COMMENT ET PAR QUI EST OBTENUE UNE IMAGE I.R.M.
(Imagerie Médicale par Résonance Magnétique)?
Une analyse centrée sur les pratiques
pour élaborer une formation
Cécile BARDEL, Pierre CLÉMENT
L.I.R.D.H.I.S.T., Université Claude Bernard - Lyon 1
MOTSCLÉS: IMAGERIE MÉDiCALE I.R.M. DIDACTIQUE DES SCIENCES -DIDACTIQUE PROFESSIONNELLE - RADiOLOGUES
RÉSUMÉ: Dernière-née des techniques d'imagerie médicale, l'imagerie par résonance magnétique est un outil puissant pour l'exploration interne du corps humain. Contribuant
à
l'amélioration du diagnostic médical, son développement et son évolution technologique s'accompagnent de besoins de formation grandissants. Notre recherche sur ces besoins nous a d'abord conduitsà identifier les types d'acteurs et de pratiques liésà l'utilisation d'appareils d'I.R.M.SUMMARY : Latest medical imaging technique, magnetic resonance imaging (M.R.I.) is an high performance tool for human body internai exploration. Contributing to medical diagnosis improvement, ils growth and its technological evolution breed new training needs. Our research about this needs leads us to identify types of actors and practices related to M.RJ. devices use.
1. INTRODUCTION
Les méthodes d'imagerie médicale (radiographie, Scanner X, échographie, scintigraphie, ... ) permettent d'explorer l'intérieur du corps humain, sans avoir besoin de l'ouvrir. Réaliséesàdes fins de recherche ou pour l'établissement d'un diagnostic médical, les images obtenues peuvent aussi être utiliséesàdes fins d'enseignement ou de vulgarisation (Clément 1996, 1997).
L'enjeu de notre recherche (qui est en cours: thèse de C. Bardel; contrat avec la Région Rhône-Alpes, en partenariat avec l'entreprise P.S.M.) est d'identifier quels savoirs et connaissances sur le processus de production de l'image sont nécessaires pour l'interprétation de cette image (les exigences d'interprétation n'étant pas les mêmes selon le type d'utilisation de l'image). Pour répondre
à
cette question, nous avons choisi de travailler sur la production, à la source même, d'images I.R.M. (imagerie par résonance magnétique). L'I.R.M. est la dernière-née des méthodes d'imagerie: non dangereuse, ses performances et ses champs d'application ne cessent de progresser. Les radiologues (les imagiers de la Médecine, pour reprendre un mot de Wackenheim, 1982) n'ont pas toujours eu de formation initiale sur cette imagerie, au demeurant assez complexe. Or ils doivent être capables d'obtenir et d'interpréter des images I.R.M., et de s'adapter aux appareils toujours plus performants proposés par les constructeurs. L'objectif de notre recherche est d'identifier les formations qui leur seraient nécessaires pour cela, et de contribuerà l'implémentation de ces formations sur support informatique. Comment et par qui est obtenue une image I.R.M. ?Cette interrogation traduit notre parti-pris méthodologique pour élaborer ces formations. Il s'agit d'analyser l'activité des professionnels, en vue de dégager leurs besoins et des moyens didactiques qui y répondent. Tout en essayant d'expliquer de manière simple l'I.R.M., cet article est un bilan de nos premiers résultats sur l'analyse des pratiques de l'I.R.M. en milieu professionnel.
2. LA COMPLEXITÉ DE L'I.R.M. ET LES DIFFICULTÉS D'INTERPRÉTATION DES IMAGES OBTENUES
Non spécialistes de l'I.R.M.(c.Bardel est enseignante de S.V.T. dans le Secondaire), il a fallu nous familiariser avec cette technique et avec ceux qui la pratiquent et/ou l'enseignent. Cette immersion en terrain inconnu s'est réalisée par la lecture de documents spécialisés et le suivi de cours post-universitaires; la visite de sites hospitaliers et la participationà des congrès d'I.R.M. et de radiologie ont permis d'observer et d'interroger les différents acteurs-utilisateurs d'appareils d'I.R.M.
Ces premières investigations montrent que l'I.R.M. est reconnue (par tous, experts ou non) comme compliquée. Cependant, au niveau des praticiens, les éventuelles difficultés liées à l'obtention ou à l'interprétation des images obtenues ne sont pas spontanément formulées. C'est donc par l'analyse dt! savoir de référence (ouvrages spécialisés et paroles d'experts) que nous avons tenté de les formuler. La présentation qui suit indique les difficultés identifiées, et les met en relation avec les savoirs en jeu. L'imagerie par résonance magnétique est basée sur la mesure de l'aimantation ("magnétisme") des noyaux des atomes composant les tissus biologiques. Les noyaux des tissus ne sont pas tous
aimantés (ceux du carbone et dei 'oxygène ne le sont pas, par exemple). Le noyau d'étude privilégié est celui de l'hydrogène: il est aimanté et il est de loin l'élément le plus abondant des tissus (en nombre d'atomes, il constitue deux tiers des molécules d'eau et des lipides). Les graisses et les structures aqueuses sont ainsi particulièrement visibles en I.R.M. (Desgrez & al., 1989). En pratique, le patient est placé dans un champ magnétique intense (de l'ordre de 10000 fois le champ magnétique terrestre). Il est ensuite soumis à une onde électromagnétique (radiofréquence) de coune durée qui entraîne l'entrée eri résonance des noyaux d'hydrogène: ceux-ci passent à un niveau d'énergie supérieur. Lorsque l'application de l'onde électromagnétique cesse, les noyaux retournentà leur état d'équilibre initial et restituent l'énergie emmagasinée lors de la résonance. C'est le signal (onde radiofréquence) correspondant à celle libération d'énergie qui est mesuré, etilest proportionnel à la quantité de noyaux d'hydrogène présents. On pourrait en conclure que l'image IRM est une cartographie de la teneur relative en hydrogène des tissus. Certes, mais le danger serait de croire que l'image ne dépend que de ce facteur. La formation de l'image par résonance magnétique dépend de la concentration en noyaux hydrogène des tissus (r), mais elle dépend aussi des temps de relaxation des tissus (Tl et T2, qui dépendent des interactions entre les noyaux hydrogène eux-mêmes ou entre les noyaux hydrogène et le milieu moléculaire environnant).À ces paramètres in trinsèques, qui sont propres au tissu examiné et ne sont pas contrôlables par l'utilisateur, s'ajoutent des paramètres extrinsèques, que l'utilisateur peut modifier: le temps de répétition, le temps d'écho, l'angle de bascule, ... Pour toute acquisition d'une image par résonance magnétique, l'opérateur doit choisir une valeur pour ces paramètres extrinsèques, ce qui détermine une séquence (la durée d'acquisition d'une image varie de l'ordre du dixième de seconde à la dizaine de minutes). Selon le paramétrage des facteurs extrinsèques (choisi par l'opérateur à chaque séquence), l'image apparaîtra "pondérée" en un des facteurs intrinsèques, c'est-à-dire que le contraste de l'image sera déterminé majoritairement par un des facteurs intrinsèques: le contraste d'une image pondérée en p traduit la concentration en noyaux hydrogène des tissus, alors qu'une image pondérée en TI(Jouen TI) traduit le temps de relaxation longitudinale(Joutransversale) des tissus, les images les plus utilisées pour le diagnostic étant celles pondérées en Tl et TI, et non celles pondérées en p. Ce qui précède illustre que l'obtention d'une image par résonance magnétique dépend de plusieurs paramètres, alors que par exemple, en tomodensitométrie par scanner X, le seul paramètre physique qui intervient dans l'obtention de l'image est le coefficient d'absorption du faisceau de rayons X (Doyon& al., 1994). L'aspect multiparamétrique procureà l'I.R.M. sa grande sensibilité, mais entraîne aussi une instabilité de la technique, qui complique l'interprétation des images obtenues. Celle instabilité se manifeste de deux manières:
- J'existence d'artefacts, c'est-à-dire des phénomènes artificiels produits par la technique elle-même. Par exemple, des stries sur une image de moelle épinière ne sont pas forcément le signe d'une pathologie, mais peuvent être un artefact de mouvement lié aux mouvements respiratoires et aux battements cardiaques. Les artefacts sont de véritables pièges pour l'interprétation des images: ils peuvent simuler l'existence de signes pathologiques, ou au contraire, en masquer l'existence. - la variabilitédu contraste, pour un même objet, selon la pondération de l'image qu'a choisie l'utilisateur de l'appareil d'I.R.M. Par exemple, la substance blanche du cerveau apparaît en blanc sur
une image pondérée en Tl (contraste "anatomique"), alors qu'elle apparaît en gris foncé sur une image pondérée en T2 ou en r (contraste "inverse"). L'inversion des contrastes est un élément déroutant pour l'interprétation de l'image!.
Comment les radiologues déjouent-ils ces difficultés?
3. DIFFÉRENTS TYPES DE PRATIQUE
Les observations sur les si tes hospitaliers et les entretiens avec des personnes obtenant des images I.R.M. mettent en évidence différents types de pratique selon le but poursuivi et les savoirs mobilisés,
3.1 Qui utilise les appareils I.R.M. pour acquérir des images et dans quel but? Nos enquêtes de terrain ont permis d'identifier les différents acteurs qui peuvent y produire des images I.R.M. :
- Sur les sites hospitalo-universitaires, il arrive que des chercheurs (biophysiciens, médecins radiologues, ...) acquièrent des images pour développer leur propre recherche. Ce type d'utilisation est relativement rare, et la plupart de ces chercheurs ont peut-être déjà des compétences suffisantes pour optimiser eux-mêmes l'utilisation de l'appareil ou l'interprétation des images obtenues. - Sur tous les sites, hospitalo-universitaires ou purement hospitaliers, les images sont obtenues par des manipulateurs en collaboration avec les médecins radiologues, pour l'établissement du diagnostic médical.
Les radiologues sont des médecins spécialistes des méthodes d'imagerie médicale, tant en ce qui concerne l'acquisition des images que leur interprétation. Bien que le terme "radiologue" ne l'indique pas, leur,s compétences ne se limitent pasàla radiologie (applications mettant en œuvre les rayons X, comme la radiographie conventionnelle et la tomodensitométrie par scanner X), mais s'étend aussi aux méthodes plus récentes: celles mettant en œuvre les ultrasons (e.g. l'échographie), la résonance magnétique (e,g. l'I.R.M.), voire les traceurs radioactifs (e.g. la médecine nucléaire), Cependant, le tenne radiologue (et sa persistance) est chargé de l'Histoire de cette spécialité médicale: apparue en 1895, la radiographie est la première et la plus ancienne des méthodes d'imagerie médicale, et c'est aussi celle qui est la mieux maîtrisée par les radiologuesà l'issue de leurs études (6 ans de médecine générale
+
4 ans d'internat de spécialité), alors que l'I.R.M. demande des efforts de formation continue toutàfait particuliers.ICelle variabilité des contrastes peut bien sûr surprendre les lecteurs de manuels scolaires ou de revues de vulgarisation, qui n'indiquenl jamais la signification des niveaux de gris d'une image I.R.M., ni a fortiori la pondération choisie lors de l'obtention de l'image: pondération qui seule permetdecomprendre que la substance blanche du cerveau est blanche dans certaines images du cerveau, et grise dans d'autres; et l'inverse pour la substance grise ... Ilyaurait pourtanl des façons simples d'indiquer que, selon les réglages de l'appareil lors de l'obtention de l'image, les niveaux de gris de l'image ne sont pas les mêmes. Plutôt que celà, ces ouvrages ou revues préfèrenl souvent coloriser ces niveaux de gris: ce qui introduit alors une confusion totale, car les couleurs sont assez vile associées par les élèves (ou les lecteurs de revue) à des niveaux d'activité, ce qui n'est vrai que dans l'imagerie médicale fonctionnelle. Il existe des techniques d'I.R.M. fonctionnelle (et non seulement anatomique), mais nous n'en parlons pas ici car elles sont jusqu'à présent uniquement limitées à des recherches spécialisées (même si certaines images d'I.R.M. fonctionnelle sont ensuite parfois popularisées dans des revues de vulgarisation: Clément,1997).
Les manipulateurs sont des spécialistes de l'acquisition de l'image médicale, et ont une formation médico-technique (Bac+2). Ils s'occupent de l'installation (et du bien-être) du patient, et acquièrent les images selon les indications que leur a données le radiologue, qui est seul ensuite à interpréter ces images à des fins de diagnostic.À l'instar des radiologues, ils pratiquent plusieurs techniques d'obtention d'images (hormis l'échographie) et leurs compétences spécifiques en I.R.M. résultent d'efforts de formation continue.
3.2 Catégorisation des connaissances utiles lors de l'acquisition d'images I.R.M. De manière générale, les radiologues mobilisent des connaissances anatomiques, physiologiques et sémiologiques (relatives aux signes pathologiques), intégrées dans une démarche de lecture de l'image. Pour l'interprétation des images I.R.M., ils réinvestissent ces mêmes savoirs et savoir-faire, mais ils doivent y ajouter des connaissances sur les principes physiques de base nécessaires pour maîtriser la qualité de l'image (e.g. le contraste) et les limites de la techniques (e.g. les artefacts).
De l'analyse des pratiques se dégagent différents niveaux d'utilisation de l'I.R.M., que nous avons mis en relation avec les niveaux de connaissances mobilisées. Ils s'organisent autour de deux pôles: - le pôle "phénoménologique", qui correspond à l'utilisation la plus fréquepte. En examen de routine (en oppositionà la recherche), manipulateurs et radiologues utilisent des séquences et protocoles standards ("clé en main"). Ils reconnaissent de manière phénoménologique les contrastes ("anatomique / inverse", comparaison d'images Tl etT2, ...)et les artefacts (anomalie sémiologique, comparaison d'images d'incidences différentes, ...). Le médecin a appris des recettes d'interprétation qui dépendent étroitement d'un niveau précis de réglage de l'appareil, avec cependant plusieurs dangers: la sous-utilisation des possibilités de l'appareil, la non-maîtrise de déréglages et la confusion possible entre des artefacts et des signes cliniques.
- le pôle "théorique", où les processus physiques et technologiques de l'I.R.M. sont maîtrisés. L'utilisateur est capable d'ajuster des séquences I.R.M. existantes ou de I.R.M. de nouvelles séquences I.R.M., pour répondreà ses besoins. S'il est capable de modifier l'image obtenue, c'est parce qu'il possède des connaissances théoriques sur la formation de l'image: des connaissances sur le phénomène de résonance magnétique nucléaire et les phénomènes de relaxation pour comprendre le contraste de l'image, et des connaissances sur le codage spatial du signal R.M.N. et la reconstruction de l'image pour comprendre les artefacts. Ce type d'utilisation nécessite une grande spécialisation et n'est pratiquée que par quelques chercheurs (radiologues ou biophysiciens) et par des ingénieurs des entreprises qui fabriquent les appareils d'I.R.M.
4. CONCLUSION ET PERSPECTIVES
Le point de départ de notre recherche a été une demande formulée par des industriels qui fabriquent des appareils d'I.R.M. : ils constataient que les derniers perfectionnements dont ils avaient doté leurs
appareils les plus récents étaient notoirement sous-utilisés; et ils étaient demandeurs d'une définition puis d'une implémentation de compléments de fommtion qui permettraientà cette situation d'évoluer. Les résultats de la première phase de notre recherche, synthétisés dans les lignes qui précèdent, nous permettent d'identifier les acteurs qui pourraient être les destinataires de ces actions de formation: il s'agit essentiellement des médecins radiologues, qui acquièrent eux-mêmes les images I.R.M., ou les font acquérir par les manipulateurs qui travaillent selon leurs directives et leur fournissent ensuite les images à interpréter pour le diagnostic. Les connaissances liéesà la pratique des médecins radiologues, que nous avons dénommée "phénoménologique", sont bien sûr suffisantes pour qu'ils assument correctement leurs responsabilités de diagnostic. Mais elles ne semblent pas suffisantes pour faire face à certains événements tels que les déréglages de l'appareil, ou l'utilisation de performances nouvelles de l'appareil. C'est ce que nous nous apprêtons à présent à vérifier par un protocole d'enquête plus approfondie auprès de radiologues qui acquièrent des images I.R.M. Ces enquêtes nous permettront aussi de préciser la nature et le niveau des connaissances qui leur manqueraient pour faire face à ces types de situations, afin de pouvoir ensuite définir des formations qui leur seraient destinées. Ces enquêtes évalueront aussi jusqu'à quel point ces médecins radiologues sont demandeurs de tels compléments de formation. Il se peut en effet qu'ils estiment que leur pratique "phénoménologique" est fiable et suffisante; que les événements qui la prendraient en défaut sont rarissimes, et ne justifient pas un gros effort de formation de leur part. Ce serait alors aux constructeurs d'appareils de s'adapter à leur pratique, en traduisant mieux (en termes phénoménologiques adaptés) les dernières innovations de leurs appareils, ou les possibilités d'artefacts liésà des dérèglements.
Notre recherche est donc très ouverte: les besoins de formation sont-ils du côté des utilisateurs (pour qu'ils utilisent au mieux les appareils d'I.R.M.) ou du côté des constructeurs (pour qu'ils répondent au mieux aux besoins de leur public)? Ces deux hypothèses ne sont pas incompatibles.
BIBLIOG RAPHIE
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WACKENHEIMA.,Les radiologistes,Centro Studi Bracco (Italie), 1982.
Remerciementsàla Région Rhône-Alpes et à Philips Systèmes Médicaux (partenaire industriel) pour leur parricipationfinancière au travail de thèse deC.Bardel.
