MDCT: Risque et récompense

Depuis plus de trois décennies, la tomodensitométrie est un outil d’imagerie diagnostique important.1,2 En particulier, les progrès technologiques des 5 dernières années ont influencé les schémas d’utilisation de la tomodensitométrie. En termes simples, nous utilisons la tomodensitométrie plus fréquemment.3 Le principal progrès technique responsable de cette augmentation a été la tomodensitométrie multidétecteur (TDM), offrant à la fois une numérisation plus rapide et un potentiel d’amélioration de la qualité d’image.2 Cette technologie a eu plusieurs conséquences importantes. Premièrement, il y a plus d’options (et donc de protocoles) pour l’évaluation CT. Ces options impliquent la manipulation de divers paramètres de tomodensitométrie qui contrôlent la quantité de rayonnement délivré, un déterminant direct de la qualité de l’image.4,5 Bien qu’il existe de nombreuses options, certaines d’entre elles sont inappropriées en ce sens que la quantité de rayonnement reçue par un patient est supérieure à ce qui est nécessaire pour obtenir un examen diagnostique.6,7 Étant donné que la quantité de rayonnement délivrée par la tomodensitométrie chevauche la quantité de rayonnement qui a été déclarée responsable du cancer,8 il s’agit d’un coût de la tomodensitométrie. C’est cette reconnaissance qu’il existe un risque potentiel (et beaucoup soutiennent un risque tangible) de rayonnement qui a motivé bon nombre des développements techniques récents avec la tomodensitométrie. Autrement dit, il est de plus en plus nécessaire d’équilibrer la qualité de l’image par rapport au risque. Pour ces raisons, les documents suivants examineront les modèles d’utilisation récents et projetés, discuteront de la technologie et des progrès technologiques de la tomodensitométrie et de leurs effets sur les applications cliniques, et résumeront certaines des applications cliniques récentes ainsi que ce que nous savons (et ne savons pas) du risque de radiation associé à la tomodensitométrie.

Modèles d’utilisation de la tomodensitométrie

Depuis son introduction au début des années 1970, la tomodensitométrie est devenue un outil inestimable en imagerie diagnostique.1 Plus important encore, l’utilisation de la tomodensitométrie augmente. On ne sait pas absolument combien d’examens de tomodensitométrie sont effectués aux États-Unis ou dans le monde par an. Les estimations incluent jusqu’à 65 millions d’examens de tomodensitométrie effectués chaque année aux États-Unis.9 Si nous supposons que les États-Unis représentent environ 25% du total mondial,3 cela signifie qu’il y a potentiellement 260 millions d’examens de tomodensitométrie effectués dans le monde. Si l’on considère simplement le nombre d’examens de tomodensitométrie effectués aux États-Unis, compte tenu de la population américaine de 290 000 000,10 selon le recensement de 2002, les examens de tomodensitométrie sont effectués à raison d’un pour quatre ou cinq personnes. Pour les enfants, les estimations vont de 600 000 à 1,3 million d’examens aux États-Unis par an.3 Cependant, des données récentes de Mettler et al ont suggéré qu’il pourrait s’agir d’une sous-estimation, car environ 11% de tous les examens de tomodensitométrie peuvent être obtenus dans le groupe d’âge pédiatrique.11 En appliquant ce pourcentage à 65 millions d’examens annuels aux États-Unis, le nombre d’examens tomodensitométriques pédiatriques peut être plus de dix fois plus élevé que prévu.

Le nombre d’examens de tomodensitométrie a également considérablement augmenté au cours des 20 dernières années. Plusieurs sources aident à souligner ce point.3,9,12 Par exemple, sur une période de 14 ans se terminant en 1995, le nombre d’examens de tomodensitométrie a été multiplié par sept. Une autre estimation couvrant une période de 18 ans était que le nombre d’examens est passé de 3,6 millions à 33 millions, soit une augmentation de plus de 800%. D’autres sources suggèrent que l’utilisation de la tomodensitométrie devrait augmenter à un rythme d’environ 10 % à 15 % par année.13 De plus, ces chiffres ne reflètent pas la trajectoire d’utilisation actuelle. C’est-à-dire que la technologie multidétecteur la plus récente continue de stimuler et d’accélérer l’utilisation grâce à une valeur améliorée dans les applications traditionnelles ainsi que dans les nouvelles applications. Les applications traditionnelles comprennent une meilleure évaluation des traumatismes, ainsi que la détection et la surveillance du cancer. Les nouvelles applications, au cours des 5 dernières années, comprennent l’angiographie par tomodensitométrie (CTA) des structures cardiaques et vasculaires, l’évaluation de l’embolie pulmonaire, l’évaluation urologique (par exemple, les calculs rénaux), l’évaluation de l’appendicite, l’obstruction intestinale et le dépistage de la maladie coronarienne et du cancer. Notamment, ces nouvelles applications sont fréquemment rencontrées dans des conditions médicales, ce qui se traduit par une évaluation fréquente de la tomodensitométrie. C’est cette application en plein essor de la nouvelle technologie MDCT pour les indications médicales courantes, en particulier la tomodensitométrie de dépistage, qui accélérera probablement la fréquence des examens ayant d’importantes ramifications socio-économiques en matière de soins de santé.14,15 Parallèlement à cette utilisation croissante, et en partie en raison de l’attention accrue portée aux risques radiologiques, il y a eu un appel à la réglementation et aux normes de pratique.3,16 Un examen de ces normes dépasse le cadre du présent article, mais le lecteur est renvoyé à une source qui sera disponible au début de 2004.3

Technologie, Technique

Lors d’un examen par tomodensitométrie, l’individu est allongé sur un lit, également appelé table. Cette table passe par un portique qui contient la source de rayons X opposée (180 ?) les détecteurs de rayons X. Ce portique tourne continuellement autour du patient pendant que la table se déplace à travers le portique. Les images sont formées en fonction du caractère (énergie et quantité) du faisceau de rayons X qui frappe les détecteurs après son passage à travers l’individu. Le personnage est affecté par les différents organes et structures à travers lesquels il passe. Comme avec une caméra 35 mm conventionnelle, une variété de paramètres (sélectionnés par le technologue CT sur la console du scanner) contrôle la quantité et l’énergie des rayons X. Des exemples de ces réglages incluent le courant de tube (milliampérage ou mA), le kilovoltage de pointe (kVp) et la vitesse de rotation de l’équipement de portique ou la vitesse de déplacement de la table à travers le portique. Ces paramètres contribuent à la formation et à la qualité de l’image.

Au début des années 1990, la technologie CT: bague collectrice a fait un grand bond en avant. Il a libéré le portique pour qu’il tourne en continu, sans entrave par des fils et des câbles, ce qui signifiait auparavant qu’une à deux rotations dans le sens horaire devaient être suivies d’une à deux rotations dans le sens antihoraire pour empêcher l’appareil d’enroulement de se lier. Ce saut a été appelé CT hélicoïdal (ou en spirale); le terme représente essentiellement un tracé du trajet en spirale du faisceau de rayons X le long du patient en raison de la rotation continue du portique pendant que la table (et le patient) se déplaçaient à travers le portique. De plus, les détecteurs de rayons X ont continué d’évoluer au fil de plusieurs itérations, ce qui se traduit généralement par un piégeage et une conversion plus efficaces et plus efficients des rayons X. En 1998, la technologie des détecteurs a de nouveau progressé afin que plusieurs rangées de détecteurs puissent capturer et convertir simultanément les rayons X. Cet avancement est appelé CT multislice ou multidétecteur. Au cours des 5 dernières années, le nombre de rangées de détecteurs est passé d’une seule rangée (le premier CT hélicoïdal), de sorte que les fabricants proposent désormais des MDCT à 16 rangées (ou 16 tranches). Fondamentalement, le nombre accru de détecteurs permet la conversion d’un faisceau de rayons X plus large pour chaque rotation. L’un des avantages de ce faisceau plus large est que le patient peut désormais traverser le scanner à rayons X plus rapidement. Par exemple, les scans MDCT dans la poitrine ou l’abdomen chez les jeunes enfants peuvent être effectués régulièrement en 2 à 5 secondes. L’amélioration de la qualité d’image résulte également de l’évolution de cette technologie.

Une numérisation plus rapide présente plusieurs avantages. Tout d’abord, chez les enfants, la sédation est moins souvent nécessaire. C’est un avantage substantiel par rapport aux longs temps d’acquisition d’images pour l’IRM (chaque séquence d’IRM peut prendre plusieurs minutes à acquérir, et le nombre total de séquences signifie une durée d’examen typiquement de 30 à 60 minutes). L’imagerie rapide réduit également l’utilisation des ressources nécessaires à la sédation pédiatrique, ce qui représente une économie considérable.17 C’est l’une des raisons pour lesquelles, chez les enfants, la TDM est pratiquée plus fréquemment que la MR pour des applications similaires. Une imagerie plus rapide diminue également les artefacts de mouvement, en particulier chez les patients qui ont une capacité de rétention respiratoire limitée pendant la numérisation, tels que les jeunes enfants. Un balayage plus rapide a également été appliqué pour « geler » un mouvement périodique tel que celui avec le cœur pour une évaluation cardiaque et coronarienne. Bien que le débit soit potentiellement amélioré par une analyse plus rapide, une grande partie du temps d’analyse du patient est consacrée à la configuration de l’analyse, à la préparation du patient et au nettoyage de la pièce. Néanmoins, il y a une certaine amélioration du débit avec un MDCT plus rapide.

Figure 1. Garçon de dix ans souffrant de douleur et d’enflure de son membre inférieur gauche pendant plusieurs mois. (a) La radiographie latérale montre un cortex sclérosé et épaissi du tibia gauche. (b) L’image axiale d’un examen CT au milieu du tibia montre une petite zone de lucence avec une zone plus centrale de sclérose dense? le nidus (grande flèche). Notez l’épaississement environnant et la sclérose du tibia (petites flèches). Cette zone lucente représente le centre d’une tumeur osseuse bénigne, un ostéome ostéoïde. (c) La reconstruction de l’ensemble de données axiales dans un plan sagittal démontre bien le nidus et la scélorose sans artefacts.

Un autre avantage de la technologie MDCT est que des tranches plus minces peuvent être obtenues. L’avantage des tranches plus fines est d’améliorer les détails, en particulier la netteté de l’image (ou résolution spatiale). Le MDCT le plus récent utilisant des épaisseurs de tranches minces (submillimétriques) offre la possibilité de représentations multiplanaires (par exemple, coronales et sagittales) et tridimensionnelles de structures (figure 1), qui sont essentiellement exemptes d’artefacts qui ont affecté les anciennes technologies de tomodensitométrie.18 Les images peuvent maintenant être reconstruites rapidement et efficacement dans plusieurs plans avec des détails qui auraient été obtenus si le balayage avait été effectivement obtenu dans le plan. Cela évite des plans supplémentaires, par exemple pour les tomodensitogrammes d’anomalies squelettiques, réduisant ainsi le temps, le coût et l’exposition aux radiations. Un autre progrès technique comprend des détecteurs plus efficaces et une nouvelle technologie qui améliore la qualité et la vitesse des images reconstruites.

D’autres avancées technologiques incluent la fluoroscopie par tomodensitométrie et la combinaison de la tomographie par émission de positons et de la tomodensitométrie (TEP-TDM). Avec la fluoroscopie par tomodensitométrie, les procédures interventionnelles telles que les aspirations, les biopsies et les drainages d’abcès peuvent être facilitées en utilisant des informations transversales à titre indicatif.19,20 TEP-TDM représente un « mélange » où les images fonctionnelles de TEP (zones d’activité métabolique accrue du cancer, par exemple) sont combinées à la TDM (pour une localisation anatomique améliorée).21, 22 La TEP-CT, en particulier, a été un outil puissant et en pleine expansion dans de nombreuses pratiques.

Applications de tomodensitométrie

À chaque augmentation du nombre de détecteurs, le MDCT a souvent été accueilli avec un certain scepticisme quant aux avantages vantés, mais chaque fois a été rapidement considéré comme précieux pour des examens plus rapides, des options de numérisation plus flexibles et une qualité d’image améliorée, assimilant une opportunité de diagnostic améliorée et une application clinique.

Certaines des applications récemment rapportées pour la TDM comprennent l’évaluation de la poitrine et de l’abdomen. Dans la poitrine, ces investigations comprennent l’évaluation des nodules, de l’embolie pulmonaire, des structures cardiovasculaires, y compris les artères coronaires, les voies respiratoires et la paroi thoracique.23-28 Les indications sur l’abdomen et le bassin comprennent l’endoscopie virtuelle des voies urinaires; l’évaluation du cancer des voies urinaires, des calculs et des troubles congénitaux; les troubles vasculaires; l’appendicite; et l’obstruction intestinale.29-35 La tomodensitométrie de dépistage comprend la détection du cancer du poumon, du cancer du côlon, de la maladie coronarienne et du dépistage du corps entier.14 Ensemble, ces examens et ces enquêtes démontrent le rôle vaste et croissant des nouvelles technologies de tomodensitométrie en médecine.

Les coûts de CT incluent le risque de rayonnement

Avec ces avantages, cependant, est venu une reconnaissance d’un coût potentiel que le rayonnement. Il y a plus de 2 ans, cette question a été soulignée par une série d’articles dans l’American Journal of Roentgenology traitant des enfants et du risque de cancer lié à la radiothérapie par tomodensitométrie, d’un excès d’exposition aux radiations et des techniques pour réduire cette exposition.36-38 Depuis ce temps, l’orientation des fabricants et la pratique des examens de tomodensitométrie, chez les adultes et les enfants, ont lentement changé, reconnaissant le coût potentiel des radiations. Cela a été relativement négligé pendant de nombreuses années.

Il y a un débat sur le risque de radiation. Fondamentalement, des études peuvent étayer l’affirmation selon laquelle la quantité de rayonnement (faible exposition) dans la tomodensitométrie n’est pas associée à un risque accru de développer un cancer mortel39,40, et des études peuvent montrer que la quantité de rayonnement dans la tomodensitométrie est un facteur de risque de cancer.38 À ce stade, la posture la plus répandue est celle-ci: les doses de rayonnement délivrées par tomodensitométrie chevauchent celles qui présentent un risque accru significatif de cancer. Les partisans de ce point de vue ont souligné que même un seul scanner chez un enfant peut augmenter le risque de mortalité par cancer à vie.38 Ce qui n’est pas débattu, ce sont les faits selon lesquels les enfants sont plus sensibles aux rayonnements que les adultes, ont une durée de vie plus longue pour manifester un cancer induit par les rayonnements (qui peut prendre des décennies à se développer) et ont été régulièrement exposés à une quantité excessive de rayonnement provenant de la tomodensitométrie. Les doses de tomodensitométrie se chevauchent et peuvent même dépasser une exposition de faible niveau.3 De plus, la tomodensitométrie est la source de rayonnement la plus importante après l’exposition au fond (y compris au radon).11,41 Quelle que soit sa posture, il est prudent de minimiser l’exposition inutile aux radiations. Comme indiqué dans le rapport de 2000 du Comité scientifique des Nations Unies pour les effets des rayonnements ionisants (UNSCEAR), « Il convient toutefois de noter que l’incapacité de détecter les risques accrus à de très faibles doses ne signifie pas que ces augmentations n’existent pas. »41 Notre posture devrait être de minimiser la quantité de rayonnement à laquelle les individus sont exposés pendant la tomodensitométrie. De toute évidence, les innovations récentes en tomodensitométrie et les positions prises par les fabricants sur le marché ont été de mettre l’accent sur les mesures prises pour gérer le rayonnement.

Bon nombre des progrès techniques, en particulier au cours des 2 dernières années, visent à gérer la dose de rayonnement. Ceux-ci incluent la modulation automatique du courant de tube (ATCM) et des recommandations pour le balayage basé sur la taille dans la population pédiatrique.

L’ATCM est une nouvelle méthode dans laquelle l’un des paramètres de balayage, le courant du tube à rayons X, est automatiquement ajusté pendant le balayage pour tenir compte de l’épaisseur, de la forme ou d’une partie du corps du patient scanné.42-44 Le principe sous-jacent à l’ATCM est qu’il peut y avoir différentes exigences pour le courant du tube pendant le balayage. Un courant de tube plus élevé (qui génère plus de particules de rayons X) est nécessaire pour traverser des tissus plus denses tels que le foie par rapport aux poumons remplis d’air; pour les zones de section transversale plus épaisses, telles que le corps côte à côte par rapport à l’avant vers l’arrière, pendant le 360? rotation du faisceau de rayons X autour du patient; ou chez les petits enfants ou les adultes plus minces par rapport aux adultes plus épais. Jusqu’à ce point, un seul courant de tube (généralement relativement élevé pour pénétrer dans les tissus les plus denses) était utilisé pour l’ensemble du scanner. La plupart des fabricants ont maintenant intégré une sorte d’ATCM qui ajustera le courant du tube au niveau nécessaire (réduisant ainsi le rayonnement) dans les régions du corps ou des parties du balayage où moins de courant du tube est requis.

Un inconvénient de la technologie MDCT moderne est que la numérisation a été plus complexe avec beaucoup plus d’options. Il peut être assez difficile de déterminer quel type de réglage doit être utilisé pour diverses conditions médicales. L’industrie a récemment fourni des lignes directrices et des protocoles de tomodensitométrie pédiatrique qui intègrent des paramètres basés sur l’âge ou la taille 45, car les jeunes enfants n’ont pas besoin ou n’ont pas besoin des mêmes types de paramètres (tels que le courant du tube) que ceux chez les adultes.36 Il y a trois ans, ce type d’ajustement était rare, la plupart des pratiques utilisant une philosophie « taille unique « .

Un autre inconvénient est que la technologie CT est relativement coûteuse: un nouveau scanner MDCT coûte 1 à 1 to.5 millions. C’est particulièrement un problème avec les progrès rapides au cours des 5 dernières années. Au moment où un nouveau scanner a été installé, une technologie plus récente était souvent disponible ou bientôt disponible. La justification de dépenser ce genre d’argent dépasse l’intention de cet article. Quoi qu’il en soit, la pénétration des nouveaux scanners à 16 tranches augmente rapidement aux États-Unis. Que cela soit dicté par le marché (disposer de la technologie la plus récente), en raison des avantages reconnus, ou (probablement le cas) une combination3 des deux n’est pas pertinent. Cette conversion est en cours.

En fin de compte, ce qui doit être déterminé, c’est le rapport coûts-avantages. Cela dépendra d’une multitude de facteurs façonnés par l’expérience individuelle, les directives de pratique et les normes, le tout aidé par une enquête scientifique. Bien que beaucoup ait été fait pour définir la qualité diagnostique de la tomodensitométrie en imagerie médicale, par exemple pour le diagnostic d’appendicite, de troubles urologiques et d’embolie pulmonaire, l’équilibrage de ceux-ci par rapport au risque (c’est-à-dire les radiations) est moins clair, et l’évaluation de l’évolution réelle des résultats du patient (en particulier avec la tomodensitométrie de dépistage) en est encore à ses balbutiements. Il y a un long chemin à parcourir pour définir le rapport coût-bénéfice pour la tomodensitométrie moderne. Ce qui est clair, c’est que l’expérience empirique, particulièrement évidente grâce à l’achat des scanners les plus récents, est le moteur de l’utilisation. Sous-entendu, les radiologues ont accepté que la tomodensitométrie soit un outil de plus en plus utile.

Conclusion

En conclusion, la tomodensitométrie est une modalité d’imagerie centrale. La technologie récente a été responsable d’une utilisation croissante, à la fois par de nouvelles applications et des applications pour les troubles courants. Les avantages de cette technologie, en particulier une numérisation plus rapide et la possibilité d’obtenir des tranches minces et de haute qualité, doivent maintenant être équilibrés par rapport aux coûts. Un coût notable est l’exposition aux rayonnements. Les progrès ont fourni de nouvelles possibilités de numérisation, mais aussi d’importantes possibilités de gestion de la dose de rayonnement. Le rôle de la CT devra être clarifié en combinant la recherche, l’éducation (y compris les normes de pratique) et les innovations des fabricants.

Donald P. Frush, MD, est chef de la radiologie pédiatrique, division de radiologie pédiatrique, professeur agrégé de radiologie, Département de radiologie, Duke University Medical Center, Durham, Caroline du Nord.

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