Tomodensitometrie


Tomodensitometrie

Tomodensitométrie

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La tomodensitométrie (TDM) dite aussi tomographie axiale calculée par ordinateur, CT-scan ou simplement scanner[1], est une technique d'imagerie médicale qui consiste à calculer une reconstruction 3D des tissus à partir d'une analyse tomographique obtenue en soumettant le patient au balayage d'un faisceau de rayons X. Bien que la possibilité théorique de créer de tels appareils était connue depuis le début du XXe siècle, ce n'est qu'au début des années 1970 qu'apparaîtront les premiers appareils dotés d'ordinateurs capables de réaliser les calculs nécessaires à la reconstruction des images. Pour la mise au point de cette technique, Godfrey Newbold Hounsfield et Allan MacLeod Cormack ont été récompensés par le Prix Nobel de médecine en 1979.

Dans les appareils modernes, l'émetteur de rayons X tourne autour du patient en même temps que les récepteurs chargés de mesurer l'intensité des rayons après leur passage dans le corps. Les données obtenues sont ensuite traitées par ordinateur, ce qui permet de recomposer des vues en coupe des organes ou des vues en trois dimensions. On peut faire ressortir certains tissus, en particulier les vaisseaux sanguins, en injectant un produit dit « de contraste » (souvent un complexe de l'iode) qui a la propriété de fortement absorber les rayons X et donc de rendre très visibles les tissus où ce produit est présent (qui apparaissent alors hyperdenses). On peut aujourd'hui obtenir en quelques secondes, grâce aux scanners multidétecteurs à acquisition spiralée, une exploration très précise d'un large volume du corps humain.

Comme pour la radiographie, l'exposition répétée à des radiations peut être nocive pour l'organisme, mais le rapport bénéfice/risque lié à l'irradiation penche largement en faveur de la tomodensitométrie, lorsque la demande est justifiée, ce qui en fait un examen de plus en plus pratiqué. L'imagerie par résonance magnétique (IRM), technique non irradiante, peut représenter une alternative pour certaines applications précises mais ne peut pas remplacer l'imagerie scanographique.

Sommaire

Historique

Le principe de la tomodensitométrie repose sur le théorème de Radon (1917) qui décrit comment il est possible de reconstruire la géométrie bidimensionnelle d'un objet à partir d'une série de projections mesurées autour de celui-ci. Cette méthode peut être étendue à la reconstruction de la tomographie interne d'un objet à partir de la façon dont les rayons traversant celui-ci sont absorbés suivant leurs angles de pénétration. Toutefois, les calculs nécessaires à cette technique la rendaient impraticable avant l'avènement des ordinateurs.

Le premier scanner à rayons X a été mis au point en 1972 par un ingénieur britannique travaillant dans un laboratoire financé par EMI, Godfrey Newbold Hounsfield, d'après les travaux publiés quelques années auparavant par un physicien américain, Allan MacLeod Cormack. Ces deux savants ont ainsi obtenu le Prix Nobel de médecine en 1979 pour le « développement de la tomographie axiale calculée ».

Les premiers prototypes de tomodensitomètre ne permettaient d'imager que le cerveau au moyen d'une série de capteurs disposés en arc de cercle autour de la tête. Pour réaliser une seule image sur ces appareils, il fallait acquérir le signal pendant plusieurs minutes. Et avec l'ordinateur dont ils étaient dotés, il fallait deux heures et demie pour calculer une seule coupe tomographique à partir de ce signal. Les premières images tomodensitométriques du cerveau permirent de montrer très nettement les cavités des ventricules remplis de liquide céphalo-rachidien. Les appareils suivants permirent ensuite de reconstruire des images de l'ensemble des parties du corps humain.

Les différents types d'appareils

Dernier cri dans la tomodensitométrie : le CT-scan à double source. Deux sources de RX placées à angle droit permettent de diviser par deux la résolution temporelle. Cela entraine une diminution du flou cinétique présent sur les CT-scan 64 coupes et permet soit une acquisition deux fois plus rapide, soit une acquisition deux fois plus dosée (patient obèse), soit une acquisition avec deux énergies différentes.

Les anciennes générations séquentielles ne permettaient d'acquérir que des coupes isolées : le patient était placé sur une table mobile, déplacée sous l'anneau circulaire (gantry) et immobilisée pour chaque niveau d'acquisition (coupe).

Dans les Scanners spiralés (ou hélicoïdaux), l'émission des rayons X et l'acquisition est continue, la table avançant dans l'anneau circulaire à une vitesse fixée (pitch). La réalisation de l'examen est beaucoup plus rapide (quelques secondes), et plus facile dans beaucoup de cas (apnée de quelques secondes pour les examens thoraciques, au lieu de plusieurs apnées correspondant à chaque coupe). La rotation du (ou des) capteur(s) est passée de 500 ms à 280 ms sur les appareils de dernière génération.

Le Scanner multi barrettes associe, à la technique hélicoïdale, un nombre de capteurs plus importants (de 4 barrettes sur le premier modèle datant de 1999, jusqu'à 128 barrettes en 2008), permettant des coupes plus fines et l'accession à la reconstruction tridimensionnelle de structures de taille réduite (artères coronaires par exemple). L'irradiation est cependant nettement supérieure aux premières générations.

Le Scanner double tube est le premier scanner à double source mettant en œuvre une technologie dans laquelle deux sources de rayons X disposées à angle droit l’une par rapport à l’autre offre une vitesse d’acquisition (pitch 3,2) et une résolution temporelle (75ms) deux fois plus élevée. Il est également possible d'utiliser les deux tubes à des énergies différentes (double énergie), ce qui ouvre de nouveaux domaines d'utilisation.

Réalisation de l'examen tomodensitométrique (scanner)

L'examen standard peut être fait dans toute circonstance, à condition que le patient puisse être immobile sur la table une dizaine de secondes. Il n' y a pas de nécessité d'être à jeun (sauf explorations particulières).En cas de grossesse, l'utilité (indication) de l'examen doit être soigneusement évaluée, du fait de la sensibilité particulière du fœtus à l'irradiation.

L'examen peut nécessiter une injection intraveineuse d'un produit de contraste iodé. Le patient doit avoir une fonction rénale correcte (taux de créatinine sanguine normale) et pas de notion d'allergie à un produit de contraste iodé (dans le cas contraire, un traitement antiallergique sera administré en intraveineuse en cas d'examen urgent ou bien l'examen sera reporté le temps que le patient réalise une prémédication orale). De plus, pour éviter une possible insuffisance rénale, le patient diabétique traité avec des produits à base de metformine doit cesser de les prendre avant l'examen et peut les reprendre quelques jours après celui-ci après vérification de l'absence d'apparition d'une insuffisance rénale. Il est de plus conseillé de bien s'hydrater durant la journée suivant l'examen.

Une perfusion est mise en place avant l'examen et le produit de contraste est injecté peu avant l'acquisition. En cas d'utilisation du produit de contraste (environ 70% des examens), la majorité des patients ressentent une sensation de chaleur au niveau de la gorge et du pelvis, cette sensation dure environ 30 secondes et est liée à la vasodilatation provoquée par le produit.

Durant l'acquisition les images sont visualisées sur une console informatique par le manipulateur en électroradiologie médicale et par le radiologue.

Simultanément, le radiologue reçoit sur sa console de visualisation et de traitement l'ensemble des données acquises (de 150 à plus de 2000 images). Celles-ci se présentent sous la forme de coupes millimétriques (à l'acquisition d'environ 0,6 mm ou 1,2 mm) que le radiologue peut étudier dans tous les plans de l'espace (sagittal, axial, coronal et oblique), et qu'il peut retravailler (augmentation de l'épaisseur des images visualisées, mise en valeur de certaines densités, utilisation de la 3D, navigation endoscopique, ...).

Les images sont rendues sous forme soit de films radiologiques (dans ce cas il s'agit bien souvent d'une sélection d'images ou alors d'images épaissies par rapport à l'acquisition initiale), soit au format numérique, c'est-à-dire sous forme d'un fichier informatique qui est gravé sur un CDROM (un format d'image couramment utilisé est le format DICOM mais bien souvent les images sont également au format JPEG pour permettre la visualisation sur tout ordinateur existant).

Complications et précautions

La tomodensitométrie est un examen en théorie anodin. Il existe néanmoins quelques rares contre-indications liés à l'injection éventuelle de produit de contraste iodé : insuffisance rénale, allergie vraie aux produits de contrastes iodés.

Les jeunes enfants, avant quatre ans, ont du mal à se maîtriser et à conserver l'immobilité et nécessitent une prémédication ou une contention dans un matelas coquille.

En cas de grossesse, il faut éviter de principe toute exploration pelvienne ou l'utilisation de produit de contraste iodé mais le bénéfice/risque doit être apprécié au cas par cas.

Chez les patients claustrophobes, anxieux, malades psychiatriques graves, une prémédication (le patient reçoit des médicaments pour lever l'anxiété et faciliter l'examen) peut permettre la réalisation de l'examen.

Lors d'utilisation de produit de contraste

Le risque est celui d'une allergie à l'iode (asthme, eczéma, dermatose, etc.) nécessitant quelquefois un traitement antiallergique pendant trois jours avant l'examen.

Il existe également une possible aggravation d'une insuffisance rénale préexistante. Les risques sont majorés en cas de diabète et de défaut d'hydratation.

Irradiation

L'irradiation due aux techniques d'imagerie médicale a été multipliée par 6, aux États-Unis, en un peu moins de 25 ans, la moitié des doses étant due aux scanners[2]. Certains types d'examens, par la multiplicité des coupes requises, sont particulièrement « irradiants » comme le scanner des artères coronaires dont la dose peut atteindre, dans certains cas, 600 fois celle d'une simple radiographie pulmonaire[3]. Le risque médical d'une telle exposition n'est pas nul et doit donc être soigneusement pesé suivant le bénéfice attendu. Ce risque reste cependant théorique, ne disposant pas du recul suffisant dans le temps vis-à-vis de la relative nouveauté de la technique scanographique. Il peut être néanmoins estimé par des modélisations[4].

Notes et références

  1. Le terme scanner est aussi employé pour désigner le scanner IRM
  2. Mettler FA Jr, Thomadsen BR, Bhargavan M, Gilley DB, Gray JE, Lipoti JA, McCrohan J, Yoshizumi TT, Mahesh M, Medical radiation exposure in the U.S. in 2006: preliminary results, Health Physics, 2008; 95: 502–507
  3. Hausleiter J, Meyer T, Hermann F et Als. Estimated radiation dose associated with cardiac CT angiography, JAMA. 2009;301:500-507
  4. Einstein AJ, Henzlova MJ, Rajagopalan S, Estimating risk of cancer associated with radiation exposure from 64-slice computed tomography coronary angiography, JAMA, 2007;298:317–323

Liens externes

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