FGSM2 - Formation Générale aux Soins Médicaux de niveau 2

MED0302

Pr Papathanassiou

10/11/20 Tendron Mathis / Raphaël Calvo

IM3 : Origine du contraste

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1) Radiographie et scanographie

Production de RX qui traversent plus ou moins les organes, puis détection par l'appareil et obtention d’une image radiographique en fonction de l’atténuation des photons

C’est l’atténuation des RX qui est le maître mot dans ces méthodes, résumée par cette loi exponentielle décroissante :

N(x) = N(0).e-μx

Avec : N(x) : nombre photons qui ont réussis à traverser

N(o) : nombre de photons au départ

e-μx : atténuation exponentiel qui dépend de x l’épaisseur traversée et de μ le coefficient d’atténuation dépendant de la composition des tissus/organes.

Avec les énergies utilisées en radiographie, l’effet photo-électrique est le phénomène d’atténuation prédominant pour le contraste. L'influence de la nature du milieu et l'influence de l'énergie du photon sur l'EPE sont reliés par cette formule :

μEPE= k ρ Z3 / (hν)3

Avec comme paramètres ceux du milieu (densité ρ, le numéro atomique moyen Z car plus il y a d’électrons dans les couches électroniques, plus il y a d’effet photoélectrique) et ceux des photons (énergie hv qui plus elle est importante, plus elle diminue l’atténuation EPE).

Donc la probabilité d’effet photo-électrique dépend : de la densité du milieu, fortement de sa composition chimique et de l’énergie des photons.

On peut adapter l'énergie des photons pour accentuer le contraste dans différents organes ou différentes maladies.

Le scanner comme la radio utilise des RX atténués, la machine tourne autour du patient et l’information recueillie permet de reconstituer sur l'image radiographique la disposition des différentes zones en fonction de leur densité, de leur composition chimique, donc de l'atténuation.

Dans les deux cas (radio et scanner), l’image dépend du nombre de photons détectés par l’appareil, non atténués, et donc ce qui la définit est le coefficient d’atténuation linéique. On obtient une image en fonction de la composition physico chimique des différents milieux, en fonction du contraste. Par exemple on voit bien les os comparés aux tissus mous, aux muscles car on n'a pas la même composition chimique.

Le scanner a une bien meilleure résolution en densité parce que sur une image de radiographie, on a l'hydrique, l'aérien, l'osseux et éventuellement le graisseux (4 choses que l'on peut voir à l'œil). Sur une image de tomodensitométrie (scanner) on peut utiliser différents coefficients d'atténuations donc beaucoup plus de variations. Les 3 images ci-dessous sont la même image. Cependant, on utilise différentes fenêtres de visualisation (contraste), une adaptée aux poumons, l'autre à l'abdomen, l'autre aux os. Si on prend une échelle pour les hautes densités, on ne verra pas grand-chose, juste les os et sinon le reste sera noir. Une échelle de basse densité pour l’abdomen peut être utilisée et on pourra alors différencier les éléments comme le foie, la rate, la graisse, etc. grâce aux différents niveaux de gris des éléments.

Définition : produit de contraste

Un produit de contraste (PDC) est un médicament introduit dans l’organisme pour augmenter le contraste lorsqu’il est insuffisant spontanément (ex: entre muscle et vaisseaux). Il va modifier le signal où il est concentré.

En radiographie et scanographie leur rôle est d’atténuer le signal. Ils contiennent des éléments avec un numéro atomique Z élevé comme l’iode (Z=53) ou le baryum (Z=56).

Exemple avec des vaisseaux du cou.

A gauche, on voit la carotide grâce à une endoprothèse qui maintient le calibre de la carotide. Au milieu, sans rien, on ne voit rien. Cependant, quand on injecte PDC, on voit des éléments qu’on ne voyait pas avant car le PDC a augmenté leur densité. On voit même les branches de la carotide externe.

2) Echographie

La brillance sur l'image, la quantité de signal qui est traduit en intensité visuelle dépend des échos des ultrasons. Soit, ils reviennent par réflexion, soit par diffusion. Dans les deux cas, il y a une partie qui est atténuée avant d'atteindre l'objet et sur le trajet de retour. L'absorption, l'atténuation et la diffusion dépendent des objets, des organes qu'ils vont traverser.

Il existe aussi des produits de contraste en échographie jouant sur la diffusion. Ils contiennent des particules (ex : bulles d’air) qui augmentent la diffusion donc les échos et finalement l'intensité de l'image.

3) IRM

Les produits de contraste (gadolinium ou oxyde de fer) sont utilisés pour changer le contraste du signal et donc l’image en jouant au niveau du T1 et du T2 (cf : contraste et place de l’imagerie).

Il existe aussi diverses séquences et techniques particulières (ce ne sont pas des injections) : diffusion, IRMf (imagerie par résonance magnétique fonctionnelle) ; qui modifient le signal au cours du temps, entre deux conditions différentes : deux conditions de préparation magnétique différentes (diffusion), ou deux préparations physiologiques différentes (ex : activation cérébrale ou non).

4) Médecine nucléaire

Fonctionnement des machines déjà vu dans un cours précédent.

La tomoscintigraphie c'est quand on fait tourner l'appareil pour avoir de l'information dans toutes les directions. On l’appelle aussi la TEMP (tomographie d’émission monophotonique). En anglais, ça se dit SPECT : "Single Photon Emission Computed Tomography". Cela consiste à avoir des informations sous tous les angles pour reconstruire, un peu comme le scanner, la répartition des sources dans tout le volume.

La tomographie par émission de positons (TEP) :

On utilise des émetteurs de positons. On envoie des béta+ qui vont donner, au bout d'un moment, le phénomène d'annihilation avec un électron du milieu. On obtient deux photons gamma de même énergie mais de sens opposé que l'on va détecter (on ne détecte pas des positons malgré le nom). Les détecteurs sont différents des autres techniques. Ce sont des détecteurs élémentaires disposés en forme d'anneaux. On aura une détection quand les deux détecteurs de la même ligne sont touchés par les photons gamma. On aura des informations dans toutes les directions et va reconstituer la position des sources dans tout le volume.

On peut associer ces machines avec un scanner (ex : TEP-TDM). C'est de l'imagerie hybride.

En médecine nucléaire, on a deux outils, les machines précédentes et le traceur.

-Traceur : substance identifiable introduite dans un système biologique et suivie pendant l'étude d'un processus naturel, pathologique ou non, afin de l’étudier (ex : colorant).

-Traceur en scintigraphie : molécule radioactive introduit dans l'organisme dont on obtient l’image de la répartition, qui dépend d’une fonction ou d’un métabolisme particulier.

Il y a une différence entre un produit de contraste et le traceur en scintigraphie. C'est ce qui fait la particularité de la médecine nucléaire. Le PDC augmente le contraste sur une image. Le traceur permet de crée une image et un contraste, par exemple entre un métabolisme augmenté et normal, grâce à la radioactivité.

Un traceur n’est pas un produit de contraste

Nombreux types de traceur :

· « mécaniques » qui reste dans le sang (ex : voir comment le cœur éjecte le sang);

· « physiologiques » pour étudier, par exemple, l'élimination rénale. Une molécule qui est excrété dans le tubule rénal ;

· mécanismes de fixation spécifique : soit un ligand qui va sur son récepteur, soit une molécule prise dans un métabolisme comme le fluoro-désoxy-glucose (métabolisme du glucose). C'est de l’imagerie moléculaire car on se rapproche beaucoup de la biologie moléculaire, de la biochimie. Dans tous les domaines aujourd’hui mais là, on arrive à faire de l’imagerie in vivo des molécules qui renseigne sur le processus de ces dernières.

Donc bien faire attention car on peut avoir le même patient, la même pathologie, la même machine, la même radioactivité, mais avoir des images différentes car le traceur est différent.

Sur une image scintigraphique, le signal enregistré que l'on traduit en niveaux de gris ou en niveaux de couleurs, dépend du nombre de photons captés par l'appareil. Ce nombre dépend du nombre de photons gamma émis, donc à la quantité de traceur émettant de la radioactivité dans chacune des régions de l'organisme => contraste

Conclusion : technique d’imagerie :

On mesure la taille des lésions (en mm) avec des images anatomiques (toutes les imageries sauf médecine nucléaire) mais cette dernière permet d’avoir des indices de fonctionnement métabolique de l’organe que les autres ne savent pas obtenir. On a une bonne résolution spatiale pour les imageries anatomiques alors que les techniques de médecine nucléaire, c’est flou.

Pour la résolution temporelle, on arrive à voir des variations très rapides en IRM (milliseconde), bien mieux quand médecine nucléaire (seconde). Cependant, en termes de quantité de matière pour obtenir un contraste, c'est de l'ordre du mg pour les imageries anatomiques alors qu'une toute petite quantité est nécessaire en médecine nucléaire, pourvu qu'elle soit radioactive.

Donc elles ont chacune leurs spécialités, leurs intérêts. Elles sont toutes indispensables à l’imagerie car elles donnent des informations différentes.

IM3 : Place de l’imagerie

Informations apportées par l’imagerie :

On va prendre l’exemple du cancer mais l'imagerie est aussi utile dans bien d'autres pathologies. La cancérologie est une des spécialités qui a le plus besoin des examens paracliniques. En général les tumeurs sont inaccessibles à l’examen clinique. On a besoin de l’imagerie pour les observer (exception faite de la leucémie). La maladie tumorale s'étend localement, puis régionalement en investissant les ganglions par les vaisseaux lymphatiques. Finalement elle s'étend à distance par le sang sous forme de métastases.

Il existe la classification TNM (Classification Tumor Nodes Metastases) qui permet de classifier le stade des cancers en fonction de la taille ou de la caractéristique de la tumeur ; en fonction de l'atteinte des ganglions ou non, en fonction des métastases à distance. Bien sûr, l’imagerie intervient pour voir la tumeur, la mesurer et la classifier.

C'est une maladie fréquente mais avec des thérapies de plus en plus efficaces. L’imagerie permet alors de voir l’extension de la tumeur, mais aussi l’efficacité du traitement ou surveiller s’il y a rémission ou récidive.

La recherche clinique des nouveaux traitements est basée sur la biochimie, l'immunologie, la génétique, en pharmacologie mais aussi l'imagerie.

Rôle de l’imagerie (par étapes) influençant la prise en charge oncologique :

· dépistage : présence d’une anomalie ? Pour le découvrir le plus rapidement

· diagnostic : on pense qu’il y a un cancer → le caractériser

· bilan d’extension : on sait qu’il y a un cancer → extension/progression/métastases ?

· surveillance : post-traitement, de façon plus ou moins rapprochée → effet du traitement, toxicité,récidive ?

L’imagerie permet d’objectiver qu’il y a bien présence d’une anomalie. On peut aussi montrer une probabilité de malignité avec la sémiologie d’imagerie. On peut être sûr de soi sur le fait que c'est un cancer mais l’évaluation reste néanmoins probabiliste. Les cas où l'imagerie seule permet de dire "c'est un cancer" sans se tromper sont très rares. L’imagerie ne peut pas (sauf exception rarissime) affirmer formellement la malignité mais donne des éléments en sa faveur et permet d'orienter la prise en charge.

→ Prélèvement indispensable pour un diagnostic histologique au microscope

Il y a des cas particuliers. Pour les métastases, un prélèvement peut être nécessaire, mais pas toujours (on ne va pas prélever toutes les métastases)

(Ex : anomalies multiples très évocatrices).

Les arguments en imagerie pour la malignité :

· arguments anatomiques : taille, limites irrégulières, homogénéité, contenu tissulaire (HU), densité

· arguments liés à la vascularisation : utilisation d’un produit de contraste, on observe la vascularisation de la masse

· arguments fonctionnels : activité ostéoblastique, métabolisme glucidique, synthèse de membrane ou d’ADN, présence de récepteurs

Informations en vue du traitement :

· chirurgie : localisation, rapports anatomiques de la lésion (nerfs), vascularisation pour savoir si opération possible

· radiothérapie : localiser la lésion par rapport aux tissus sains, savoir sa taille pour planifier la dose en Gray administrée sur la tumeur

· chimiothérapie et autres traitements : lésion = cible pour l’évaluation de l’efficacité du traitement, son fonctionnement (sur la taille ou la fonction de la tumeur)

Dépistage :

· population générale : examen systémique en consultation, avec interrogatoire, mais on ne va pas non plus faire un scanner à tout le monde

· population à risque : dépistage ciblé à partir d’un certain âge, ou plus jeune si famille à risque : examen clinique (palpation des seins puis mammographie avec l’âge…), biologique (sang dans les selles), imagerie

Problématique particulière au dépistage :

· son intérêt doit être de démontrer (par exemple sur la survie : dans certains cas le fait de diagnostiquer la maladie n’influe pas sur le temps de survie )

· considérer le bénéfice par rapport :

· au coût financier,

· au risque des faux positifs, faux négatifs (angoisse, surcoût des examens complémentaires)

· au risque de morbidité lors de traitement de formes peu agressives

· au risque d’une population saine (les rayonnements ionisants ne sont pas inoffensifs)

On ne fait donc pas un dépistage par imagerie à tout le monde.

Diagnostic :

· Suspicion de cancer après un dépistage ou devant des symptômes

· Imagerie avant un prélèvement pour confirmer son intérêt, localiser la cible

· Prélèvement par imagerie interventionnelle (biopsie sous scanner)

Bilan d'extension :

· Locorégional : (recherche de ganglions, taille de la lésion et ses rapports)

· métastatique : ganglionnaire, cérébral (IRM), pulmonaire (scanner), hépatique (TEP par FDG), osseux (TEP par FDG) (pas la même fréquence selon les cancers car il y a un tropisme)

Traitement :

· chirurgical : avant intervention

· évaluation locorégionale (rapports, vascularisation)

· ganglion sentinelle : on peut le repérer en injectant le traceur dans la tumeur, c’est celui qui est le premier à prendre la radioactivité, c’est celui à examiner afin de déterminer si un curage est à réaliser

· évaluation fonctionnelle (ex : avant d’enlever un poumon, s’assurer que les poumons ont la même répartition de fonction, que ce n’est pas celui que l’on va enlever qui assure la majorité de la fonction respiratoire)

· radiothérapie :

- avant irradiation pour savoir où guider les rayons et où on peut envoyer une plus grosse quantité de rayons pour détruire la tumeur

-après l'irradiation, pour évaluer l'efficacité de la réponse (tumeur diminuée)

· chimiothérapie : évaluation de la réponse au traitement (notion de cible suivie au cours du temps) et de sa toxicité, ses effets secondaires (ex : fonction cardiaque intacte ?)

-précoce pour s’assurer de l’efficacité, sinon adaptation

-en fin de traitement pour s’assurer qu’on est en rémission

Critères d’évaluation de la réponse au traitement :

· RECIST (response evaluation criteria in solide tumors) pour la taille de la tumeur, important en recherche clinique

· PERCIST (PET response criteria in solide tumors) pour le métabolisme de la tumeur (TEP au FDG) avec comme indice : SUV = « standardized uptake value » soit valeur de captation standardisée

SUV=X donc concentration/métabolisme X fois la moyenne du corps dans la tumeur

Les critères sont :

· lésion cible avant et après traitement (en RECIST)

· réponse complète, partielle, maladie stable, progression, en recherche clinique

Surveillance systématique :

· Problématique de fréquence : précocité du diagnostic d’une récidive déterminant dans l’efficacité du traitement, mais compromis avec la périodicité des examens (ne pas faire un scanner tous les 15 jours par exemple… : coût et irradiation)

· Recherche car suspicion de récidive : imagerie guidée par les symptômes et/ou par la probabilité du siège de la récidive.

Ex : il est judicieux de faire une scintigraphie osseuse dans le cas d’un cancer prostatique, mais pas dans un lymphome.

Conclusion - principes généraux sur l’imagerie :

Ce ne sont pas les images qu’on traite mais le patient, Il faut que l'image serve au patient.

On prescrit un examen d’imagerie s’il peut influencer la prise en charge, ou servir de référence pour la suite ou pour la recherche.

Objectiver, localiser et quantifier les lésions sont les principaux buts de l’imagerie

· diagnostic = décision thérapeutique

· bilan, pronostic = choix thérapeutique

· évaluation sous traitement : adaptation thérapeutique

Commentaire du prof, il y aura entre 15 et 18 questions sur l’imagerie à l’exam