Imagerie médicale par rayons X - Caractérisation des détecteurs de rayons X

Cet article présente les fondements théoriques des techniques de caractérisation des détecteurs de rayons X. Après un rappel très succinct mais indispensable d'analyse de Fourier, il introduit la notion de MTF ( Modulation Transfer Function ) qui mesure la performance en résolution d'un détecteur, en explicitant les contributions de ses différentes composantes (scintillateur et matrice de pixels notamment). Ensuite, les notions de bruits quantique et électronique sont présentées, ainsi que le paramètre qui permet de les synthétiser (le NPS ou fonction de Wiener). Les différentes contributions au NPS ( Noise Power Spectrum ) sont explicitées, y compris celles qui sont liées aux effets de sur-échantillonnage et au repliement de spectre dans le cas d'un détecteur pixellisé.

Une troisième partie définit la notion de rapport signal sur bruit, d'abord ramené à un pixel élémentaire. Elle est généralisée dans une quatrième partie lorsque sont introduits le NEQ ( Noise-Equivalent Quanta ) et la DQE ( Detective Quantum Efficiency ). Cette dernière est aujourd'hui un facteur de mérite universellement utilisé pour quantifier les performances d'un détecteur numérique, et elle ne mesure rien de moins que la dégradation du rapport signal-sur-bruit induite par le détecteur en fonction de la fréquence spatiale. Autrement dit, elle quantifie la perte d'information attribuable au détecteur ou, autre façon de la présenter, elle estime la dose perdue au niveau du détecteur, qu'il faudra compenser par un surplus de dose au niveau du patient pour atteindre une qualité d'image donnée : plus élevée sera la DQE, plus faible sera la dose à laquelle le patient sera exposé.

En toute fin de cet article, d'autres paramètres importants sont également introduits de façon plus succincte, en particulier la vitesse de lecture.

Les technologies de détecteurs plats, qu'ils soient à détection directe ou indirecte, constituent le fil conducteur de cet article, mais l'ensemble des notions présentées peut s'appliquer à toute sorte de détecteurs de rayons X, quitte à adapter ici ou là telle ou telle formule.