Université Libre de Bruxelles Faculté de Médecine
Réduction de la dose d’irradiation en tomodensitométrie de l'adulte
Denis TACK
Dissertation déposée en vue de l'obtention du titre académique de docteur en sciences médicales
Année académique 2004-2005
REMERCIEMENTS
Ce mémoire est né d'une collaboration intense et longue entre des équipes du CHU de Charleroi, de l'Hôpital Erasme et de la Faculté de Médecine de l'Université Libre de Bruxelles. Les travaux qui le fondent ont été la source d'amitiés nouvelles ou renforcées; ce n'est pas leur moindre importance.
Je ne remercierai jamais assez le Professeur Pierre Alain GEVENOIS qui a accepté de me guider tout au long de ce travail et le Professeur Viviane de MAERTELAER pour sa constante disponibilité quant à l'exploitation statistique des données.
Je remercie très sincèrement le Docteur Christian DELCOUR pour le support logistique qu'il a mis à ma disposition au CHU de Charleroi et pour l'impulsion qu'il a donnée à mes travaux.
Je remercie très chaleureusement le Docteur Caroline KEYZER et le Professeur Daniel VAN GANSBEKE pour m'avoir offert la collaboration à l'étude sur l'appendicite aiguë.
Je remercie mes collègues, les Docteurs Orfan ALKEILANI, Jean-Marie BAILLY, Pascale BOHY, Isabelle DELPIERRE, Patrick MULLER, Ingrid PERLOT, Wendy PETIT, Pietro SCILLIA, Litsa SOURTZIS et Jacques WIDELEC qui, avec un enthousiasme constant, ont accepté d'interpréter, souvent à plusieurs reprises, des centaines d'examens tomodensitométriques.
Je remercie Monsieur Christoph SUESS pour ses conseils avisés et pour avoir généreusement contribué à l'étude consacrée à l'angioscannographie de l'embolie pulmonaire.
Je remercie Monsieur Jean-Luc BERRIER et la Société SIEMENS MEDICAL SA pour l'aide et le support technique qu'ils ont apportés tout au long de ces années.
Enfin, je remercie Ingrid, Lionel, Laurence, Valentin et ma maman pour leurs encouragements, leur disponibilité et leur patience. Je leur dédie ce travail.
TABLE DES MATIERES
ABREVIATIONS...6
1. INTRODUCTION: Les déterminants de la dose d'irradiation en TDM...7
1.1. La définition du risque des radiations ionisantes...7
1.1.1. Fondement de la théorie linéaire sans seuil...7
1.1.2. Critique de la théorie linéaire sans seuil...7
1.2. La quantification du risque...8
1.3. Les dispositions légales...8
1.4. Les capacités diagnostiques de la TDM et ses nouvelles indications...9
1.6. L'accessibilité aux tomodensitomètres...9
1.7. La prescription médicale...10
1.8. L'influence des principaux paramètres TDM sur la dose d'irradiation...10
1.8.1. La différence de potentiel aux bornes du générateur...10
1.8.2. La charge au tube...10
1.8.3. Le pas...10
1.8.4. La charge effective...10
1.8.5. La collimation du rayonnement X...11
1.8.6. Le nombre d'acquisitions...11
1.8.7. L'étendue de la région investiguée...11
1.9. Les possibilités de réduction de la dose en TDM...11
2. HYPOTHESE...12
3. INVESTIGATIONS...13
3.1. TDM à faible dose d'irradiation dans le diagnostic de la lithiase urétérale...13
3.1.1. Introduction...13
3.1.2. Matériels et méthodes...13
3.1.3. Résultats...15
3.2. TDM à faible dose d'irradiation dans le diagnostic de la sinusite chronique...18
3.2.1. Introduction...18
3.2.2. Matériels et Méthodes...18
3.2.3. Résultats...20
3.3. TDM à faible dose d'irradiation dans le diagnostic d'embolie pulmonaire...22
3.3.1. Introduction...22
3.3.2. Matériels et Méthodes...22
3.3.3. Résultats...25
3.4. TDM à faible dose d'irradiation dans le diagnostic d'appendicite aiguë de l'adulte....27
3.4.1. Introduction...27
3.4.2. Matériels et Méthodes...27
3.4.3. Résultats...30
3.5. TDM à faible dose d'irradiation dans le diagnostic de diverticulite aiguë du colon...33
3.6.1. Matériels et Méthodes...33
3.6.2. Résultats...36
3.7. Modulation automatique du courant au tube radiogène au cours de l'exploration TDM du thorax ou de l'abdomen: influence de l'âge, du sexe, et de la charge au tube sur la réduction de la dose...39
3.7.1. Introduction...39
3.7.2. Matériels et Méthodes...39
3.7.3. Résultats...41
4. SYNTHESE DES INVESTIGATIONS...42
5. DISCUSSION...43
5.1. Effet de la dose sur les performances diagnostiques...43
5.1.1. La Lithiase urétérale...43
5.1.2. La sinusite chronique...43
5.1.3. L' angioscannographie pulmonaire...43
5.1.4. L'appendicite aiguë...44
5.1.5. La diverticulite aiguë...44
5.2. Effet de la dose sur la reproductibilité des lecteurs...44
5.2.1. La lithiase urétérale...44
5.2.2. La sinusite chronique...45
5.2.3. L' angioscannographie pulmonaire...45
5.2.4. L'appendicite aiguë...46
5.2.5. La diverticulite aiguë...46
5.2.6. Les diagnostics alternatifs...46
5.3. Les relations entre l'expérience du lecteur et la dose d'irradiation quant à la performance diagnostique...47
5.4. La réduction de la dose et les recommandations de l'Union Européenne...47
5.5. Les risques collectif et individuel...48
5.6. La réduction automatique de la dose...48
5.7. Les limites de nos études...49
6. CONCLUSION...50
6. TABLES...51
6.1. Table 1: Doses d'irradiation en imagerie médicale...51
6.2. Table 2: Niveaux de Références Diagnostiques....52
6.3. Table 3: Conversion des produits dose-longueur en dose efficace....53
6.4. Table 4: Lithiase urétérale: performance diagnostique...54
6.5. Table 5: Lithiase urétérale: comparaisons de doses délivrées en TDM et en radiographie conventionnelle...55
6.6. Table 6: Sinusite chronique: comparaisons de doses TDM et RX...56
6.7. Table 7: Angioscanographie pulmonaire: résultats positifs...57
6.8. Table 8: Angioscanographie pulmonaire: résultats indéterminés...58
6.9. Table 9: Diagnostics alternatifs des TDM de la fosse iliaque droite...59
6.10. Table 10: Appendicite aiguë présente: fréquence des signes TDM...60
6.11. Table 11: Appendicite aiguë absente: fréquence des signes TDM...61
6.12. Table 12: Appendicite: diamètre appendiculaire....62
6.13. Table 13: Appendicite: signes et patients mal classés....63
6.14. Table 14: Appendicite: performance diagnostique...64
6.16. Table 16: Diverticulite: fréquence des signes et des diagnostics...66
6.17. Table 17: Diverticulite: sensibilité des signes TDM et du diagnostic final...67
6.18. Table 18: Diverticulite: spécificité des signes TDM et du diagnostic final...68
6.19. Table 19: Diverticulite: comparaisons des sensibilités et des spécificités....69
6.20. Table 20: Diverticulite: fréquence des diagnostics alternatifs...70
6.21. Table 21: Diverticulite: liste des diagnostics alternatifs...71
6.22. Table 22: Modulation angulaire du courant: paramètres d'acquisitions...72
6.23. Table 23: Modulation angulaire du courant: résultats pour le thorax....73
Charge effective moyenne résultant de la modulation angulaire du courant pour les TDM du thorax.73 6.24. Table 24: Modulation angulaire du courant: résultats pour l'abdomen...74
Charge effective moyenne résultant de la modulation angulaire du courant pour les TDM de l'abdomen ...74
7. FIGURES...75
7.1. Figure 1: Colique néphrétique: coupe tomodensitométrique à faible dose...75
7.2. Figure 2: Sinusite chronique: comparaison des discordances...76
7.2.1. Figure 2a : sur la plaque ethmoïdo-sphénoïdale...76
7.2.2. Figure 2b: sur l'unité ostio-méatale...77
7.2.3. Figure 2c: sur le canal fronto-nasal...77
7.2.4. Figure 2d: sur la bulle ethmoïdale....78
7.2.5. Figure 2e: sur les cellules ethmoïdales postérieures...78
7.2.6. Figure 2f: sur la lame basilaire...79
7.2.7. Figure 2g: sur l'espace périodontal....79
7.3. Figure 3: Sinusite chronique: coupes frontales...80
7.4. Figure 4: Angioscanographie pulmonaire à dose d'irradiation décroissante....81
7.5. Figure 5: Angioscanographie pulmonaire: concordances intralecteurs...82
7.6. Figure 6: Angioscanographie pulmonaire: concordances interlecteurs...83
7.7. Figure 7: Angioscanographie pulmonaire: effet de la dose sur les valeurs consistantes négatives...84
7.7.1. Lecteur A...84
7.7.2. Lecteur B...85
7.7.3. Lecteur C...86
7.8. Figure 8: Angioscanographie pulmonaire: effet de la dose sur les valeurs consistantes positives 87 7.8.1. Lecteur A...87
7.8.2. Lecteur B...88
7.8.3. Lecteur C...89
7.9. Figure 9: Angioscanographie pulmonaire: Effet de la dose sur la visibilité des emboles pulmonaires distaux...90
7.10. Figure 10: Angioscanographie pulmonaire: influence de la dose sur le contraste intravasculaire. 91 7.11. Figure 11: Concordances intralecteurs pour les signes et le diagnostic final d'appendicite aiguë 92 7.12. Figure 12: Concordances interlecteurs pour les signes et le diagnostic final d'appendicite aiguë 93 7.13. Figure 13: Appendicite: courbes ROC du diamètre appendiculaire....94
7.14. Figure 14: Appendicite: images TDM à faible dose et à dose standard....95
7.15. Figure 15: Diverticulite: coupes TDM à faible dose et dose standard....96
7.16. Figure 16: Diverticulites: concordances intralecteurs à faible dose...97
7.17. Figure 17: Diverticulites: concordances interlecteurs à faible dose...98
7.18. Figure 18: Diverticulites: concordances interlecteurs à dose standard...99
7.19. Figure 19: Modulation angulaire de la charge: Groupes d'IMC...100
RESUME...101
8. REFERENCES...103
INTITULE DE LA THESE ANNEXE...113
ABREVIATIONS
ADN Acide désoxyribonucléique
CIPR Commission Internationale de Radioprotection CRP C Reactive protein
CTDI Computed tomography dose index DLP Dose length product
IMC Indice de masse corporel (poids/taille2)
INAMI Institut National de l'Assurance Maladie-Invalidité KV Kilovolts
mAs Milliampères secondes Gy Gray
sec Seconde
Sv Sievert
TDM Tomodensitométrie, Tomodensitométrique UIV Urographie intraveineuse
1. INTRODUCTION: Les déterminants de la dose d'irradiation en TDM
La considération croissante de l'importance de l'irradiation en TDM est liée à plusieurs facteurs: le risque engendré par les radiations à fins diagnostiques est mieux connu; les performances diagnostiques de la TDM ont justifié sa large utilisation clinique; de nouvelles indications ont étendu son champ d'application; les techniques nouvelles d'acquisition et de traitement des données ont facilité son utilisation à grande échelle;
l'accroissement important du parc d'appareils disponibles a généralisé son usage; les comportements médicaux dans la prescription d'imagerie ont évolué simultanément aux modifications culturelles et au contexte médico-légal.
1.1. La définition du risque des radiations ionisantes
Le risque biologique des radiations ionisantes a été évalué sur les survivants des explosions atomiques d'Hiroshima et de Nagasaki qui sont des populations exposées à des fortes irradiations [1-4]. Des irradiations inférieures à 0,2 Sv n'ont pas été considérées comme directement responsables d'une surmortalité par cancer [1]. En effet, sous le seuil de 0,2 Sv, aucune surmortalité par cancer n'a pas pu être mesurée directement. En dessous de ce seuil de 0.2 Sv, L'évaluation du risque est basée sur l'extrapolation des risques mesurés pour des doses plus élevées. Cette extrapolation repose sur l'hypothèse que toute irradiation, quelle que soit son intensité, peut induire un cancer, hypothèse encore appelée
"théorie linéaire sans seuil". Ainsi, si l'irradiation d'un individu par 1 mSv détermine un risque R, une irradiation de 0,00001 mSv détermine un risque proportionnel de R/100.000.
De même si 0,00001 mSv est délivré à 100.000 individus, le risque pour l'ensemble de cette population est R. On comprend immédiatement que selon cette hypothèse, le risque nul n'existe pas même pour les expositions les plus faibles. Cette théorie mérite quelques commentaires quant à ses fondements et ses limites [2].
1.1.1. Fondement de la théorie linéaire sans seuil
Une particule unique de rayonnement ionisant peut initier un cancer en heurtant une molécule d'ADN. La probabilité de cette initiation est donc proportionnelle au nombre de ces heurts, lui-même proportionnel au nombre de photons et donc à la dose. La proportionnalité stricte entre le risque de cancer et la dose est le fondement même de la théorie en question [2].
1.1.2. Critique de la théorie linéaire sans seuil
Cette théorie ne tient pas compte des mécanismes biologiques de défense cellulaire qui permettent d'éviter que les événements initiateurs - les chocs de particules ionisantes sur l'ADN en cours de duplication - n'induisent effectivement un cancer [3, 4]. Ainsi, des irradiations faibles (< 0,2 Sv) stimulent la production d'enzymes responsables de la réparation de l'ADN. L'apoptose, un processus par lequel la cellule se suicide de manière programmée, est stimulée par les irradiations faibles [5]. Le système immun joue un rôle
dans prévention des mutations carcinogènes. Les irradiations faibles renforcent le système immun alors que les irradiations à doses élevées le dépriment [5]. De nombreux cancers sont initiés par des substances chimiquement corrosives pour les cellules. Les cellules possèdent cependant des mécanismes permettant de se débarrasser de ces substances corrosives, et ces mécanismes sont renforcés par des irradiations à faibles doses [6]. Enfin, les irradiations faibles peuvent altérer le cycle mitotique en allongeant la période entre les mitoses, pér&iode pendant laquelle l'effet carcinogène des irradiations sur l'ADN est réduit [2]. Ces mécanismes de défense cellulaire suggèrent donc que les fondements de la théorie linéaire sans seuil ne reflètent pas complètement la réalité biologique.
Enfin, selon cette théorie, le nombre d'événements initiateurs serait proportionnel à la masse de l'animal irradié puisque le nombre de noyaux, et donc de heurts, dépend du nombre de cellules et donc de la masse de l'individu. Or, le risque d'un cancer, comme la leucémie par exemple, n'est guère différent, à irradiation égale, pour une souris de 30 gr et un humain de 70 Kg [2].
La théorie linéaire sans seuil pourrait donc surestimer le risque de cancer radio-induits par des irradiations faibles.
1.2. La quantification du risque
Sur base de la théorie linéaire sans seuil, la Commission Internationale de Radioprotection a défini le risque des irradiations diagnostiques comme étant une surmortalité par cancer de 50 cas par million d'individus exposés à 1 mSv [7-11]. Exprimé autrement, ce risque correspond à un décès attendu par 20 Sv délivrés. Par exemple, la dose effective pour un examen TDM thoracique étant située autour de 8 mSv (Table 1), on doit donc s'attendre à un décès par cancer radio-induit pour 2.500 examens TDM thoraciques soit un décès par an pour un service de radiologie d'un grand hôpital général. Le risque ainsi exprimé est normalisé à l'âge et donc indépendant de l'âge du patient, ne tenant pas compte de son espérance de vie ni de la longue latence pour développer un cancer radio-induit.
1.3. Les dispositions légales
Les dispositions légales visant à protéger le public considèrent la pire hypothèses afin d'offrir la protection suffisante à la population. Cette démarche est inhérente au principe de précaution désormais célèbre par l'épidémie d'encéphalopathie spongiforme bovine. La théorie linéaire sans seuil étant la pire hypothèses pour évaluer l'effet sanitaire des faibles irradiations, elle a servi de base au calcul légal du risque et à l'élaboration des stratégies de limitation des expositions, telles que la directive européenne 97/43 de 1997 et ses modalités pratiques adaptées à la TDM publiées en 1999 [12, 13]. Cependant, comme le bénéfice attendu et le pronostic vital des patients est à priori largement supérieur au risque de l'irradiation, les recommandations se sont limitées à rappeler que toute irradiation doit être justifiée et à définir des niveaux de références appliqués à la TDM à ne pas dépasser à moins de le justifier. Ces références diagnostiques sont résumées à la Table 2. Elles correspondent aux troisièmes interquartiles des doses délivrées dans des services de radiologie européens au cours de la première moitié de la décennie 90. Pour calculer la
dose efficace délivrée en TDM, le produit dose-longueur est multiplié à son tour par un facteur de conversion spécifique à la région investiguée (Table 3).
1.4. Les capacités diagnostiques de la TDM et ses nouvelles indications
Dans les années 70, la TDM a révolutionné l’imagerie médicale en apportant une vue en coupes à une discipline qui reposait essentiellement sur des vues en projections moins précises. Un grand nombre de diagnostics ont donc été posés plus vite et plus précisément par cette technique, tant dans le domaine de la neuroradiologie que de l'imagerie thoracique, abdominale et ostéo-articulaire. Orientée d'abord vers le diagnostic des tumeurs, la TDM a étendu ses indications aux pathologies bénignes comme les maladies infectieuses et inflammatoires du tube digestif, la lithiase urinaire, l'embolie pulmonaire et les pathologies infiltrantes diffuses du poumon. Ces maladies peuvent affecter des patients jeunes et sont susceptibles de récidiver, justifiant la répétition des examens. La place prise par la TDM dans l'arsenal diagnostique a donc considérablement cru durant cette période.
En 1990, la tomodensitométrie représentait 10% des examens d'imagerie et 50% des doses délivrées tandis qu'en 2000, elle représentait 15% des examens et près des deux tiers des doses délivrées [14].
1.5. Les progrès techniques de la TDM
Alors qu'un tomodensitomètre des années 70 reconstruisait une coupe en 5 minutes, ses successeurs des années 80 et 90 réalisaient la même coupe en 25 secondes puis en moins de 5 secondes. Une nouvelle technique d'acquisition, hélicoïdale, fut introduite au début des années 90. Elle permit de réaliser en moins de 30 secondes, l'acquisition de toutes données d'un examen crânien, thoracique, ou abdominal. Vers la fin des années 90, une nouvelle génération de tomodensitomètres dotés de la technologie multicoupe fut introduite. Ces appareils se sont avérés capables d'acquérir des données plus précises par des coupes plus fines en un temps encore réduit. Simultanément aux progrès techniques quant à l'acquisition des données, les tomodensitomètres ont été dotés de microprocesseurs de plus en plus performants. Ainsi, alors qu'au début des années 80, un appareillage permettait de réaliser 20 examens de 10 à 15 coupes chacun en une journée, les tomodensitomètres modernes permettent de réaliser 50 à 60 examens par jour alors que chacun d'eux comporte 300 à 1500 images. Si depuis l'avènement de l'acquisition hélicoïdale, le nombre d'images est devenu indépendant de la dose d'irradiation, la dose par examen a continué à augmenter par l'utilisation de coupes plus fines, la répétition des acquisitions et l'usage de paramètres d'acquisitions non optimisés [15].
1.6. L'accessibilité aux tomodensitomètres
En Belgique, comme dans tous les pays industrialisés, le parc de tomodensitomètres a augmenté jusqu'au début des années 90, pour atteindre environ 230 appareillages à l'aube des années 2000. D'après l'INAMI, ces installations ont permis de réaliser 1.400.000 examens en 2003 alors que des techniques alternatives telles que l'IRM, non irradiantes, sont bien moins accessibles [15].
1.7. La prescription médicale
La grande précision de la TDM et sa disponibilité croissante ont favorisé l'engouement des prescripteurs et du public à son égard, contribuant ainsi à usage intensif et dès lors à l'accroissement de la dose collective. Des problèmes médico-légaux récents en rapport à des pratiques médicales délétères ont renforcé la crainte de procédures judiciaires quant à des diagnostics erronés et favorisé la plus grande prescription d'investigations d'imagerie assurant une plus grande certitude diagnostique. De plus, la méconnaissance des risques liés à l'irradiation n'a pas été un frein efficace contre l'usage excessif d'examens irradiants [17-19].
1.8. L'influence des principaux paramètres TDM sur la dose d'irradiation 1.8.1. La différence de potentiel aux bornes du générateur
En TDM, la dose dépend de la tension au tube radiogène exprimée en KV élevée à la puissance 2,5 à 2,8 [20]. Cette relation exponentielle explique qu'en passant, par exemple, de 140 à 120 KV, la dose diminue de 45%. De même, en réduisant de 120 à 80 KV, la dose diminue de 70% supplémentaires.
1.8.2. La charge au tube
En TDM, la dose d'irradiation est proportionnelle à l'intensité du courant et à la durée de l'acquisition, et donc à leur produit, aussi appelé charge et exprimé en mAs. Dès lors, réduire la charge réduit la dose proportionnellement.
1.8.3. Le pas
La durée de l'irradiation dépend de la vitesse de rotation du couple tube-détecteur et, pour une acquisition hélicoïdale, de la vitesse de translation de la table. Celle-ci s'exprime par le rapport entre le déplacement de la table au cours d'une rotation et l'épaisseur du faisceau de rayons X [20]. En TDM monocoupe, plus le pas est élevé, plus la durée de l'acquisition est courte et, comme la charge est constante, plus la dose est faible.
1.8.4. La charge effective
En TDM hélicale, la charge effective est définie comme à la charge rapportée au pas. La plupart des tomodensitomètres modernes affichent désormais la charge effective et non plus la charge elle-même. Sur ces appareils, la charge effective et la dose absorbée par le patient ne varient pas avec le pas ni avec la vitesse de translation de la table [21]. En effet, lorsque la vitesse de translation de la table augmente et qu'automatiquement la durée de l'acquisition diminue, l'appareil augmente, dans la même proportion, l'intensité du courant au tube, de telle sorte que la charge effective, et donc la dose, restent constantes. Cette technique est, entre autre, appliquée sur les tomodensitomètres sur lesquels nos études ont été menées.
Afin de réduire la dose, les constructeurs ont développé des dispositifs qui modulent automatiquement la charge effective en fonction de la morphologie du patient.
1.8.5. La collimation du rayonnement X
La collimation a une influence inverse et non proportionnelle sur la dose; celle-ci croit lorsque l'épaisseur de coupe diminue. L'augmentation de la résolution dans la direction céphalo-caudale exige donc une augmentation de la dose: de 5 à 2,5 mm, cette augmentation est de 10%, de 2,5 à 1 mm, elle est de 20% et de 1mm à 0,5 mm elle atteint 75%.
1.8.6. Le nombre d'acquisitions
L'influence du nombre d'acquisitions, et donc d'expositions aux rayons X, sur la dose est proportionnelle. Il incombe dès lors aux radiologues d'optimiser ce paramètre en fonction des indications.
1.8.7. L'étendue de la région investiguée
L'étendue de la région investiguée détermine proportionnellement la dose d'irradiation.
Depuis l'avènement des tomodensitomètres multicoupes, il est très aisé de couvrir en une seule acquisition des régions de plus de 50 cm. Cependant, l'intérêt clinique d'obtenir des images sur de telles hauteurs n'a pas été prouvé.
1.9. Les possibilités de réduction de la dose en TDM
La tension et/ou la charge étant souvent figées par les constructeurs de tomodensitomètres monocoupes à acquisition hélicoïdale, elles n'ont pas pu être modifiées pour réduire la dose. Sur ces tomodensitomètres, les conditions de tension et de charge étaient celles qui permettaient la meilleure qualité photographique, indépendamment du bénéfice diagnostique, les utilisateurs ne pouvant modifier que le pas de l'hélice. Dans ces conditions, Liu et coll. ont montré qu'un doublement de ce pas permet de réduire la dose d'irradiation de 50% sans altérer la détection du calcul urétéral [23]. Toutefois, une telle dose est trois à cinq fois supérieure à la dose délivrée lors d'une urographie intraveineuse.
2. HYPOTHESE
Nous nous sommes proposés d'investiguer les performances diagnostiques d'explorations TDM obtenues avec des doses d'irradiation semblables à celles générées par des examens radiographiques conventionnels. Ne pouvant raisonnablement pas aborder toutes les indications cliniques de la TDM, nous avons mené ces investigations dans des conditions sélectionnées dans lesquelles la réduction de dose est la plus pertinente: pathologies bénignes, potentiellement récidivantes et susceptibles de concerner des patients jeunes.
Disposant de tomodensitomètres permettant de moduler la charge, nous avons réduit celle-ci afin de diminuer la quantité de photons X générant les images TDM et ainsi réduire proportionnellement la dose d'irradiation. Comme cette diminution de quantité de photons engendre une réduction du rapport signal/bruit, les performances diagnostiques pourraient être également réduites. Nous avons donc vérifié l'hypothèse selon laquelle une réduction de la qualité engendrée par une réduction de la charge permet cependant de conserver la performance diagnostique de la TDM à dose standard d'irradiation.
La réduction du rapport signal/bruit associée à la réduction de la dose d'irradiation est susceptible d'influencer différemment des situations anatomiques respectivement caractérisées par un contraste élevé ou faible entre des structures voisines.
Nous avons donc investigué d'une part, des conditions de hauts contrastes, tels que générés par le calcium dans la lithiase urinaire, l'air dans les pathologies sinusales et l'iode intraveineux dans l'angioscannographie de l'embolie pulmonaire, et d'autre part des conditions de faibles contrastes générés par la graisse abdominale dans l'appendicite aiguë et la diverticulite aiguë du colon. Nos examens TDM à faible dose ont tous été obtenus en une seule acquisition.
Enfin, une réduction supplémentaire de la dose pouvant être obtenue en modulant la charge pendant la rotation du tube radiogène, nous avons quantifié cette réduction supplémentaire.
3. INVESTIGATIONS
3.1.TDM à faible dose d'irradiation dans le diagnostic de la lithiase urétérale 3.1.1. Introduction
La TDM hélicoïdale monocoupe a une performance élevée quant au diagnostic de la lithiase urétérale [25, 26]. Comparée à la radiographie standard, à l'UIV et à la tomographie conventionnelle, la TDM monocoupe a l'avantage d'offrir un diagnostic plus rapide, plus précis, de mieux localiser le calcul et d'en mesurer la taille, d'éviter l'injection intraveineuse de produit de contraste iodé et de proposer d'éventuels diagnostics alternatifs [26-29]. Cependant, la dose d'irradiation de la TDM est trois à cinq fois plus élevée que celle de l'UIV lorsque celle-ci consiste en trois clichés radiographiques, et que celle de la TDM avec un pas de 2:1, un tel pas réduisant la dose de 50% par rapport à 1:1 [30]. La rapidité, la fiabilité et la disponibilité de la TDM engendrent indirectement l'augmentation de sa prescription et donc de la dose délivrée à la population [31-32]. Or, la colique néphrétique est une circonstance dans laquelle la dose d'irradiation doit être réduite puisqu'elle peut concerner des patients jeunes et récidiver.
Le but de notre étude [24] a été de déterminer les concordances intra- et inter- observateurs, et les sensibilité, spécificité, valeurs prédictives positive et négative de la TDM multicoupe obtenue avec une dose d'irradiation du même ordre de grandeur que celle générée par une l'UIV en trois clichés.
3.1.2. Matériels et méthodes Patients
D'octobre 2000 à mars 2001, 106 patients consécutifs (53 hommes et 53 femmes), âgés de 15 à 84 ans (en moyenne 45 ans ± 13 ans), qui présentaient des douleurs lombaires aiguës, cliniquement suspectes de colique néphrétique, ont été inclus. Leur IMC était compris entre 18,0 et 48,7 kg/m2 et était en moyenne de 26,2 ± 4,8 kg/m2. Le comité d'éthique local a approuvé notre méthodologie.
TDM
Les examens TDM ont été obtenus sur un tomodensitomètre multicoupe à quatre canaux de détecteurs (Somatom Volume Zoom, Siemens Medical Systems, Forchheim, Allemagne). Ces examens ont été réalisés sans injection intraveineuse de produit de contraste iodé. Après une radiographie digitale de face de repérage qui a été acquise à 120 KV et 35 mA sur une hauteur de 51 cm, une acquisition hélicoïdale a couvert l'abdomen de l'insertion vertébrale des piliers diaphragmatiques à la symphyse pubienne. Lors de cette acquisition, la collimation était 4 x 2,5-mm, la tension de 120 kV et la charge effective au tube de 30 mAs. La vitesse de translation
de la table était de 15 mm par rotation de 0,5 s (30 mm/sec) ce qui correspond à un pas de 1,5:1. Les coupes reconstruites avaient une épaisseur de 3 mm et étaient espacées de 2 mm. La reconstruction des images était supervisée par un radiologue chargé de décider si la qualité des images était suffisante au diagnostic. Dans le cas contraire, une seconde acquisition pouvait être obtenue avec un courant de 60 mAs effectifs, cette acquisition étant centrée sur la zone dont la qualité avait été jugée insuffisante. Si cette acquisition ne procurait toujours pas une qualité d'images suffisante, une troisième acquisition était obtenue avec un courant au tube de 120 mAs effectifs.
Dose d'irradiation
Le calcul de la dose efficace a été effectué à l'aide d'un programme spécifique (WinDose®, Institut für Medizinische Physik, Universität, Erlangen, Allemagne). Ce programme ne nécessite pas de mesure sur fantôme. L'utilisateur fournit au logiciel les données techniques de l'acquisition et le programme calcule les doses par organes et la dose efficace totale en fonction des facteurs de pondération du modèle anthropomorphique "Monte Carlo" et des facteurs de conversion des recommandations ICRP60 [33, 34]. Nous avons aussi calculé les doses effectives délivrées par les méthodes mises en œuvre dans des études antérieures portant sur la TDM de la maladie lithiasique.
Lecture
La lecture des examens TDM a été réalisée sur une console de travail munie d'un écran de haute résolution (Wizard®, Siemens Medical Systems, Forchheim, Allemagne) et d'une carte graphique tridimensionnelle autorisant la visualisation des examens tant en mode "cinéma" qu'en reconstructions multiplanaires dont ils avaient le choix de l'épaisseur; l'augmentation de l'épaisseur étant associée à un bruit moins apparent. Deux lecteurs expérimentés - radiologues ayant plus de dix ans d'expérience dans la lecture d'explorations TDM abdominales (lecteurs A et B) - et un lecteur inexpérimenté - étudiant en seconde année du post-graduat en radiologie et imagerie médicale (lecteur C) - ont lu les examens lors de deux sessions indépendantes. Ces sessions étaient espacées de plus d'un mois. Les lecteurs connaissaient l'indication des examens mais ignoraient le côté douloureux. Ils n'étaient pas informés de l'IMC des patients, d'autres données cliniques, ni du résultat fourni par la méthode de référence.
Les lecteurs ont été invités à rechercher la présence, et respectivement la localisation, de calcifications intra-urétérales et à coder comme présents ou absents les signes suivants: élargissement du rein, dilatation de l'arbre urinaire, infiltration de la graisse périrénale et/ou périurétérale, et le "Rim sign" défini comme un halo de densité solide entourant une calcification pelvienne. Un diagnostic alternatif éventuel devait aussi être noté. Les lecteurs ont d'abord lu les images obtenues à 30 mAs. S'ils trouvaient ces images de qualité insuffisante au diagnostic, ils devaient solliciter de lire les images obtenues à 60 mAs voire à 120 mAs.
Méthode de référence
La lithiase urétérale a été considérée comme effectivement présente si au moins une des situations suivantes était rencontrée: extraction chirurgicale d'un calcul;
démonstration par TDM à dose standard ou par UIV, dans les 24 heures, d'un calcul urétéral; démonstration par radiographies ou échographies de suivi de la migration lithiasique; excrétion du calcul suivie d'une rémission définitive de la douleur;
hématurie micro ou macroscopique.
La lithiase urétérale a été considérée comme définitivement absente si au moins une des situations suivantes était rencontrée: analyse d'urine négative et résolution spontanée du syndrome douloureux; démonstration dans les 24 heures de l'absence de lithiase urétérale par TDM à dose standard ou par UIV; démonstration par la TDM à faible dose ou par les tests sanguins et urinaires d'une pathologie alternative;
examens radiologiques ou échographiques de suivi demeurant négatifs quant à une éventuelle lithiase urinaire.
Méthodes statistiques
Les concordances intra- et inter-observateurs ont été évaluées par la méthode du κ [35] L'intervalle de confiance à 95% (IC à 95%) a été calculé. L'hypothèse nulle a été investiguée et les valeurs de P ont été calculées [36]. Une valeur de κ inférieure à 0,20 indiquait une concordance faible, de 0,21 à 0,40 une concordance modérée, de 0,41 à 0,60 une concordance moyenne, de 0,61 à 0,80 une bonne concordance et au-delà de 0,80 une excellente concordance [35].
La sensibilité, la spécificité, les valeurs prédictives positive et négative et la précision ont été calculées. Le test de Mc Nemar a été utilisé pour comparer les précisions.
Pour tous les tests, le seuil de signification statistique a été fixé à 0,05. Toutes les analyses ont été réalisées à l'aide du logiciel StatXact 3 (Cytel, Cambridge, MA, USA).
3.1.3. Résultats Diagnostics définitifs
Trente-huit des 106 patients (26 hommes et 12 femmes) ont été classés comme étant définitivement porteurs d'une lithiase urétérale. Ce diagnostic définitif a été établi sur base d'au moins un des résultats suivants: extraction chirurgicale d'un calcul de l'uretère chez 13 patients (dont un sans hématurie); détection d'un calcul urétéral par TDM à dose standard (suivie d'UIV) chez 11 patients; examens radiographiques ou échographiques de suivi qui ont montré la migration lithiasique chez 22 patients; excrétion d'un calcul et rémission subséquente et définitive de la douleur chez 23 patients; analyse d'urine chez 37 patients.
Soixante-huit des 106 patients (27 hommes et 42 femmes) ont été classés comme n'ayant définitivement pas de lithiase urétérale sur base d' au moins un des résultats suivants: une analyse d'urine négative et une résolution spontanée du syndrome douloureux chez 28 patients; l'absence de lithiase urétérale lors d'explorations TDM à dose standard d'irradiation obtenues dans les 24 heures chez 21 patients et lors d'une UIV chez 5 patients; démonstration par TDM à faible dose d'irradiation et/ou par tests sanguins et urinaires d'une pathologie alternative chez 11 patients (kyste ovarien chez trois patients, diverticulite aiguë du colon chez trois patients, éventration chez deux patients, pneumonie d'un lobe inférieur chez un patient, pancréatite aiguë chez un patient et pyélonéphrite aiguë chez un patient); examens négatifs de suivi (radiographies et échographies) chez 10 patients.
Concordances intra- et inter-lecteurs
Les concordances intra-lecteur variaient de 0,90 ± 0,04 (IC à 95%: 0,81 - 0,98) à 0,98 ± 0,02 (IC à 95%: 0,94 - 1,00), les valeurs de P correspondantes étant toutes inférieures à 0,001. Les concordances inter-lecteurs les moins élevées ont été observées entre le lecteur C et les deux autres lecteurs, le κ étant de 0,88 ± 0,04 (IC à 95%: 0,81 - 0,98), alors qu'elle étaient de 0,98 ± 0,02 (IC à 95%: 0,94 - 1,00) entre les deux autres lecteurs. Toutes les concordances intra- et interlecteurs étaient donc excellentes.
TDM à faible dose d'irradiation
Une lithiase urétérale a été mise en évidence par la TDM à faible dose chez 36 patients sur 38. Ces résultats sont détaillés à la Table 4. Aucun des trois lecteurs n'a identifié de calcification dans la lumière urétérale chez deux patients qui, sur base d'une hématurie microscopique, ont été classés comme définitivement porteurs d'une lithiase urétérale. Ces patients représentaient probablement des cas faussement positifs de l'analyse du sédiment urinaire car les symptômes se sont amendés spontanément, avant la réalisation de la TDM. L'histoire de ces deux patients était suggestive d'une migration calculeuse achevée avant la réalisation de la TDM.
Parmi les calculs urétéraux détectés, 21 étaient à gauche et étaient 15 à droite. Neuf calculs étaient dans l'uretère lombaire, neuf étaient dans l'uretère moyen (pelvien haut) et 16 étaient proches de la jonction urétéro-vésicale. Leur diamètre variait de 2 à 9 mm et était en moyenne de 4 mm. Un patient était porteur de calculs urétéraux bilatéraux et 17 patients de calculs rénaux associés. Deux patientes avaient simultanément une infection urinaire.
Afin d'évaluer les différences entre le lecteur le moins expérimenté (lecteur C) et un des deux lecteurs expérimentés (lecteur A), nous avons comparé le nombre de diagnostics corrects et incorrects lors des premières sessions de lecture. Ces
nombres étaient 104 pour le lecteur A et 99 pour le lecteur C et n'étaient pas significativement différents (P = 0,063).
Afin d'évaluer l'effet éventuel de l'apprentissage à la lecture des TDM à faible dose, nous avons comparé le nombre de diagnostics corrects proposés par le lecteur C au cours de ses deux sessions de lecture. Ces nombres étaient 99 lors de la première session et 102 lors de la seconde session mais cette tendance à l'amélioration des performances n'atteignait pas le seuil de signification statitique (P = 0,375).
Relations entre la performance diagnostique de la TDM et l'IMC
Une acquisition supplémentaire à 60 mAs a été décidée par le radiologue en charge de l'examen chez 20 patients (8 hommes, 12 femmes). Toutes ces acquisitions complémentaires ont été limitées au pelvis sur une hauteur d'au plus 15 cm.Parmi ceux-ci, aucun patient n'était maigre, trois étaient de corpulence normale, huit avaient un excès de poids modéré, sept étaient obèses et deux présentaient une obésité morbide. Les lecteurs ont exigé des images à 60 mAs chez six de ces 20 patients, tous étant obèses puisque leur IMC était supérieur à 30 kg/m2. Parmi eux, trois patients avaient un calcul urétéral.
Pour aucun patient, les lecteurs n'ont réclamé d'images obtenues à des doses supérieures à 60 mAs. L'acquisition obtenue à 120 mAs n'a en effet été réclamée par aucun lecteur. Parmi les six patients dont l'IMC était supérieur à 35 kg/m2, le diagnostic n'a été proposé à 30 mAs que chez un seul d'entre eux. Une reconstruction multiplanaire sur un calcul urétéral droit obtenue à partir d'une acquisition à 30 mAs chez un patient dont l'IMC était 30 est illustrée à la Figure 1.
Dose d'irradiation
La hauteur de la zone investiguée était en moyenne 31 cm et variait de 20 à 36 cm.
A 30 mAs, la dose efficace était en moyenne 1,2 mSv chez l'homme (et variait de 0,8 à 1,5 mSv) et 1,9 mSv chez la femme (et variait de 1,5 à 2,3 mSv). A 60 mAs, la hauteur de la zone investiguée était en moyenne 11 cm et variait de 7 à 16 cm. Le dose efficace supplémentaire correspondante était 0,5 mSv chez l'homme (et variait de 0,4 à 0,7 mSv) et 0,8 mSv chez la femme (et variait de 0,6 à 1,1 mSv). A 120 mAs, la dose supplémentaire délivrée à l'unique patient ainsi investigué était 7,6 mSv.
Les doses délivrées au cours de ce protocole expérimental sont comparées à celles précédemment rapportées à la Table 5.
3.2.TDM à faible dose d'irradiation dans le diagnostic de la sinusite chronique 3.2.1. Introduction
La seconde situation clinique pour laquelle la TDM présente des contrastes élevés entre structures adjacentes est la sinusite chronique. Il s'agit d'une affection inflammatoire fréquente qui peut compliquer une infection dentaire et accompagner des phénomènes allergiques systémiques [38, 39]. La TDM est devenue la méthode de choix du diagnostic, de l'extension anatomique, de l'évaluation de la gravité et la guidance endoscopique de la sinusite chronique [409, 40]. La sinusite chronique récidivant fréquemment et son imagerie à l'aide de techniques à rayons X exposant des organes sensibles tels que les cristallins et la thyroïde, il est souhaitable de réduire la dose délivrée [42]. En TDM, les paramètres d'acquisitions les plus couramment utilisés dans cette indication sont des coupes jointives obtenues avec une collimation de 3 mm et des charges au tube élevées [40-42]. La diminution de cette charge a été proposée pour réduire les doses en TDM monocoupe et a permis de générer des images dont la qualité diagnostique était semblable à celle de la TDM monocoupe à dose standard [45-48].
La collimation de 1 millimètre accessible en TDM multicoupe a permis d'obtenir une résolution spatiale inégalée, tant en coupes axiales qu'en reformations frontales.
Cependant, une telle collimation impose d'augmenter la dose de 20 à 25%. Quelle que soit la technique, la dose d'irradiation de la TDM reste largement supérieure à celle de la radiographie conventionnelle avec quatre incidences [38].
Le but de notre étude [37] a été de comparer, chez des patients suspects de sinusite chronique, la TDM multicoupe obtenue à une dose réduite d'irradiation– au niveau de dose d'un examen radiographique en quatre incidences – à la TDM multicoupe à dose standard d'irradiation.
3.2.2. Matériels et Méthodes Patients
De janvier à mars 2001, 50 patients consécutifs (20 hommes et 30 femmes) suspects de sinusite chronique et souffrant de céphalées ont été référés pour une TDM cérébrale et des cavités naso-sinusiennes. Leur âge variait de 18 à 79 ans et était en moyenne de 44 ± 5 ans). Tous les patients ont eu une acquisition TDM à faible dose centrée sur les cavités naso-sinusiennes et une acquisition à dose standard sur l'encéphale. Le protocole de cette étude a été approuvé par le comité local d'éthique.
TDM
Les examens TDM ont été obtenus sur un tomodensitomètre multicoupe à quatre rangées de détecteurs (Somatom Volume Zoom, Siemens Medical Systems,
Forchheim, Allemagne). Les examens ont été réalisés sans injection intraveineuse de produit de contraste iodé. Une radiographie digitale de repérage en incidence de profil a d'abord été acquise sur une hauteur de 26 cm à 120 KV et 50 mA. Une acquisition hélicoïdale a ensuite couvert le massif facial de l'arcade dentaire à la limite supérieure de la clarté aérique des sinus frontaux. Cette acquisition a été obtenue avec une collimation de 4X1 mm, 120 kV, 10 mAs effectifs tels que définis par Manesh et coll. [21] et un pas de 2:1 tel que défini par Silverman et coll. [22].
Cette première acquisition a été suivie d'une acquisition sur l'encéphale avec une collimation de 4X1 mm, 140 kV, 150 mAs effectifs et un pas de 0,75:1. A partir de ces deux acquisitions, des coupes de 1,25 mm d'épaisseur ont été reconstruites avec un incrément de 0,8 mm et un algorithme de reconstruction favorisant la résolution spatiale. A partir de ces coupes natives, des reformations multiplanaires de 2 mm d'épaisseur et jointives ont été reconstruites dans les plans axial transverse, frontal et sagittal.
Dose d'irradiation
Le calcul de la dose efficace a été effectué à l'aide d'un programme spécifique (WinDose®, Institut für Medizinische Physik, Universität Erlangen, Allemagne). Ce programme ne nécessite pas de mesure sur fantôme. L'utilisateur fournit au logiciel les paramètres de l'acquisition et le programme calcule les doses par organes et la dose efficace totale en fonction des facteurs de pondération du modèle anthropomorphique "Monte Carlo" et des facteurs de conversion des recommandations ICRP60 [33, 34]. Nous avons aussi calculé les doses effectives relatives à des études sur la TDM des cavités sinusales telles que précédemment rapportées.
Lecture
Les reformations multiplanaires ont été archivées sur disques compacts et lues sur une station de travail (Wizard®, Siemens Medical Systems, Forchheim, Allemagne) par trois radiologues. L'un d'entre eux était un radiologue général ayant 10 ans d'expérience et les deux autres étaient des neuroradiologues ayant respectivement 14 et 19 années d'expérience. Les reformations multiplanaires à faible dose ont été lues avant celles à dose standard, au cours de sessions de lectures séparées d'au moins trois semaines. Deux mois après la fin de cette première session, une seconde session a été organisée sur le même principe. Chaque reformation multiplanaire a donc été lue quatre fois par chaque lecteur. Les lecteurs étaient invités à coder dix items distincts comme normaux ou non: ils comportaient les huit structures anatomiques suivantes telles que définies par Zinreich et coll. et par Rao et El- Noueam [38,41]: la plaque ethmoïdo-sphénoïdale (y compris l'ostium du sinus sphénoïdal); le complexe ostio-méatal (y compris l'ostium, le processus unciné, l'infundibulum); le canal fronto-nasal (incluant le sinus frontal); le sinus maxillaire à l'exclusion du complexe ostio-méatal; le groupe des cellules ethmoïdales antérieures;
le groupe des cellules ethmoïdales postérieures; la bulle ethmoïdale et la lame basilaire. La muqueuse était considérée comme normale si elle n'était pas visible et
anormale si elle était visible, et donc épaissie. La structure anatomique était codée comme indéterminée si elle n'était pas visible, comme par exemple le complexe ostio-méatal après méatotomie. La neuvième item à coder consistait à repérer tout anomalie (ostéosclérose ou ostéolyse) d'une structure osseuse à l'exclusion des espaces périodontaux. Le dixième item à coder correspondait à l'espace périodontal.
Comme suggéré par Fuhrmann et coll. [49], cet espace était codé comme normal s'il n'était pas visible, anormal s'il était visible et indéterminé en cas d'édentation supérieure complète. Pour chacun des 50 patients, les côtés droit et gauche ont été considérés séparément, ce qui a porté à 100 le nombre total d'investigations. Deux semaines avant le début de la première session de lectures, les lecteurs ont été entraînés ensemble quant à la manière de coder les sites anatomiques sur des images TDM obtenues chez 20 patients qui n'étaient pas inclus dans le collectif de la présente étude.
Méthodes statistiques
Puisqu'un diagnostic définitif ne pouvait être apporté par une méthode indépendante et que la TDM à dose standard ne pouvait pas être considérée a priori comme une méthode de référence, notre étude a été basée sur la comparaison des discordances entre les sessions de lectures et entre les lecteurs par rapport aux discordances entre les doses. Pour chacun des dix items considérés, nous avons calculé le nombre de discordances parmi les 100 investigations et ce pour cinq comparaisons deux par deux: 1°) entre les lecteurs A et B, A et C, et B et C, à faible dose pour les sessions 1 et 2, soit six comparaisons; 2°) entre les lecteurs A et B, A et C, et B et C, à dose standard pour les sessions 1 et 2, soit six comparaisons; 3°) les comparaisons intralecteurs à faible dose, soit trois comparaisons; 4°) les comparaisons intralecteurs à dose standard, soit trois comparaisons; et 5°) les comparaisons entre faible dose et dose standard, pour chaque lecteur et chaque session, soit six comparaisons. Pour chaque item, une analyse de variance (ANOVA) était réalisée pour comparer globalement le nombre de discordances entre les cinq comparaisons. En cas de signification statistique, un test de Tukey [51] a été réalisé afin de déceler quelle comparaison différait significativement des autres. Le seuil de signification statistique a été fixé à 0,05. Les analyses statistiques ont été réalisées à l'aide du logiciel SPSS pour Windows (version 11.0, SPSS, Chicago, IL).
3.2.3. Résultats
La moyenne du nombre de discordances pour les cinq lots de comparaisons a varié de 1 à 13 selon les items. L'analyse de variance a révélé des différences significatives pour les anomalies muqueuses de la plaque ethmoïdo-sphénoïdale, de l'unité ostio- méatale, du canal fronto-nasal, du groupe de cellules ethmoïdales postérieures, de la lame basilaire et pour l'espace périodontal. De manière générale, les discordances entre les doses étaient inférieures aux discordances entre les lecteurs et ou entre les sessions. La figure 2 montre les différences de moyenne de discordances et leurs valeurs correspondantes de P pour la plaque ethmoïdo-sphénoïdale (Figure 2a),
l'unité ostio-méatale (Figure 2b), le canal fronto-nasal (Figure 2c), la bulle ethmoïdale (Figure 2d), le groupe de cellules ethmoïdales postérieures (Figure 2e), la lame basilaire (Figure 2f) et pour l'espace périodontal (Figure 2g). Un exemple d'images frontales à faible dose et à dose standard est présenté à la Figure 3.
La dose efficace calculée pour la TDM multicoupe à faible dose était de 0,047 mSv chez l'homme et 0,05 mSv chez la femme alors que pour la TDM multicoupe à dose standard elle était de 0,70 mSv chez l'homme et 0,76 mSv chez la femme. La comparaison de ces doses avec des doses de protocoles d'acquisitions rapportés précédemment est présentée à la Table 6.
3.3.TDM à faible dose d'irradiation dans le diagnostic d'embolie pulmonaire 3.3.1. Introduction
Au début des années 90, plusieurs investigations ont montré que les contrastes naturellement élevés au sein des poumons permettaient de réduire la dose d'irradiation sans injection intraveineuse de produit de contraste iodé, tant en TDM séquentielle qu'hélicoïdale, et tant en coupes fines qu'en coupes épaisses [55-58]. Au cours de la même décennie, l'angioscanographie pulmonaire est devenue une méthode de tout premier plan dans le diagnostic d'embolie pulmonaire [58]. Si la dose d'irradiation de l'angioscanographie pulmonaire est inférieure à celle de l'angiopneumographie [60, 61], la dose collective est supérieure car la facilité de sa réalisation la fait prescrire chez quasi tous les patients suspects d'embolie alors que l'angiopneumographie ne l'était que chez 5 à 10% d'entre eux [61]. Par ailleurs, cette augmentation de prescription a fait décroître la prévalence de l'embolie pulmonaire, au sein des groupes investigués, à 35 voire même 10% dans les séries les plus récentes [62, 64]. Une telle proportion d'examens négatifs justifie de réduire la dose d'irradiation, en particulier chez des patients jeunes et de sexe féminin chez lesquels la glande mammaire est particulièrement sensible et exposée, ces sujets représentant environ 20% des patients investigués par l'angioscanographie pulmonaire [64].
Le but de notre étude [54] a donc été de comparer l'angioscanographie pulmonaire à dose standard d'irradiation à l'angioscanographie pulmonaire à doses réduites.
Comme l'injection intraveineuse de produit de contraste iodé ne peut pas être répétée à chaque réduction de dose, nous avons simulé cette réduction grâce à un programme approprié.
3.3.2. Matériels et Méthodes Patients
Entre mars et juillet 2002, les données originales d'angioscanographies pulmonaires de 21 patients, consécutifs mais qui n'étaient pas obèses (1 femmes, 10 hommes), âgés de 25 à 74 ans (moyenne ± SD, 52 ± 15.3 ans) avec au moins un embole pulmonaire démontré par angioscanographie pulmonaire à dose standard ont été inclus. L'IMC variait de 20,7 à 28,3 kg/m2 (moyenne ± SD, 24,8 ± 1,8 kg/m2). Le protocole de cette étude a été approuvé par le comité local d'éthique.
TDM
Les examens TDM ont été obtenus sur un tomodensitomètre multicoupe à quatre rangées de détecteurs (Somatom Volume Zoom, Siemens Medical Systems, Forchheim, Allemagne). Les patients ont été examinés tandis qu'ils étaient en décubitus et avaient les bras au dessus de la tête. Une radiographie digitalisée de repérage en incidence de face a d'abord été acquise sur une hauteur de 51 cm à 80
kVp et 50 mA. Une acquisition hélicoïdale en direction caudo-craniale a ensuite couvert le thorax depuis les sinus costo-diaphragmatiques jusqu'aux sommets pulmonaires. Au cours de cette acquisition, 100 ml de produit de contraste iodé à 35 mg% (Iobitridol – Xenetix 350, 350mg%, Guerbet, Aulnay-sous-Bois, France) ont été injectés par voie intraveineuse, avec un débit de 3 mL par seconde, à l'aide d'une pompe électrique (CT 9000; Liebel-Flarsheim, Cincinnati, Ohio). Le délai d'acquisition était déterminé par une détection du bolus de produit de contraste iodé dans le tronc commun des artères pulmonaires, le seuil de déclenchement de l'acquisition étant arbitrairement fixé à 100UH. L'acquisition était obtenue avec une collimation de 4 x 1 mm, 120 KV, 90 mAs effectifs tels que définis, par Manesh et coll. [21] comme le rapport de la charge au pas. Le pas, tel que défini par Silverman et coll. [22], était de 1,75:1, la vitesse de déplacement de la table étant de 14 mm par rotation de 0,5 sec.
Simulation des réductions de doses
Pour simuler la réduction de dose, nous avons utilisé un programme développé à par le constructeur du tomodensitomètre (Siemens Medical Systems, Forchheim, Allemagne) qui simule la réduction à partir d'acquisitions à doses standards. Ce procédé, préalablement validé par Mayo et coll. [65], ajoute aux données de base le bruit correspondant à une réduction de dose obtenue par diminution de la charge au tube. Nous avons ainsi simulé des charges de 60, 40, 20 et 10 mAs.
Les 21 examens natifs obtenus à dose standard et les 84 examens obtenus aux doses simulées, soit 105 examens, ont été reconstruits en coupes de 1,25 mm d'épaisseur avec un incrément de 0,8 mm et un algorithme de reconstruction appropriés pour les tissus mous.
Lecture
L'information relative à la dose d'irradiation, réelle ou simulée, a été effacée des images reconstruites et les examens ont été anonymisés à l'aide d'une numérotation aléatoire proposée par les tables de Fisher et coll. [66]. Trois lecteurs ont interprété les images sur une console de travail munie d'un écran de haute résolution (Wizard®, Siemens Medical Systems, Forchheim, Allemagne) et d'une carte graphique appropriée à la visualisation tridimensionnelle en mode cinéma des reconstructions multiplanaires dont ils avaient le choix de l'épaisseur; l'augmentation de l'épaisseur étant associée à un bruit moins apparent. Le lecteur A était un radiologue général avec 18 ans d'expérience. Le lecteur B était un radiologue thoracique avec 12 ans d'expérience et le lecteur C était une étudiante en dernière année des études de médecine, sans expérience en imagerie. Ces lecteurs n'ont pas assisté à la reconstruction des données bruitées ni à leur anonymisation. Ils savaient cependant que tous les patients étaient porteur d'une embolie pulmonaire révélée par un défaut de remplissage luminal dans au moins une artère pulmonaire. Ces images ont été lues à deux reprises, au cours de deux sessions de lectures séparées d'au moins deux mois. Chaque session de lecture s'étalait sur environ deux semaines.
Les lecteurs étaient invités à coder les défauts de remplissage des artères pulmonaires. Les artères étaient considérées segment par segment de la manière suivante: le tronc commun des artères pulmonaires (main pulmonary artery - MPA), l'artère pulmonaire droite (right pulmonary artery - RPA) et l'artère pulmonaire gauche (left pulmonary artery - LPA), l'artère médiastinale du lobe supérieur droit (right upper lobe pulmonary artery - RULPA), les artères interlobaires droite et gauche (right and left interlobar arteries - RILPA et LILPA). Pour les artères segmentaires, nous avons utilisé la nomenclature proposée par Rémy-Jardin et coll.
[67], basée sur les descriptions de Jackson et Huber [68] et de Boyden [69], et adaptées par Ghaye et coll. [71]. Les artères segmentaires ont été nommées RA1 à RA10, et LA1 à LA10 respectivement pour les côtés droit et gauche.
Chaque artère était codée comme normale (pas de défaut de remplissage), anormale (au moins un défaut de remplissage), ou indéterminée. Si un défaut de remplissage concernait une artère d'un ordre plus élevé que segmentaire, l'artère segmentaire correspondante était codée comme porteuse de l'embolie.
Les lecteurs étaient aussi invités à donner l'ordre de division vasculaire au niveau duquel l'embole le plus distal était repéré. Enfin, les lecteurs étaient invités à grader la qualité globale du contraste vasculaire pour chaque série d'images selon les grades suivants: très difficile, difficile, facile, très facile, parfait. Deux semaines avant la première session de lecture, les lecteurs ont été entraînés à lire vingt explorations TDM obtenues à dose standard chez des patients qui n'étaient pas inclus dans le collectif de la présente étude.
Méthodes statistiques
Les concordances intra- et inter-observateurs ont été évaluées par la méthode du κ [35]. L'intervalle de confiance à 95% (IC à 95%) a été calculé. L'hypothèse nulle a été investiguée et les valeurs de P ont été calculées [36]. Une valeur de κ inférieure à 0,20 indiquait une concordance faible, de 0,21 à 0,40 une concordance modérée, de 0,41 à 0,60 une concordance moyenne, de 0,61 à 0,80 une bonne concordance et au-delà de 0,80 une excellente concordance [35].
Afin de comparer les diagnostics posés respectivement par l'angioscanographie pulmonaire à faible dose simulée et par l'angioscanographie pulmonaire à dose standard, nous avons divisé les artères en quatre groupes d'artères anatomiquement d'artères anatomiquement semplables: les artères centrales (MPA, MPA, RPA, LPA, RULPA, RILPA, et LILPA); les artères lobaires supérieures (de RA1 à RA3 et de LA1 à LA3); les artères lobaires moyennes et lingulaires (RA4, RA5, LA4 et LA5); et les artères lobaires inférieures (de RA6 à RA10 et de LA6 à LA10).
Le nombre d'examens dont le résultat était indéterminé a été investigué pour chaque lecteur, chaque dose et chaque groupe d'artères au moyen d'une analyse de variance
à deux facteurs répétés (trois lecteurs et cinq doses), un facteur groupes (quatre groupes d'artères) et les interactions deux à deux de ces facteurs. Comme en pratique clinique les images ne sont habituellement interprétées qu'une seule fois, cette analyse n'a été faite que sur la première session de lecture. Une analyse similaire a ensuite été effectuée sur les résultats positifs.
Afin d'éliminer une éventuelle mémorisation de la part des lecteurs entre deux sessions, celles-ci ont été séparées de deux mois. De plus, puisque tout changement de dose modifie simultanément deux variables – la dose et la lecture – et afin d'éliminer la variabilité intra-session dans l'appréciation de l'effet de la dose, nous avons utilisé les résultats d'une session pour évaluer ceux de l'autre. Compte tenu du fait qu'il est probable que l'aptitude du lecteur s'améliore avec le nombre d'images interprétées, nous avons comparé les résultats obtenus à dose standard et à dose faible lors de la première lecture à ceux obtenus à dose standard lors seconde lecture. Comme nous ne disposions pas de méthode de référence indépendante, nous n'avons pas considéré les valeurs prédictives positive et négative mais des valeurs "consistantes" positives et négatives résultant de comparaisons entre la dose réduite et la dose standard de chaque lecteur. Nous avons comparé ces valeurs entre elles par le Test de Fischer.
L'ordre de division de l'artère pulmonaire contenant l'embole le plus distal et le score de qualité du contraste intra-vasculaire ont été comparés entre les différentes doses, pour la première session de lecture, par le test de Friedman et, si celui-ci révélait une signification statistique, au moyen du Test de Wilcoxon pour données pairées.
Le seuil de signification statistique de tous les tests a été fixé à 0,05. Les analyses statistiques ont été réalisées à l'aide des logiciels SPSS pour Windows (Version 11.0, SPSS, Chicago, IL) et StatXact 3 (Cytel, Cambridge, MA).
3.3.3. Résultats
Des images acquises à 90 mAs effectifs et simulées à 60, 40, 20 et 10 mAs effectifs sont illustrées à la Figure 4. Le nombre de résultats positifs et indéterminés, pour chacun des trois lecteurs, chacune des deux lectures, et chacune des doses sont résumés aux Tables 7 et 8. Le nombre de résultats positifs ne variait pas en fonction du lecteur (P = 0,537), de la dose (P = 0,211), ni du groupe d'artères (P = 0,512) considérés. Par contre, le nombre de résultats indéterminés variait en fonction des lecteurs (P < 0,001), mais non en fonction de la dose (P = 0,076) ou du groupe d'artères (P = 0,248).
Les valeurs de Kappa sont représentées aux Figures 5 et 6, respectivement pour les concordances intra-et interlecteurs aux doses de 90, 40 et 10 mAs effectives. Dans un but de clarté, les concordances observées à 60 et 20 mAs effectives ne sont pas illustrées, mais elles étaient similaires à celles observées aux autres doses.
La reproductibilité entre les lecteurs était meilleure entre le lecteur 1 et le lecteur 2 qu'entre ceux-ci et le lecteur 3, les valeurs de κ ayant toujours atteint la signification statistique sauf quand le lecteur 3 était impliqué. Cependant, les valeurs de κ pour les concordances impliquant ce lecteur étaient du même ordre de grandeur entre les doses.
Les relations entre les valeurs "consistantes" négatives ou positives et les différentes doses sont représentées aux Figures 7 et 8. En réduisant la dose de 90 à 10 mAs effectives, nous n'avons pas observé de différence de valeurs "consistantes" (P compris entre 0,191 et 1,000 et entre 0,340 et 1,000, respectivement pour les valeurs positives et négatives).
La relation entre le niveau anatomique de l'embole le plus distal et la dose est représentée à la Figure 9. En réduisant la dose de 90 à 10 mAs effectives, nous n'avons, en moyenne, pas observé de différence quant à la distalité des emboles (P compris entre 0,412 et 0,548, selon le lecteur).
En réduisant la dose de 90 à 40 mAs effectives, nous n'avons pas observé de différence de qualité d'opacification (P compris entre 0,102 et 1,000). Par contre, nous avons observé une différence significative pour le lecteur A lorsque la dose était inférieures à 40 mAs effectives (P = 0,005) et, pour les lecteurs B (P = 0,021) et C (P = 0,003) lorsque la dose était inférieure à de 20 mAs effectives. La relation entre la qualité de l'opacification et la dose est représentée à la Figure 10.
3.4.TDM à faible dose d'irradiation dans le diagnostic d'appendicite aiguë de l'adulte
3.4.1. Introduction
L'appendicite aiguë est, chez l'adulte, la cause la plus commune de douleurs abdominales aiguës qui requièrent un traitement chirurgical [75]. La précision du diagnostic clinique d'appendicite n'étant que dans 80% [75-76], la TDM a été proposée car elle est à la fois reproductible, sensible, spécifique, aisée à réaliser et bien tolérée [75, 75]. Même sans injection rectale ou intraveineuse de produit de contraste, la performance diagnostique de la TDM dépasse 95% [77, 78]. Comme de nombreux patients suspects d'appendicite sont jeunes – la moyenne étant inférieure à 30 ans [75] – la dose d'irradiation devrait être aussi faible que possible.
Ces réductions ont été proposées dans des conditions, telles que la lithiase urétérale et la coloscopie virtuelle, caractérisées par des contrastes élevés entre les structures adjacentes [24, 82-81], mais elles n'ont pas encore été investiguées dans des conditions de faibles contrastes telles que l'appendicite aiguë de l'adulte. Cette étude a donc visé à comparer la TDM multicoupe à faible dose d'irradiation à la TDM multicoupe à dose standard chez des adultes qui en étaient suspects [74].
3.4.2. Matériels et Méthodes
De mars à décembre 2002, tous les patients âgés de plus de 15 ans, admis au service des urgences pour une douleur abdominale aiguë de la fosse iliaque droite, ont été sollicités pour participer à cette étude. Le médecin urgentiste demandait un examen TDM pour confirmer ou exclure une appendicite aiguë. Les critères d'exclusion étaient d'avoir préalablement subi une appendicectomie ou d'être enceinte. Le groupe étudié était composé de 95 patients (58 femmes et 37 hommes) âgés de 16 à 74 ans (moyenne, 37 ans ± 9 ans). L'âge moyen de femmes était de 38 ans (16-74 ans) et celui des hommes était de 36 ans ± 8 ans (17-73 ans). L'IMC a été calculé à partir des données biométriques consignées au dossier médical [83]. Le protocole d'étude a été approuvé par le comité local d'éthique.
TDM
Les examens TDM ont été obtenus sur un tomodensitomètre multicoupe à quatre canaux de détecteurs, le Somatom Volume Zoom (Siemens Medical Systems, Forchheim, Allemagne). Les examens ont été réalisés sans injection intraveineuse ou rectale de produit de contraste. Une radiographie digitale de repérage a d'abord été acquise sur 51 cm de longueur avec un courant au tube de 50 mA à 120 KV.
Ensuite, deux acquisitions hélicoïdales ont couvert l'abdomen, du sommet des coupoles diaphragmatiques à la symphyse pubienne, avec une collimation de 4x2,5 mm, un courant au tube de 30 et 100 mAs effectives (tels que définies par Manesh et coll. [21]), à 120 kV et avec un pas de 1,5, le pas étant, comme défini par Silverman et coll. [22], comme le rapport entre la translation de la table au cours
d'une rotation du tube et la collimation du faisceau de rayons X. Des coupes axiales de 3 mm d'épaisseur ont été reconstruites avec un incrément de 1,5 mm. Le radiologue qui conduisait l'examen TDM était autorisé à effectuer des acquisitions supplémentaires, par exemple après injection intraveineuse de produit de contraste iodé, si le diagnostic lui paraissait incertain. Ce complément a été proposé chez 11 patients. Le radiologue qui conduisait l'examen était tenu de l'interpréter sans délai et d'en transmettre les résultats à l'urgentiste.
Lecture
Les images reconstruites ont été gravées sur des disques compacts et ont été interprétées sur une console de travail munie d'un écran de haute résolution (Wizard®, Siemens Medical Systems, Forchheim, Allemagne), équipée d'une carte graphique tridimensionnelle qui permet le défilement en mode cinéma et les reconstructions multiplanaires dont ils avaient le choix de l'épaisseur; l'augmentation de l'épaisseur étant associée à un bruit moins apparent. Ces images ont été lues indépendamment par un radiologue expérimenté (Lecteur A) et un radiologue en troisième année de formation en radiologie (Lecteur B). Ces lecteurs ne connaissaient ni le diagnostic définitif ni aucune donnée clinique, biologique ou radiologique mais ils savaient que le patient avait été exploré parce qu'il se plaignait de douleurs aiguës de la fosse iliaque droite. Ces lecteurs connaissaient la dose d'irradiation utilisée pour générer les images qu'ils interprétaient.
Les images à faible dose d'irradiation ont été lues avant celles à dose standard, au cours de deux sessions de lectures, séparées d'au moins deux semaines. Un mois après la fin de la première session de lecture à dose standard, une seconde session a été organisée avec les mêmes contraintes que la première session, les dossiers étant lus dans le même ordre que lors de la première session.
Pour chaque lecture, les lecteurs ont été invités à coder la visibilité de l'appendice (visible ou non), à en mesurer le diamètre le plus large et à coder comme présents ou absents les signes suivants: gaz dans la lumière; appendicolithe; infiltration de la graisse de la fosse iliaque droite; épaississement caecal; et abcès ou phlegmon de la fosse iliaque droite. Au contraire des autres signes, le gaz appendiculaire était considéré comme un signe suggestif d'absence de l'appendicite aiguë.
Après avoir codé séparément chacun des signes, les lecteurs étaient invités à proposer un diagnostic final, soit d'appendicite aiguë soit de pathologie alternative, susceptible d'expliquer les plaintes.
Dose d'irradiation
La dose effective a été calculée à l'aide du programme CT-Expo® développé par Stamm et Nagel (Ecole de Médecine, Université de Hanovre, Allemagne). Ce programme ne requière pas de mesures directes, ni sur patient ni sur fantôme. Les paramètres TDM, le sexe du patient et la zone explorée telle qu'elle est représentée
