Performance diagnostique de la radiographie de thorax double ...
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<strong>Performance</strong> <strong>diagnostique</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong><strong>radiographie</strong> <strong>de</strong> <strong>thorax</strong> <strong>double</strong> énergiepar rapport à <strong>la</strong> <strong>radiographie</strong> simpleV Bricot, O Delval, F Saccardy, S Ve<strong>la</strong>sco, M Bihan, F Staub, C Prevost,JP Tasu
INTRODUCTIONRappels sur <strong>la</strong> <strong>radiographie</strong> pulmonaire- métho<strong>de</strong> d’imagerie simple- outil indispensable <strong>de</strong> <strong>la</strong> pratique clinique quotidienne- <strong>la</strong> <strong>radiographie</strong> numérisée constitue une <strong>de</strong>s évolutions majeures <strong>de</strong> <strong>la</strong><strong>radiographie</strong> conventionnelle- <strong>la</strong> numérisation <strong>de</strong>s <strong>radiographie</strong>s a ouvert <strong>de</strong> nouvelles perspectives dans letraitement <strong>de</strong> l’image comme <strong>la</strong> possibilité <strong>de</strong> soustraire <strong>de</strong>s images
RAPPELS SUR LA TECHNIQUE DOUBLE ENERGIE- La technique <strong>de</strong> <strong>double</strong> énergie est basée sur <strong>la</strong> soustraction réciproque <strong>de</strong><strong>de</strong>ux <strong>radiographie</strong>s exposées à haute et basse énergie- L’ énergie dont il est question correspond à celle <strong>de</strong>s photons X employés- Il s’agit en fait d’une énergie moyenne car les tubes à rayons X ne peuventfournir un rayonnement mono-énergétique
QUELS INTERETS ?Elle permet d’obtenir, par un traitement algorithmique, <strong>de</strong>ux <strong>radiographie</strong>ssoustraites1. - Une <strong>radiographie</strong> « os » où le contraste <strong>de</strong>s tissus mous est nettement diminuéet le contraste <strong>de</strong>s éléments anatomiques calcifiés est « rehaussé »2.- Une <strong>radiographie</strong> « tissu mou » où le contraste <strong>de</strong>s tissus calcifiés est presquetotalement effacé <strong>la</strong>issant apparaître les parties molles
LA TECHNIQUE DOUBLE ENERGIESOUSTRACTIONRadiographiebasse énergie“os”Traitement“Os”Images brutesRadiographiehaute énergieSoustraction“Tissusmous”TraitementTraitementTissus“mous”Standard
LA TECHNIQUE DOUBLE ENERGIELES IMAGES OBTENUESRadio standard haute énergieImage tissu mouImage os(soustraction)(soustraction)
Sur quelle base physique repose cette soustraction ?
LA TECHNIQUE DOUBLE ENERGIEBASE PHYSIQUELa <strong>radiographie</strong> <strong>double</strong> énergie exploite <strong>la</strong> variation du coefficient d’atténuation µen fonction <strong>de</strong> l’énergie du rayonnement X utilisé- le coefficient d’atténuation µ est une caractéristique du tissu traversé- plus le tissu est composé d’élément <strong>de</strong> numéro atomique (Z) élevé et plus cecoefficient est élevé- ce coefficient est variable en fonction <strong>de</strong> l’énergie du rayonnement etd’autant plus que le milieu traversé présente un Z moyen élevé
OsTissu mouOsTissu mouBasseénergieHauteénergieCoefficient d’atténuation en fonction <strong>de</strong> l’énergie du faisceau inci<strong>de</strong>ntL’os et les tissus mous ayant un Z différent, ont une atténuation différente, cette différenceétant plus importante si l’énergie inci<strong>de</strong>nte est faible (zone entourée en vert))
HISTORIQUE DE LA DOUBLE ENERGIELa première technique a été celle <strong>de</strong> <strong>la</strong> simple exposition : un filtre étaitutilisé pour arrêter le rayonnement <strong>de</strong> basse énergie ce qui permettaitd’obtenir <strong>de</strong>ux images, une haute énergie et une basse.Cette technique réduisait le signal (en raison du filtre) <strong>de</strong> l’image hauteénergie, à irradiation équivalente.FILTRERAYONXRADIOGRAPHIE BASSE ENERGIERADIOGRAPHIE HAUTE ENERGIE
HISTORIQUE DE LA DOUBLE ENERGIELA TECHNIQUE DOUBLE ENERGIE DOUBLE EXPOSITIONLa technique <strong>double</strong> énergie <strong>double</strong> exposition consiste à réaliser <strong>de</strong>uxexpositions successives, une à haute énergie et une à basse énergie.L’intérêt <strong>de</strong> cette métho<strong>de</strong> est <strong>de</strong> conserver un rapport signal bruitoptimal et d’obtenir une meilleure séparation énergétique <strong>de</strong>s <strong>de</strong>uxfaisceaux.Le problème principal est <strong>de</strong> limiter les artéfacts <strong>de</strong> mouvements entreles <strong>de</strong>ux expositions en réduisant <strong>la</strong> <strong>la</strong>tence inter-exposition.X BASSE TENSION60 KVX HAUTE TENSION120 KVRADIOGRAPHIE BASSE ENERGIERADIOGRAPHIE HAUTE ENERGIEDETECTEUR
Sabol JM et al. Proc SPIE 2001Exposition haute énergiehaut kVIllustration du spectre énergétiqueobtenu avec <strong>la</strong> technique simple et<strong>double</strong> exposition. Elle met enévi<strong>de</strong>nce l’amélioration <strong>de</strong> <strong>la</strong>séparation énergétique par <strong>la</strong>technique <strong>double</strong> expositionpermettant une meilleuresoustraction.
QUELS BENEFICES ATTENDRENT DE LA DOUBLEENERGIE?L’obtention d’un cliché partie molle et d’un cliché os <strong>de</strong>vrait permettre <strong>de</strong>mieux analyser chacun <strong>de</strong> ces éléments séparément.Il existe quelques étu<strong>de</strong>s qui montrent <strong>de</strong>s résultats en faveur <strong>de</strong>l’utilisation <strong>de</strong> cette technique par rapport à <strong>la</strong> technique standard.- une amélioration <strong>de</strong> le performance <strong>diagnostique</strong> <strong>de</strong> détection <strong>de</strong>snodules pulmonaires en général et une caractérisation plus aisée <strong>de</strong> <strong>la</strong>charge calcique <strong>de</strong>s nodules pulmonaires ( Fraser RG Radiology 1986)- une amélioration <strong>de</strong> <strong>la</strong> performance <strong>diagnostique</strong> <strong>de</strong> détection <strong>de</strong>s lésionsthoraciques calcifiées en général ( médiastinales, pleurales, nodulespulmonaires calcifiés) (Fischbach F et al. AJR 2003)- une amélioration <strong>de</strong> <strong>la</strong> performance <strong>diagnostique</strong> <strong>de</strong> détection <strong>de</strong>snodules pulmonaires non calcifiés (Ricke J et al. Eur Radiol 2003)
QUELS BENEFICES ATTENDRENT DE LA DOUBLEENERGIE?Néanmoins, cette technique a été peu analysée <strong>de</strong> façon globale, sanssélection a priori <strong>de</strong>s cas où elle serait intéressante (nodule pulmonaire,calcification..)Ainsi, aucune étu<strong>de</strong> portant sur l’analyse d’autres anomalies que lesnodules pulmonaires et <strong>de</strong>s lésions thoraciques calcifiées n’est publiée.Notre objectif est donc d’évaluer l’apport <strong>de</strong> <strong>la</strong> technique <strong>de</strong> <strong>double</strong>énergie dans <strong>la</strong> détection <strong>de</strong> l’ensemble <strong>de</strong>s anomalies pouvant êtredécrites sur une <strong>radiographie</strong> pulmonaire en inci<strong>de</strong>nce <strong>de</strong> face .
MATERIELS ET METHODES• Étu<strong>de</strong> prospective, mono-centrique, incluant <strong>de</strong>s patientsvolontaires, sélectionnable s’il avaient bénéficié d’un scannerthoracique le jour même.• Critères d’inclusion :- patient adulte- consentement du patient• Critères d’exclusion- patient mineur-grossesse- patient ne pouvant supporter ou présentant une contreindicationà <strong>la</strong> verticalisation
MATERIEL ET METHODESTechnique <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>radiographie</strong> <strong>double</strong> énergie :- Réalisée dans les <strong>de</strong>ux heures suivants le scanner thoracique- <strong>radiographie</strong> pulmonaire <strong>double</strong> énergie <strong>de</strong> face en inci<strong>de</strong>ncepostéro antérieure avec <strong>la</strong> technique <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>double</strong> exposition- détecteur : capteur p<strong>la</strong>n silicium /CsI ( Revolution XQ/i, GeneralElectric Health Care, USA)
MATERIEL ET METHODESLecture <strong>de</strong>s <strong>radiographie</strong>s<strong>radiographie</strong> pulmonaire standardLecture premièreFiche <strong>de</strong> lectureRadiographie standard+Fiche <strong>de</strong> lecture<strong>radiographie</strong>s soustraitesDeuxième lectureLecture en consensus(JPT, OD, VB)
FICHE DE LECTUREMATERIEL ET METHODESPour chaque lecture, les anomalies étaient regroupées en c<strong>la</strong>sse selon lesitems suivants :- Nodule- Anomalie pleurale- Anomalie bronchique- Anomalie interstitielle- Anomalie du cadre osseux- Anomalie médiastinale- Autres anomaliesA chaque anomalie décrite, un indice <strong>de</strong> confiance a été donné comprisentre 1 et 4 ( peu probable, possible, probable, sûr)
MATERIEL ET METHODESRELECTURE AVEC L’EXAMEN DE REFERENCEEn cas d’interprétation discordante entre <strong>la</strong> <strong>radiographie</strong> standard et <strong>la</strong><strong>radiographie</strong> avec images soustraites, les images ont été comparées avec <strong>la</strong>technique <strong>de</strong> référence (le scanner thoracique)- La relecture <strong>de</strong>s scanners a été faite en consensus <strong>de</strong>s troislecteurs radiologues (JPT, OV, VB)positifs)- Les anomalies ont été c<strong>la</strong>ssées en FP (faux positifs) ou VP (vrais
MATERIEL ET METHODESANALYSE STATISTIQUE• Analyse <strong>de</strong>scriptive- popu<strong>la</strong>tion- anomalie (s)• Analyse comparative- du nombre <strong>de</strong> VP et FP pour chaque type d’anomalie par test Khi2.- <strong>de</strong> l’indice <strong>de</strong> confiance pour chaque type d’anomalie par T-test.
RESULTATANALYSE DESCRIPTIVE : POPULATION• 97 patients inclus• âge moyen : 64 ans• 69 hommes et 28 femmes ( sex ratio H/F = 2,5)• âges extrêmes : 32 – 94 ans
RESULTATANALYSE DESCRIPTIVE : LECTURE DES RADIOGRAPHIES• 97 cas au total• 56 cas <strong>de</strong> lecture concordante, <strong>radiographie</strong> standard, <strong>radiographie</strong> <strong>double</strong>énergie (14 <strong>radiographie</strong>s interprétées comme normales)• 41 cas où l’interprétation <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>radiographie</strong> standard étaient discordantesavec <strong>la</strong> <strong>radiographie</strong> <strong>double</strong> énergie.Dont un cas <strong>de</strong> <strong>radiographie</strong> standard normale interprétée pathologiqueavec <strong>la</strong> <strong>double</strong> énergie
RESULTATANALYSE COMPARATIVE : NODULE• 11 VP et 4 FP en faveur <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>double</strong> énergie mais sans différencesignificative du nombre <strong>de</strong> nodules détectés (p=0,2796)• Augmentation significative <strong>de</strong>s indices <strong>de</strong> confiance pour l’ensemble<strong>de</strong>s nodules (+ 0,4 en moyenne, p=0,0028) sauf pour :- nodules non calcifiés (p=0.06)- nodules situés en superposition osseuse (p=0,06)- on note toutefois une tendance à <strong>la</strong> significativité pour ces <strong>de</strong>ux<strong>de</strong>rniers cas (p ≅ 0,05)
RESULTATANALYSE COMPARATIVE : NODULE• augmentation significative <strong>de</strong> l’indice <strong>de</strong> confiance pour l’ensemble<strong>de</strong>s nodules VP (+ 0,9 p
RESULTATANALYSE COMPARATIVE : ANOMALIE PLEURALE• 2 VP en faveur <strong>de</strong> <strong>la</strong> technique <strong>double</strong> énergie et 1 FP en défaveur<strong>de</strong> <strong>la</strong> technique <strong>double</strong> énergie• absence <strong>de</strong> différence significative du nombre <strong>de</strong> VP et FP (p= 0,42)• absence <strong>de</strong> différence significative <strong>de</strong>s indices <strong>de</strong> confiance (p= 0,13)
RESULTATANALYSE COMPARATIVE : ANOMALIE MEDIASTINALE• 3 VP supplémentaires en faveur <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>double</strong> énergie• absence <strong>de</strong> différence significative du nombre <strong>de</strong> VP et FP (p=0,42)• absence <strong>de</strong> différence significative <strong>de</strong>s indices <strong>de</strong> confiance(p=0,096)
RESULTATANALYSE COMPARATIVE : ANOMALIE OSSEUSE• 5 VP supplémentaires en faveur <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>double</strong> énergie• absence <strong>de</strong> différence significative du nombre <strong>de</strong> VP et FP(p=0,2951)• absence <strong>de</strong> différence significative <strong>de</strong>s indices <strong>de</strong> confiance(p=0,1176) mais tendance à l’augmentation d’environ +0,8 enmoyenne
RESULTATANALYSE COMPARATIVE : AUTRES ANOMALIESAnomalies bronchiques, interstitielles• Absence <strong>de</strong> paire radiographique discordante
ILLUSTRATIONS
CAS 1Nodule pulmonaire et ganglion hi<strong>la</strong>ire calcifié . La <strong>radiographie</strong> soustraite « os » apermis <strong>de</strong> bien mettre en évi<strong>de</strong>nce <strong>la</strong> charge calcique et <strong>de</strong> visualiser un ganglioncalcifié supplémentaire (flèche rouge)
CAS 1CONTRÔLE TDM
CAS 2La lésion calcifiée a seulement été détectée sur <strong>la</strong> <strong>radiographie</strong> soustraite « os » mais visible a posteriorisur <strong>la</strong> <strong>radiographie</strong> standard et interprétée comme un nodule calcifié.
CAS 2CONTRÔLE TDMIl s’agissait en fait d’une p<strong>la</strong>que pleurale calcifiée. La <strong>double</strong> énergie a donc amélioré <strong>la</strong> sensibilité <strong>de</strong>cette <strong>radiographie</strong> pour détecter une anomalie calcifiée mais reste moins puissante que <strong>la</strong>tomo<strong>de</strong>nsitométrie, comme toute technique d’imagerie en projection.
CAS 3Un nodule est détecté en projection costale, mais <strong>la</strong> soustraction « tisssu mou » ne met pas en évi<strong>de</strong>nce<strong>de</strong> nodule au même emp<strong>la</strong>cement. La soustraction « os » montre plutôt une con<strong>de</strong>nsation osseusefaisant rec<strong>la</strong>sser cette lésion initialement considérée comme « nodule » en « anomalie costale calcifiée»
CAS 3CONTRÔLE TDMLe scanner confirme l’existence d’une con<strong>de</strong>nsation costale focale
CAS 4Dans le cas suivant, le nodule visualisé en projection basi-thoracique droite avec <strong>la</strong> soustraction « tissumou » n’a pas été détecté en première lecture avec <strong>la</strong> <strong>radiographie</strong> standard, vraisemb<strong>la</strong>blement à cause<strong>de</strong>s multiples superpositions.
CAS 4CONTRÔLE TDMLe scanner confirme <strong>la</strong> présence du nodule et caractérise mieux <strong>la</strong> lésion en mettant en évi<strong>de</strong>nce unep<strong>la</strong>ge <strong>de</strong> « verre dépoli » périphérique
CAS 5Cette masse pulmonaireapicale droite est bienentendu détectée par <strong>la</strong><strong>radiographie</strong> pulmonairesans soustraction mais <strong>la</strong>soustraction « tissu mou» en effacant lessuperpositions osseuses,nombreuses dans cetterégion anatomique ,permet <strong>de</strong> mieuxdélimiter cette lésion.
CAS 6Multiples lésions osseuses con<strong>de</strong>nsantes secondaires .Les flèches rouges montrent <strong>de</strong>s lésions con<strong>de</strong>nsantes passées inaperçues sur <strong>la</strong> <strong>radiographie</strong> standar<strong>de</strong>t plus évi<strong>de</strong>nte par <strong>la</strong> soustraction « os ».
CAS 6CONTRÔLE TDMLe scanner confirme <strong>la</strong> présence <strong>de</strong>s lésions osseuses con<strong>de</strong>nsantes.
CAS 7Lésion costale lytique suspectée sur <strong>la</strong> <strong>radiographie</strong> et paraissant évi<strong>de</strong>nte avec <strong>la</strong> soustraction « os » (amélioration <strong>de</strong> <strong>la</strong> confiance <strong>diagnostique</strong>)
CAS 7CONTRÔLE TDMLe scanner retrouve une lyse <strong>de</strong> l’arc antérieur <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>de</strong>uxième cote gauche, d’allure tumorale.
CAS 8E<strong>la</strong>rgissement du médiastin antéro-supérieur avec déviation trachéale et calcification du boutonaortique. La soustraction « os » retrouve une calcification médiastinale supplémentaire.
CAS 8CONTRÔLE TDMLe scanner confirme un processus tumoral du médiastin supérieur comportant <strong>la</strong> calfication détectée sur<strong>la</strong> <strong>radiographie</strong> soustraite
DISCUSSIONRESULTATS PRINCIPAUX• Augmentation du nombre d’anomalies nodu<strong>la</strong>ires, pleurales,osseuses, détectées avec les <strong>radiographie</strong>s soustraites <strong>double</strong> énergiedans notre étu<strong>de</strong>. Aucune différence détectée pour les anomaliesinterstitielles et d’origine bronchique• Pas d’augmentation du nombre <strong>de</strong> faux positifs ( sauf pour uneanomalie pleurale mais <strong>de</strong> façon non significative)• Augmentation significative <strong>de</strong> <strong>la</strong> confiance <strong>diagnostique</strong> dans <strong>la</strong>détection <strong>de</strong>s nodules <strong>de</strong> façon globale ainsi que pour les sous-groupesnodules calcifiés.• Augmentation moyenne <strong>de</strong> l’indice <strong>de</strong> confiance <strong>de</strong>s anomaliesosseuses <strong>de</strong> + 0,8 toutefois non significative statistiquement
DISCUSSIONLIMITES DE L’ÉTUDE• Biais <strong>de</strong> recrutement <strong>de</strong>s patients volontaires qui viennent passer unscanner dans le service ( privilégiant les patients « oncologiques »)• Effectifs par pathologie insuffisant• Seuls les cas où il y avait discordance <strong>de</strong> lecture entre <strong>la</strong> <strong>radiographie</strong>pulmonaire seule et avec adjonction <strong>de</strong>s <strong>radiographie</strong>s soustraites ontété contrôlées par TDM• Lecture non indépendante <strong>de</strong>s <strong>radiographie</strong>s soustraites par rapport à<strong>la</strong> <strong>radiographie</strong> pulmonaire conventionnelle. Néanmoins, <strong>la</strong> lectureséparée <strong>de</strong>s image soustraites parait artificielle puisque ces images sont<strong>de</strong> toute façon délivrées avec le cliché standard
DISCUSSIONAugmentation <strong>de</strong> <strong>la</strong> dose reçue par le patient- Dans les <strong>de</strong>ux étu<strong>de</strong>s récentes évaluant <strong>la</strong> performance <strong>diagnostique</strong><strong>de</strong> <strong>la</strong> soustraction <strong>double</strong> énergie sur capteur p<strong>la</strong>n, l’exposition étaitdoublée <strong>de</strong> 110 à 220 µGy pour une <strong>radiographie</strong> pulmonaire <strong>de</strong> facepostéro-antérieure réalisée avec <strong>double</strong> énergie <strong>double</strong> exposition surcapteur p<strong>la</strong>n (J. Ricke et al. , F. Fischbach et al.)- Cette augmentation doit être re<strong>la</strong>tivisée par le fait que l’utilisationd’un capteur p<strong>la</strong>n permet <strong>de</strong> réduire d’environ 50% cette exposition parrapport à une <strong>radiographie</strong> sur film. Pour les capteurs p<strong>la</strong>ns basé sur <strong>la</strong>technologie silicium/ CsI ,comme celui utilisé dans notre étu<strong>de</strong>, cettediminution <strong>de</strong> dose est <strong>de</strong> plus <strong>de</strong> 50% et n’entraîne pasd’augmentation <strong>de</strong> dose lors <strong>de</strong> <strong>la</strong> réalisation d’une <strong>radiographie</strong> <strong>double</strong>énergie comparativement à une <strong>radiographie</strong> pulmonaireconventionnelle sur film ou sur un autre système numérique d’après F.Fischbach
CONCLUSIONLa <strong>radiographie</strong> <strong>double</strong> énergie permet une :- Amélioration <strong>de</strong> <strong>la</strong> confiance <strong>diagnostique</strong>- Amélioration <strong>de</strong> <strong>la</strong> caractérisation <strong>de</strong>s lésions thoraciques calcifiéesElle représente une faible augmentation <strong>de</strong> l’irradiation avec lessystèmes <strong>de</strong> type capteur p<strong>la</strong>n.Elle présente donc à notre avis un intérêt dans <strong>la</strong> pratique clinique pourles patients nécessitant une <strong>radiographie</strong> pulmonaire.