Performance diagnostique de la radiographie de thorax double ...

Performance diagnostique de laradiographie de thorax double énergiepar rapport à la radiographie simpleV Bricot, O Delval, F Saccardy, S Velasco, M Bihan, F Staub, C Prevost,JP Tasu

INTRODUCTIONRappels sur la radiographie pulmonaire- méthode d’imagerie simple- outil indispensable de la pratique clinique quotidienne- la radiographie numérisée constitue une des évolutions majeures de laradiographie conventionnelle- la numérisation des radiographies a ouvert de nouvelles perspectives dans letraitement de l’image comme la possibilité de soustraire des images

RAPPELS SUR LA TECHNIQUE DOUBLE ENERGIE- La technique de double énergie est basée sur la soustraction réciproque dedeux radiographies exposées à haute et basse énergie- L’ énergie dont il est question correspond à celle des 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, deux radiographiessoustraites1. - Une radiographie « os » où le contraste des tissus mous est nettement diminuéet le contraste des éléments anatomiques calcifiés est « rehaussé »2.- Une radiographie « tissu mou » où le contraste des tissus calcifiés est presquetotalement effacé laissant 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 radiographie double énergie exploite la variation du coefficient d’atténuation µen fonction de l’énergie du rayonnement X utilisé- le coefficient d’atténuation µ est une caractéristique du tissu traversé- plus le tissu est composé d’élément de numéro atomique (Z) élevé et plus cecoefficient est élevé- ce coefficient est variable en fonction de l’énergie du rayonnement etd’autant plus que le milieu traversé présente un Z moyen élevé

OsTissu mouOsTissu mouBasseénergieHauteénergieCoefficient d’atténuation en fonction de l’énergie du faisceau incidentL’os et les tissus mous ayant un Z différent, ont une atténuation différente, cette différenceétant plus importante si l’énergie incidente est faible (zone entourée en vert))

HISTORIQUE DE LA DOUBLE ENERGIELa première technique a été celle de la simple exposition : un filtre étaitutilisé pour arrêter le rayonnement de basse énergie ce qui permettaitd’obtenir deux images, une haute énergie et une basse.Cette technique réduisait le signal (en raison du filtre) de l’image hauteénergie, à irradiation équivalente.FILTRERAYONXRADIOGRAPHIE BASSE ENERGIERADIOGRAPHIE HAUTE ENERGIE

HISTORIQUE DE LA DOUBLE ENERGIELA TECHNIQUE DOUBLE ENERGIE DOUBLE EXPOSITIONLa technique double énergie double exposition consiste à réaliser deuxexpositions successives, une à haute énergie et une à basse énergie.L’intérêt de cette méthode est de conserver un rapport signal bruitoptimal et d’obtenir une meilleure séparation énergétique des deuxfaisceaux.Le problème principal est de limiter les artéfacts de mouvements entreles deux expositions en réduisant la latence 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 la technique simple etdouble exposition. Elle met enévidence l’amélioration de laséparation énergétique par latechnique double expositionpermettant une meilleuresoustraction.

QUELS BENEFICES ATTENDRENT DE LA DOUBLEENERGIE?L’obtention d’un cliché partie molle et d’un cliché os devrait permettre demieux analyser chacun de ces éléments séparément.Il existe quelques études qui montrent des résultats en faveur del’utilisation de cette technique par rapport à la technique standard.- une amélioration de le performance diagnostique de détection desnodules pulmonaires en général et une caractérisation plus aisée de lacharge calcique des nodules pulmonaires ( Fraser RG Radiology 1986)- une amélioration de la performance diagnostique de détection des lésionsthoraciques calcifiées en général ( médiastinales, pleurales, nodulespulmonaires calcifiés) (Fischbach F et al. AJR 2003)- une amélioration de la performance diagnostique de détection desnodules pulmonaires non calcifiés (Ricke J et al. Eur Radiol 2003)

QUELS BENEFICES ATTENDRENT DE LA DOUBLEENERGIE?Néanmoins, cette technique a été peu analysée de façon globale, sanssélection a priori des cas où elle serait intéressante (nodule pulmonaire,calcification..)Ainsi, aucune étude portant sur l’analyse d’autres anomalies que lesnodules pulmonaires et des lésions thoraciques calcifiées n’est publiée.Notre objectif est donc d’évaluer l’apport de la technique de doubleénergie dans la détection de l’ensemble des anomalies pouvant êtredécrites sur une radiographie pulmonaire en incidence de face .

MATERIELS ET METHODES• Étude prospective, mono-centrique, incluant des 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 la verticalisation

MATERIEL ET METHODESTechnique de la radiographie double énergie :- Réalisée dans les deux heures suivants le scanner thoracique- radiographie pulmonaire double énergie de face en incidencepostéro antérieure avec la technique de la double exposition- détecteur : capteur plan silicium /CsI ( Revolution XQ/i, GeneralElectric Health Care, USA)

MATERIEL ET METHODESLecture des radiographiesradiographie pulmonaire standardLecture premièreFiche de lectureRadiographie standard+Fiche de lectureradiographies soustraitesDeuxième lectureLecture en consensus(JPT, OD, VB)

FICHE DE LECTUREMATERIEL ET METHODESPour chaque lecture, les anomalies étaient regroupées en classe selon lesitems suivants :- Nodule- Anomalie pleurale- Anomalie bronchique- Anomalie interstitielle- Anomalie du cadre osseux- Anomalie médiastinale- Autres anomaliesA chaque anomalie décrite, un indice de 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 la radiographie standard et laradiographie avec images soustraites, les images ont été comparées avec latechnique de référence (le scanner thoracique)- La relecture des scanners a été faite en consensus des troislecteurs radiologues (JPT, OV, VB)positifs)- Les anomalies ont été classées en FP (faux positifs) ou VP (vrais

MATERIEL ET METHODESANALYSE STATISTIQUE• Analyse descriptive- population- anomalie (s)• Analyse comparative- du nombre de VP et FP pour chaque type d’anomalie par test Khi2.- de l’indice de 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 de lecture concordante, radiographie standard, radiographie doubleénergie (14 radiographies interprétées comme normales)• 41 cas où l’interprétation de la radiographie standard étaient discordantesavec la radiographie double énergie.Dont un cas de radiographie standard normale interprétée pathologiqueavec la double énergie

RESULTATANALYSE COMPARATIVE : NODULE• 11 VP et 4 FP en faveur de la double énergie mais sans différencesignificative du nombre de nodules détectés (p=0,2796)• Augmentation significative des indices de confiance pour l’ensembledes 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 la significativité pour ces deuxderniers cas (p ≅ 0,05)

RESULTATANALYSE COMPARATIVE : NODULE• augmentation significative de l’indice de confiance pour l’ensembledes nodules VP (+ 0,9 p

RESULTATANALYSE COMPARATIVE : ANOMALIE PLEURALE• 2 VP en faveur de la technique double énergie et 1 FP en défaveurde la technique double énergie• absence de différence significative du nombre de VP et FP (p= 0,42)• absence de différence significative des indices de confiance (p= 0,13)

RESULTATANALYSE COMPARATIVE : ANOMALIE MEDIASTINALE• 3 VP supplémentaires en faveur de la double énergie• absence de différence significative du nombre de VP et FP (p=0,42)• absence de différence significative des indices de confiance(p=0,096)

RESULTATANALYSE COMPARATIVE : ANOMALIE OSSEUSE• 5 VP supplémentaires en faveur de la double énergie• absence de différence significative du nombre de VP et FP(p=0,2951)• absence de différence significative des indices de confiance(p=0,1176) mais tendance à l’augmentation d’environ +0,8 enmoyenne

RESULTATANALYSE COMPARATIVE : AUTRES ANOMALIESAnomalies bronchiques, interstitielles• Absence de paire radiographique discordante

ILLUSTRATIONS

CAS 1Nodule pulmonaire et ganglion hilaire calcifié . La radiographie soustraite « os » apermis de bien mettre en évidence la charge calcique et de visualiser un ganglioncalcifié supplémentaire (flèche rouge)

CAS 1CONTRÔLE TDM

CAS 2La lésion calcifiée a seulement été détectée sur la radiographie soustraite « os » mais visible a posteriorisur la radiographie standard et interprétée comme un nodule calcifié.

CAS 2CONTRÔLE TDMIl s’agissait en fait d’une plaque pleurale calcifiée. La double énergie a donc amélioré la sensibilité decette radiographie pour détecter une anomalie calcifiée mais reste moins puissante que latomodensitométrie, comme toute technique d’imagerie en projection.

CAS 3Un nodule est détecté en projection costale, mais la soustraction « tisssu mou » ne met pas en évidencede nodule au même emplacement. La soustraction « os » montre plutôt une condensation osseusefaisant reclasser cette lésion initialement considérée comme « nodule » en « anomalie costale calcifiée»

CAS 3CONTRÔLE TDMLe scanner confirme l’existence d’une condensation costale focale

CAS 4Dans le cas suivant, le nodule visualisé en projection basi-thoracique droite avec la soustraction « tissumou » n’a pas été détecté en première lecture avec la radiographie standard, vraisemblablement à causedes multiples superpositions.

CAS 4CONTRÔLE TDMLe scanner confirme la présence du nodule et caractérise mieux la lésion en mettant en évidence uneplage de « verre dépoli » périphérique

CAS 5Cette masse pulmonaireapicale droite est bienentendu détectée par laradiographie pulmonairesans soustraction mais lasoustraction « tissu mou» en effacant lessuperpositions osseuses,nombreuses dans cetterégion anatomique ,permet de mieuxdélimiter cette lésion.

CAS 6Multiples lésions osseuses condensantes secondaires .Les flèches rouges montrent des lésions condensantes passées inaperçues sur la radiographie standardet plus évidente par la soustraction « os ».

CAS 6CONTRÔLE TDMLe scanner confirme la présence des lésions osseuses condensantes.

CAS 7Lésion costale lytique suspectée sur la radiographie et paraissant évidente avec la soustraction « os » (amélioration de la confiance diagnostique)

CAS 7CONTRÔLE TDMLe scanner retrouve une lyse de l’arc antérieur de la deuxième cote gauche, d’allure tumorale.

CAS 8Elargissement 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 la calfication détectée surla radiographie soustraite

DISCUSSIONRESULTATS PRINCIPAUX• Augmentation du nombre d’anomalies nodulaires, pleurales,osseuses, détectées avec les radiographies soustraites double énergiedans notre étude. Aucune différence détectée pour les anomaliesinterstitielles et d’origine bronchique• Pas d’augmentation du nombre de faux positifs ( sauf pour uneanomalie pleurale mais de façon non significative)• Augmentation significative de la confiance diagnostique dans ladétection des nodules de façon globale ainsi que pour les sous-groupesnodules calcifiés.• Augmentation moyenne de l’indice de confiance des anomaliesosseuses de + 0,8 toutefois non significative statistiquement

DISCUSSIONLIMITES DE L’ÉTUDE• Biais de recrutement des 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 de lecture entre la radiographiepulmonaire seule et avec adjonction des radiographies soustraites ontété contrôlées par TDM• Lecture non indépendante des radiographies soustraites par rapport àla radiographie pulmonaire conventionnelle. Néanmoins, la lectureséparée des image soustraites parait artificielle puisque ces images sontde toute façon délivrées avec le cliché standard

DISCUSSIONAugmentation de la dose reçue par le patient- Dans les deux études récentes évaluant la performance diagnostiquede la soustraction double énergie sur capteur plan, l’exposition étaitdoublée de 110 à 220 µGy pour une radiographie pulmonaire de facepostéro-antérieure réalisée avec double énergie double exposition surcapteur plan (J. Ricke et al. , F. Fischbach et al.)- Cette augmentation doit être relativisée par le fait que l’utilisationd’un capteur plan permet de réduire d’environ 50% cette exposition parrapport à une radiographie sur film. Pour les capteurs plans basé sur latechnologie silicium/ CsI ,comme celui utilisé dans notre étude, cettediminution de dose est de plus de 50% et n’entraîne pasd’augmentation de dose lors de la réalisation d’une radiographie doubleénergie comparativement à une radiographie pulmonaireconventionnelle sur film ou sur un autre système numérique d’après F.Fischbach

CONCLUSIONLa radiographie double énergie permet une :- Amélioration de la confiance diagnostique- Amélioration de la caractérisation des lésions thoraciques calcifiéesElle représente une faible augmentation de l’irradiation avec lessystèmes de type capteur plan.Elle présente donc à notre avis un intérêt dans la pratique clinique pourles patients nécessitant une radiographie pulmonaire.