COURS n° 8, UE 2 - IMAGERIE HYBRIDE · Ronéo n°5 – Cours n°8 ... I.3. Notions de dosimétrie (est passé très rapidement car on a déjà eu un cours dessus : cours n°7)

Ronéo n°5 – Cours n°8 – UE 2 Page 1 sur 16

UE2 : Biophysique

Pr Paycha

Jeudi 26 octobre 2017 de 13h30 à 15h30

Ronéotypeur : Marianne Fournet

Ronéoficheur : Clémence Fropo

- COURS n° 8, UE 2 -

IMAGERIE HYBRIDE

Le professeur a précisé :

- que l’ensemble des diapositives ne peut pas être traité sur les 2h imparties. Il a enchaîné certaines

diapos très rapidement, sans en parler, ne permettant pas d’obtenir des images nettes à vous transmettre

en photos. Il est contre le système des ronéos et n’a pas souhaité relire ce cours ni nous transmettre ses

diapos, nous réalisons donc cette ronéo avec les diapos qu’il a détaillé en cours.

- qu’il fallait bien comprendre les définitions et concepts et que ce cours n’avait pas vocation à

reprendre les cours sur le scanner, IRM, PET-SCAN. Le présent cours vient donc à la lumière de nos

connaissances acquises sur ces derniers.

- que les exemples du cours seront des pathologies musculo-squelettiques puisque c’est sa spécialité

mais que l’imagerie hybride ne se cantonne pas qu’à ces pathologies, bien évidemment.

Les questions tombables à l’examen seront issues des diapositives (qu’il déposera sur Moodle) balisées

par le symbole suivant :


Plan du cours

I . Imagerie hybride

I.1. Généralités

- Définition

- Principe d’acquisition

- Propriétés

I.2. Avantages et inconvénients des deux modalités isolées

- Apports du TDM vis-à-vis de la médecine nucléaire

- Contraintes de la médecine nucléaire

I.3. Notions de dosimétrie

I.4. Comparaison de deux modalités d’imagerie hybride : SPECT-TDM au BP-Tc99m

et TEP-TDM au F-Na-(F18)

I.4. Plus-value de l’imagerie hybride sur l’imagerie de coupe monomodalité

I.4. Les gains de couplage d’images TEP-TDM

II. Construction et analyse de l’image hybride (=mixte = fusionnée)

II.1. La correction d’atténuation

II.2. La quantification

II.3. Visualisation 3D : boîte à outils

II.4. Multi Planar Representation (MPR)

II.5. Maximum Intensity Projection (MIP) : étape initiatrice de la triangulation

II.6. Volumic rendering technic (VRT) : technique de rendu volumique

II.7. Interprétation intégrée en imagerie hybride

II.8. Acquisition simultanée ou à posteriori de l’imagerie hybride SPECT ou TEP-TDM


Abréviations :

TEMP : Tomographie d'Emission MonoPhotonique

SPECT : Single Photon Emission Computed Tomography

TEP : Tomographie par Emission de Positons

PET : Positron Emission Tomography

TDM : Tomodensitométrie

IRM : Imagerie par Résonance Magnétique

CT Computerized Tomography

I. Imagerie hybride

I.1. Généralités

➢ Définition :

L’imagerie hybride couple technologiquement deux modalités d’imagerie que sont la modalité

d’imagerie métabolique (qui donne des informations sur le métabolisme ou la fonction) superposée à

la modalité d’imagerie morpho-anatomique (qui donne des informations sur la structure). Les

modalités sont obligatoirement des modalités de coupe (très important pour comprendre la notion d’imagerie

hybride).

Les modalités d’imagerie métabolique les plus utilisées en imagerie hybride sont :

- la TEMP (SPECT en anglais)

- la TEP (PET en anglais)

Les modalités morpho-anatomiques les plus utilisées en imagerie hybride sont :

- le TDM (scanner) : le plus courant

- l’IRM

A noter que l’IRM couplée à la TEP arrive progressivement en France depuis 5 ans (on en dénombre 4 en France

au jour d’aujourd’hui).

Exemple de modalité d’imagerie métabolique : l’imagerie osseuse

On utilise deux radiopharmaceutiques (= traceurs) en médecine nucléaire pour explorer le

métabolisme osseux normal et pathologique : les biphosphonates marqués au technétium m (Tc 99m)

pour la SPECT-TDM et le fluor de sodium (Na-F18) en ce qui concerne la TEP-TDM.

L’accumulation osseuse du sodium et des biphosphonates reflète la vascularisation et le remodelage

osseux normal et pathologique.


➢ Principe d’acquisition avec l’exemple du SPECT-TDM :

L’imagerie hybride n’est pas réellement spontanée puisque l’acquisition se fait en deux temps : la

SPECT (modalité métabolique) dure environ 15 minutes et précède le TDM (modalité morpho-

anatomique). Ceci se faisant sous l’hypothèse que le patient conserve son immobilité et que sa maladie

n’a pas évolué entre la partie SPECT et TDM.

Par la suite, les deux informations sont superposées à l’aide d’un algorithme.

La photographie ci-dessous représente un imageur hybride :

Le patient est couché sur le lit d’examen qui est mobile et le détecteur SPECT se met à tourner autour

du patient de manière à créer l’imagerie de coupe. Ensuite, le patient immobile passe dans le “mini

tunnel du scanner” de la même manière qu’on peut la pratiquer conventionnellement. (pour les plus

curieux : le Pr invite à visionner le lien YouTube suivant : https://www.youtube.com/watch?v=Lp4eVxTEK9I)

➢ Propriétés

La propriété de travailler en imagerie hybride quasi simultanée avec fusion augmente :

- la reproductibilité entre les lecteurs (c’est-à-dire les radiologues et médecins nucléaires) : se

définit comme la probabilité que deux praticiens tirent, de manière indépendante, les mêmes

conclusions d’un même test.

- la performance d’interprétation = exactitude diagnostique (= % de patients bien classés à

l’issue d’un test, cf cours Stats P1)

Ces deux propriétés sont beaucoup plus performantes en imagerie hybride qu’en imagerie

conventionnelle (si l’on regarde les deux modalités de coupe séparément).

La figure ci-contre (TPF =f(FPF) correspond à la représentation de l’exactitude

diagnostique) et met en évidence que la fusion informatique (fused) de

l’imagerie hybride est bien plus efficace que la situation où l’on réalise une

imagerie nucléaire et un TDM non fusionnés informatiquement (non-fused) et

encore moins efficace que la scintigraphie seule (S).

détecteur SPECT ou TEP

détecteur TDM

lit d’examen mobile


I.2. Avantages et inconvénients des deux modalités isolées

➢ apports du TDM vis-à -vis de la modalité médecine nucléaire

Pour rappel, SPECT et PET : imagerie par émission : c’est le patient qui va émettre des

rayonnements radioactifs qui vont être détectés par le détecteur, contrairement au scanner où le

patient est bombardé de rayons X de l’extérieur et c’est l’ombre de l’organe qui va constituer

l’image.

En médecine nucléaire, on injecte des traceurs marqués radioactivement en intraveineuse : le patient est

l’émetteur, ce qui peut être handicapant car on assiste à des phénomènes de diffusion / atténuation

alors que le scanner correspond à une imagerie d’atténuation (atténuation qui est recherchée en scanner

et combattue en médecine nucléaire).

- permet de corriger la diffusion et l’atténuation des photons gamma

- permet de localiser où est l’anomalie de la modalité métabolique de manière structurelle

- conserve sa vocation première : le diagnostique

- corrige le volume partiel et donc la quantification

➢ contraintes de la médecine nucléaire

- le volume partiel (= imprécision c’est-à-dire quand il y a une concentration de radioactivité

très localisée à un endroit précis, le pic de radioactivité “bave” sur les pixels voisins. Cela

engendre 2 problèmes : sous-estimation du voxel et “bavure” sur le pixel voisin : imprécision

sur la localisation)

- le diffusé (cf cours médecine nucléaire).

Le choix du modèle scanner se fait sur le nombre de barrettes.

Exemple (n°1) de comparaison de Scintigraphie osseuse de balayage de squelette entier au SPECT-

TDM

(Rappels : la Scintigraphie est de type planaire : équivalent de la représentation 2D de la radiographie simple en

radiologie)

Cas clinique : Examen réalisé chez une patiente de 75 ans qui souffre d’une lombalgie inflammatoire

qui évolue depuis 1 mois, non calmée par Ibuprofène et Doliprane. Comme la patiente a des antécédents

de cancer du sein, la hantise du médecin est de trouver des métastases osseuses.

⇒ Il n’y a pas de foyer d’hyperfixation (c’est à dire une concentration radioactive osseuse anormale) à

priori.

Quand on fait une acquisition hybride complémentaire dans la foulée de cette imagerie planaire, les

choses changent un peu :


coupes axiales coupes coronales coupes sagittales

On peut voir en médecine nucléaire (deuxième ligne de la diapositive ci-dessus) qu’il y a une

hyperfixation c’est-à-dire une anomalie de signal (information métabolique) visible sur l’image de

fusion qui n’était pas visible sur l’image planaire seule (modalité TDM).

C’est l’exemple même que l’imagerie hybride augmente la sensibilité, car elle augmente le contraste

permettant ainsi de mieux visualiser quelle pièce anatomique est en cause grâce au TDM apparié

(“l’union fait la force”💪 selon le Pr)

Finalement, il s’agit d’une hernie intraspongieuse qui est une petite pénétration d’un fragment de disque

dans le plateau du corps vertébral. Ceci est très banal mais peut être douloureux (peut se résoudre tout

seul). Le but de ce dernier examen (imagerie hybride) a été d’innocenter l’hypothèse de métastase et de

trouver alternativement la raison de la douleur du bas du dos alors que si on avait omis cet examen

d’imagerie hybride (comme c’était le cas il y a quelques années), on aurait précipité la patiente dans un

cycle d’examens complémentaires (IRM) avec toute l’anxiété et le coût que cela engendre. Ici on a

directement une synthèse SPECT-TDM.

I.3. Notions de dosimétrie (est passé très rapidement car on a déjà eu un cours dessus : cours n°7)

Il y a eu des progrès phénoménaux sur la diminution de la dosimétrie liée à la médecine nucléaire et au

scanner. Les dernières générations de caméras hybrides permettent une diminution de la

radioactivité injectée au patient de près d’un facteur 3/4 (donc mécaniquement si on injecte quatre

fois moins de radioactivité au patient, la dosimétrie diminue d’un facteur 3/4). Les progrès

technologiques concernant la reconstruction itérative du scanner vont dans le même sens et permettent

de diminuer la « dosimétrie patient » d’un facteur 2.

Auparavant, un des problèmes majeurs était l’addition des dosimétries qui étaient liées à chacune des

deux modalités appariées.

Modalité TDM

Modalité métabolique (SPECT)

fusionnée sur la modalité

morpho-anatomique (TDM)


I.4. Comparaison de deux modalités d’imagerie hybride : SPECT-TDM au BP-Tc99m et

TEP-TDM au F-Na-(F18)

Exemple (n°3) de métastase condensante du sacrum chez un patient suivi pour un cancer de la prostate

● SPECT-TDM au BP-Tc99m


Sur les images de fusion ci-dessus, on peut observer un foyer d’hyperfixation ovalaire et une plage de

condensation sur les images de TDM.

⇒ cela permet d’affirmer que ce n’est pas un faux positif ou une image d’artefact sur la portion SPECT:

il y a une concordance des deux examens appariés qui vont dans le sens d’une métastase condensante.

C’est cela qui nous permet de poser le diagnostique et c’est ce qui est inscrit dans le compte rendu

d’examen.

● TEP-TDM au F-Na-(F18)


Il s’agit du même patient et de la représentation des mêmes coupes que précédemment (axiales,

coronales et sagittales) mais en TEP-TDM.

plage de condensation

Images de fusion SPECT-

TDM

Modalité TDM

foyer d’hyperfixation

Images de fusion TEP-TDM

Modalité TDM


Comparativement aux images de fusion précédentes générées en SPECT-TDM, les images fusionnées

issues de la TEP présentent plus d’intensité mais moins de contraste que la SPECT (considérée

comme plus “rudimentaire” par le Pr). Ici, le TEP ne présente pas vraiment d’avantage par rapport au

SPECT mais ceci est à nuancer puisque la TEP a été réalisée avec une SPECT de nouvelle génération

et une TEP de plus vieille génération.

TEP/ TDM VS SPECT/ TDM osseuse : comparaison des performances diagnostiques

TEP/TDM au FNa-(18F): spécificité supérieure à la scintigraphie osseuse planaire aux BP-(99mTc):

démontrée

TEP/TDM au FNa-(18F): sensibilité supérieure à la scintigraphie osseuse planaire aux BP-(99mTc):

démontrée

TEP/TDM au FNa-(18F): sensibilité supérieure à la SPECT/CT aux BP-(99mTc): probable, non

démontrée

TEP/TDM au FNa-(18F): spécificité supérieure à la SPECT/CT aux BP-(99mTc): possible, non

démontrée sur des grandes séries

En SPECT-TDM, la tête détectrice de la caméra fait 40 cm de longueur (paramètre limitant pour imager

l’ensemble du squelette) c’est à dire que si l’on veut imager tout le squelette d’un individu d’1m80, on

fait en moyenne 4 cycles de rotation (au niveau des pieds puis des jambes puis du tronc et enfin la tête).

Sachant qu’un cycle de rotation dure 20 minutes, l’examen dure donc 80 min et ce, sans compter le

temps d’installer le malade ⇒ chronophage ++. (Le prof parle de “torture du patient”) mais heureusement

il y a eu d’énormes progrès qui ont permis d’améliorer la sensibilité des détecteurs et donc de

diminuer le temps d’acquisition. En revanche, le déplacement de la tête détectrice sur les quatre

zones (pieds, jambes, tronc et tête) est immuable parce que les deux têtes détectrices n’ont pas évolué.

Actuellement, la PET corps entier se fait en 15 min, ce qui signifie que même avec des machines de

SPECT contemporaines on aurait la même exploration corps entier à peu près en 40-45 minutes, à

multiplier par le nombre de patients par jour et ce, sans compter le flou généré si le patient ne reste pas

immobile : ce qui justifie pourquoi certains services font le choix d’investir dans un PET plutôt que dans

un SPECT.

⇒ On retient donc que la réalisation d’une SPECT met 3 fois plus de temps qu’une PET.

I.5. Plus-value de l’imagerie hybride sur l’imagerie de coupe monomodalité

Le gain clinique du SPECT et TEP par rapport à l’imagerie de projection (=planaire = 2D) est :

- le recours à un traceur ostéotrope (fluorure de sodium-(18F)) proche de la molécule tracée

(cristal d’hydroxyapatite) explorant le turn-over (métabolisme) osseux et/ou à un traceur reflétant

le métabolisme cellulaire (FDG-(18F))

- l’amélioration de la résolution spatiale (=distinguer deux points chauds qui sont proches,

quand cette résolution spatiale est altérée : c’est ce qu’on appelle l’effet volume partiel) de 3 à 5 mm

par exemple pour la TEP-TDM osseuse

- l’amélioration du rapport signal/bruit (niveau de fixation du squelette/niveau de fixation des

tissus mous)

- l’amélioration du contraste lésionnel (niveau de fixation d’une lésion osseuse/niveau de

fixation du squelette normal)


- la possibilité de quantification des lésions (exemple pour la densité : SUV en TEP / pas de

quantification possible en IRM /!)

- l’amélioration de la localisation anatomique (exemple : distinction des éléments osseux

constitutifs de l’arche postérieure d’une vertèbre : pédicule, lame, articulation interapophysaire

postérieure, isthme)

I.6. Les gains de couplage d’images TEP et TDM

- amélioration de la localisation anatomique du foyer hypermétabolique (plus généralement de

l’anomalie métabolique) par les coupes TDM de repérage

- correction d’atténuation des photons gamma des images SPECT ou des photons de coïncidence

de 511 keV des images TEP en utilisant la carte d’atténuation des rayons X du scanner

- amélioration de la résolution spatiale de la SPECT (diminution de l’effet volume partiel) par

mise à profit de l’information TDM afin d’accentuer la segmentation tissulaire (os/tissus extra-

osseux)

- évaluation quantitative de l’évolutivité (ou activité) métabolique des atteintes osseuses par les

coupes TEMP ou TEP, visibles en coupes TDM et dont l’information est aussi morphologique (ou

anatomique)

- amélioration de la sensibilité diagnostique par l’interprétation des foyers hypermétaboliques à

TDM normale (précocité de l’imagerie métabolique de coupe)

- amélioration de la spécificité diagnostique par l’interprétation des foyers hypermétaboliques

osseux en prenant en compte l’aspect des structures anatomiques et des lésions en TDM

correspondants en topographie à ces foyers

- facilitation d’une lecture de synthèse par la fusion des images orientées selon les 3 plans de

l’espace (coupes axiales, coronales, sagittales) issues des 2 modalités d’imagerie de coupe

- optimisation de la lecture de la fusion des images issues des 2 modalités d’imagerie de coupe

avec réduction des données à l’aide d’algorithmes standardisés de rendu volumique (exemples :

MIP + triangulation, fused VRT)

II. Construction et analyse de l’image hybride (=mixte=fusionnée)

II.1. La correction d’atténuation

On utilise en TEP et SPECT la cartographie des coefficients linéaires d’atténuation des rayons X

associés au TDM. Les industriels ont fait une corrélation linéaire entre l’atténuation des gammas

issus de la modalité médecine nucléaire et l’atténuation des X du scanner embarqué. De là, on peut

compenser l’atténuation.


Exemple (n°4) type depuis un fantôme (=cylindre rempli d’eau)

Exemple (n°5) :

SPECT-TDM du bassin : probable ostéonécrose

L’image de fusion permet de voir de façon précise la géographie de l’hyperfixation sur la tête

fémorale : l’hypofixation de la convexité de la tête fémorale est soulignée par une hyperfixation

hétérogène minéralisée de la partie inférieure de la tête fémorale et de la région intertrochantérienne. On

peut parler d’hypofixation de 10h à 1h (permet de se repérer selon le sens horaire). On est en présence

d’une ostéonécrose.


Le cas clinique suivant est semblable en balayage corps entier, il présente une hyperfixation à

l’articulation coxo-fémorale gauche. En SPECT centrée sur la hanche gauche, on remarque une

hyperfixation en croissant de lune qui dessine la convexité de la capsule fémorale. Ainsi, à partir d’une

image qui semble identique sur un balayage corps entier TDM pour les deux patients, la SPECT-TDM

augmente la spécificité (elle est beaucoup plus représentative de la réalité pathologique).

Modalité TDM

Images de fusion SPECT-TDM

hyperfixation en croissant de

lune


II.2. Quantification

Exemple (n°6) :

a) Un patient présente un cancer de la prostate et on remarque un foyer hyperfixant indéterminé en L3.

En SPECT-TDM, on voit mieux les contrastes, la localisation est meilleure et il y a moins de

volume partiel de L3. L’hyperfixation scintigraphique épouse parfaitement la condensation TDM au-

dessus. Mais il faut déterminer à quoi correspond cette anomalie mixte (première métastase osseuse ou

bien ilot condensant bénin donc du “bon tissu” au mauvais endroit ?).

b) Une métastase osseuse condensante présente toujours un peu d’ostéolyse (donc pas si condensante

finalement). La métastase osseuse échappe à tout contrôle, se multiplie, son turn-over osseux

(remodelage osseux) est très important. Son hyperfixation est donc très intense (densité Hounsfield

élevée). Le rapport turn-over/condensation est très élevé.

A l’inverse sur l'ilot condensant bénin (qui touche 10% de la population), les anomalies sont

quiescentes. Leur turn-over (reflété par la portion SPECT) est faible, l’hyperfixation est donc également

faible, mais comme il y a des dysplasies (et pas d’ostéolyse), la condensation est élevée. Le rapport

turn-over/condensation est faible. Attention donc à différencier, par quantification, une métastase d’un

ilot condensant bénin, pour ne pas diagnostiquer une métastase à 1 patient sur 10!

En imagerie hybride, il y a 5000 coupes à analyser en moyenne (ce qui demanderait, tenez-vous bien, 27h

de travail par jour sur 24h disponibles!… et tout ça si on passe seulement deux secondes par coupe!)

II.3. Visualisation 3D : boîte à outils

Les outils de visualisation 3D utilisables en imagerie monomodalité (donc en TDM, en TEP, SPECT

et IRM) et hybride sont :

- MPR : reconstructions multiplanaires

- MIP : projection d’intensité maximale

- VRT : technique de rendu volumique

D’autres outils de visualisation 3D en imagerie n’existent qu’en hybride (dédiés hybride) pour la

SPECT-TDM, TEP-TDM, TEP-IRM comme :

- La mire de triangulation

- Le fVRT : fused volume rendering technique

II.4. MultiPlanar Representation (MPR) : Reconstruction multiplanaire

La technique MPR consiste à extraire des coupes dans n’importe quel plan de l’espace en

s’appuyant sur les coordonnées spatiales des voxels de la pile (stack) des coupes transverses (images

axiales). L’opération consiste à ne sélectionner que les voxels qui ont les coordonnées du plan choisi.

Les coupes axiales en bleu sont les seules coupes “natives”. Les coupes coronales et sagittales sont

informatiques, elles n’existent pas à l’acquisition, et sont toujours déduites des coupes axiales. En

examinant les 3 exemples de coupes, on s’aperçoit que les contours des coupes axiales sont très nets,

tandis que c’est plus flou en coronal et sagittal. Ceci est valable pour le TDM, pour la TEP, pour la

SPECT.



En TDM (1ere ligne de la diapositive ci-dessus) et TEP, les couleurs sont monochromes, en gamme

de gris.

En fusion TEP/TDM il faut choisir une échelle de couleur continue monochrome “hot metal” (ici

nuances de jaune), pour distinguer les structures anatomiques sous-jacentes. Si l’échelle est discontinue,

deux structures de densité proche peuvent apparaître de couleur très différente, faisant croire à une fausse

variation brutale de densité. Les couleurs chaudes témoignent d’une activité et d’une concentration

radioactive importantes. Il est nécessaire d’avoir une échelle de couleurs avec des graduations pour que

l’image soit explicite (le Pr parle d’“image clé”) et exploitable par le clinicien.

II.5. Maximum Intensity Projection (MIP) : étape initiatrice de la triangulation

MIP (Maximum intensity projection ou projection du maximum d’intensité) :

Première étape de la triangulation (définie juste après). Permet d’obtenir un rendu 3D de l’image.

L'application prend les colonnes de pixels que constitue chaque élément de l’image en 3D et donne le

pixel qui correspond à la plus haute valeur. Ce n’est pas une image réelle. (le Pr parle d’image de

“débrouillage”) Il prend le maximum de toutes les structures qu’il rencontre. Le MIP consiste à projeter

sur un plan les voxels d’intensité maximale.

La MIP se compose de quatre étapes :

-Etape 1 : choisir un point de vue

-Etape 2 : émission de rayons à partir du point de vue explorant chaque point de volume

-Etape 3 : déterminer la valeur maximale de tous les pixels traversés par le tracé de chaque rayon

-Etape 4 : placer la valeur maximale du pixel recueillie pour chaque rayon dans l’image finale.

Le MIP N’EST PAS UNE IMAGE DE DIAGNOSTIQUE ! ! ! (Le prof a insisté dessus!)

L’intérêt du MIP est de présenter un excellent contraste tissulaire et lésionnel mais cette approche ne

permet pas de déterminer la topographie des structures sur une seule projection et induit une perte de

repérage topographique 3D des structures normales et des foyers anormaux (en gros on ne distingue

plus la droite de la gauche, l’avant de l’arrière… car tout est projeté sur un même plan.). De plus, une

structure très dense va oblitérer la vision des autres structures traversées par les mêmes raies de

projection.

Modalité TDM

Images de fusion TEP-TDM


La Triangulation :

Toutes les images de coupe possèdent une mire (oui un peu comme une mire de carabine, dixit le prof). En

travaillant sur les modalités métaboliques, en un seul coup d’œil, il faut pouvoir identifier le foyer

pathologique, le lieu de l’hyperfixation. Ainsi, qu’on travaille en planaire ou en SPECT, on visualise,

grâce à la mire, le foyer d’anomalies. La mire de triangulation est calée en médecine nucléaire sur

l’anomalie, et elle se déplacera sur la partie scanner correspondante, afin d’éviter de devoir étudier

manuellement les 2500 coupes de scanner. Cet outil est propre à l’imagerie hybride permettant

l’appariement entre la coupe anatomique et fonctionnelle.

L’opérateur place le curseur sur l’anomalie de fixation suspectée sur l’image MIP. Une mire de

triangulation se positionne alors automatiquement sur les 3 plans de coupe axiale, coronale et sagittale,

correspondant aux images TEP ou SPECT, TDM et fusion (de haut en bas sur la diapo ci-dessous).

Image MIP coupes axiales coupes coronales coupes sagittales

II.6. Volumic Rendering Technic (VRT) : technique de rendu volumique

Le terme générique de “rendu volumique” désigne un processus qui produit une image 2D à partir

d’un modèle 3D.

L’image résultante est formée à partir de tous les pixels de l’objet que traverse le rayon virtuel depuis

l’œil de l’observateur.

La contribution de tous les pixels à l’image est pondérée par l’attribution d’un degré d’opacité d’une

part, et par une couleur ou teinte de gris attribuée à chaque valeur de pixel d’autre part. Ainsi, les tissus

superficiels peuvent être rendus totalement transparents, les vaisseaux opaques et l’os encore plus

opaque.

Un ombrage génère l’impression tridimensionnelle à l’ensemble.

Les valeurs de tous les voxels (parcourant une ligne depuis l’œil de l’observateur à travers le tissu

d’intérêt) contribuent à la valeur du pixel résultant, autorisant la visualisation de l’os sous-cortical et des

lésions occultes.

Images TEP ou

SPECT

Images TDM

Images de fusion


Principe du VRT en 7 étapes (le prof a totalement sauté ces diapos…)

1-choisir un point de vue

2-créer un histogramme de distribution des densités TDM

3-A partir de l’histogramme, fixer l’intervalle d’unités Hounsfield (HU) pour les tissus d’intérêt

4-Assigner des valeurs d’opacité aux tissus d’intérêt (de 0% transparent à 100% opaque)

5-Lancer de rayons depuis le point de vue à chaque point du volume

6-Déterminer la valeur d’opacité de tous les voxels sur le chemin de chaque rayon

7-Placer la somme des valeurs d’opacité pour chaque rayon dans l’image finale

Rendu volumique à partir d’un réseau vasculaire de synthèse :

On observe une hyperfixation sur le pédicule gauche de la vertèbre L2. Il y a concordance entre

l’information scintigraphique et scanner. L’image MIP quant à elle ne permet pas de poser le

diagnostique! (au risque de me répéter…)

Comparaison MIP/MPR

MIP permet la restitution de la totalité des structures anatomiques au prix d’une perte de contraste

tissulaire et lésionnel (on ne distingue quasiment plus la lésion).

MIP scanner donne une impression de vision 3D (ici de la colonne vertébrale)

Appliquer le MIP de la médecine nucléaire (TEP-SPECT) sur la VRT du scanner (TDM). Chez un

patient qui a un cancer de la prostate avec de multiples métastases. Sur le MIP, on observe des “fausses

projections” antéro-postérieures : on fait tourner le MIP de 45° en 45°, pour donner l’illusion qu’on

acquiert les 3 angles essentiels (mais ça n’a pas de valeur).

Le fVRT (fused VRT) consiste à appliquer le MIP de la médecine nucléaire sur le VRT du scan. Le prof n’en a

quasiment pas parlé. (regardez quand même la diapo quand elle sera en ligne parce qu’il y a un panneau de

signalisation sur une des diapos de la fVRT)

II.7. Interprétation intégrée en imagerie hybride

Cette partie illustre le risque de faux positifs/négatif et montre l’intérêt de réaliser des examens

complémentaires (IRM).

L’avantage de passer d’une configuration scintigraphique à une configuration scano-scintigraphique est

que l’on peut obtenir 4 combinaisons possibles


-Paires concordantes :

TEP (SPECT)+/TDM+

TEP (SPECT)-/TDM-

(Le signe + signifie qu’une anomalie a été détectée : donc dans les paires concordantes positives,

l’anomalie a été détectée deux fois, en scanner et en mixte, on peut quand même se demander si la

sûreté d’affirmation du diagnostic est bien maximale).

-Paires discordantes

TEP (SPECT)+/TDM-

TEP (SPECT)-/TDM+

Faux positif de l’une ou faux négatif de l’autre?

Localisation de la lésion symptomatique?

Une autre imagerie hybride est la TEP ou la SPECT couplée à l’IRM (il y a quatre imageries hybrides

aujourd’hui en France, 70 en Europe alors qu’il n’y avait aucune imagerie hybride TEP/IRM il y a 5

ans).

TEP/IRM à posteriori (c’est-à-dire que la fusion d’image se fait dans un second temps, par logiciel,

après avoir obtenu les images lors d’examens séparés :

Cas clinique :

TDM qui montre un col normal VS une scintigraphie osseuse planaire (BP-99 mTC) qui montre une

hyperfixation hyperintense. Au SPECT-CT, on visualise une hyperfixation en bande transversale,

suggestive d’une fracture de fatigue du col du fémur gauche. Il y a donc une discordance entre un

SPECT+ et un TDM-.

On doit alors réaliser une IRM (on sort du service de médecine nucléaire) pour trouver le bon diagnostic,

et l’IRM confirme le résultat de la scintigraphie (on parle de concordance SPECT+/IRM+) : fracture par

insuffisance osseuse.

Combinaisons possibles TEMP (+/-) / TDM (+/-)

Toute une gamme de pathologies osseuses va être très précocement positive en scintigraphie osseuse,

en planaire en SPECT et vont être désespérément normales sur le scanner. A l’inverse, certaines

pathologies négatives en scintigraphie sont positives précocement en scanner. Il faut connaître les

pathologies d’organes pour savoir quoi statuer en cas de discordance en imagerie hybride (cf diapo ci-

après).


Cas cliniques

a) ostéomyélite du pied d’un diabétique pour illustrer la fusion SPECT/IRM : l’IRM surestime

l’oestéomyélite, il donne des informations sur la lésion mais aussi sur tout l’œdème médullaire non

spécifique alors que la scintigraphie aux leucocytes radio-marqués entraîne une hyperfixation qui

correspond vraiment à l'abcès.

b) Autre exemple chez un patient de 76 ans atteint d’un cancer bronchique, on a une concordance

TEP+/IRM+ sur la tumeur primitive, discordance sur la métastase satellite immédiate TEP-/IRM+, et

discordance inversée sur une métastase à distance : TEP+/IRM- (et pourtant la diapo semble indiquer IRM+)

TEP/IRM : acquisition simultanée

Les deux capteurs (couronnes de détection) et l’aimant (anneau magnétique) sont concentriques : le

patient est dans un “tunnel”, et on obtient simultanément une double acquisition d’images (IRM et TEP),

afin de raccourcir la durée d’acquisition et éviter que le patient ne bouge entre les deux passages.

L’IRM est la seule modalité en imagerie médicale, avec l’échographie, qui n’est pas ionisante.

Le TDM, en imagerie hybride (TEP ou SPECT), permet de corriger l’atténuation et la diffusion,

grâce à la carte d’atténuation des rayons X. Mais comment corriger l’atténuation de la TEP sans

TDM?

On utilise la méthode de segmentation : les principaux tissus (poumons, air, tissus divers comme la

graisse et les muscles, os…) sont segmentés à partir de coupes IRM. Des coefficients d’atténuation µ

forfaitaires de chaque milieu sont ensuite appliqués à ces tissus ainsi délimités, donnant une pseudo-

carte TDM d’atténuation des X. Le nombre de tissus différenciés diffère selon les équipes (no bone

VS bone)

On a donc une évolution générale convergente des modalités d’imagerie vers l’imagerie hybride :

-c’est une imagerie de coupe, que ce soit la TEMP, TEP, TDM, IRM

-c’est une imagerie corps entier : IRM CE, multiple FOV SPECT aux biphosphates 99mTc, TEP au

FNa (18F)

-elle est hybride : TEMP/TDM, TEP/TDM, TEP/IRM

-la fusion est parfois post hoc (uniquement informatique software) TEP/TDM diagnostique via le

PACS

-multimoléculaire FDG (18F), FNa (18F), FCH (18F)

Rapprochement des modalités d’imagerie morphologiques (IRM CE ADC) et métaboliques (TEP au

fluorure 18F)

Nécessité d’une interprétation intégrée TE(M)P/TDM = configurations scano-scintigraphiques afin

d’optimiser le rôle de problem-solver de l’imagerie hybride

Le mot de la fin : “La structure sans la fonction est un cadavre et la fonction sans la structure est un

fantôme”

Oui, ça y est c’est fini! Pour de bon! (Vous aussi vous pleurez de joie?)

On vous encourage à bosser sur les diapos, car la ronéo est en noir et blanc et c’est beaucoup moins

facile de distinguer les nombreuses images des cas cliniques! De plus, le Pr a sauté tellement de diapos

que nous n’avons pas pu tout restituer… Oui oui ça aurait pû être encore plus long! (nous nous sommes

concentrées sur les points qu’il a développé en cours).

Documents

COURS n° 8, UE 2 - IMAGERIE HYBRIDE · Ronéo n°5 – Cours n°8 ... I.3. Notions de dosimétrie (est passé très rapidement car on a déjà eu un cours dessus : cours n°7)