Comment bien choisir un capteur plan

Le capteur plan présente des avantages par rapport au film tels que la sensibilité ou une meilleure reproductibilité du processus mais également des inconvénients tels que le coût ou la moins grande résolution spatiale. Voici une liste plus exhaustive des avantages et inconvénients :

• Avantages :
  • Sensibilité : la sensibilité correspond à la plus petite variation d’absorption des rayons X mesurable. Un capteur plan est plus sensible qu’un film et permet donc de diminuer la dose de rayons X nécessaire pour réaliser un cliché.
  • Réduction du temps nécessaire à l’acquisition d’une image.
  • Réduction des coûts d’exploitation : à moyen ou long terme, il est possible de réaliser des économies de films et de produits chimiques (après 2 à 3 ans minimum).
  • Efficacité : meilleure reproductibilité du processus.
  • Possibilité de traitements logiciels : certains logiciels peuvent être installés pour permettre une amélioration de l’image, la détection de contours ou une aide au diagnostic.
  • Stockage des clichés simplifié : les capteurs génèrent des images qui ne dépassent pas quelques dizaines de Mo par radio.
  • Portabilité : les capteurs plans sont plus pratiques et faciles à mettre en place (en radiographie mobile et vétérinaire notamment).

•  Inconvénients :
  • Coût : pour une faible utilisation le choix d’un capteur plan par rapport à un film traditionnel reviendra plus cher.
  • Obsolescence : certaines technologies deviennent obsolètes et n’ont plus de support technique.
  • Moins grande résolution spatiale comparée aux films : un film offre environ 10 pl/mm (jusqu’à 20 en mammographie) tandis qu’un capteur plan matriciel offre 2,5 à 3,5 pl/mm.
  • Artéfacts dans la numérisation du signal.
  • Dose creep : à la différence d’un film, une image digitalisée est de meilleure qualité quand elle est surexposée. Afin d’éviter l’apparition de bruit induite par le capteur lié à la sous-exposition des images, les techniciens peuvent être poussés à accroître la dose d’exposition aux rayonnements, conduisant au phénomène de “dose creep”.

Un capteur plan portable et sans fil de la marque Canon

Plusieurs critères sont à prendre en compte lors de l’achat d’un capteur plan afin de faire le meilleur choix possible tels que la qualité de l’image, l’application concernée ou la taille du support. Voici la liste des critères :

• Qualité de l’image : on cherche le meilleur rapport “contrast-to-noise ratio”, à savoir un très bon contraste avec peu de bruit.
• Application : plusieurs applications sont possibles pour un capteur plan, vous trouverez notamment des capteurs plans pour mammographie, capteurs plans pour la radiologie numérique conventionnelle, pour la radiologie numérique interventionnelle (angiographie notamment), ou encore la radiologie mobile/outdoor (capteur plan pour radiographie vétérinaire).
• Taille du support : plusieurs formats existent notamment 14×14 pouces, 17×14, 11×11, etc.
• Coût
• Durabilité / Fragilité
• Options disponibles : plusieurs options existent telles que la portabilité, la liaison sans fil, l’étanchéité, etc.

Il est difficile de déterminer exactement comment les performances des capteurs plans vont évoluer avec le temps, malgré certaines études sur leur vieillissement.

Notons simplement que la sensibilité des détecteurs avec scintillateur diminue avec le temps et dépend en premier lieu du nombre de clichés réalisés.

Pour des capteurs SwissRay, par exemple, la durée de vie est de cinq ans minimum. Les capteurs Canon quant à eux sont garantis pour 210 000 clichés et sept ans de durée de vie.

Le principe d’un capteur plan est de transformer un faisceau de rayons X d’énergie allant de 20 à 120 KeV en signal électrique, qui sera ensuite numérisé. Il existe trois principales techniques de fonctionnement de capteurs plans dits à conversion directe ou à conversion indirecte. Ces trois technologies dépendent du nombre d’étapes nécessaires pour transformer un faisceau de photons X en signal électrique.

• Les capteurs plans à conversion directe « Sélénium amorphe + Matrice TFT » :
  • Étape n°1 (capture) : une plaque de sélénium amorphe servant de photoconducteur convertit directement les photons X en charges électriques.
  • Étape n°2 (collecte) : les charges électriques produites sont récupérées sans autre conversion par une matrice de transistors TFT. Ces valeurs électriques analogiques sont ensuite numérisées, et la formation d’une image digitale devient alors possible.

• Les capteurs plans à conversion indirecte « CsI + Photodiodes » (1er type) :
  • Étape n°1 (capture) : une couche d’iodure de césium (servant de scintillateur) convertit les photons X en photons lumineux.
  • Étape n°2 (conversion) : une couche de silicone amorphe (photodiode) convertit les photons lumineux en faisceau d’électrons.
  • Étape n°3 (collecte) : les charges électriques produites sont récupérées sans autre conversion par une matrice de transistors TFT.

• Les capteurs plans à conversion indirecte « Csl + Matrice CCD » (2ème type) :
  • Étape n°1 (capture) : une couche d’iodure de césium (servant de scintillateur) convertit les photons X en photons lumineux.
  • Étape n°2 (conversion et collecte) : ces photons lumineux sont ensuite convertis en charges électriques par des capteurs CCD.

Attention : ne sont pas présentés dans ce guide d’achat :

• Les capteurs CR : la conversion des rayons X en un signal électrique n’est pas immédiate. Les photons X créent des charges piégées dans le matériau (un scintillateur) qui seront ensuite libérées par la stimulation d’un rayon laser.
• Les photomultiplicateurs : ils sont utilisés pour les intensifications d’images et sont souvent intégrés dans les amplificateurs de brillance.

Chacune des trois techniques de fonctionnement évoquées à la question précédente présente des avantages et des inconvénients que nous énonçons ci-dessous :

• Capteurs plans à conversion directe avec Sélénium amorphe + Matrice TFT :
  • Avantages : excellente résolution spatiale.
  • Inconvénients : faible absorption des rayons X par le sélénium (sauf en mammographie où l’absorption est supérieure à 90%) ; non utilisable pour des examens dynamiques (le sélénium est rémanent, il faut donc l’effacer entre deux expositions) ; risque de détruire la matrice de transistors TFT si on essaie d’augmenter la dose pour pallier la faible absorption des rayons X par le sélénium.

• Capteurs plans à scintillateur Csl + Photodiodes :
  • Avantages : bonne absorption des rayons X par le scintillateur en radiologie conventionnelle ; détecteur non rémanent ; faible coût et faible consommation par rapport aux CCD (la matrice de transistors couplés aux photodiodes est généralement constituée de CMOS : moins chers que les CCD et consommant dix fois moins).
  • Inconvénients : échauffement important du détecteur (à cause d’une fréquence de lecture très rapide, il a donc besoin d’être refroidi).

• Capteurs plans à scintillateur Csl + Matrice CCD :
  • Avantages : capteurs très rapides (utiles pour les applications dynamiques comme l’angiographie) ; bonne sensibilité (réduction de dose nécessaire); bonne linéarité entre la réponse et l’intensité ; les CCD sont de bons capteurs de lumière émise par les scintillateurs et moins sensibles au bruit (comparés aux CMOS).
  • Inconvénients : petite taille des CCD par rapport aux CMOS : perte de certains photons X quand un grand FOV est nécessaire.