Rayons X

X-Ray Définition

Les rayons X sont un type de rayonnement électromagnétique. Leurs fréquences vont de$3\times {10}^{16}\mathrm{Hz}$à$3\times {10}^{19}\mathrm{Hz}$. Ils ont la deuxième fréquence et la deuxième énergie les plus élevées de tout le spectre électromagnétique, seuls les rayons gamma les surpassant. Les rayons X sont si énergétiques qu'ils sont considérés comme un type de rayonnement ionisant, ce qui signifie qu'ils ont l'énergie d'ajouter ou d'enlever des électrons aux atomes ou aux molécules avec lesquels ils interagissent, produisant ainsi des ions chargés. Les rayons X peuvent également traverser des matériaux opaques à la lumière visible. Les rayons X à haute énergie ont un pouvoir de pénétration plus important que ceux à faible énergie, ce qui signifie qu'ils peuvent pénétrer plus profondément dans un objet avant d'être absorbés.

Exemples de rayons X

Les objets chauds de l'espace émettent naturellement des rayons X, comme les pulsars, les restes de supernovae ou même le disque d'accrétion qui se forme autour d'un trou noir ! Les rayons X étant une forme de rayonnement électromagnétique, ils voyagent à la vitesse de la lumière dans le vide et peuvent éventuellement, après de nombreuses années, atteindre la Terre. Heureusement, notre atmosphère bloque pratiquement tous ces rayons nocifs, de sorte qu'ils ne peuvent pas nous blesser à la surface de la Terre.

Cependant, il existe également des sources naturelles de rayons X sur Terre. De faibles niveaux de matières radioactives peuvent être trouvés dans le sol et dans les profondeurs du sous-sol. Le radon, l'uranium et le thorium sont des exemples de matières radioactives. Ces sources de rayons X contribuent au rayonnement de fond.

Vestige de supernova de Tycho, brillant par ses rayons X.

L'un des moyens de produire artificiellement des ondes de rayons X consiste à accélérer des électrons à travers une haute tension dans une cible métallique. Lorsque les électrons entrent en collision avec le métal, ils ralentissent et libèrent leur énergie cinétique perdue sous forme de rayons X. Il s'agit essentiellement d'une recréation de l'expérience originale de Wilhelm Roentgen. La plupart des appareils à rayons X médicaux et industriels utilisent cette technique pour générer des rayons X, puis les utiliser dans une variété d'applications différentes.

Utilisations des rayons X en médecine

Rayons X : Imagerie interne

Roentgen a rapidement découvert le potentiel d'utilisation des rayons X en médecine. Les organes contenant des tissus mous tels que les poumons, le cœur, la vessie ou la peau absorbent partiellement les rayons X à des taux différents en fonction de leur densité, tandis que les os absorbent presque complètement tous les rayons X entrants. Les os contiennent du calcium qui a un numéro atomique plus élevé que les atomes des autres tissus du corps, comme l'hydrogène, l'oxygène ou le carbone, ce qui contribue largement à la densité radiologique.

Procédure de radiographie

Un patient est placé entre un générateur de rayons X et une plaque photographique. Le radiographe qui fait fonctionner la machine se tient derrière une épaisse plaque de plomb pour le protéger, car il serait autrement exposé à des rayons X nocifs plusieurs fois par jour. Le patient doit rester complètement immobile car le mouvement peut rendre les images floues. La plaque photographique s'assombrit lorsqu'elle absorbe les rayons X du générateur, tandis que des ombres blanches apparaissent là où les os absorbent les rayons X avant qu'ils n'atteignent la plaque. Ce contraste élevé générera une radiographie (image aux rayons X).

Imagerie directe d'un os à l'aide de rayons X, adaptée de l'image de Wikimedia Commons.

Risques liés aux rayons X

C'est le pouvoir de pénétration plus élevé des rayons X qui nous permet de réaliser des scans internes détaillés du corps humain ou d'autres objets. Cependant, les rayonnements ionisants d'un scanner à rayons X peuvent causer des dommages catastrophiques à notre ADN. Les molécules qui composent nos gènes peuvent muter, ce qui pourrait éventuellement conduire à un cancer ! Avant que les effets nocifs des rayons X ne soient révélés au grand jour, les femmes enceintes passaient des radiographies pour vérifier la santé et le développement du fœtus. Certains magasins de chaussures offraient même une radiographie gratuite de ton pied à l'achat d'une paire de chaussures ! De nos jours, les professionnels de la santé jugent toujours si une blessure vaut le risque pour la santé d'une radiographie.

Rayons X : Dose de radiation

Nous pouvons mesurer de manière quantifiable la quantité de rayonnement à laquelle un organisme vivant a été exposé en utilisant l'unité standard, le sievert (Sv). Cependant, le millisievert est plus souvent utilisé car les humains au Royaume-Uni ne sont généralement exposés qu'à environ 2,7 millisieverts par an, et c'est donc une mesure beaucoup plus pratique.

$1000\mathrm{mSv}=1\mathrm{Sv}$

Types de rayons X

De nombreux types de radiographies sont nécessaires pour diverses raisons lors de l'examen de la santé d'un patient. Parfois, plusieurs radiographies doivent être prises pour développer une image transversale qui peut ensuite être combinée en une image tridimensionnelle, c'est ce qu'on appelle une tomographie assistée par ordinateur (CT scan).

Lesexemples courants de rayons X utilisés en radiographie conventionnelle comprennent :

• Lesradiographies abdominales produisent des images des organes et des structures qui se trouvent dans l'abdomen, notamment la rate, le gros intestin, l'intestin grêle et l'estomac.
• Lesradiographies du thorax sont utilisées pour inspecter le cœur, les artères, le diaphragme, les poumons et les côtes.
• Lesradiographies dentaires forment une image des dents et de la bouche pour vérifier la santé bucco-dentaire. Les structures telles que les plombages apparaîtront en blanc sur la radiographie, tandis que les dents, les tissus et les fluides apparaîtront dans différentes nuances de gris.
• Lesradiographies des sinus peuvent créer une image des sinus, qui sont les espaces à l'avant de ton crâne remplis d'air. Cette radiographie peut détecter toute obstruction dans tes sinus, comme une inflammation ou une accumulation de liquide.
• Lesradiographies du squelette sont utilisées pour détecter les os cassés ou fracturés dans le corps. Seuls les os spécifiques qui sont endommagés sont scannés - il est rare et généralement inutile de radiographier un squelette entier en une seule fois.

Lesautres techniques de radiographie utilisées en médecine comprennent :

• L'angiographie nous permet d'analyser les artères, les veines et l'ensemble du système circulatoire afin de détecter et de traiter les problèmes liés à la circulation sanguine.
• Lafluoroscopie est un procédé qui permet d'obtenir des images mobiles en temps réel à l'intérieur du corps, couramment utilisé pour surveiller les battements du cœur ou le flux sanguin vers les muscles du cœur.
• Lamammographie est un type spécial de rayons X utilisé pour surveiller les seins afin de diagnostiquer les cancers ou de détecter d'autres maladies liées aux seins.

Rayons X : La radiothérapie pour traiter le cancer

Tu te demandes peut-être comment les rayons X et d'autres types de rayonnements à haute énergie peuvent être utilisés dans le traitement du cancer, étant donné que nous venons de voir comment les rayonnements peuvent en fait causer le cancer. Les rayonnements à haute énergie sont utilisés pour tuer les cellules cancéreuses en endommageant leur ADN, tout comme les cellules saines. Les doses de radiations utilisées dans les traitements contre le cancer sont beaucoup plus élevées que lorsqu'elles sont utilisées pour l'imagerie. Elles peuvent donc être nocives et avoir parfois des effets secondaires graves, notamment la perte de cheveux, la fatigue et la diarrhée.

Cependant, il existe quelques méthodes astucieuses pour cibler les cellules cancéreuses tout en minimisant les dommages causés aux autres cellules du corps. Avec la radiothérapie externe, nous utilisons un appareil qui dirige les rayons X vers ton cancer à l'aide d'un faisceau étroit provenant de l'extérieur, qui ne cible qu'une partie petite et spécifique du corps. Nous pouvons également utiliser la radiothérapie interne, où une source de rayonnement est positionnée à l'intérieur du corps près des cellules cancéreuses ou de la tumeur. Cela peut se faire par ingestion, par injection dans la circulation sanguine, ou même par placement chirurgical.

Un enfant soumis à une radiothérapie externe précoce.