Les Rayons X et les Produits de Contraste en Radiologie

Les Rayons X : Propriétés et Découverte

Les rayons X sont des ondes électromagnétiques de très courte longueur d'onde, et donc de très haute fréquence.

Découverts par Wilhelm Conrad Röntgen en 1895, ils obéissent à toutes les lois de la lumière, mais possèdent des propriétés spéciales :

• Ils peuvent pénétrer des matériaux qui absorbent ou reflètent la lumière visible.
• Ils font fluorescer certaines substances, c'est-à-dire qu'elles émettent de la lumière visible.
• Ils affectent le film photographique pour produire un document.
• Ils produisent des changements biologiques, somatiques et génétiques.

Production des Rayons X

Les rayons X sont produits lorsqu'un courant d'électrons entre en collision à grande vitesse avec la matière.

Le moyen le plus efficace de les produire est le tube à rayons X. Un tube simple se compose d'une ampoule de verre sous vide contenant :

• Une anode (habituellement en cuivre) avec un bloc de tungstène à son extrémité avant.
• Une cathode avec un filament de tungstène enroulé en spirale.

Lors de la production, un faisceau d'électrons est émis depuis le filament de la cathode et entre en collision avec la plaque d'anode en tungstène. L'impact des électrons génère alors de la chaleur et des rayons X.

Principes de l'Imagerie Médicale

Les rayons X qui parviennent à traverser la matière sont ceux qui forment l'image. Si les rayons ne parviennent pas à traverser la matière (car ils sont absorbés), il n'y a pas d'image.

Le degré d'absorption des rayons X dépend de trois facteurs :

1. La longueur d'onde des rayons.
2. La composition de l'objet qui interrompt le faisceau.
3. L'épaisseur et la densité de l'objet.

Absorption et Numéro Atomique

Le numéro atomique de la matière influe sur l'absorption : plus le numéro atomique est élevé, plus la capacité à absorber les rayons X est grande. Le plomb est, par exemple, un excellent absorbeur de rayons X.

Les Produits de Contraste Radiologiques (MCR)

Les produits de contraste sont des molécules chimiques complexes injectées dans le sang. Ils augmentent la densité des vaisseaux sanguins et des tissus, permettant ainsi de contraster avec les structures environnantes.

Grâce à l'augmentation du numéro atomique, les tissus absorbent davantage les rayons X (jusqu'à 50 000 fois plus). Les voies d'administration sont les suivantes : digestive (haute ou basse par lavements) et intraveineuse.

Produits de Contraste Iodés (MCR intraveineux)

Pratiquement tous les produits de contraste intravasculaires contiennent de l'iode. Les deux exceptions sont le Gadolinium (utilisé en résonance magnétique nucléaire - RMN) et les microbulles en échographie.

Les produits de contraste iodés sont synthétisés à base d'une structure d'acide triiodobenzoïque, ce qui leur donne la capacité d'absorber les rayons X grâce à la présence de trois atomes d'iode dans la molécule.

Osmolalité et Osmolarité

• Osmolalité : Nombre de particules dissoutes dans un kilogramme d'eau.
• Osmolarité : Nombre de particules dissoutes dans un litre de solution.
• Osmolalité du plasma : 300 mOsm/kg.
• Osmolalité des monomères ioniques : 2100 mOsm/kg.

Classification des Produits Iodés

On distingue les produits selon leur solubilité (l'iode est hydrosoluble et excrété dans l'urine, contrairement au baryum) et leur dissociation :

• Ioniques : Se dissocient en solution.
• Non ioniques : Ne se dissocient pas en solution.

Monomères et Dimères Ioniques

Développés dans les années 50, les monomères ioniques se dissocient en deux particules chargées électriquement. Une molécule avec 3 atomes d'iode conduit à 2 particules en solution, entraînant une haute osmolalité (1500-1600 mOsm/kg).

Exemples : Amidotrizoate (sodium ou méglumine) et Acide iopanoïque. Ce dernier, en raison de sa haute osmolalité, est associé à un taux élevé d'effets indésirables. Ils sont indiqués pour l'urographie, la phlébographie ou la cholangiographie.

Les dimères ioniques (ex: Iotroxate de méglumine) contiennent deux fois plus d'atomes d'iode par molécule qu'un monomère.

Produits de Contraste Non Ioniques

Sont électriquement neutres et ne se dissocient pas dans l'eau. Chaque molécule de 3 atomes d'iode reste une seule particule, ce qui détermine sa faible osmolalité (500 à 700 mOsm/kg). Apparus dans les années 80 (ex: Omnipaque, Xenetix, Optiray).

Les dimères non ioniques (années 90) ne se dissocient pas et n'ont pas de charge électrique. Chaque molécule possède 6 atomes d'iode pour une seule particule. Leur osmolalité est semblable à celle du sang (300 mOsm/kg), ils sont dits iso-osmolaires (ex: Visipaque).

Pharmacocinétique et Sulfate de Baryum

La pharmacocinétique des produits iodés est linéaire et proportionnelle à la dose. Ils n'ont pas de circulation entéro-hépatique, sont dialysables, ne passent pas la barrière hémato-encéphalique, mais traversent le placenta et passent dans le lait maternel.

Le sulfate de baryum est un sel de métal utilisé pour définir le tractus gastro-intestinal. Il n'est pas absorbé et n'interfère pas avec les sécrétions gastriques ou intestinales.

Effets Indésirables et Risques

Avec les produits non ioniques de faible osmolalité, le risque est 5 fois plus faible, mais n'a pas disparu. Des effets sont présents dans 5 à 12 % des examens. 0,1 % sont graves et 90 % surviennent dans les 20 premières minutes.

• Réactions légères : Chaleur, nausées, vomissements, anxiété, rinçage, réaction vasovagale.
• Réactions graves : Œdème de la glotte, bronchospasme, arythmie, décès.

Mécanismes des Réactions

Les mécanismes sont divisés en deux catégories :

1. Chimiotoxiques ou physiologiques : Associés aux caractéristiques du produit (dose, concentration, hyperosmolarité). Se manifestent par de la chaleur, des étourdissements ou des troubles du rythme.
2. Anaphylactoïdes ou idiosyncrasiques : Réactions imprévisibles, non liées à la dose (peuvent survenir avec moins de 1 ml). Elles imitent l'anaphylaxie et peuvent causer un bronchospasme ou un collapsus cardiovasculaire.

Recommandations Pratiques

L'avantage du test doit toujours surpasser les risques. L'examen doit être réalisé dans une institution disposant des équipements nécessaires (soins intensifs). Il est préférable d'utiliser des produits non ioniques ou des dimères. Le patient doit faire l'objet d'une surveillance hémodynamique durant la procédure.