4. Tomodensitométrie: principes et applications Principes du scanner à rayons X

Le scanner à rayons X ou tomodensitométrie (TDM) a été inventé par un ingénieur anglais de chez EMI, Geoffrey Hounsfield, qui a obtenu le prix Nobel de médecine pour la mise au point de cette nouvelle méthode diagnostique.

Le principe de base en est assez simple: le tube à rayons X tourne autour du malade en même temps qu'une série de < détecteurs > qui vont mesurer la quantité de rayons X résiduels qui sont reçus après traversée du corps à étudier. La figure 22 illustre ce principe.

Figure 22. Principe de la tomographie assistée par ordinateur (CT scanner, Tomodensitométrie, TDM)

Figure 22 (suite) Dans la gaine : tube et générateur embarqué�…

Figure 22 (suite) Scanner et console de commande La TDM est une technique tomographique. Le but ici est d'obtenir une image d'une « tranche > du patient, et non plus une image par projection avec des superpositions multiples. On obtient donc une image d'un plan sans être gêné par les autres plans. Dans le cas de la TDM, il s'agira du plan transversal dans la plupart des cas. Au cours de la rotation les mesures sont prises de très nombreuses fois à l'aide des détecteurs. Toute cette énorme quantité de mesures est alors traitée par l'ordinateur qui par une méthode mathématique complexe (la transformée de Fourrier), va sortir une image en échelle de gris. Cette image constitue en quelque sorte la « carte » des atténuations de rayons X dans la tranche de corps concernée. Il s'agit d 'une image numérique faite d'un nombre fini et peu important d'éléments d'image (qu'on appelle les pixels). Chaque pixel traduit donc par une valeur numérique l'atténuation des rayons X par un petit élément de volume des tissus représentés dans la coupe (le voxel). La coupe peut avoir entre 1 mm et 10 mm d'épaisseur. L'épaisseur de coupe est définie par l'opérateur en fonction de l'organe à examiner. La figure 23 illustre la notion de voxel.

Figure 23. Chaque petit parallélépipède rectangle figure un voxel (un élément de volume des tissus du patient responsable de la valeur numérique d'un des pixels affichés à l'écran (slice width=épaisseur de coupe). Après chaque rotation-émission du tube, la table d'examen qui est mobile et contrôlable au mm près, se déplace d'une distance prédéterminée, et le cycle d'acquisition recommence.

Les scanners les plus modernes sont les scanners « spirale ». En réalité ici, le tube tourne en permanence avec sa couronne de détecteurs et tandis qu'il émet des rayons X, la table d'examen réalise une translation continue du patient, permettant ainsi d'acquérir en des temps records toute une zone de l'organisme, sans laisser aucun intervalle libre dans l'exploration des tissus. Ces scanners très performants se répandent de plus en plus. Outre l'épaisseur de coupe, l'opérateur peut également contrôler de nombreux autres paramètres à partir de sa console: voltage, courant du tube (mAs), temps de scan, etc... L'image est en réalité constituée, dans l'ordinateur, d'une série de chiffres. Il faut la représenter à l'écran sous une forme interprétable par notre oeil. Elle est donc traduite en échelle de gris, cette échelle pouvant être modulée sur une plage de valeurs assez étendue par la personne qui regarde l'image (réglages de la « fenêtre » et du « centre »). Le choix d'un réglage de visualisation adéquat pour la région du corps qu'on examine est essentiel lorsqu'il faudra interpréter l'image et la fixer sur film sous forme lisible. Le tube émet continuellement pendant qu'il tourne, sur les scanners 1 e s plus courants. II tourne en moyenne entre 0.5 et 2 secondes sur les scanners modernes, pour l'acquisition d'une seule coupe. Pendant le temps d'émission, l'accès à la salle ne peut se faire sans tablier de plomb.

Applications cliniques

La tomodensitométrie a deux caractéristiques principales qui font tout son intérêt par rapport aux techniques de radiographie conventionnelle:

�• elle donne d'excellents résultats tomographiques (avec un « effacement » des autres

plans qui est quasi parfait contrairement aux anciennes techniques tomographiques) �• elle permet de voir directement les tissus mous, avec beaucoup de détails. En effet, sa

résolution en densité (=en atténuation) est bien supérieure Neuroradiologie La TDM a révolutionné tout d'abord la neuroradiologie, puisqu'elle permettait pour la première fois de voir le cerveau distinctement à l'intérieur du crâne. Auparavant, en cas de traumatisme crânien, on devait se contenter de la radio de crâne qui montrait les éventuelles fractures, et on complétait éventuellement par une artériographie (nécessitant une anesthésie générale) si on craignait un hématome intracrânien. Aujourd'hui, lors d'un traumatisme crânien sérieux, la garde demande immédiatement une TDM cérébrale en urgence. Une autre indication crânienne est la recherche ou le bilan des tumeurs cérébrales. Dans cette indication toutefois, elle tend à être remplacée par l'IRM.

Figure 24 : la tomodensitométrie s�’est d�’abord développée en neuro pour explorer la pathologie intrcrânienne : ici deux accidents vasculaires ischémiques cérébraux à droite : un ancien (petite flèche) et un récent (grande flèche), se traduisant par des zones de moindre atténuation des RX (apparaissant en noir)

Puis la TDM s'est développée pour beaucoup d'autres applications au niveau du reste du corps, le plus souvent en complément d'examens radiologiques standards ou de l'échographie. Applications corps entier Citons comme applications les plus courantes, en dehors du crâne: �• la TDM thoracique: excellent complément de la RX thorax pour préciser des anomalies au

niveau du médiastin, localiser exactement les lésions pulmonaires et rechercher de très petites lésions mal visibles à la RX thorax. La TDM a complètement remplacé les anciennes tomographies des poumons.

Figure25 : A gauche : TDM thoracique en fenêtre de densités adaptée pour le parenchyme pulmonaire montrant une lésion tuberculeuse excavée du sommet. A droite : TDM en fenêtre de densités adaptée à la plèvre, au médiastin et aux tissus mous montrant la séquestration pulmonaire illustrée en RX thorax au chap. 3. �• la TDM abdominale: pratiquée couramment pour le bilan des tumeurs intraabdominales,

ou les recherches de métastases du foie. En cancérologie, l'examen permet de détecter certaines lésions, de détecter leurs complications (notamment extension à des structures voisines, aux ganglions lymphatiques), de faire les bilans de généralisation de tumeurs extra-abdominales ou de lymphomes. En pathologie non tumorale, on peut l'utiliser pour rechercher des épanchement péritonéaux (y compris après traumatismes), des ruptures d'organes, des abcès intraabdominaux... Elle est complémentaire de l'échographie. Au niveau du petit bassin toutefois, l'échographie et également l'IRM sont considérées comme supérieures.

Figure 26 : TDM abdominale après injection de produit iodé ; notez l�’opacification notamment de l�’aorte et des parenchymes rénaux, ainsi qu�’une petite lame d�’ascite (flèches) péri-hépatique

�• la TDM du rachis: la TDM de la colonne lombaire est un des examens le plus souvent

pratiqué; il permet de détecter aisément les hernies discales lombaires et de faire leur bilan d'importance. Au niveau de l'ensemble du rachis, la TDM est efficace pour évaluer les suites d'un traumatisme ou apprécier le retentissement d'une arthrose grave sur la moelle épinière et les racines nerveuses.

Figure 27 : TDM du rachis : à gauche, image de disque intervertébral lombaire normal ; à droite, image de hernie discale (flèche) �• la TDM des membres: garde des indications en orthopédie, et pour l'analyse des

structures osseuses. Pour les tissus mous et les articulations, elle tend à être remplacée par l' IRM.

. la TDM cervico-faciale : explore les sinus paranasaux (pour lesquels elle a remplacé les

tomographies conventionnelles), les tissus mous de la tâte et du cou (important pour les tumeurs bénignes ou malignes de cette région), les structures osseuses du massif facial ou de la base du crâne ainsi que des oreilles (important notamment dans les traumatismes ou les pathologies inflammatoires pour ce qui est de l�’oreille)

Figure 28 : TDM des sinus (à gauche) en coupe frontale, patient en decubitus ventral et menton relevé, montrant une sinusite maxillaire unilatérale ; TDM cervico-faciale (à droite) montrant une masse latéro-cervicale correspondant à un kyste branchial.

. La pelvimétrie par TDM : largement acceptée maintenant comme substitut à la radiopelvimétrie conventionnelle, elle permet de réduire les doses en obtenant seulement le scannogramme de repérage en deux incidences et une coupe passant par les épines sciatiques. L�’examen est très rapide (moins de 10 minutes) et les mesures le plus souvent assez aisées à réaliser.

Figure 29 : pelvimétrie TDM : mesure des diamètres transverses sur un scannogramme de face (à gauche) et du diamètre biépineux sur une coupe transverse (à droite) ; on réalise aussi un scannogramme de profil pour les diamètres AP et la courbure sacrée. FICHE TECHNIQUE (TDM) Positionnement et confort: le patient est couché, le plus souvent sur le dos, sur une table d'examen à plateau mobile qui va le faire entrer dans le cercle de la gaine du tube (la < gantry > ). Une radiographie de repérage est d'abord réalisée en faisant bouger la table et le patient devant le tube fixe. Puis après définition des coupes à la console, l'examen est lancé. Des indications lumineuses ou sonores signalent au patient quand il doit éventuellement se retenir de respirer. La table est relativement inconfortable, comme toutes les tables de radio. Pour les examens du thorax et du haut abdomen, le patient doit garder les bras relevés au-dessus de la tête, ce qui est une position inconfortable. L'apnée peut être pénible pour certains patients, surtout lors de séquences de coupes en acquisition très rapide. L'injection de produit de contraste est très fréquente en TDM; elle entraîne des effets désagréables comme sensation de chaleur, nausées si le patient n'est pas à jeun. Parfois, il faudra donner un produit opacifiant spécial pour les structures gastro-intestinales (forme spéciale de baryte, très diluée, ou Gastrographine®); on peut également devoir insuffler un peu d'air dans le rectum. Certains patients très claustrophobes peuvent ressentir de l'angoisse au moment de passer dans la gaine du tube. Ceci est toutefois moins fréquent qu'en IRM, où le < tunnel > est plus long. Durée: l'examen dure entre 15 et 30 minutes pour la plupart des indications. Préparation: le patient doit être à jeun de quatre heures minimum pour tous les examens en principe (afin de réserver la possibilité d'injecter du contraste si nécessaire). On veillera à ne pas réaliser l'examen moins d'une semaine après un

examen baryté. Une préparation intestinale peut être indiquée pour certains examens abdominaux (voir chap. 10). Une prémédication de 72 heures est nécessaire pour les patients qui ont des antécédents d'hypersensibilité aux produits de contraste iodés. On utilisera par ailleurs dans ces cas un produit de contraste spéciale, dit « à osmolarité réduite > . Contre-indications: l'irradiation directe de la TDM est faible et quasi limitée à l'espace de la coupe car le faisceau est très collimaté. Il reste toutefois un peu de rayonnement diffusé. Néanmoins on considère qu'un examen crânien n'est pas contre-indiqué chez la femme enceinte (pour autant bien sûr qu'il soit cliniquement justifié). Pour les examens thoraco-abdominaux, le rapport risque/bénéfice doit être soigneusement pesé. Lorsque du contraste est injecté, il y aura bien sûr les contre-indications liées à cette injection de contraste. Il n'y a par ailleurs pas de contre-indication à la TDM qui est un examen généralement assez bien supporté par les malades.