Analyse de mouvement aux rayons X | Procédure | 2 Techniques importantes | Applications

Analyse de mouvement aux rayons X

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Qu'est-ce que la radiographie?

Les rayons X sont des rayonnements électromagnétiques d'une longueur d'onde allant de 10-8 - 10-11 m (fréquences entre 3 × 1019 et 3 × 1016 Hz). Les rayons X sont utilisés pour annuler les cellules cancéreuses, dans les appareils à rayons X, l'analyse du mouvement, la radiothérapie, la tomodensitométrie, radiographie projectionnelle, etc.

Qu'est-ce que l'analyse de mouvement aux rayons X?

L'analyse de mouvement aux rayons X fait référence au processus de suivi du mouvement d'objets ou de corps à l'aide de rayons X. Dans cette technique, l'objet à analyser est placé au centre du faisceau de rayons X pour l'imagerie en utilisant un intensificateur d'image ou une caméra à grande vitesse. Cela permet d'enregistrer des vidéos de haute qualité de mouvements d'objets échantillonnés plusieurs fois par seconde. La technologie d'analyse de mouvement X-Ra peut être modifiée en termes de paramètres de rayons X pour visualiser des structures spécifiques dans un corps, telles que les os ou le cartilage. La mesure du mouvement squelettique est d'une grande importance dans l'étude de l'énergétique des vertébrés, du contrôle moteur et de la biomécanique.

Qu'est-ce qu'un intensificateur d'image?

Intensificateurs d'image: Un intensificateur d'image est un appareil qui fonctionne avec des rayons X pour des processus «en temps réel» comme les études de contraste des organes creux par fluoroscopie ou pour les procédures d'angiographie. La conversion des rayons X en lumière visible se produit à très haute intensité par rapport aux écrans fluorescents.

Analyse de mouvement aux rayons X
Représentation schématique d'un intensificateur d'image à rayons X. (Détecteurs à rayons X) Source de l'image: KieranmaherXiiSchématique, marqué comme domaine public, plus de détails sur Wikimedia Commons

Quels sont les types d'imagerie par rayons X?

Planaire: L'imagerie planaire permet de suivre le mouvement des objets dans un plan bidimensionnel de la radiographie. Ceci est effectué par une caméra et un seul émetteur de rayons X. L'analyse de mouvement est menée parallèlement au plan d'imagerie de la caméra afin que le mouvement de l'objet puisse être suivi avec précision. L'imagerie est réalisée dans le plan sagittal pour l'analyse de la marche afin que l'on puisse réaliser un suivi très précis des grands mouvements. De nos jours, des méthodes ont été inventées pour analyser les 6 degrés de liberté de mouvement à partir d'une radiographie plane et d'un modèle de l'objet à suivre.

Ces instruments peuvent fonctionner comme des détecteurs numériques directs, c'est-à-dire qu'ils peuvent convertir directement les photons de rayons X en charges électriques qui forment une image numérique. Dans les détecteurs numériques indirects, les photons X sont d'abord transformés en lumière visible puis en signaux électriques. Les détecteurs numériques indirects et directs sont capables de détecter et de transformer le signal électronique résultant en une image numérique en utilisant des transistors à couches minces.

Un système d'imagerie à rayons X planaire. Analyse de mouvement aux rayons X Source de l'image: Michel Dorausch de Venise, Appareil à rayons X dans un cabinet de chiropratique - novembre 2006CC BY-SA 2.0

Biplan: L'imagerie biplanaire permet de suivre le mouvement des objets en expansion à un volume 3-D du plan d'imagerie de la radiographie. Ceci est effectué par une caméra et deux émetteurs de rayons X. L'imagerie se produit à l'intersection de deux faisceaux de rayons X. Pour cette raison, la taille totale est limitée par la surface des émetteurs de rayons X. Cette technique n'est parfois pas réalisable car il n'y a qu'un seul émetteur de rayons X disponible la plupart du temps.

Un exemple d'installation d'un système de fluoroscopie biplanaire sur un rat. Analyse des mouvements aux rayons X. Source de l'image: Matthew F.Bonnan, Jason Shulman, Radha Varadharajan, Corey Gilbert, Mary Wilkes, Angela Horner, Elizabeth Brainerd, Journal.pone.0149377.g001CC BY-SA 4.0

Quelles sont les techniques de suivi dans l'analyse des mouvements par rayons X?

Il existe deux types de techniques de suivi dans l'analyse des mouvements par rayons X:

  1. Marqué: La technique de suivi avec marquage utilise des marqueurs réfléchissants pour capturer des images. Le marqueur choisi doit être opaque dans l'image radiographique donnée. Les marqueurs sont soit placés sur la peau du sujet, soit implantés dans les os du sujet, pour suivre le mouvement des os sous-jacents. Ces marqueurs sont ensuite suivis par rapport à la ou aux caméras à rayons X et le mouvement observé est mappé aux corps anatomiques locaux.
  2. Sans marqueur: Avec la technologie moderne, il est désormais possible de suivre le mouvement sans utiliser de marqueurs radio-opaques. L'objet à analyser peut être superposé sur les images de la vidéo radiographique à chaque image à l'aide d'un modèle 3D de l'objet. L'orientation du modèle 3D de l'objet est suivie par rapport à la ou aux caméras à rayons X. Le mouvement observé est mappé aux mouvements anatomiques standard à l'aide d'un système de coordonnées local.
Cela montre un système de marqueur actif à haute résolution identifié de manière unique avec une résolution de 3,600 × 3,600 à la fréquence de 960 hertz fournissant des positions submillimétriques en temps réel. Analyse de mouvement aux rayons X. Source de l'image: Hipocrite at Wikipedia anglaisMarqueur actif2, marqué comme domaine public, plus de détails sur Wikimedia Commons

Comment l'analyse aux rayons X est-elle effectuée?

Dans le cas de l'imagerie planaire aux rayons X, le mouvement des marqueurs est suivi à l'aide d'un logiciel spécialisé. Le logiciel peut être contrôlé manuellement ou automatiquement pour localiser les objets pour chaque image de la vidéo. Le suivi automatique, cependant, nécessite une supervision manuelle pour obtenir des résultats optimaux. Les résultats du suivi sont ensuite mis en œuvre sur les corps anatomiques locaux.

Dans le cas de l'imagerie radiographique biplanaire également, le mouvement des marqueurs est suivi à l'aide d'un logiciel spécialisé. Semblable à l'imagerie planaire, le logiciel peut être contrôlé manuellement ou automatiquement pour localiser les objets pour chaque image de la vidéo. Cependant, dans l'imagerie biplanaire, le suivi doit être effectué sur les deux images vidéo simultanément. dans ce cas, les deux caméras à rayons X doivent être étalonnées à l'aide d'un objet de volume connu. Les résultats du suivi sont ensuite mis en œuvre sur les corps anatomiques locaux.

Quelles sont les applications de l'analyse de mouvement aux rayons X?

L'analyse des mouvements par rayons X est utilisée pour

  • Mesure de la cinématique des membres inférieurs dans l'analyse de la marche humaine.
  • Effectuer une analyse de couple de joint par une combinaison d'analyse de mouvement aux rayons X avec plates-formes de force.
  • Quantifier l'arthrose du genou.
  • Estimation des zones de contact du cartilage du genou.
  • Analyse des résultats de la réparation de la coiffe des rotateurs en observant les images de l'articulation de l'épaule.
  • Analyse de la locomotion animale.
  • Analyser les morphologies en mouvement comme la mastication du porc et le mouvement du articulation temporo-mandibulaire chez les lapins.
  • Enregistrement du mouvement osseux masqué par les tissus mous.
  • Mesure du mouvement squelettique.

Pour en savoir plus sur les rayons X, visitez https://lambdageeks.com/x-ray-detector-definition-2-important-types/

À propos de Sanchari Chakraborty

Je suis un apprenant passionné, actuellement investi dans le domaine de l'optique appliquée et de la photonique. Je suis également membre actif de SPIE (Société internationale pour l'optique et la photonique) et OSI (Optical Society of India). Mes articles visent à mettre en lumière des sujets de recherche scientifique de qualité d'une manière simple mais informative. La science évolue depuis des temps immémoriaux. Alors, j'essaie de ma part de puiser dans l'évolution et de la présenter aux lecteurs.

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