la dose reçue. À faible dose, l’effet est minime et les mécanismes de surveillance du corps peuvent réparer les altérations subites. Il faut comprendre que ceci est bien ancré dans notre processus d’évolution puisque tout être humain est exposé quotidiennement à des rayons ionisants autres que les rayons X – les rayons du soleil et le radon en sont deux exemples.

À dose très forte, la mort cellulaire survient. C’est l’effet recherché par la radiothérapie ciblée dans les cas de cancer. Entre les deux extrêmes que sont l’absence d’effet et la mort cellulaire se trouve un continuum de réactions possibles allant de l’altération minime réparable aux lésions plus graves mais non mortelles, dont les lésions tératogènes sont le meilleur exemple.

Ces lésions tératogènes sont des anomalies de développement physiologique, particulièrement importantes durant l’embryogénèse et la vie in utero. C’est pourquoi l’exposition aux rayons X doit absolument être évitée durant la grossesse.

Le « Tricorder » du Dr McCoy (Bones) de Star Treck n’existant qu’en science-fiction et la radiologie moderne étant bien évoluée mais toujours imparfaite, il est souvent difficile de se retrouver dans les divers examens utilisés pour dépister ou diagnostiquer diverses conditions médicales.

Chaque examen a ses forces et faiblesses découlant des principes physiques qui soutiennent son fonctionnement.  

Le travail du radiologue est double. Il doit bien sûr comprendre les images créées par les divers examens réalisés. C’est l’interprétation radiologique. Mais il doit aussi sélectionner le meilleur examen en fonction du diagnostic suspecté. C’est un volet sous-estimé mais vraiment très important de l’acte radiologique.

Cette section de notre site vise donc à satisfaire la curiosité de ceux d’entre vous qui souhaitent comprendre un peu plus. La discussion ne se veut pas exhaustive mais bien une vulgarisation générale.  Ceux qui voudront pousser plus loin retrouveront sur le web plein d’autres sources pertinentes.