Imagerie médicale pour le clinicien

La radiologie conventionnelle transforme l’atténuation des rayons X par les tissus en une image radiographique plane.
Le tube produit le faisceau, les détecteurs enregistrent l’image radiante et les réglages influencent sa qualité.
La superposition des structures limite la localisation en profondeur, tandis que les différences de densité et d’épaisseur déterminent les opacités visibles.
Malgré le recul de plusieurs examens, radiographie thoracique, mammographie et radiographie ostéo-articulaire restent largement utilisées.

La radiologie conventionnelle produit une image projetée à partir des rayons X traversant la région anatomique examinée, et reste très utilisée malgré le recul de nombreuses indications.

Découverts par Wilhelm Conrad Röntgen il y a plus d’un siècle, les rayons X restent largement utilisés en imagerie diagnostique. Leur utilisation est aussi exploitée en tomodensitométrie. La radiographie simple est fréquente, notamment en pathologie pulmonaire et ostéo-articulaire ; la radiographie du thorax est l’examen le plus pratiqué en France et dans le monde.

Les rayons X sont produits dans un tube où des électrons émis par la cathode sont accélérés vers une cible métallique, l’anode.

Principe de production

1. Un filament chauffé par un courant électrique émet des électrons depuis la cathode.
2. Une différence de potentiel élevée attire et accélère les électrons vers l’anode.
3. La collision des électrons avec la cible métallique convertit environ 99 % de leur énergie cinétique en chaleur et 1 % en rayonnement X.
4. Le faisceau sort du tube à travers une fenêtre, puis traverse un filtre et des dispositifs qui en limitent et en déterminent le champ.

Réglages électriques

Les rayons X sont dits à basse tension entre 40 et 90 kilovolts, et à haute tension entre 100 et 150 kilovolts. En pratique, la différence de potentiel peut varier de 40 à 150 kilovolts.

Éléments du tube

• Cathode : source des électrons ; elle porte à incandescence un ou deux filaments chauffés par un courant électrique.
• Anode : cible métallique, habituellement une plaque de tungstène suffisamment dense pour favoriser la production de rayons X. Elle doit résister aux températures élevées et évacuer rapidement la chaleur.
• Enceinte sous vide : maintient le vide entre la cathode émettrice et l’anode réceptrice. Elle doit résister aux températures élevées et être radiotransparente.
• Gaine plombée et fenêtre de sortie : l’ensemble cathode-anode est inclus dans une gaine plombée percée d’une ouverture en face de l’anode, par laquelle sort le faisceau.
• Filtre : élimine les photons de trop faible énergie.
• Diaphragmes et localisateurs : déterminent plus précisément les dimensions et la forme du champ d’irradiation.
• Cônes localisateurs : précisent encore le champ et adaptent le faisceau aux dimensions de la région anatomique étudiée.

Découverte des rayons X

• En 1894, Wilhelm Conrad Röntgen oriente ses recherches vers la décharge des courants à haute tension dans les gaz raréfiés et les rayons cathodiques.
• Il utilise un tube de Crookes en verre, où règne un vide imparfait, pour étudier un faisceau électronique ou cathodique fluorescent. Des ions arrachés de la cathode sont attirés par une plaque métallique de charge positive.
• Le 8 novembre 1895, lors de la mise sous tension de son tube à rayons cathodiques, il remarque un rayonnement inconnu capable d’impressionner une plaque photographique. Ces rayons traversent plusieurs épaisseurs de papier et de carton et impressionnent des plaques placées dans le laboratoire.
• Sur une plaque développée, il distingue l’image d’un anneau posé sur la boîte où les plaques étaient enfermées.
• Il multiplie les expériences pour montrer que les nouveaux rayons sont différents des rayons cathodiques et qu’ils permettent d’obtenir une image en transparence du corps humain.
• Le 22 décembre 1895, il réalise le premier cliché radiographique de l’histoire, celui de la main de sa femme, Anna Berta.
• Il montre que les rayons sont absorbés et diffusés dans la matière et qu’ils peuvent impressionner une plaque photographique par la décharge de corps chargés électriquement.
• Ses découvertes sont communiquées à la communauté scientifique à la fin de 1895 et au début de 1896. Il reçoit en 1901 le premier prix Nobel de physique de l’histoire.
• Dans les mois suivant l’annonce, des physiciens, des ingénieurs et des photographes professionnels ou amateurs réalisent des radiographies d’objets et d’êtres vivants. Des patients, notamment atteints de fractures osseuses, sont rapidement examinés avec ces rayons.
• Röntgen refuse que le rayonnement soit appelé « rayons Röntgen » et continue à le nommer « rayons X », d’après le nom de l’inconnue mathématique.

L’image radiologique dépend de l’atténuation du faisceau pendant sa traversée des tissus ; cette atténuation varie selon l’épaisseur et la densité des structures rencontrées.

Les rayons X se propagent en ligne droite et dans toutes les directions. Les diaphragmes et les cônes localisateurs adaptent la géométrie du faisceau à la région anatomique étudiée. L’image est une ombre projetée d’objets plus ou moins opaques au rayonnement : elle représente sur un plan un volume d’épaisseur complexe.

Critères de qualité de l’image

• Fidélité : respect des règles d’optique radiologique ; ces règles déterminent l’agrandissement et les déformations géométriques de la structure examinée.
• Contraste : différence de densité optique entre deux régions voisines de l’image, qui permet de distinguer deux structures de densités différentes. En radiologie classique, le contraste est peu marqué.
• Définition : netteté de l’image, obtenue en limitant les sources de flou :
  • flou géométrique, lié à la déformation de la structure étudiée ;
  • flou cinétique, lié au déplacement pendant l’exposition ;
  • flou diffusé, lié au rayonnement X diffusé secondairement par l’objet radiographié.
• Résolution spatiale : plus petite distance observable entre deux objets. Malgré son faible contraste, la radiologie classique possède une excellente résolution spatiale.

Fidélité et incidence thoracique

• En incidence postéro-antérieure, le sujet place la face antérieure contre la cassette et le tube est éloigné : cette disposition évite un trop grand agrandissement de la silhouette cardiaque.
• Pour une radiographie du thorax au lit d’un malade trop fatigué, la cassette est glissée sous le malade : l’incidence devient antéro-postérieure et la silhouette cardiaque est artificiellement agrandie, ce qui empêche de l’interpréter correctement.

Réglages influençant l’image

L’intensité du filament se règle en milliampères et le temps de pose en secondes. La dose délivrée et le noircissement dépendent de la quantité de photons produits par unité de temps et de la durée d’exposition. Pour réduire le rayonnement diffusé, on utilise des diaphragmes, des localisateurs et une grille antidiffusante. La géométrie de l’installation permet aussi de limiter les déformations et de gérer l’agrandissement de l’image.

Les détecteurs permettent d’obtenir une représentation anatomique de la région étudiée. Ils se distinguent selon qu’ils produisent un cliché statique ou permettent une étude dynamique, ainsi que selon qu’ils utilisent une technologie analogique ou numérique.

En technologie analogique, les zones du film atteintes par les rayons X apparaissent en noir. Les zones plus difficilement traversées, comme les os, apparaissent en blanc. On parle de zones radiotransparentes pour celles qui laissent facilement passer les rayons X et apparaissent noires, et de zones radio-opaques pour celles qui arrêtent davantage les rayons X et apparaissent blanches.

En technologie numérique, la majorité des systèmes de détection sont numériques. Les installations récentes sont numériques ; les capteurs plans devraient devenir systématiques et remplacer les plaques photostimulables. Le couple écran/film analogique, utilisé depuis plus d’un siècle, est appelé à disparaître.

La numérisation permet de modifier le rendu final :

• La largeur et le niveau de la fenêtre de visualisation permettent de modifier le contraste et la luminosité.
• Des filtrages peuvent améliorer le contraste ou la résolution spatiale.
• Des outils permettent de mesurer des distances ou des angles, notamment en pratique orthopédique.
• Les images sont archivées et diffusées par des systèmes d’archivage et de communication numériques, ou PACS (picture archiving and communication system), qui permettent de conserver l’ensemble des documents radiologiques du patient sous un format inaliénable.

L’image radiographique est une projection bidimensionnelle des rayons X après traversée d’une région anatomique tridimensionnelle ; elle résulte de la superposition des structures traversées et de leur atténuation.

Superposition des structures

Toutes les structures situées entre le tube et le film se projettent sur le même plan. Un cliché unique ne permet donc pas toujours de déterminer la situation respective des structures.

• Sur une radiographie thoracique de face, une opacité pulmonaire peut être visible sans qu’on puisse savoir si le nodule se situe dans la partie antérieure, moyenne ou postérieure du champ pulmonaire.
• Sur une radiographie thoracique de profil, le nodule peut être visible sans qu’on puisse déterminer s’il se trouve dans le poumon droit ou gauche, puisque les deux poumons se projettent au même endroit.
• En comparant les clichés de face et de profil, on peut préciser le côté atteint et situer le nodule en avant, au milieu ou en arrière du poumon.

Densités fondamentales

L’atténuation dépend de l’épaisseur et de la densité des tissus traversés. Quatre densités fondamentales sont distinguées en radiographie conventionnelle.

Une tumeur du foie, même volumineuse, n’est généralement pas visible sur une radiographie simple, car sa densité ne se différencie pas assez de celle du foie voisin. Une tumeur calcifiée, de densité calcique, peut en revanche être observée.

La mammographie constitue l’exception : le sein est comprimé entre le foyer de rayons X et le film. Comme la région traversée est peu épaisse, des rayons X à basse tension peuvent être utilisés ; leur contraste plus élevé aide à repérer une lésion mammaire.

Visibilité des bords et signe de la silhouette

Pour que la séparation entre deux plages de densités différentes soit visible, la variation de densité ou d’épaisseur doit être abrupte et former un bord.

• Sur une radiographie thoracique chez la femme, l’épaisseur supplémentaire des seins produit un surcroît d’opacité. Le raccordement en pente douce entre le haut du sein et la paroi thoracique ne forme pas de bord visible.
• À la partie inférieure du sein, le sillon sous-mammaire marque une variation brutale d’épaisseur avec la paroi thoracique : les bords inférieurs des seins sont visibles.
• Après une mammectomie unilatérale, le côté opéré est plus clair, car les rayons X traversent une épaisseur moindre.

Le signe de la silhouette repose sur la même règle : deux structures de densité semblable en contact ne sont pas séparées par un bord visible.

• Une opacité du lobe moyen droit au contact de la silhouette cardiaque est de densité hydrique, comme le cœur. Elle efface donc le bord droit du cœur.
• Une opacité du lobe inférieur droit n’est pas au contact du cœur ; du poumon aéré la sépare de celui-ci. Sa limite interne reste visible et le bord cardiaque n’est pas effacé.
• Une pneumopathie du lobe moyen droit efface donc le bord droit du cœur, tandis qu’une pneumopathie du lobe inférieur droit ne l’efface pas.
• Cette règle peut localiser une pneumopathie du poumon droit sans cliché de profil.

Une image anormalement dense par rapport à son environnement est décrite comme un surcroît d’opacité, ou une opacité. Sa description précise sa densité, ses dimensions, ses limites et l’éventuel effacement d’une structure voisine. Une pneumopathie du lobe moyen droit peut ainsi être décrite comme une opacité triangulaire, de densité hydrique, mal limitée, effaçant le bord droit du cœur.

Une image anormalement radiotransparente, trop claire, est une hyperclarté. Le pneumothorax en est un exemple.

La radiographie classique reste utile en pathologie respiratoire, musculosquelettique et sénologique, tandis que les examens en coupe et l’endoscopie ont remplacé plusieurs explorations radiologiques plus anciennes.

Indications encore fréquentes

• La radiographie thoracique reste un examen de première intention, notamment pour explorer une dyspnée.
• La radiographie est largement utilisée en pathologie ostéo-articulaire, tant traumatique qu’articulaire.
• La mammographie reste un examen incontournable en sénologie.
• La radiographie du thorax, la mammographie et la radiographie du système squelettique restent très utilisées en raison de leur simplicité, même lorsqu’un problème complexe peut conduire directement à un scanner ou à une IRM.

Examens dont les indications ont reculé

• Le cliché d’abdomen sans préparation a perdu la quasi-totalité de ses indications, même s’il n’a pas complètement disparu.
• Les radiographies du crâne de face et de profil n’ont plus d’indication dans l’évaluation d’un traumatisme craniocérébral. Le scanner permet d’analyser le contenant et surtout le contenu.
• Les examens avec injection ou ingestion de produits de contraste ont beaucoup diminué.
• Les opacifications digestives par ingestion — transit œsogastroduodénal et transit du grêle — ou par lavement opaque du cadre colique ont presque complètement disparu au profit de l’endoscopie. La sémiologie élaborée pour ces examens est donc peu utilisée.
• L’urographie intraveineuse, qui étudiait les reins, les cavités pyélocalicielles et l’appareil excréteur après injection intraveineuse d’un produit de contraste éliminé par le système rénal, a presque complètement disparu. Elle a été remplacée par l’échographie, parfois complétée par un scanner ou une IRM.
• Les artériographies et les phlébographies après injection d’un produit de contraste hydrosoluble dans les artères ou les veines ont été remplacées par l’échographie, la tomodensitométrie ou l’IRM. Elles sont encore réalisées à visée thérapeutique, comme premier temps de certains actes d’imagerie interventionnelle vasculaire.
• La myélographie, qui opacifiait le liquide cérébrospinal pour visualiser la moelle et les racines, a été remplacée par le scanner et l’IRM.
• L’hystérographie, qui étudie le contenu de la cavité après injection d’un produit de contraste par le col, ne garde que l’analyse de la perméabilité tubaire dans les bilans d’infertilité.

Ancienne sémiologie des opacifications digestives

• Image d’addition : surcroît anormal de remplissage par le produit de contraste d’une structure en dehors d’une lumière digestive ; l’exemple type est un diverticule rempli de façon anormale.
• Image de soustraction : défaut de remplissage d’une cavité opacifiée ; un polype dans la lumière colique en est l’exemple caractéristique.

Avant de prescrire même un examen radiologique simple, il faut déterminer ce qui est attendu. Il est plus utile de préciser les questions cliniques que de décrire les incidences souhaitées : le radiologue choisit les incidences les mieux adaptées pour y répondre.

La TDM remplace la projection superposée de la radiologie conventionnelle par une image en coupe, reconstruite à partir de multiples mesures d’atténuation.

Le tomodensitomètre comprend un ou plusieurs tubes à rayons X, des détecteurs multiples souvent disposés en plusieurs couronnes et un lit d’examen. Pendant la rotation du tube, le lit se déplace de façon continue. Un système informatique reconstruit les valeurs d’atténuation de chaque voxel afin d’obtenir des coupes fines et contrastées.

Évolution des appareils

1. Au début des années 1970, le premier scanner associe un tube à rayons X à un détecteur unique. L’exploration combine une translation puis une rotation.
2. Le nombre de détecteurs augmente, puis les appareils passent à un système de rotation unique. Les coupes sont alors acquises successivement, avec déplacement du lit après chaque coupe.
3. Au début des années 1990, la rotation continue du système tubes-détecteurs, pendant le déplacement du lit, réduit considérablement le temps d’acquisition.
4. Les scanners multibarrettes multiplient les détecteurs : chaque barrette en comporte un ensemble, et le scanner acquiert simultanément autant de coupes qu’il possède de barrettes.

Les appareils actuels comportent jusqu’à 320 barrettes, soit 320 coupes en une rotation. La majorité des scanners en compte de 16 à 128 et permet une exploration du corps entier en quelques secondes. L’acquisition volumique ainsi obtenue permet des techniques de détection automatisée par ordinateur et de post-traitement.

Repères historiques

• En 1917, le mathématicien autrichien Johann Radon développe une méthode mathématique établissant qu’un objet tridimensionnel peut être reconstruit à partir d’un nombre infini de projections bidimensionnelles. Ces travaux sont alors théoriques.
• Dans les années 1960, les équations de Radon sont développées, notamment pour résoudre des problèmes d’autonomie.
• En 1963, le physicien A. M. Cormack propose une reconstruction informatique d’un objet à partir d’une série de projections angulaires.
• En 1968, l’ingénieur anglais G. N. Hounsfield travaille sur la reconnaissance de formes géométriques par ordinateur. En divisant un volume en petits cubes, il montre qu’une image de l’objet global peut être reconstruite.
• Hounsfield lance un prototype destiné à l’application humaine, utilisant un double mouvement de rotation et de translation. La première image est obtenue en octobre 1971 avec l’EMI Mark 1.
• Les résultats préliminaires d’une étude d’une soixantaine de patients sont présentés au congrès annuel de radiologie de Londres. L’accueil enthousiaste conduit à de nombreuses commandes de scanners à EMI.
• Les travaux complémentaires de Cormack et Hounsfield sont récompensés par le prix Nobel de médecine en 1979.

Le développement du scanner est notamment lié à Godfrey Newbold Hounsfield, ingénieur de la recherche et du développement de la société EMI à Londres. EMI produisait les œuvres musicales des Beatles : le succès de leurs chansons a contribué aux budgets de recherche et de développement de l’entreprise.

Acquisition biénergie

Les scanners biénergie acquièrent deux images à deux tensions différentes. À partir de ces images natives, il est possible de reconstruire une image virtuelle correspondant à une tension quelconque du tube à rayons X, ce qui facilite la caractérisation tissulaire. Des ordinateurs puissants calculent le coefficient d’atténuation de chaque pixel de la matrice.

Échelle de Hounsfield

Chaque pixel est représenté par une valeur de gris dépendant de la densité du tissu. L’échelle de Hounsfield classe les tissus selon leur coefficient d’atténuation, en unités Hounsfield (UH).

L’échelle peut comprendre plusieurs milliers de valeurs, mais l’œil humain ne distingue qu’une vingtaine de niveaux de gris. Si toute l’échelle était affichée simultanément, les tissus mous et les lésions des organes pleins seraient peu discernables par manque de contraste. Le fenêtrage attribue donc toute la gamme de gris à une portion de l’échelle de Hounsfield correspondant aux tissus étudiés.

Une fenêtre est définie par :

• son niveau, qui en détermine le centre ;
• sa largeur, qui détermine l’ensemble des densités visibles.

Sur les images, ces paramètres sont indiqués par « C » pour centre et « L » pour largeur, ou « C » pour centre et « W » pour width.

Pour un scanner thoracique, les fenêtres tissulaire, pulmonaire et osseuse permettent respectivement d’examiner les détails du médiastin, le parenchyme pulmonaire et les lésions osseuses associées.

Post-traitement

Les coupes fines des scanners modernes permettent d’obtenir des voxels isotropiques, de même dimension dans les trois plans de l’espace. Le volume peut alors être reconstruit autrement que dans le plan transversal.

• Reconstructions multiplanaires (MPR) : extraction de coupes dans n’importe quel plan, notamment frontal et sagittal. Les MPR curvilignes suivent des structures anatomiques, comme les vaisseaux ou certaines pièces osseuses, notamment la mandibule en dental scanner.
• Projection d’intensité maximale (MIP, maximal intensity projection) : projection, selon une direction donnée, des voxels qui possèdent les intensités les plus élevées. Cette technique est particulièrement utile pour étudier les vaisseaux et produit des images proches de celles de l’ancienne radiologie vasculaire.
• Projection d’intensité minimale (MinIP, minimal intensity projection) : projection des voxels ayant les intensités les plus faibles. Elle permet notamment de reconstruire l’arbre trachéal et bronchique.
• Rendu de volume (VRT, volume rendering technique) : reconstruction d’images 3D fidèles, dans différentes fenêtres, notamment pour représenter les pièces osseuses.
• Endoscopie virtuelle : navigation dans des structures contenant de l’air, comme le côlon et les bronches, ou dans des structures vasculaires. La coloscopie virtuelle peut fournir des analyses proches de celles de la coloscopie conventionnelle.

Une fracture du col de l’humérus illustre ces reconstructions : la MPR permet d’analyser la bascule de la tête humérale par rapport à la diaphyse, tandis que le rendu de volume donne une vue globale de l’humérus, de la scapula et de l’articulation glénohumérale.

Détection automatisée par ordinateur

La détection automatisée par ordinateur, souvent désignée par l’acronyme CAD (computed assisted detection), est une aide à l’interprétation radiologique par logiciel d’analyse automatique des images.

Elle a notamment été utilisée pour :

• détecter des nodules pulmonaires ;
• détecter des polypes en coloscopie virtuelle ;
• détecter des lésions en dépistage mammographique.

Ces logiciels visent à augmenter la sensibilité de détection et à réduire les variations entre observateurs, en particulier lorsque certains lecteurs sont peu entraînés. Ils peuvent aussi servir d’outil pédagogique pour les lecteurs juniors.

Ils sont utiles pour les tâches fastidieuses, comme la comparaison de nodules pulmonaires multiples sur plusieurs scanners successifs ou la seconde lecture de mammographies de dépistage. Ils peuvent calculer la croissance lésionnelle et la réponse tumorale sous traitement, sans être affectés par les variations inter- ou intra-observateurs.

Les réseaux neuronaux sont conçus pour aider à caractériser une tumeur. Pour évaluer des nodules pulmonaires, ils sont d’abord mis au point et entraînés sur des nodules dont la nature est connue, puis utilisés comme outils d’aide au diagnostic. Ces outils sont particulièrement utiles aux lecteurs juniors.

La qualité des images s’apprécie selon la résolution spatiale, la résolution en contraste et la résolution temporelle. La TDM a une excellente résolution spatiale, mais une résolution en contraste relativement pauvre en dehors du parenchyme pulmonaire.

Résolution spatiale

Elle permet de visualiser de petites structures et de distinguer des objets proches. Elle dépend principalement de la taille du pixel et de l’épaisseur de coupe : à qualité d’acquisition constante, un pixel plus petit et une coupe plus fine améliorent la résolution spatiale.

Résolution en contraste

Elle permet de différencier deux tissus de densités différentes. Elle peut être augmentée en augmentant le volume du voxel, mais cela réduit la résolution spatiale. Elle peut aussi être améliorée en augmentant la dose délivrée par voxel, dans les limites imposées par l’irradiation du patient.

La faible résolution en contraste spontané explique le recours fréquent à un produit de contraste hydrosoluble. Celui-ci permet de visualiser les vaisseaux et d’analyser la prise de contraste des parenchymes. Les acquisitions peuvent être réalisées au temps artériel ou au temps tardif après injection.

La sémiologie tomodensitométrique prend en compte les modifications de l’anatomie normale, la densité spontanée de la lésion par rapport au parenchyme voisin, ainsi que son homogénéité ou son hétérogénéité. Après injection, elle inclut aussi la prise de contraste aux temps artériel, veineux ou tardif.

On décrit la forme et les dimensions de l’image anormale, son homogénéité ou son hétérogénéité et sa densité spontanée, qui peut être mesurée en UH. On parle d’image hyperdense ou hypodense par rapport à l’environnement ; les termes plus précis sont hyperatténuante et hypo-atténuante. On décrit également l’existence d’un rehaussement après injection, au temps artériel, veineux ou tardif.

Résolution temporelle

Elle est particulièrement importante pour les organes en mouvement et dépend directement de la vitesse d’acquisition. La vitesse actuelle permet de faire disparaître les artéfacts de mouvement, sauf au niveau du cœur : une synchronisation de l’acquisition aux battements cardiaques est nécessaire pour l’étudier très finement.

Irradiation et optimisation de la dose

La TDM est une technique irradiante. L’exposition aux examens tomodensitométriques et le risque carcinogène possible ont fait l’objet de nombreuses publications. Les constructeurs ont mis au point des dispositifs de réduction de dose.

Les moyens de réduction comprennent :

• l’utilisation de protocoles à tension réduite, ou basse dose, chez les enfants et les personnes de faible corpulence ;
• la modulation de l’exposition sur l’axe $z$ et au sein de chaque coupe ;
• la limitation du nombre d’acquisitions ;
• la réalisation des scanners uniquement lorsqu’ils sont indispensables.

Avant de prescrire un scanner, il faut donc évaluer son utilité réelle et se demander s’il peut être remplacé par un examen non irradiant, tel qu’une échographie ou une IRM. Le contraste avec ces alternatives, l’amélioration des échographes haut de gamme et la généralisation d’IRM de plus en plus rapides pourraient conduire au remplacement de certaines indications tomodensitométriques. La TDM devrait néanmoins conserver une place importante, notamment parce que la rapidité de ses acquisitions la rend adaptée aux examens réalisés en urgence.

Prescription et précautions pratiques

Avant toute prescription, il faut déterminer ce qui est attendu de l’examen et vérifier qu’il est justifié. Il n’est pas nécessaire de préciser la technique requise, comme les coupes fines, les reconstructions ou l’injection d’un produit de contraste : il est plus utile de décrire précisément la question clinique. Le radiologue choisit le protocole adapté.

Les précautions à vérifier avant un examen comprennent :

• l’absence de grossesse ;
• l’existence éventuelle de facteurs de risque de néphrotoxicité des produits de contraste : insuffisance rénale préexistante, diabète, myélome, prise d’un médicament néphrotoxique ou grand âge ;
• chez les sujets à risque, un taux de créatinine sérique normal ;
• l’absence d’antécédent de réaction d’hypersensibilité grave à un produit de contraste iodé.

Ces précautions relèvent conjointement du prescripteur et du radiologue. Le jeûne strict de 12 heures avant une injection n’est pas utile : le patient doit s’hydrater et prendre ses médicaments habituels.

Repères essentiels

• Les scanners actuels sont des appareils multibarrettes en rotation continue.
• Les images sont examinées à l’aide de fenêtres différentes, adaptées aux tissus étudiés.
• La résolution spatiale est excellente, mais la résolution en contraste est moins bonne.
• La TDM est une technique irradiante : l’exposition des patients doit être optimisée et limitée aux examens indispensables.

L’échographie et le Doppler forment une imagerie non irradiante fondée sur la réflexion des ultrasons, utilisée notamment pour explorer les organes pleins, le cœur et l’appareil musculosquelettique.

Les ultrasons sont des ondes acoustiques qui provoquent des vibrations mécaniques et des variations de pression dans les milieux traversés. Leur vitesse de propagation dépend de la rigidité et de la densité du milieu.

La formation du signal suit plusieurs étapes :

1. Une impulsion électrique soumet la céramique piézoélectrique de la sonde à une excitation : elle émet alors une onde ultrasonore très brève.
2. L’onde se propage dans les tissus. À chaque interface entre deux milieux de propriétés acoustiques différentes, une partie de l’énergie continue dans le sens d’émission et le reste est réfléchi.
3. Les échos réfléchis reviennent à la sonde. La céramique vibre et génère un signal électrique dont l’intensité est proportionnelle à celle de l’écho.
4. Le signal électrique recueilli contribue à la formation de l’image échographique.

La sonde, ou transducteur, est donc à la fois émettrice et réceptrice. La réflexion est d’autant plus importante que la différence d’impédance acoustique, c’est-à-dire d’élasticité, entre les deux milieux est grande.

La fréquence ultrasonore correspond au nombre de variations de pression par seconde et s’exprime en hertz. En imagerie médicale, les sondes utilisées ont une fréquence de 2 à 20 MHz. La fréquence détermine la profondeur d’exploration et la résolution spatiale :

L’air réfléchit 99 % des ultrasons au contact d’une interface, empêchant leur pénétration et donc l’obtention d’une image. Un gel échographique, de l’eau gélifiée, est placé entre la sonde et la peau pour éviter l’interposition d’air et limiter cette réflexion.

La qualité de l’exploration dépend également des réglages de l’appareil :

• Le gain global règle l’amplification générale des échos.
• Le gain en profondeur adapte l’amplification à la profondeur explorée. Les échos provenant de structures profondes sont moins intenses que ceux provenant de structures superficielles.
• Les interfaces caractérisées par une différence d’impédance trop importante sont à éviter : le gel limite l’interface air-peau, tandis qu’une composante osseuse empêche l’étude des structures situées directement en arrière.

L’échographie est actuellement réalisée en temps réel. La sonde effectue un balayage automatique et cyclique de la zone, selon un plan d’exploration déterminé par sa position par rapport à la région étudiée. Les sondes électroniques peuvent avoir plusieurs configurations :

• en barrette ;
• planes ;
• courbes ;
• annulaires, permettant des coupes lorsque la sonde est introduite dans une cavité.

Des sondes adaptées permettent des examens par voie endovaginale, transrectale, transœsophagienne ou intravasculaire, avec de très petites sondes introduites dans les vaisseaux. L’échographie tridimensionnelle permet l’acquisition d’un volume. L’échographie quadridimensionnelle (4D) permet l’acquisition d’un volume en temps réel.

L’effet Doppler repose sur la variation de la fréquence réfléchie lorsque la cible rencontrée par le faisceau ultrasonore se déplace. La différence entre la fréquence émise et la fréquence reçue définit la fréquence Doppler. Dans le cas d’un flux sanguin, elle se situe dans un spectre audible et dépend directement de la vitesse du flux.

Le Doppler couleur permet de repérer rapidement les vaisseaux circulants.

Des produits de contraste échographiques peuvent être injectés pour sensibiliser l’image. Assimilables à des microbulles, ils modifient l’impédance acoustique des milieux vasculaires et leur échogénicité.

Les structures à contenu liquidien n’atténuent pas le faisceau ultrasonore. Elles sont anéchoïques et apparaissent en noir à l’écran. C’est le cas de la vésicule biliaire, de la vessie et des kystes situés dans le foie ou le rein.

Un kyste situé au sein d’un organe plein laisse traverser les ultrasons sans les atténuer. Le faisceau qui le traverse est donc plus intense en arrière du kyste que celui qui traverse, à la même profondeur, un parenchyme homogène. Cet aspect est appelé renforcement postérieur.

À l’état normal, les parenchymes — foie, rate, rein, pancréas et utérus — ont une échostructure homogène. Les échos y sont répartis régulièrement.

Les lésions peuvent atténuer les ultrasons différemment du parenchyme sain :

• Une lésion qui atténue fortement les ultrasons est dite échogène et apparaît en blanc.
• Une lésion qui les atténue peu est dite hypoéchogène et apparaît plus noire.
• Une structure très dense, telle qu’un calcul dans la vésicule biliaire, peut renvoyer l’ensemble des échos. Elle apparaît sous la forme d’une ligne très hyperéchogène, blanche, suivie d’une absence d’échos appelée cône d’ombre postérieur.

L’échographie est aisément réalisable : les appareils sont de taille relativement réduite, présents dans tous les cabinets de radiologie et parfois miniaturisés pour être utilisés au lit du malade. Son coût est relativement faible. Elle utilise des ultrasons et non des radiations ionisantes ; c’est une technique non invasive, utilisable notamment chez la femme enceinte.

Elle est largement utilisée pour l’exploration :

• des parenchymes pleins de l’abdomen et du pelvis ;
• du cœur ;
• des muscles et des tendons.

L’examen est relativement long et nécessite un temps médecin incompressible. Il peut aussi être gêné par la morphologie du patient, notamment en cas d’importante surcharge pondérale. Même si l’échographie est peu onéreuse à l’échelon individuel, sa large prescription et sa réalisation parfois directe par le prescripteur représentent une dépense globale importante.

Dans le cadre d’indications codifiées et lorsqu’elle est réalisée par un opérateur entraîné, l’échographie reste utile, notamment en pathologie cardiaque, abdominale et musculotendineuse. Elle est un examen de première intention largement utilisé pour ces explorations.

Prescription et préparation. Avant de prescrire une échographie, il faut déterminer ce que l’on attend de l’examen et s’il est justifié. Elle est exceptionnellement contributive devant de vagues douleurs abdominales sans autre signe d’orientation.

• L’échographie abdominale est généralement réalisée chez un patient à jeun.
• L’échographie pelvienne est réalisée vessie pleine : le patient doit boire un litre d’eau dans l’heure qui précède l’examen.

Le signal provient du retour à l’équilibre des protons après stimulation par radiofréquence ; les séquences et les gradients permettent ensuite de caractériser les tissus et de localiser le signal dans l’espace.

L’IRM permet d’obtenir des coupes dans les trois plans de l’espace, car le plan de coupe est déterminé par l’arrangement des gradients de champ magnétique. Elle permet aussi l’acquisition de volumes entiers.

Elle n’utilise pas les rayons X et aucun effet secondaire n’est connu lorsque ses contre-indications sont respectées.

Contre-indications et précautions

• Stimulateur cardiaque (pacemaker), neurostimulateur utilisé pour le traitement des douleurs, implant cochléaire et, de manière générale, matériel médical électronique implanté de manière inamovible.
• Clips vasculaires ferromagnétiques intracrâniens, généralement anciens ; les clips modernes ne sont pas ferromagnétiques.
• Corps étrangers métalliques intra-oculaires. Interroger attentivement les travailleurs des métaux sur un antécédent de pénétration ; réaliser une radiographie centrée sur les orbites en cas de doute.
• Certaines valves cardiaques métalliques très anciennes, aujourd’hui quasiment disparues.

Le contraste spontané de bonne qualité permet fréquemment de se passer d’une injection de produit de contraste. Les vaisseaux et les cavités cardiaques peuvent être repérés facilement.

La formation du signal repose sur l’aimantation des protons d’hydrogène, leur stimulation par radiofréquence et la mesure de leur retour à l’équilibre.

La formation du signal en écho de spin se déroule en trois étapes.

1. Créer une aimantation macroscopique. Le sujet est placé dans un aimant puissant qui produit un champ magnétique principal permanent, appelé $\widehat{B}_1$. Les protons s’orientent parallèlement ou antiparallèlement à ce champ et créent un moment magnétique résultant $\widehat{M}$, orienté selon l’axe de $\widehat{B}_1$.
2. Stimuler le moment magnétique résultant. Une onde de radiofréquence bascule $\widehat{M}$ dans le plan transversal. Les ondes utilisées sont dans le domaine de la radiofréquence, de l’ordre de la dizaine de MHz.
3. Mesurer le retour à l’équilibre. Lorsque l’onde de radiofréquence s’arrête, l’aimantation résultante revient vers sa position d’équilibre le long de l’axe $z$ de $\widehat{B}_1$. Cette relaxation s’accompagne de l’émission d’une onde électromagnétique : elle constitue le signal IRM.

Le retour à l’équilibre est décrit par deux paramètres :

• Relaxation longitudinale T1 : temps que mettent les protons à se réaligner selon $z$.
• Relaxation transversale T2 : temps que mettent les protons à se déphaser.

Les temps T1 et T2, avec la densité de protons, conditionnent le contraste spontané entre les tissus.

La séquence classique en écho de spin applique successivement une impulsion $\Pi/2$ (90°), qui bascule $\widehat{M}$ dans le plan transversal perpendiculaire à l’axe $z$, puis une impulsion $\Pi$ (180°), qui rephase les protons et permet le recueil du signal. La modification des paramètres de séquence permet de privilégier le contraste T1 ou T2.

Pour localiser le signal, la région analysée est divisée en volumes élémentaires, les voxels. Des gradients de champ magnétique modifient l’intensité du champ principal et donnent à chaque voxel un champ magnétique propre. Chaque voxel produit alors un signal spécifique ; un ordinateur puissant attribue à chaque pixel le signal élémentaire correspondant.

Plusieurs séquences réduisent le temps d’acquisition ou facilitent l’étude de tissus et de mouvements particuliers.

• Écho de gradient : utilise des arrangements d’impulsions successives brèves pour réduire le temps d’acquisition.
• Écho de spin rapide : lit simultanément plusieurs lignes de la matrice, plutôt que de les lire une par une.
• Écho planar : lit toutes les lignes de la matrice en une seule fois ; l’acquisition est quasi instantanée.

Séquences vasculaires. Dès l’origine, l’IRM s’est montrée adaptée à l’étude des vaisseaux et des cavités cardiaques. Les séquences dites en « temps de vol » (time of flight) exploitent le déplacement des protons dans les vaisseaux et favorisent le signal des structures circulantes. La visualisation vasculaire peut aussi être favorisée par l’injection d’un produit de contraste paramagnétique.

Les séquences en contraste de phase extraient les paramètres de phase associés aux mouvements des protons pendant l’acquisition. Elles permettent de représenter les vaisseaux circulants.

Séquences de diffusion. Ces séquences analysent les mouvements microscopiques et aléatoires des molécules d’eau dans les tissus. Elles produisent un hypersignal dans les régions où la diffusion moléculaire est réduite.

Dans les heures, voire les minutes suivant un accident vasculaire cérébral, l’œdème cytotoxique de la région infarcie ralentit considérablement les mouvements aléatoires des molécules d’eau. La région infarcie devient alors nettement visible en hypersignal de diffusion, bien avant de l’être sur des séquences d’IRM classiques ou au scanner. Ces séquences constituent la pierre angulaire de l’imagerie dans les stroke centers, unités prenant en charge en urgence les accidents vasculaires cérébraux.

Séquences de caractérisation des tissus.

• Certaines séquences annulent le signal des tissus graisseux.
• D’autres permettent d’analyser la composante graisseuse intra- ou extracellulaire d’un tissu.
• Des séquences très pondérées en T2 effacent le signal de la plupart des structures, sauf celles qui contiennent des liquides stationnaires ou circulant très lentement. Elles donnent des représentations de l’arbre biliaire, des conduits pancréatiques, des voies urinaires, du liquide céphalorachidien et des canaux lymphatiques.

IRM fonctionnelle. Les séquences rapides, puis ultrarapides, permettent une acquisition du signal en moins d’une seconde. Associées à l’amélioration du traitement informatique des données, elles permettent d’étudier certains aspects du métabolisme.

Les premières applications ont concerné l’imagerie cérébrale. Une activité physique ou mentale active certaines aires cérébrales et augmente localement leur débit sanguin. L’IRM peut représenter ce débit avec une résolution spatiale de l’ordre de 1 mm et une résolution temporelle de l’ordre du dixième de seconde.

Une méthode repose sur les deux formes d’hémoglobine :

• L’oxyhémoglobine des globules rouges oxygénés n’est pas utilisable en IRM.
• La déoxyhémoglobine des globules rouges désoxygénés est utilisable en IRM.

L’analyse de la perturbation du signal émis par la déoxyhémoglobine permet d’étudier l’afflux de sang oxygéné qui remplace le sang désoxygéné, et ainsi de représenter les zones et aires cérébrales actives. L’IRM fonctionnelle explore les fonctions cognitives supérieures, notamment le langage, la mémoire et le raisonnement, dans des situations physiologiques comme le calcul mental ou l’apprentissage de la lecture, ou dans certaines maladies neurologiques, notamment les maladies neurodégénératives. Des anomalies du débit sanguin cérébral ont aussi été montrées dans l’autisme, la dépression et la schizophrénie.

Produits de contraste et spectroscopie. Malgré le contraste spontané de bonne qualité, l’IRM peut utiliser des produits de contraste qui perturbent l’aimantation des protons d’hydrogène environnants et modifient les relaxations T1 ou T2. Les produits les plus utilisés sont des chélates de gadolinium. D’autres produits sont spécifiques de l’analyse du parenchyme hépatique, des tissus ganglionnaires ou du tube digestif.

La spectroscopie par résonance magnétique peut détecter des molécules présentes en très faible quantité et composées de noyaux d’hydrogène, comme le lactate, la choline et l’aspartate. L’étude de leurs variations peut renseigner sur le degré de prolifération ou de souffrance cellulaire. La spectroscopie peut aussi exploiter d’autres noyaux, notamment en spectroscopie phosphore et en spectroscopie carbone 13.

L’intensité du signal dépend principalement de la densité de protons et des temps de relaxation longitudinale T1 et transversale T2. Elle dépend aussi des paramètres de déplacement des protons et des caractéristiques d’une éventuelle injection de produit de contraste. Comme la densité de protons varie peu entre les tissus solides, le contraste spontané de l’IRM repose principalement sur les différences de relaxation T1 et T2.

En pondération T1, un tissu à T1 court a un signal plus élevé qu’un tissu à T1 long. En pondération T2, un tissu à T2 long a un signal plus élevé qu’un tissu à T2 court.

À l’étage cérébral, le signal de la substance grise et de la substance blanche permet de distinguer les pondérations : substance grise grise et substance blanche blanche en T1 ; signal inversé en T2. À l’étage sus-mésocolique, la bile est noire en T1 et blanche en T2.

La plupart des processus pathologiques allongent les temps de relaxation T1 et T2. Une tumeur a donc généralement un T1 et un T2 plus longs que le tissu d’origine. Elle est en général en hyposignal par rapport au tissu d’origine sur les séquences pondérées en T1, et en hypersignal sur les séquences pondérées en T2.

L’injection de produit de contraste modifie le signal. Les produits paramagnétiques, notamment les chélates de gadolinium, ont une pharmacocinétique relativement comparable à celle des produits de contraste iodés. Sur une séquence pondérée en T1, le gadolinium augmente le signal du tissu sur lequel il se fixe.

En sémiologie IRM, on décrit les dimensions et la forme de l’image anormale, puis son signal par rapport aux structures voisines sur la séquence considérée. On précise si elle est en hypersignal ou en hyposignal, et on décrit ses caractéristiques de rehaussement aux temps précoce et tardif.

Le contraste spontané de bonne qualité, le caractère tridimensionnel et le caractère non invasif de l’IRM en font une technique d’imagerie particulièrement performante. Elle devient progressivement l’examen de référence dans la plupart des domaines pathologiques.

La durée de l’examen, principale limite de l’IRM, a considérablement diminué : la majorité des examens est réalisée en moins de 20 minutes. Le coût et la disponibilité encore insuffisante des systèmes d’IRM en France restent des limites.

Pathologie craniocérébrale. Pour les pathologies ischémiques, tumorales ou malformatives, l’IRM est considérablement plus performante que le scanner. Ses coupes directes dans les trois plans de l’espace et son excellent contraste spontané permettent de différencier facilement la substance blanche, la substance grise et les noyaux gris centraux. L’IRM est également particulièrement performante pour analyser la moelle épinière et la fosse postérieure. En urgence, hors pathologie traumatique, elle est devenue l’examen de référence, notamment en pathologie neurovasculaire.

Pathologie ostéo-articulaire. La place de l’IRM est prépondérante pour l’exploration des os, des muscles et des tendons en pathologie tumorale, dégénérative, musculotendineuse ou articulaire. Pour les atteintes articulaires, elle complète et concurrence l’échographie. Après le domaine neurologique, l’ostéo-articulaire est le deuxième pôle où l’IRM est la plus contributive.

Imagerie viscérale et cardiovasculaire. L’IRM est en passe de devenir l’examen de référence en pathologie hépatique et rénale ainsi qu’en imagerie pelvienne. Elle est également très performante en pathologie cardiaque et cardiovasculaire.

Dans les années à venir, l’IRM pourrait devenir la modalité diagnostique de référence ; l’échographie resterait une modalité de première intention dans certaines indications et le scanner conserverait une place, notamment dans les urgences.

Prescription et précautions. L’indication et la question clinique attendue doivent être précisées. Il n’est pas nécessaire de choisir la technique — pondération T1, pondération T2 ou injection de gadolinium — : le radiologue établit le protocole adapté à la question posée. Il faut vérifier l’absence de contre-indication, notamment de pacemaker ou de clip vasculaire intracérébral ferromagnétique.

À la différence de l’imagerie morphologique, la médecine nucléaire explore le fonctionnement des organes en suivant la fixation d’un traceur radioactif.

Un traceur radioactif possède les mêmes propriétés physicochimiques que son homologue non radioactif, mais émet un rayonnement. Il permet de suivre le devenir d’une molécule marquée dans l’organisme.

Pour être utilisable en médecine, l’isotope doit :

• délivrer une dose d’irradiation la plus faible possible ;
• avoir une durée de vie courte, mais suffisante pour permettre la mesure ;
• émettre un rayonnement le moins agressif possible.

Le rayonnement gamma, qui interagit avec la matière, est le plus utilisé en médecine nucléaire. Le produit radioactif, ou agent radiopharmaceutique, est le plus souvent administré par voie intraveineuse. Il se fixe dans l’organisme selon la nature de la molécule ou de l’atome marqué ; par exemple, l’iode 123 se fixe dans la glande thyroïde.

La substance radioactive fixée émet un rayonnement gamma. La gamma-caméra détecte les photons gamma incidents, les transforme en courant électrique et localise leur origine pour former une image scintigraphique. Les zones de fixation faible sont des zones froides ; les zones de fixation élevée sont des zones chaudes. La scintigraphie est une technique irradiante puisqu’un produit radioactif est administré au patient.

La scintigraphie permet de visualiser par détection externe la répartition des atomes radioactifs émetteurs gamma. Ceux-ci peuvent être associés à une molécule spécifique, appelée vecteur, qui les dirige vers un organe cible. L’association d’un marqueur radioactif et d’un vecteur permet d’obtenir des images de répartition, mais aussi des images de débit ou de perfusion.

Les gamma-caméras peuvent réaliser :

• des balayages du corps entier ;
• des images statiques ;
• des images dynamiques ;
• des coupes tomographiques.

Un radiopharmaceutique est composé d’un isotope radioactif, ou radioélément, le plus souvent associé à un vecteur. Pour une scintigraphie osseuse, on associe le technétium 99 au vecteur méthyl-diphosphonate (MDP). Ce traceur se fixe sur le tissu osseux proportionnellement à l’activité ostéoblastique. La fixation est donc particulièrement marquée dans les zones de remaniement, notamment les fractures, les tumeurs et les métastases.

Les principales applications de la scintigraphie conventionnelle comprennent :

• Scintigraphie osseuse : recherche de tumeurs, de fractures et de métastases.
• Scintigraphie myocardique : évaluation des zones d’ischémie.
• Scintigraphie pulmonaire : recherche d’une embolie pulmonaire par comparaison d’une scintigraphie de perfusion, qui étudie la vascularisation, et d’une scintigraphie de ventilation, qui étudie la ventilation.
• Scintigraphie thyroïdienne : exploration de la fonction thyroïdienne.
• Scintigraphie rénale : analyse de la perfusion et de la fonction rénale.
• Scintigraphies des tumeurs endocrines : recherche de tumeurs endocrines.

La scintigraphie pulmonaire recherche une discordance entre ventilation et perfusion : un déficit de perfusion dans une zone normalement ventilée est évocateur d’une embolie pulmonaire. L’exemple illustré présente une ventilation normale et une perfusion diminuée dans plusieurs territoires, en faveur d’une embolie pulmonaire multiple.

La tomographie par émission de positons (TEP) utilise des isotopes radioactifs émetteurs de positons. Un positon est une particule de même masse que l’électron, mais de charge opposée.

Lors de la désintégration de l’atome radioactif, le positon parcourt quelques millimètres dans l’organisme avant de se combiner avec un électron. Les deux particules s’annihilent et produisent simultanément deux photons gamma, émis en ligne droite dans deux directions opposées. Une couronne de détecteurs autour du patient recueille cette paire de photons. Les détections provenant d’un même site sont recoupées par des droites ; leur intersection correspond à la région émettrice. Cette émission permet de localiser précisément le traceur et de quantifier l’importance du rayonnement émis.

L’isotope le plus utilisé est le fluor 18. Associé à un analogue du glucose, il forme le fluorodésoxyglucose (FDG). Après injection, le FDG est capté de façon préférentielle par les cellules tumorales, caractérisées par une augmentation de l’expression des transporteurs du glucose. Ce marquage n’est toutefois pas spécifique : une fixation augmentée peut également être observée dans les zones inflammatoires.

La détection simultanée des deux photons émis en directions opposées rend la TEP plus précise que la scintigraphie classique. La captation du FDG peut être évaluée quantitativement par la SUV (standardized uptake value), qui correspond au rapport entre la fixation dans le tissu d’intérêt et la dose injectée.

La TEP est principalement utilisée dans le bilan d’extension et la surveillance des pathologies néoplasiques, notamment en oncologie pneumologique, pour les métastases des cancers colorectaux et pour l’évaluation des lymphomes. Elle a également de nombreuses autres indications.

Les appareils de TEP sont désormais couplés à un scanner. La fusion des images associe des renseignements fonctionnels issus de la TEP et des renseignements anatomiques issus du scanner. Des appareils hybrides associant TEP et IRM ont également été développés.

La réalisation d’une TEP impose plusieurs contraintes liées à l’injection d’un dérivé du glucose :

• être à jeun depuis 6 heures ;
• réaliser l’examen au repos et en position allongée pour éviter une fixation musculaire trop importante ;
• réaliser l’examen à distance d’une radiothérapie ou d’une chimiothérapie afin d’éviter une confusion avec des phénomènes inflammatoires.

La TEP, comme les scintigraphies conventionnelles, est une technique irradiante.

En pratique

Avant toute prescription d’un examen de médecine nucléaire, il faut s’assurer qu’il est indispensable et justifié, puisqu’il expose aux radiations ionisantes. Il faut également vérifier que la patiente n’est pas enceinte. Des contraintes particulières dépendent de l’examen : avant une TEP, le patient doit notamment être à jeun.

À retenir

• La médecine nucléaire est une imagerie fonctionnelle fondée sur la fixation d’un traceur ; elle utilise des produits radioactifs et est irradiante.
• La scintigraphie visualise par détection externe la répartition des marqueurs radioactifs.
• La TEP est largement utilisée en pathologie tumorale.

L’imagerie d’intervention utilise le guidage par imagerie pour réaliser des gestes thérapeutiques peu invasifs, qui complètent ou remplacent certains traitements médicaux et de nombreuses interventions chirurgicales.

Les gestes vasculaires comprennent l’occlusion ciblée d’un vaisseau, la dilatation d’une sténose et la création d’une dérivation portocave percutanée.

L’embolisation artérielle vise à supprimer l’apport artériel en obstruant l’artère par l’injection, sur place, d’un produit d’embolisation.

Les agents d’embolisation comprennent :

• des matériaux biologiques spongiformes ;
• de la colle ;
• du matériel métallique, sous forme de coils ou de ressorts.

La procédure est réalisée sous contrôle radiologique :

1. Ponctionner généralement l’artère fémorale.
2. Faire progresser un cathéter sur un guide jusqu’à l’artère à occlure.
3. Injecter l’agent d’embolisation sur place.
4. Après la procédure, injecter un produit de contraste pour vérifier l’efficacité de l’occlusion.

Les principales applications sont :

• le contrôle d’une hémorragie active post-traumatique ;
• le contrôle d’une hémorragie de la délivrance ;
• l’embolisation des artères bronchiques en cas d’hémoptysie massive ;
• l’embolisation d’anévrismes artériels ;
• l’embolisation de malformations artérioveineuses ;
• l’embolisation de fistules artérioveineuses.

Les cathéters et microcathéters permettent de guider le geste à un niveau très distal. Une embolisation sélective ou suprasélective interrompt le flux artériel à un site extrêmement précis. Peu invasives et très efficaces, ces techniques constituent une modalité de première intention dans de nombreuses indications d’hémorragie active.

Les angioplasties endoluminales sont principalement utilisées pour traiter des sténoses athéromateuses. Pour une sténose aorto-iliaque, la chirurgie nécessite un geste complexe ; par voie percutanée, une sonde à ballonnet permet de dilater la zone sténosée sous contrôle radiographique.

Les endoprothèses peuvent être :

• non couvertes ;
• couvertes ;
• actives, contenant un produit pharmacologique à dilution lente.

Les angioplasties endoluminales peuvent traiter des sténoses des artères coronaires, de l’aorte, des artères iliaques et des artères rénales. D’autres techniques permettent une désobstruction artérielle par recanalisation à l’aide de dispositifs mécaniques ou du laser.

Dans le territoire veineux, les gestes comprennent :

• l’angioplastie et la pose d’une endoprothèse métallique pour les sténoses de la veine cave ;
• la pose percutanée d’un filtre cave dans la veine cave, pour prévenir la récidive d’embolies issues d’une thrombophlébite des membres inférieurs.

Les angioplasties endoluminales constituent une intervention de première intention dans de nombreux domaines de la pathologie vasculaire.

En cas d’hypertension portale symptomatique, souvent révélée par une hémorragie digestive liée à la rupture de varices, une dérivation portocave peut être nécessaire lorsque le traitement médical échoue.

La dérivation portocave percutanée est généralement appelée TIPS (transjugular intrahepatic portosystemic shunt). Elle a presque complètement remplacé les dérivations portocaves chirurgicales.

Les gestes interventionnels tumoraux permettent d’obtenir des prélèvements ou de détruire des lésions par voie percutanée.

Les biopsies percutanées ont presque supplanté les interventions chirurgicales destinées à obtenir un prélèvement tumoral. Sous contrôle échographique ou tomodensitométrique, il est possible de ponctionner la grande majorité des tumeurs, dans l’ensemble des compartiments de l’organisme, à l’aide d’aiguilles fines.

Les prélèvements peuvent être :

• de très petite taille, destinés à l’analyse cytologique ;
• de plus grande taille, destinés à l’analyse histologique, sous forme d’une carotte de tissu tumoral.

Ces biopsies ne nécessitent qu’une anesthésie locale. Elles sont bien tolérées et se compliquent rarement. Elles sont très fréquemment réalisées pour les lésions hépatiques, ganglionnaires ou pulmonaires lorsque la fibroscopie est négative. Des ponctions peuvent également être effectuées pour des lésions pancréatiques, surrénaliennes ou thyroïdiennes.

De nombreuses lésions tumorales du foie, du rein, des surrénales et du poumon peuvent être détruites par voie transcutanée.

Les premières techniques ont utilisé des agents chimiques provoquant une nécrose tumorale de coagulation :

1. Repérer la lésion sous contrôle échographique ou tomodensitométrique.
2. Introduire une aiguille fine dans la lésion.
3. Injecter sur place le produit de destruction, généralement de l’alcool absolu ; l’acide acétique peut aussi être utilisé.

D’autres techniques percutanées détruisent les tumeurs en les carbonisant ou en les traitant par le froid :

• radiofréquence ;
• ultrasons ;
• laser ;
• cryothérapie.

Initialement limitées aux tumeurs de petite taille, ces techniques permettent aussi de traiter des tumeurs plus volumineuses grâce à des dispositifs plus sophistiqués, comme la radiofréquence multipolaire. La destruction tumorale percutanée est concurrente et complémentaire des résections chirurgicales. La décision est généralement prise en réunion de concertation multidisciplinaire réunissant médecins, chirurgiens et radiologues.

La chimio-embolisation et la chimiothérapie intra-artérielle sont également utilisées, notamment pour les tumeurs hépatiques :

1. Introduire une sonde par voie artérielle fémorale.
2. L’amener dans le territoire artériel de la tumeur.
3. Injecter l’agent de chimiothérapie au contact de la lésion.
4. Compléter éventuellement le geste par une embolisation de l’artère.

L’objectif est d’augmenter la concentration de l’agent de chimiothérapie sur place et d’éviter sa recirculation.

Une dilatation des voies biliaires, généralement provoquée par une lésion tumorale, peut être traitée par un geste percutané transhépatique guidé par échographie, radiologie ou scanner.

Deux modes de drainage sont possibles :

• Drainage externe : mise en place d’un drain dans le foie pour évacuer la bile vers l’extérieur.
• Drainage interne : pose d’une endoprothèse au niveau de l’obstacle pour permettre à la bile de s’écouler vers le duodénum.

Un drainage vésiculaire peut aussi être réalisé en cas de cholécystite, notamment alithiasique.

En pathologie urologique, une voie urinaire dilatée par un obstacle peut être dérivée par la pose d’un drain dans le bassinet : c’est la néphrostomie percutanée.

L’accès aux voies biliaires ou urinaires permet également :

• l’extraction de calculs ;
• la réalisation de biopsies ;
• la mise en place de substances radioactives pour traiter une lésion tumorale.

Sous contrôle échographique ou tomodensitométrique, un drain peut être introduit par voie percutanée dans une collection infectée.

Le drainage percutané est devenu le traitement de première intention des abcès postopératoires, mais aussi des abcès hépatiques, rénaux et pelviens. Il a presque complètement fait disparaître la chirurgie destinée à évacuer les abcès.

L’imagerie d’intervention occupe une place majeure dans l’arsenal thérapeutique. La sophistication des matériels et des techniques de guidage favorise la sur-spécialisation des radiologues qui réalisent ces gestes.

Certaines procédures simples, comme une biopsie percutanée ou le drainage d’un abcès volumineux, peuvent être réalisées par de nombreux intervenants. Les procédures les plus sophistiquées sont effectuées par des radiologues interventionnels qui exercent principalement ou exclusivement cette spécialité.

La plupart des interventions sont réalisées en milieu hospitalier. Certaines biopsies percutanées, notamment en pathologie thyroïdienne ou sénologique, peuvent être réalisées en ambulatoire dans un cabinet de radiologie, une clinique ou un hôpital.

Avant une intervention en milieu hospitalier, il est généralement nécessaire de vérifier :

• l’absence d’anomalie de la coagulation, avec un taux de prothrombine supérieur à 50 % ;
• un taux de plaquettes supérieur à 50 000/mL ;
• que le malade est à jeun ;
• la présence d’une voie d’abord intraveineuse.

Les indications sont généralement posées à l’issue d’une réunion de concertation multidisciplinaire réunissant médecins, chirurgiens et radiologues.

Les produits de contraste renforcent le contraste entre les tissus lorsque leur contraste spontané est insuffisant, et sont choisis selon la structure à explorer et la technique utilisée.

Certaines techniques, comme l’IRM, possèdent un bon contraste spontané. D’autres, comme l’imagerie conventionnelle et le scanner, en ont un plus faible : l’administration d’un produit de contraste peut alors améliorer la distinction entre les structures.

Baryte: sulfate de baryum, premier produit de contraste utilisé en clinique en radiologie conventionnelle. Opaque aux rayons X, il opacifie le tube digestif.

• Présentation : suspension diluée avant administration.
• Voie orale : opacification de l’estomac, du duodénum et de l’intestin grêle.
• Voie rectale : opacification du rectum ou du côlon par lavement baryté.
• Tomodensitométrie : utilisation pour étudier l’ensemble du tractus digestif.

L’administration de sulfate de baryum expose à presque aucun effet secondaire. En revanche, il ne doit pas être utilisé en cas de suspicion de perforation digestive : sa sortie des cavités digestives peut entraîner des complications.

L’exploration radiologique du tube digestif et l’utilisation du sulfate de baryum ont presque disparu avec le développement de l’endoscopie. Les performances de la tomodensitométrie permettent aussi de se passer d’opacification digestive haute ou basse dans l’immense majorité des cas.

Produits de contraste iodés: molécules organiques auxquelles est fixé de l’iode, opaque aux rayons X du fait de son numéro atomique élevé. Hydrosolubles, ces produits peuvent être injectés par voie intraveineuse.

Ils sont principalement utilisés au scanner pour améliorer le contraste vasculaire spontané. Après injection intraveineuse, ils connaissent une phase vasculaire très brève, puis se distribuent dans le secteur interstitiel, sans pénétrer dans les cellules. Ils sont ensuite éliminés principalement par voie rénale.

Leur injection permet de distinguer les lésions hypervasculaires des lésions hypovasculaires et d’analyser le rehaussement afin d’améliorer la caractérisation tissulaire. L’angiographie intraveineuse, qui permettait d’analyser les reins et l’appareil sécréteur après injection, a presque complètement disparu.

Néphrotoxicité: les produits iodés peuvent provoquer une néphropathie induite par les produits de contraste, par nécrose tubulaire le plus souvent, ou par atteinte glomérulaire plus rarement.

Le risque est élevé chez les personnes présentant une insuffisance rénale préexistante, un diabète, une prise de médicament néphrotoxique ou, plus généralement, un âge avancé. Chez ces personnes, la créatinine sérique doit être dosée avant l’injection.

Les valeurs normales de créatinine sérique sont inférieures à :

• 125 µmol/L chez l’homme ;
• 80 µmol/L chez la femme.

En cas de valeur limite, la clairance de la créatinine se calcule selon la formule de Cockcroft.

Chez l’homme :

Chez la femme :

Les formules utilisent l’âge, le poids et la créatinine plasmatique. La clairance normale est supérieure à 60 mL/min.

• Clairance inférieure à 30 mL/min : l’injection d’un produit de contraste iodé est contre-indiquée.
• Clairance comprise entre 30 et 60 mL/min : analyser le rapport bénéfice/risque et rechercher un examen d’imagerie alternatif.
• Dans cette dernière situation, suspendre tout autre produit néphrotoxique associé, hydrater le patient par du sérum salé, éventuellement prescrire de la N-acétylcystéine — dont l’effet est débattu — et vérifier la créatininémie 48 heures après l’examen.

Chez les personnes diabétiques traitées par un hypoglycémiant oral contenant de la metformine, celle-ci doit être arrêtée le jour de l’examen et reprise 48 heures plus tard. Les médicaments concernés sont :

• Glucophage® ;
• Stagid® ;
• Glucinar® ;
• Glucoïles® ;
• Meditex® ;
• Velmeta® ;
• Glymax®.

Réactions d’hypersensibilité: les réactions aux produits iodés peuvent être allergiques ou non allergiques.

Les réactions non allergiques relèvent des effets toxiques et pharmacologiques du produit, notamment de l’histaminolibération non spécifique. Les réactions allergiques peuvent être immédiates, médiées par des anticorps de type IgE, ou retardées, à médiation lymphocytaire.

Le terme anaphylaxie est réservé aux manifestations cliniques sévères susceptibles de mettre en jeu le pronostic vital. Lors d’une réaction d’hypersensibilité immédiate, quatre catégories de signes peuvent être associées ou non :

• cutanéomuqueux ;
• cardiovasculaires ;
• respiratoires ;
• digestifs.

Les manifestations peuvent être mineures : signes cutanés bénins, prurit, lésion urticarienne, signes digestifs ou respiratoires hauts. Elles peuvent aussi être plus graves, localisées — œdème laryngé ou bronchospasme — ou généralisées — collapsus ou arrêt cardiaque.

En cas de réaction dépassant quelques papules urticariennes, un allergologue doit rechercher s’il s’agit d’une véritable allergie ou d’une réaction d’intolérance et identifier le produit en cause. Lors d’une injection ultérieure, un autre produit de contraste doit être préféré. Après un accident allergique grave à un produit iodé hydrosoluble, il paraît raisonnable de proposer une modalité d’imagerie alternative.

L’injection rapide d’une quantité importante de produit peut entraîner une extravasation, rare grâce aux précautions prises lors de la pose de la voie veineuse et à l’emploi d’un injecteur automatique. Celui-ci est théoriquement capable d’arrêter l’injection en cas d’augmentation anormale de la pression de résistance. Une extravasation peut néanmoins survenir : elle est d’abord prise en charge par le médecin radiologue et entraîne très rarement de véritables complications.

Produits de contraste en IRM: agents utilisés pour modifier le contraste spontané, pourtant déjà de bonne qualité, de l’imagerie par résonance magnétique.

Les produits les plus utilisés appartiennent à la famille des chélates de gadolinium. Le gadolinium est une terre rare aux propriétés paramagnétiques élevées : soumis à un champ magnétique externe, il acquiert une aimantation qui modifie les temps de relaxation des tissus où il se fixe.

Les chélates de gadolinium sont principalement utilisés pour raccourcir le temps de relaxation longitudinale T1. Les tissus qui les fixent ont donc un signal plus intense sur les séquences pondérées en T1.

Leur pharmacocinétique est comparable à celle des produits iodés : phase vasculaire puis phase interstitielle, sans pénétration cellulaire, et élimination rénale. Ils sont généralement bien tolérés, malgré de rares cas d’allergie.

Une maladie très rare, la fibrose systémique néphrogénique, peut survenir chez les patients atteints d’insuffisance rénale. L’insuffisance rénale constitue donc une contre-indication relative à l’injection de chélates de gadolinium.

Produits de contraste échographiques: solutions stables injectables par voie intraveineuse qui contiennent des microbulles d’air ou d’autres gaz.

Les bulles renforcent le signal échographique en renvoyant l’onde ultrasonore. Ces produits, d’apparition relativement récente, sont peu utilisés en pratique clinique courante et réservés à quelques indications spécialisées. Ils sont généralement bien tolérés, non néphrotoxiques, et les réactions d’hypersensibilité sont tout à fait exceptionnelles.

La radioprotection vise à limiter les effets des rayonnements ionisants en réduisant autant que possible l’exposition, notamment lors des examens d’imagerie médicale.

1. Peu après la découverte des rayons X par Röntgen en 1895 et de la radioactivité naturelle par Becquerel en 1896, des effets pathologiques sur la peau et les yeux sont décrits.
2. Dans les années 1910, une association possible entre rayonnements et leucémie est évoquée.
3. Dans les années 1920 et 1930, se dégage le principe d’un seuil de dose tolérable, en dessous duquel aucun effet indésirable n’est mis en évidence.
4. Dans les années 1940, les notions de prévention se précisent : si des effets sont avérés pour des expositions importantes, l’absence de risque ne peut être assurée pour des expositions plus faibles.
5. Dans les années 1960, ces connaissances aboutissent au principe ALARA.

Les risques liés aux radiations ionisantes sont de deux ordres :

L’absence théorique de seuil pour le risque aléatoire repose sur l’hypothèse qu’une seule modification cellulaire pourrait entraîner un effet cancérigène. Le risque lié aux très faibles doses reste théorique : il n’en existe pas de démonstration définitive.

Dose maximale admissible (DMA) : dose de rayonnements ionisants considérée comme ne devant provoquer aucune lésion chez une personne exposée.

La radioprotection, d’abord centrée sur les travailleurs exposés, concerne progressivement l’ensemble de la population, notamment les personnes exposées pour des raisons médicales.

Dose absorbée : quotient de l’énergie moyenne délivrée par le rayonnement et de la masse de matière concernée. Elle s’exprime en gray (Gy).

Les mesures de dose peuvent concerner :

• la dose à la surface d’entrée ;
• la dose en profondeur ;
• la dose à l’organe.

Dose efficace : somme des doses reçues par les différents organes, pondérées par la radiosensibilité de ces organes. Elle s’exprime en sievert (Sv) ou en millisievert (mSv) et représente une dose globale reçue par l’organisme pour une exposition donnée.

En imagerie médicale, des unités dosimétriques propres aux activités radiologiques sont également utilisées :

• le produit dose-surface en radiographie conventionnelle ;
• le produit dose-longueur (PDL) en tomodensitométrie.

En dehors de la radiologie interventionnelle, la tomodensitométrie contribue vraisemblablement le plus à l’exposition médicale non naturelle aux radiations ionisantes. La réduction de cette exposition passe notamment par la diminution de la tension utilisée et par des dispositifs de réduction de dose. Le PDL doit être mentionné sur chaque compte rendu de scanner.

Il faut régulièrement vérifier si l’examen tomodensitométrique est nécessaire et s’il peut être remplacé par une technique non irradiante, comme l’échographie ou l’imagerie par résonance magnétique. Aucun effet secondaire de l’utilisation médicale des ultrasons en imagerie n’est connu, pas plus qu’un effet néfaste de l’exposition au champ magnétique ou aux ondes de radiofréquence utilisées en IRM.

À retenir

• Les effets indésirables des radiations ionisantes ont été mis en évidence peu après la découverte des rayons X et de la radioactivité naturelle.
• Le principe ALARA est de réduire l’exposition « aussi bas qu’il est raisonnablement possible ».
• L’exposition aux radiations ionisantes d’origine médicale doit être réduite autant que possible.
• L’exposition aux rayons X doit être mentionnée sur tout compte rendu.

Le dépistage vise un diagnostic précoce, mais son intérêt doit être évalué au regard de ses bénéfices, de ses risques et de son coût.

Dépistages pratiqués en France

• Dépistages organisés institutionnellement :
  • cancer du sein chez les femmes de plus de 50 ans, par mammographie ;
  • cancer colorectal chez les adultes de plus de 50 ans, par Hémoccult®.
• Dépistage dans une population ciblée : carcinome hépatocellulaire chez les malades atteints de cirrhose, par échographie hépatique tous les 6 mois.
• Dépistage non organisé : laissé au libre arbitre du médecin traitant, comme le dépistage du cancer de la prostate par dosage des PSA (prostate specific antigen).

L’imagerie est au premier plan dans le dépistage du cancer du sein. Les conditions à réunir avant de mettre en place un dépistage ne garantissent pas son succès : elles doivent être présentes avant la campagne, qui sera évaluée dans un second temps.

Conditions préalables à un dépistage

• Forte prévalence de la maladie.
• Absence de prévention primaire connue.
• Phase suffisamment longue pendant laquelle il est possible de guérir la maladie.
• Traitement curatif qui n’altère pas la qualité de vie.
• Test non iatrogène, sensible et spécifique.

Prévalence et prévention primaire

Une maladie rare ne justifie pas une recherche dans la population générale. La forte prévalence nécessaire est présente pour les cancers du sein, de la prostate et colorectal, ainsi que pour le carcinome hépatocellulaire chez les personnes atteintes de cirrhose.

Lorsqu’une prévention primaire est connue, il faut d’abord chercher à l’améliorer plutôt qu’à dépister précocement la maladie. Aucune prévention primaire claire n’est connue pour les cancers de la prostate et du sein. Pour le cancer colorectal, certains régimes alimentaires sont vraisemblablement favorisants ou protecteurs.

En France, la majorité des carcinomes hépatocellulaires surviennent sur des cirrhoses alcooliques, post-hépatitiques B ou post-hépatitiques C. Une prévention primaire est connue pour ces trois causes, par des campagnes de lutte contre l’alcoolisme et des mesures de prévention, ou par la vaccination contre l’hépatite.

Possibilité de guérison et traitement

Le dépistage suppose une phase suffisamment longue pendant laquelle la maladie peut être guérie. Cette condition explique pourquoi une campagne de dépistage n’est pas raisonnable pour certains cancers fréquents et graves, comme l’adénocarcinome pancréatique, dont le pronostic est mauvais même lorsqu’il est diagnostiqué très précocement.

Il faut aussi disposer d’un traitement curatif qui n’altère pas la qualité de vie. Dépister une maladie qu’on ne saurait pas correctement traiter n’aurait pas de sens. Ce critère est probablement respecté pour les cancers du sein, de la prostate, du côlon et du rectum, et pour le carcinome hépatocellulaire.

Performance, innocuité et coût du test

Il faut disposer d’un test non iatrogène, sensible et spécifique. Ses performances, généralement connues dans des groupes où la maladie est fréquente, sont plus difficiles à déterminer dans la population générale. Sensibilité et spécificité doivent être mises en balance avec le caractère non iatrogène et le coût du test.

Le test de dépistage du cancer colorectal, la recherche de sang dans les selles par Hémoccult®, est vraisemblablement assez peu sensible et assez peu spécifique dans la population générale. Il a néanmoins été retenu en France parce qu’il est absolument non iatrogène et relativement peu coûteux. Sa sensibilité insuffisante est acceptée au motif qu’il permet de dépister certains cancers du côlon et du rectum. Sa spécificité imparfaite est acceptée parce qu’un test positif conduit à une coloscopie optique, examen efficace et peu invasif.

Évaluation en santé publique

En médecine clinique, il existe une obligation de moyens, mais pas une obligation de résultats. En santé publique, et particulièrement en médecine préventive et dans les activités de dépistage, il existe une obligation de résultat : le rapport coût/efficacité doit être évalué. Les sommes allouées au budget de la santé publique étant restreintes, cette évaluation permet de choisir les mesures les plus coût/efficaces.

Effet Will Rogers

Les performances de l’imagerie moderne contribuent à une prise en charge optimale et à une augmentation de la survie dans de nombreux cadres pathologiques. Elles peuvent aussi améliorer artificiellement les taux de survie, phénomène bien connu en médecine depuis les années 1980 et particulièrement sensible en cancérologie.

Une étude américaine a comparé, dans les années 1990 et les années 2000, les taux de survie des cancers bronchiques non à petites cellules de stade III et de stade IV. La survie semblait meilleure dans les deux stades durant la dernière décennie. Les groupes ne présentaient pas de différence significative concernant le sexe, l’âge ou la nature du traitement.

L’explication envisagée était l’évolution de la classification des patients :

• Dans les années 1990, la tomographie par émission de positons (TEP) était peu ou pas utilisée.
• Dans les années 2000, elle était largement utilisée.
• La dernière décennie comptait moins de patients de stade III et davantage de patients de stade IV.
• Le retrait du groupe de stade III de patients porteurs d’une très petite métastase pouvait améliorer la survie apparente de ce groupe.
• Le transfert de ces patients dans le groupe de stade IV pouvait également améliorer la survie apparente de ce groupe, en y ajoutant des patients dont la maladie métastatique était très débutante.

L’effet Will Rogers désigne le phénomène par lequel le déplacement d’un élément d’un groupe à un autre augmente la moyenne des deux groupes. Will Rogers, comédien, essayiste et humoriste originaire de l’Oklahoma, faisait référence aux rivalités entre les habitants de l’Oklahoma et ceux de Californie. Les premiers étaient souvent considérés par les seconds comme des paysans incultes ; Rogers plaisantait sur le fait que les moins intelligents de l’Oklahoma émigraient en Californie, augmentant ainsi la moyenne intellectuelle des deux États.

Un exemple arithmétique illustre le phénomène : si les groupes sont $R = \{1, 2, 3\}$ et $S = \{4, 5, 6, 7\}$, déplacer l’élément 4 de $S$ vers $R$ augmente la moyenne de chacun des deux groupes. Une nouvelle technologie peut ainsi augmenter artificiellement le taux de survie apparent de certains groupes de patients sans améliorer la survie globale. Plus généralement, l’effet Will Rogers illustre le biais possible des études « historiques », qui comparent des séries de patients inclus à des périodes différentes et rendent difficile l’identification de la cause des progrès observés.

Radiologie fondée sur les niveaux de preuve

L’Evidence Based Radiology, ou radiologie fondée sur les niveaux de preuve, dérive de l’Evidence Based Medicine (EBM), médecine fondée sur les niveaux de preuve. L’EBM remonte aux années 1980, sous l’influence de la faculté McMaster au Canada et du groupe d’Archie Cochrane au Royaume-Uni.

Au début des années 1980, l’université McMaster, reconnue pour ses innovations pédagogiques, cherchait à rénover l’enseignement médical en favorisant l’auto-apprentissage par petits groupes tutorisés. L’apprentissage par résolution de problèmes et l’accès plus simple à des informations actualisées grâce aux nouvelles technologies de l’information et de la communication ont contribué au développement de l’EBM.

La démarche d’EBM consiste à transformer un problème clinique en une ou plusieurs questions précises, à analyser les données de la littérature et leur validité, puis à évaluer régulièrement les résultats des pratiques. La validité des données dépend de la qualité des études, de leurs niveaux de preuve et de la possibilité d’appliquer leurs résultats à ses propres patients.

L’efficacy désigne l’efficacité maximale obtenue sur un groupe bien déterminé de malades, dans des conditions optimales. L’effectiveness désigne l’efficacité de la médecine dans la vraie vie. L’EBM peut éclairer les décisions de santé publique, la prise en charge d’une pathologie ou une décision individuelle pour un patient présentant un problème complexe.

Les études en radiologie sont classées en six niveaux de preuve :

• Niveau 1 : évaluation d’une efficacité technique, par exemple la résolution spatiale d’une nouvelle séquence d’IRM.
• Niveau 2 : évaluation de la précision d’une technique, c’est-à-dire de sa sensibilité et de sa spécificité dans un cadre clinique déterminé.
• Niveau 3 : évaluation de l’efficacité diagnostique, à partir des résultats de l’examen radiologique en fonction d’un diagnostic clinique préétabli.
• Niveau 4 : analyse des éventuelles modifications de la prise en charge du patient.
• Niveau 5 : évaluation de l’intérêt du test pour le devenir du patient.
• Niveau 6 : évaluation de l’efficacité au niveau social, notamment de l’application d’une nouvelle technique ou d’une politique de dépistage.

Une IRM lombaire montre incontestablement davantage d’éléments qu’une radiographie standard du rachis lombaire de face et de profil. Pourtant, chez des patients présentant des lombalgies non compliquées, les études comparant l’exploration par radiographie standard et par IRM n’ont pas montré de bénéfice à long terme sur le handicap fonctionnel : intensité et fréquence des douleurs, limitation des mouvements. Les recommandations de pratique clinique ne préconisent donc pas l’IRM en première intention pour une lombalgie simple.

Dépistage du cancer du sein et sur-diagnostic

Le dépistage du cancer du sein par mammographie expose à plusieurs risques. Le manque de sensibilité peut empêcher la détection de petites lésions ; la mammographie étant répétée tous les 2 ans, la lésion pourrait être détectée au dépistage suivant. Il existe aussi des lésions à histoire naturelle extrêmement agressive et à croissance très rapide, pour lesquelles on dispose de peu de mesures préventives. Le risque vraisemblablement le plus important est le manque de spécificité, avec la possibilité d’un sur-diagnostic.

Le sur-diagnostic peut prendre trois formes :

• Un faux positif de la mammographie conduit à un diagnostic erroné alors qu’il n’existe aucune lésion ou qu’il s’agit seulement d’une lésion bénigne.
• Le diagnostic de cancer est confirmé en histologie, mais le cancer n’a pas de potentiel évolutif létal : son histoire naturelle tend à rester stable, voire à régresser.
• Le diagnostic de cancer est confirmé en histologie et le cancer a un potentiel évolutif létal, mais il serait resté asymptomatique jusqu’au décès de la patiente d’une autre cause.

Cette dernière possibilité concerne particulièrement les personnes âgées ou malades. Des études ont montré que le dépistage d’autres cancers n’était pas nécessairement suspendu chez des patientes très malades, atteintes de lésions malignes avec un pronostic vital inférieur à un an. D’autres études autopsiques ont indiqué que la moitié des cancers du sein infiltrants répertoriés avaient été découverts lors du décès de la patiente d’une autre cause.

Ces sur-diagnostics peuvent être délétères pour des femmes qui étaient en bonne santé jusqu’à la mammographie. Une erreur de diagnostic ou la découverte d’une lésion bénigne peut être corrigée rapidement, mais au prix de gestes parfois invasifs et d’un traumatisme psychologique. Les conséquences sont également importantes lorsqu’un cancer dépisté n’aurait jamais évolué ou n’aurait jamais été perçu par la patiente.

En France, chez les femmes âgées de 35 à 84 ans :

Le risque de diagnostic a donc fortement augmenté, tandis que le risque de décès par cancer du sein n’a que très peu évolué : la diminution calculée est de 2 %. Elle doit être mise en regard de la baisse de 40 % de la mortalité générale en France dans cette tranche d’âge entre 1980 et 2005. Ces données interrogent les résultats des études randomisées antérieures qui avaient montré un bénéfice du dépistage du cancer du sein.

La problématique est jugée proche pour le cancer de la prostate : environ 10 000 cas étaient diagnostiqués en 1980, contre plus de 60 000 en 2005, alors que la mortalité par cancer de la prostate était restée à peu près stable entre 1985 et 2005. Des médecins remettent en question le dépistage mammographique, et des groupes de patients — parmi lesquels se trouvent beaucoup de médecins — s’opposent personnellement au dépistage du cancer de la prostate par PSA.

Les détracteurs du dépistage du cancer de la prostate comme de celui du sein reconnaissent qu’on peut mourir de ces cancers, mais soulignent que la majorité des cancers de la prostate ne seront pas responsables du décès de leur porteur. Près de 80 % des hommes de 80 ans morts d’une autre cause auraient un cancer de la prostate en anatomopathologie. La prostatectomie radicale peut entraîner une impuissance, voire une incontinence urinaire.

À retenir

• L’imagerie médicale est largement utilisée dans le dépistage des maladies.
• La mammographie est largement utilisée dans le cadre d’une campagne nationale de dépistage du cancer du sein.
• Le dépistage cherche à détecter une maladie à un stade précoce où elle peut être guérie.
• Toute modalité de dépistage expose à un risque de sur-diagnostic.

La prise en charge en imagerie dépend d’une organisation coordonnée entre prescripteur, radiologue, manipulateur et personnels d’accueil ; la justification et la qualité de l’examen reposent aussi sur des informations cliniques précises.

Les examens sont réalisés dans un cabinet de radiologie ou dans le service de radiologie d’une clinique ou d’un centre hospitalier.

Médecins radiologues

• Le médecin radiologue obtient son diplôme d’État après cinq années de spécialisation à la suite des études médicales, généralement complétées par au moins deux années de post-internat.
• Dans les cabinets ou services de petite taille, souvent situés en zone rurale, des radiologues généralistes peuvent exercer dans l’ensemble des applications de l’imagerie médicale.
• Dans la majorité des cabinets de moyenne ou grande taille, des cliniques importantes et des centres hospitaliers, les radiologues se spécialisent dans une ou plusieurs branches de l’imagerie.
• Certains cabinets sont spécialisés, par exemple en sénologie, en radiologie ostéo-articulaire ou en radiologie pédiatrique.
• Dans les centres hospitaliers, notamment les centres hospitalo-universitaires, il existe des services spécialisés en radiopédiatrie, en neuroradiologie ou en radiologie ostéo-articulaire.
• Au début du développement des nouvelles techniques, la sur-spécialisation pouvait porter sur une technique, comme l’échographie, la tomodensitométrie ou l’IRM. Elle s’organise désormais naturellement autour d’une spécialité d’organe.
• Les domaines de sur-spécialisation comprennent la neuroradiologie, la radiopédiatrie, la radiologie ostéo-articulaire, l’imagerie de la femme — sénologie et imagerie pelvienne — et l’imagerie digestive.
• Dans de grandes structures, l’exercice sur-spécialisé peut être exclusif. Dans des structures plus petites, les radiologues peuvent associer une activité générale à un ou plusieurs domaines d’expertise, ce qui permet de répondre à la fois aux demandes généralistes et aux demandes spécifiques.
• Dans de grandes cliniques ou de grands centres hospitaliers, certains radiologues exercent presque exclusivement en radiologie interventionnelle.
• La complexité croissante des spécialités médicales et la sophistication des examens rendent indispensable une excellente connaissance clinique de la spécialité concernée pour exploiter au mieux l’imagerie.
• En France, la médecine nucléaire relève de médecins spécialistes d’imagerie nucléaire et non des médecins radiologues.

Manipulateurs en radiologie

• Les manipulateurs en radiologie obtiennent leur diplôme d’État après trois années d’études à la suite du baccalauréat.
• Leur métier a évolué avec celui du radiologue. Dans les grands groupes, certains se sur-spécialisent par modalité, notamment en tomodensitométrie ou en IRM.
• En radiologie conventionnelle, le manipulateur prend en charge le patient, lui explique le déroulement de l’examen, réalise les clichés selon les incidences nécessaires et traite l’image, désormais généralement numérique.
• En tomodensitométrie et en IRM, il accueille le patient, lui explique l’examen, l’installe, programme les séquences selon un protocole généralement prédéfini et traite les images.
• Le développement des techniques d’imagerie pourrait conduire à une sur-spécialisation des manipulateurs en tomodensitométrie, en IRM ou en traitement de l’image.
• La généralisation des images numériques et la complexité croissante des réseaux pourraient également conduire certains manipulateurs à se spécialiser dans le traitement de l’image et la gestion des réseaux.
• Une place plus importante des manipulateurs dans la réalisation des échographies est envisageable, comme c’est le cas dans d’autres pays.
• Il existe généralement des manipulateurs spécialisés en radiologie interventionnelle.

Accueil et secrétariat

• Les personnels d’accueil et de secrétariat contribuent au fonctionnement du cabinet ou du service.
• Le développement des outils informatiques a transformé leurs fonctions : gestion des rendez-vous, du système d’information, des comptes rendus et de la logistique.
• Ils doivent pouvoir gérer des systèmes informatiques connectés entre eux.
• Ils jouent un rôle important dans l’accueil et l’information des patients, le recueil des données médicales et paramédicales et les relations avec le médecin demandeur.

La prescription médicale détermine l’examen et son protocole ; des renseignements cliniques pertinents permettent ensuite au radiologue d’adapter et d’interpréter l’examen.

Juste prescription

• Tout examen d’imagerie médicale est réalisé à la suite d’une prescription médicale.
• Une prescription de qualité permet au radiologue de choisir l’examen le mieux adapté à la demande et le protocole à réaliser, puis d’interpréter les images en tenant compte des renseignements cliniques transmis.
• Le radiologue peut préciser le contexte par son propre interrogatoire ou un examen physique. Toutefois, le médecin prescripteur connaît généralement mieux le patient et peut résumer le contexte clinique qui motive l’examen.
• La prescription doit tenir compte de la balance bénéfice-risque : même minimal, le risque ne peut être négligé, notamment en cas d’injection de produit de contraste ou d’exposition aux radiations ionisantes.
• Le rapport coût-efficacité et la nécessité réelle de l’examen doivent également être considérés.
• La rapidité d’évolution des techniques d’imagerie complique le choix de l’examen et rend nécessaire la formation à la juste prescription, pendant la formation initiale comme en formation médicale continue.
• Les référentiels de recommandations de pratique clinique des sociétés savantes peuvent aider le médecin à choisir l’examen approprié.
• Les recommandations ont notamment accompagné :
  • la disparition des radiographies du crâne de face et de profil après un traumatisme, parce qu’elles n’étaient pas utiles ;
  • la disparition de la prescription systématique d’une radiographie du thorax préopératoire ;
  • la réduction importante des clichés d’abdomen sans préparation, pour lesquels il ne reste quasiment plus d’indication valide.

Responsabilité partagée

Le prescripteur doit actualiser ses connaissances, parfois résister à la demande d’un patient convaincu qu’une IRM résoudra son problème, et choisir parmi les examens disponibles. Le radiologue joue aussi un rôle de conseil et doit pouvoir apprécier et valider la demande : il ne peut pas se retrancher derrière la seule prescription du médecin.

La prise en charge commence dès le rendez-vous, se poursuit par l’accueil et la réalisation de l’examen, puis par la transmission des images et du compte rendu.

Avant l’examen

• Les examens de radiologie conventionnelle sont généralement réalisés sans rendez-vous dans la plupart des cabinets et services hospitaliers.
• Pour les autres examens, les contre-indications principales sont recherchées à la prise de rendez-vous, et les recommandations utiles sont communiquées.
• Les points vérifiés ou expliqués peuvent comprendre la grossesse évolutive avant une tomodensitométrie, le port d’un pacemaker avant une IRM, l’inutilité d’une prémédication ou d’un jeûne strict, et la nécessité d’évaluer la fonction rénale chez les sujets à risque.

Accueil et déroulement selon l’examen

1. Radiologie conventionnelle
   • Le patient est accueilli au secrétariat ; son rendez-vous, le cas échéant, son identité et les conditions de sa prise en charge sont vérifiés.
   • L’équipe médicale et paramédicale est avertie de son arrivée.
   • Le manipulateur l’accompagne en cabine de déshabillage, puis en salle d’examen.
   • Les incidences sont déterminées selon l’examen et le cliché est réalisé.
   • Le patient retourne en cabine pendant le traitement de l’image.
   • Selon l’organisation locale, il repart avec l’examen et le compte rendu, souvent expliqué par le radiologue, ou les résultats sont communiqués directement au prescripteur.

1. Échographie
   • Un manipulateur ou un membre de l’équipe d’accueil accompagne le patient en salle de déshabillage.
   • Le médecin échographiste prend généralement le patient en charge, lui explique l’examen et lui donne un résumé des premiers résultats.
   • Le patient est ensuite raccompagné en cabine. Selon l’organisation locale, il repart ou non avec l’examen et le compte rendu.

1. Tomodensitométrie avec injection de produit de contraste
   • Après vérification du rendez-vous et de l’identité, le patient est dirigé vers la salle d’attente.
   • Le manipulateur lui explique l’examen et l’accompagne en cabine de déshabillage.
   • Il mène un interrogatoire orienté : recherche d’une grossesse, d’un incident lors d’une injection antérieure de produit de contraste iodé ou d’un terrain à risque d’insuffisance rénale.
   • Il vérifie, si nécessaire, le dosage de la créatinine ou de la clairance de la créatinine.
   • Une voie d’abord veineuse est posée en salle de préparation. Son calibre dépend du débit d’injection prévu.
   • Le patient est installé sur la table et centré sur la région à étudier. On lui explique qu’il doit rester immobile et garder l’apnée à la demande.
   • Le manipulateur réalise les acquisitions selon le protocole prédéfini.
   • Une fois l’examen terminé, le manipulateur ou le radiologue le confirme ; la voie veineuse est retirée et le patient retourne en cabine, puis en salle d’attente pour attendre le compte rendu.
   • Selon l’organisation, le radiologue ne voit pas systématiquement le patient. Celui-ci doit savoir qu’il peut demander à le rencontrer pour obtenir un premier compte rendu oral.

1. Imagerie par résonance magnétique
   • Lors de la préparation, le manipulateur vérifie l’absence de matériel ferromagnétique et recherche les contre-indications : stimulateur cardiaque, clips neurovasculaires ferromagnétiques ou corps étrangers métalliques intra-orbitaires.
   • En cas d’injection de produit de contraste, il vérifie l’absence de notion d’insuffisance rénale.
   • L’explication de l’examen est généralement plus longue qu’en tomodensitométrie. Elle présente le positionnement dans un espace relativement fermé, l’alternance de bruits importants causés par la commutation des gradients et de silences entre les séquences, ainsi que les éventuelles consignes d’apnée transmises par haut-parleur.
   • Le patient est informé qu’il peut prévenir l’opérateur de tout problème à l’aide d’une « poire d’appel » tenue dans la main.
   • L’examen est réalisé selon le protocole prédéfini, puis le patient est ramené en cabine et en salle d’attente.

Le médecin prescripteur doit connaître le déroulement de la tomodensitométrie et de l’IRM. Une explication précise peut être demandée par le patient et contribue à diminuer son anxiété, liée à l’attente de l’examen ou à l’éventuelle annonce d’une « mauvaise nouvelle ».

Résultats et compte rendu

• Selon l’organisation, les résultats sont remis au patient ou envoyés directement au médecin traitant.
• Si l’examen révèle une affection nécessitant une prise en charge plus rapide que prévu, le radiologue contacte directement le médecin traitant ; ils décident ensemble de la prise en charge.
• Les résultats peuvent être remis sous forme de film ou de reproduction sur papier, notamment pour les examens conventionnels, ou sur un support numérique, généralement un CD-ROM, éventuellement accompagné d’images clés sur papier ou sur film.
• Dans une clinique ou un centre hospitalier, et parfois vers l’extérieur lorsque la communication est possible, les images peuvent être transmises par réseau.
• Toutes les modalités d’imagerie sont désormais numériques, directement — échographie, scanner, IRM, radiologie conventionnelle par capteur plan — ou indirectement, par plaque photostimulable. L’image est ainsi dématérialisée et n’est plus nécessairement transmise sur un support rigide.
• La communication des images peut utiliser le système d’archivage et de diffusion des images radiologiques (PACS, picture archiving and communication system), relié au système d’information radiologique (RIS, radiological information system).
• En milieu hospitalier, PACS et RIS sont connectés au système d’information hospitalier pour optimiser la logistique du parcours du patient.
• L’interopérabilité des systèmes restant imparfaite, les examens sont généralement encore gravés sur CD-ROM.
• Le compte rendu est enregistré sur le PACS, mais reste le plus souvent imprimé, notamment par défaut.

Contenu du compte rendu

• Le compte rendu doit comporter l’identité exacte du patient, la date de l’examen et les renseignements cliniques accessibles au radiologue grâce à la prescription ou à son propre examen.
• Ces informations permettent au prescripteur de vérifier que l’examen a été réalisé et interprété à partir de données cliniques pertinentes.
• En cas d’injection, le nom et la quantité du produit de contraste doivent être indiqués, ainsi que tout incident éventuel.
• Les caractéristiques d’exposition aux radiations ionisantes, notamment le produit dose-longueur (PDL), doivent être mentionnées.
• La section « Résultats » présente les anomalies constatées et les constatations négatives pertinentes, par exemple l’absence de métastase hépatique lors d’un examen réalisé pour un cancer du côlon.
• La longueur de cette section et le nombre de constatations négatives sans rapport direct avec la pathologie explorée varient selon les habitudes du radiologue.
• La section « Résultats » contient des données objectives ; l’interprétation principale figure dans la conclusion.
• La conclusion peut être définitive, comme « examen normal » ou « progression tumorale indiscutable », ou probabiliste, comme « aspect très évocateur de métastase hépatique ».
• Elle peut aussi indiquer la conduite à tenir, par exemple la nécessité d’une biopsie ou d’un examen d’imagerie complémentaire.

Le prescripteur peut analyser les différentes sections pour vérifier que l’examen et son compte rendu ont été réalisés dans les règles de l’art. Il peut contacter le radiologue pour obtenir des renseignements complémentaires. Le patient doit également être informé qu’il peut demander les résultats au radiologue, même si ceux-ci ne lui sont pas remis systématiquement.

Les coûts indiqués pour les examens les plus courants sont ceux relevés en 2012.

Examens courants

Pour ces examens, l’Assurance Maladie prend en charge 70 % du coût. Les 30 % restants sont à la charge du patient ou de son assurance complémentaire.

Pour la tomodensitométrie, l’IRM et la scintigraphie, le prix de revient comprend l’acte d’imagerie et le forfait technique, qui dépend du type et de l’ancienneté de la machine.

Actes d’imagerie courants

Forfait technique

L’Assurance Maladie prend en charge 100 % du forfait technique et 70 % de l’acte d’imagerie. Les 30 % restants de l’acte sont à la charge du patient ou de son assurance complémentaire.

Les technologies de communication rendent possibles les échanges médicaux à distance : elles facilitent l’accès à l’expertise, mais peuvent aussi éloigner l’interprétation du patient et appauvrir la démarche clinique.

La télémédecine permet de transmettre ou d’effectuer à distance des actes médicaux grâce aux nouvelles technologies de l’information et de la communication. Un examen clinique comportant un examen physique peut être guidé à distance par transmission d’images par caméra ; des actes chirurgicaux peuvent aussi être réalisés à distance, notamment en cœliochirurgie.

La téléradiologie peut pallier l’absence de ressources médicales sur place ou améliorer le rendu diagnostique. Elle prend plusieurs formes :

• Télédiagnostic : transmission d’images pour obtenir un diagnostic à distance, en l’absence sur place d’un médecin spécialisé en imagerie. Il peut répondre à l’absence de radiologue dans un établissement ou un cabinet réparti sur plusieurs sites, ou permettre l’interprétation d’examens réalisés en urgence.
• Télé-expertise : transmission d’images afin d’obtenir un second avis plus spécialisé que celui donné sur place par le radiologue. Aussi appelée téléconsultation, elle est notamment utilisée dans le cadre de la grande garde de neurochirurgie en région parisienne : l’histoire clinique résumée et les images sont envoyées au centre de neurochirurgie de garde, qui décide si le transfert du patient est nécessaire.
• Téléconférence : mise en commun d’images lors d’une réunion à distance, pour échanger et discuter de dossiers médicaux dans un cadre multidisciplinaire.

Des réseaux de téléradiologie existent en France et dans le monde, notamment pour améliorer la gestion des urgences ou obtenir une expertise spécialisée. Des services internationaux en ligne, sous la responsabilité d’organisations privées, interprètent à distance des examens, notamment ceux réalisés en urgence.

Les avantages comprennent :

• l’accès à l’interprétation d’un spécialiste lorsqu’aucun radiologue n’est présent sur place, notamment pendant les périodes de garde ;
• l’accès à un second avis spécialisé auprès d’un centre habitué aux problèmes complexes ;
• la possibilité d’organiser des réunions de téléconférence.

Les systèmes d’information radiologique (SIR) et les réseaux d’images (PACS) facilitent la mise en place de systèmes de téléradiologie. La fonction peut être intégrée aux stations de diagnostic, ce qui permet de transmettre facilement les examens. Pour qu’un réseau soit utile, ses objectifs et ses intervenants doivent être définis. Bien utilisée, la téléradiologie peut favoriser la coopération entre établissements, contribuer à la formation de radiologues non spécialisés et améliorer l’offre de soins.

Les progrès de l’imagerie ont contribué à améliorer la prise en charge : ils permettent souvent de répondre rapidement aux questions posées et d’éviter des explorations invasives ou douloureuses. Mais l’accès simplifié à des examens sophistiqués peut rendre le patient passif et réduire la place de l’examen clinique.

Quand le patient participe à l’interrogatoire et à l’examen physique attentif, il est un acteur de la démarche diagnostique. À l’inverse, la prescription presque automatique d’une batterie d’examens complexes après un examen sommaire peut le réduire à un objet dont on examine l’image. Cette évolution risque d’appauvrir l’examen clinique et la relation médecin-malade.

Une prescription rapide peut parfois être justifiée, mais elle ne doit pas devenir systématique : par exemple, une radiographie peut être prescrite en urgence lors d’un traumatisme de la cheville sans que le patient ait été examiné. Il ne faudrait pas que la même habitude conduise à réaliser systématiquement un scanner du crâne après tout traumatisme crânien ou un scanner abdominal devant toute douleur abdominale. La rapidité peut fluidifier le parcours du patient, mais cette simplification peut devenir excessive.

Un examen de contrôle demandé par le malade pour suivre une évolution peut parfois être remplacé par l’entretien et l’examen physique. De même, des scanners peuvent être réalisés chez des patients manifestement en fin de vie, peut-être parce que la réalité de la situation n’a pas été expliquée au malade et à sa famille. L’imagerie peut alors servir de refuge face à cette situation et contribuer à mettre à distance le corps souffrant, anxieux ou douloureux.

La prescription systématique risque ainsi d’uniformiser et de simplifier la démarche médicale, en faisant perdre, derrière la technologie, la dimension humaine.