Transcript Imagerie spectrale : Principes des applications en pathologie
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Imagerie spectrale:
Principes et applications en
pathologie pulmonaire
Claire Werquin
EPU SFRHN DEAUVILLE
octobre 2011
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Introduction
Technique connue depuis 1976 mais pas d’application
clinique avant 2006 (Florh et al.)
Scanner double énergie
Imagerie spectrale
=
Scanner multiénergie
= acquisition à 2
niveaux d’énergie
Slide 3
Introduction
Acquisition à 100 ou 120 kVp
Mesure de l’atténuation du spectre de rayons X à
travers la matière
Images polychromatiques
Flux
Le scanner conventionnel
Energie
100 ou 120 kVp
Acquisition à 2 niveaux d’énergie:
80kVp et 140kVp
Reconstruction d’images monochromatiques à
un niveau d’énergie voulu
Flux
L’imagerie spectrale
Energie
80 kVp 140 kVp
Slide 4
Introduction
3 techniques actuelles d’acquisition en Double Energie
GE Healthcare
1 tube / 1 détecteur
Alternance rapide des kVp du tube
FOV = 50 cm
Switch en 0,5 ms
80 kVp
140 kVp
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Introduction
3 techniques actuelles d’acquisition en Double Energie
Siemens
80 kVp
2 tubes / 2 détecteurs
2 acquisitions distinctes
FOV = 26 ou 33 cm
Temps entre les 2 acq.: 75 ou 83 ms
140 kVp
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Introduction
3 techniques actuelles d’acquisition en Double Energie
Philips
80 kVp
1 tube / 1 détecteur
1 rotation 80kVp
puis 1 rotation 140 kVp
FOV = 50 cm
Temps entre les 2 acq.: 350 ms
140 kVp
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Introduction
3 techniques actuelles d’acquisition en Double Energie
Siemens
Philips
80 kVp
GE Healthcare
80 kVp
140 kVp
140 kVp
1 tube / 1 détecteur
2 tubes / 2 détecteurs
1 tube / 1 détecteur
Alternance rapide des kVp du
tube
2 acquisitions distinctes
1 rotation 80kVp
puis 1 rotation 140 kVp
FOV = 50 cm
FOV = 26 ou 33 cm
FOV = 50 cm
Switch en 0,5 ms
Temps entre les 2 acq.: 75 ou 83 ms
Temps entre les 2 acq.: 350 ms
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I. Principe
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I. Principe
Acquisition
Reconstructions
Données Brutes des Projections
80 et 140 kVp
80 kVp
140 kVp
Séparer
Projections 80
kVp
Projections 140
kVp
reconstruction
1 tube & 1 détecteur
Alternance rapide des kVp
80 kVp
80 kVp
140 kVp
140 kVp
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I. Principe
Décomposition des matériaux
Les matériaux tels que l’eau et l’iode ont des caractéristiques physiques
différentes
1 matériau réponse spécifique selon le niveau d’énergie
une courbe spécifique d’atténuation
On connaît les courbes d’atténuation de l’eau et de l’iode à une énergie
donnée grâce aux techniques de chromatographie
Atténuation µ(E)
100
Eau
Iode
Matière quelconque
10
keV: unité de mesure
d'énergie
1
0,1
40
50
60
70
80
90
100
110
Energie des photons (keV)
120
130
140
eV=énergie cinétique
d'un électron accéléré
depuis le repos par une
différence de potentiel
d'un volt
≈1,60×10⁻¹⁹ joule
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I. Principe
Reconstruction des densités matériaux (DM)
Transformations: Atténuations en densités matériaux
Eau
80 kVp
Iode
Projections Iode
Projections Eau
140 kVp
La décomposition de
matière fournit une
estimation de la quantité
d’eau et d’iode de
chaque voxel du volume
considéré
DM Iode
DM Eau
« Imagerie d’iode »
« Imagerie d’eau »
image (iode-eau)
cartographie de
perfusion pulmonaire
image (eau-iode)
hélice sans injection
dite « virtuelle »
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I. Principe
Images monochromatiques
À partir des courbes d’atténuation et grâce à des algorithmes, on peut obtenir une
image monochromatique de 40 KeV à 140 keV, soit 101 niveaux d’énergie
80 kVp
Flux
70 keV
140 kVp
MONOchromatique
Polychromatique
Energie
80 kVp 140 kVp
• ↑contraste
• ↑ bruit
• ↓ contraste
• ↓ bruit
Image à 70 keV
MONOchromatique
Rapport Signal/Bruit meilleur
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I Principe
On peut donc obtenir 2 types d’image grâce à l’imagerie spectrale
Imagerie spectrale
Images
monochromatiques
Images
“décomposition
des matériaux”
+
Monochromatique
Eau
S/B meilleur
Hélice sans
injection virtuelle
Iode
101 niveaux
d’énergie
disponibles
entre 40 keV
et 140 keV
Perfusion
pulmonaire
Slide 14
II/Protocole
Slide 15
II/Protocole
Paramètres d’acquisition
• Acquisition volumique centrée sur le thorax en inspiration
• Acquisition caudocraniale privilégiée pour diminuer les artefacts liés à
l’arrivée du produit de contraste dans la veine cave supérieure (VCS)
• Utilisation de la reconstruction itérative ASIR pour diminuer la dose
kV
80 et 140
mA
375 si IMC<25
630 si IMC>25
Pitch
Temps de rotation (en s)
1.375
0.7 si IMC<25
0.5 si IMC>25
Collimation (en mm)
40
FOV (en cm)
50
IMC=Indice
de masse
corporelle
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II/Protocole
Injection
•
•
•
•
80-90 cc de produit de contraste iodé en injection intraveineuse
3 à 4 cc/s dans une seringue automatique
Pulsé par du sérum physiologique (diminue les artefacts dans la VCS)
Injection bi ou triphasique discutée (diminue les artefacts liés à l’arrivée du
bolus)
• Smart Prep: départ de l’acquisition quand l’artère pulmonaire est
opacifiée en cas de suspicion d’embolie pulmonaire, un peu plus tardif en
cas de suspicion d’hypertension artérielle pulmonaire postembolique pour
étudier la vascularisation bronchique (Aorte opacifiée)
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II/Protocole
Dosimétrie
Niveau de référence européen de DLP pour le scanner
thoracique = 500 mGy.cm
Dans notre centre ≈ 350 (+/-50) mGy.cm
Quelques exemples de DLP dans la littérature:
Nom des études
DLP (mGy.cm)
Geyer et al.
474
Hoey et al.
400
Fink et al.
188
Johnson et al.
229-382
Pontana et al.
280
Kang et al.
376
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Slide 19
II/Protocole
Post-traitement
Console post-traitement: AW - GSI v2 GE Healthcare
-«image monochromatique»: la reconstruction à 75KeV
est la plus utilisée, lecture de l’examen en fenêtre
médiastinale et parenchymateuse
-«image d’iode»: perfusion pulmonaire en échelle de
gris ou de couleur
Possibilité de sélectionner une région d’intérêt (ROI) pour
mesurer la concentration d’iode en mg/cm³ du parenchyme
pulmonaire et obtenir la courbe d’atténuation spectrale (UH
selon les keV)
-«image d’eau»: pour reproduire un équivalent
d’«hélice sans injection» et rechercher les
calcifications
Slide 20
II/Protocole
Limites et artéfacts
Présence d’un gradient ventrodorsal de la concentration en iode dans le
tissu pulmonaire lié à la gravité (Geyer et al, Wildberger et al.)
Pourcentage de voxels (%)
Concentration en iode (µg/cm³) dans les voxels
x100µg/cm³
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II/Protocole
Limites et artéfacts
Artefacts liés à l’arrivée du bolus de contraste dans la VCS
Pour les diminuer: acquisition caudocraniale, injection pulsée et adaptation
du bolus selon la fonction cardiaque
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III/Applications
Slide 23
III/Applications
Embolie pulmonaire (EP)
Hypertension artérielle pulmonaire
(HTAP)
Étude de la
perfusion
pulmonaire
HTAP postembolique
Autres HTAP (idiopathique…)
Perfusion en mosaïque vs verre dépoli
Atélectasie vs infarctus
Pathologies pulmonaires chroniques
Emphysème, BPCO, asthme
Pneumopathie
Cancer
Évaluation préopératoire
Avant pneumonectomie,
endartériectomie pulmonaire…
Nodules ou masses pulmonaires
Étude de la vascularisation
Autres
Calcifications
applications
Applications potentielles
Nodule solitaire, athérosclérose
Caractérisation des particules
inhalées
Cartographie de ventilation
(inhalation de Xénon ou krypton)
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Étude de la perfusion pulmonaire
Slide 25
III/Applications
Étude de la perfusion pulmonaire
L’imagerie spectrale pulmonaire permet d’étudier la
microcirculation pulmonaire =« parenchymographie »
La perfusion pulmonaire dépend:
du volume, débit et site d’injection du produit de contraste
de l’état des organes d’amont (VCS et VCI, cœur droit et AP) et des
organes d’aval (veines pulmonaires, cœur gauche et aorte)
de la vascularisation systémique qui peut compenser la
vascularisation pulmonaire et prendre en charge 25% de l’oxygénation du
poumon (cf. dilatation des artères bronchiques dans l’HTAP)
de l’âge, la microcirculation diminuant de façon physiologique après 60
ans
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III/Applications
Étude de la perfusion pulmonaire
Avant l’arrivée de l’imagerie spectrale, des équipes avaient déjà étudié la
perfusion pulmonaire en scanner mais cela nécessitait une technique
dynamique très irradiante
L’imagerie spectrale permet de diminuer l’irradiation de façon significative
Avantages de l’imagerie spectrale :
•étude anatomique et fonctionnelle dans le même temps
•conditions hémodynamiques identiques
•détection des autres pathologies thoraciques
•disponibilité, rapidité et accessibilité (vs scintigraphie)
Inconvénients de l’imagerie spectrale:
•étude du volume et non du débit sanguin
•absence d’étude de la ventilation (vs scintigraphie)
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III/Applications
Embolie pulmonaire aiguë
Dyspnée aigue chez une patiente de 66 ans
Multiples thrombi pulmonaires sur l’angioscanner
Défects perfusionnels bien systématisés dans plusieurs des territoires d’obstruction
vasculaire sur l’ « imagerie d’iode »
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III/Applications
Embolie pulmonaire aiguë
Selon les études réalisées, le scanner classique détecte de 37 à 96% des EP
sous-segmentaires
L’«imagerie d’iode» sensibilise la détection des défects, notamment ceux
périphériques et subtils (Lee et al.)
Le scanner de perfusion augmente la performance de détection des EP
segmentaires et sous-segmentaires (Kang et al.)
Scanner de perfusion pulmonaire dans le diagnostic d’EP aigue:
•Sensibilité de 94% et spécificité de 93.6%
•Valeur prédictive positive de 95.5% et valeur prédictive négative de
96.2% (Kuriakose et al.)
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III/Applications
Embolie pulmonaire aiguë
Les défects perfusionnels sont bien corrélés:
• au retentissement cardiaque (diamètre VD/diamètre VG) (Chae et al.)
• à l’obstruction vasculaire (Pontana et al., Chae et al.)
Une embolie pulmonaire peut avoir une perfusion normale si elle est non
occlusive :
• Valeur pronostique?
• Score de perfusion?
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III/Applications
Embolie pulmonaire aiguë
Suspicion d’EP chez une femme
enceinte de 34 SA
L’opacification pulmonaire est de qualité
moyenne, probablement par hémodilution et
foramen ovale perméable
L’absence de défect perfusionnel sur l’ « imagerie d’iode »
est un argument supplémentaire pour éliminer une EP,
et éviter ainsi une nouvelle injection et irradiation
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III/Applications
HTAP chronique post-embolique
Découverte d’une HTAP chez une patiente de 64 ans aux ATCD emboliques
Bonne corrélation entre les territoires d’hypoperfusion sur l’« imagerie d’iode » et
l’aspect de « perfusion en mosaïque » sur le scanner classique (Hoey et al.)
L’« imagerie d’iode » peut accentuer l’aspect en mosaïque dans les cas difficiles
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III/Applications
HTAP chronique post-embolique
UH (Unités hounsfield)
Courbe d’atténuation selon les énergies en KeV
KeV
2 régions d’intérêt placées dans du parenchyme
hypoperfusé (rouge) et dans du poumon sain
(rose)
Pourcentage de voxels (%)
Concentration en iode (µg/cm³) dans les voxels
x100µg/cm³
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III/Applications
HTAP chronique post-embolique
L’ imagerie spectrale permet une étude :
1. de l’obstruction vasculaire
thromboendartériectomie possible si thrombi proximaux
2. des artères bronchiques
pronostic postopératoire meilleur si il existe une dilatation
3. de la perfusion
recherche de défects en faveur d’une origine postembolique
marqueur de l’artériopathie distale (Cummings et al)
pas de corrélation entre la perfusion et l’obstruction
vasculaire (rôle de la vascularisation systémique)
valeur pronostique postopératoire? (actuellement discutée)
Idem
scanner
conventionnel
En plus
du scanner
conventionnel
L’imagerie spectrale permet en « un temps » l’étude anatomique et
perfusionnelle et évite donc la réalisation d’un scanner et d’une scintigraphie
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III/Applications
Perfusion en mosaïque vs verre dépoli
Dyspnée et désaturation aigue chez une
patiente de 52 ans
1
Aspect en mosaïque sur l’image monochromatique (1)
Pas d’anomalie sur l’ « imagerie d’iode » (2 et 3)
Cet aspect est en faveur d’une atteinte parenchymateuse
avec plages de verre dépoli et non d’une « perfusion
mosaïque »
2
3
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III/Applications
Atélectasie vs infarctus
Infarctus et atélectasie en bande chez la même patiente
L’«imagerie d’iode » peut aider à faire la différence
L’atélectasie est constituée de poumon perfusé (flèche)
L’infarctus correspond lui à du parenchyme non perfusé (tête de flèche)
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III/Applications
Emphysème
Emphysème panlobulaire évolué chez
une fumeuse de 69 ans
Pas de perfusion au niveau des zones de
parenchyme détruit
Comme pour l’acquisition classique, on
peut réaliser des reconstructions minIP
(projection d’intensité minimale) sur la
perfusion pulmonaire
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III/Applications
Pneumopathie: cas 1
Pneumopathie communautaire lobaire inférieure droite
Aucun trouble perfusionnel
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III/Applications
Pneumopathie: cas 2
Pneumopathie lobaire inférieure droite chez un autre patient
Défect perfusionnel du segment de Fowler droit
Mauvais pronostic?
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III/Applications
Pneumopathie: cas 2
La reconstruction classique reste indispensable car le
défect perfusionnel sur l’ « imagerie d’iode » pourrait
être secondaire à une embolie pulmonaire
Pas de défect endoluminal dans le
segment correspondant
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III/Applications
Tumeur
Tumeur engainant le hile pulmonaire gauche
Hypoperfusion globale du poumon gauche
Cet aspect explique la suspicion clinique d’EP
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III/Applications
Tumeur
UH (Unités Hounsfield)
Courbe d’atténuation selon les énergies en KeV
KeV
Même patient
Pourcentage de voxels (%)
Concentration en iode (µg/cm³) dans les voxels
x100µg/cm³
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Autres applications
Slide 43
III/Applications
Nodules ou masses pulmonaires
1
2
Métastases pulmonaires d’un mélanome
L’imagerie spectrale permet de reconstruire:
Une image monochromatique à 75 keV (1)
une « imagerie d’eau » (2) pour éviter la réalisation d’une hélice sans injection
une « imagerie d’iode » (3) pour étudier l’hypervascularisation des lésions:
Application potentielle dans l’évaluation des traitements anti-angiogéniques?
Evaluation du risque d’hémoptysie?
3
Slide 44
III/Applications
Nodules ou masses pulmonaires
Courbe d’atténuation selon les énergies en KeV
Histogramme montrant la concentration en iode
dans la lésion 4 fois supérieure au parenchyme
pulmonaire normal adjacent
UH (Unités Hounsfield)
Métastases pulmonaires d’un mélanome
KeV
L’imagerie spectrale pourrait être utilisée
également dans les nodules solitaires car:
La prise de contraste est un argument important
pour la malignité
Une seule acquisition injectée suffisante en cas de
suspicion d’hamartome
Pourcentage de voxels (%)
Concentration en iode (µg/cm³) dans les voxels
x100µg/cm³
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III/Applications
Calcifications
Calcification de l’artère pulmonaire
Meilleure distinction « calcification/iode » sur l’ « imagerie d’eau » (flèche)
Facteur de difficultés chirurgicales lors de l’endartériectomie des HTAP
postemboliques
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Messages à retenir
1. étude anatomique et fonctionnelle du poumon
2. aide au diagnostic d’
notamment périphérique
embolie
pulmonaire
3. évalue l’hypoperfusion pulmonaire, à visée
pronostique, notamment dans les hypertensions
artérielles pulmonaires post-emboliques
4. évalue
le
retentissement
perfusionnel
pathologies pulmonaires chroniques
des
Slide 47
Références
Kang MJ, Park CM, Lee CH, Goo JM, Lee HJ. Dual-energy CT: clinical applications in various pulmonary
diseases. Radiographics. 2010 May;30(3):685-98.
Geyer LL, Scherr M, Körner M, Wirth S, Deak P, Reiser MF, Linsenmaier U. Imaging of acute pulmonary
embolism using a dual energy CT system with rapid kVp switching: Initial results. Eur J Radiol. 2011 Mar
18.
Hoey ET, Mirsadraee S, Pepke-Zaba J, Jenkins DP, Gopalan D, Screaton NJ. Dual-energy CT angiography for
assessment of regional pulmonary perfusion in patients with chronic thromboembolic pulmonary
hypertension: initial experience. AJR Am J Roentgenol. 2011 Mar;196(3):524-32.
Boroto K, Remy-Jardin M, Flohr T, Faivre JB, Pansini V, Tacelli N, Schmidt B, Gorgos A, Remy J. Thoracic
applications of dual-source CT technology. Eur J Radiol. 2008 Dec;68(3):375-84.
Cummings KW, Bhalla S. Multidetector computed tomographic pulmonary angiography: beyond acute
pulmonary embolism. Radiol Clin North Am. 2010 Jan;48(1):51-65.
Kuriakose J, Patel S. Acute pulmonary embolism. Radiol Clin North Am. 2010 Jan;48(1):31-50.
Karcaaltincaba M, Aktas A. Dual-energy CT revisited with multidetector CT: review of principles and
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Sadigh G, Kelly AM, Cronin P. Challenges, controversies, and hot topics in pulmonary embolism imaging.
AJR Am J Roentgenol. 2011 Mar;196(3):497-515.
Slide 48
Références
Thieme SF, Graute V, Nikolaou K, Maxien D, Reiser MF, Hacker M, Johnson TR. Dual Energy CT lung
perfusion imaging-Correlation with SPECT/CT. Eur J Radiol. 2010 Dec 22.
Thieme SF, Johnson TR, Lee C, McWilliams J, Becker CR, Reiser MF, Nikolaou K. Dual-energy CT for the
assessment of contrast material distribution in the pulmonary parenchyma. AJR Am J Roentgenol. 2009
Jul;193(1):144-9.
Thieme SF, Becker CR, Hacker M, Nikolaou K, Reiser MF, Johnson TR. Dual energy CT for the assessment of
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Chae EJ, Seo JB, Jang YM, Krauss B, Lee CW, Lee HJ, Song KS. Dual-energy CT for assessment of the severity
of acute pulmonary embolism: pulmonary perfusion defect score compared with CT angiographic
obstruction score and right ventricular/left ventricular diameter ratio. AJR Am J Roentgenol. 2010
Mar;194(3):604-10.
Remy-Jardin M, Faivre JB, Pontana F, Hachulla AL, Tacelli N, Santangelo T, Remy J. Thoracic applications of
dual energy. Radiol Clin North Am. 2010 Jan;48(1):193-205.
Renard B, Remy-Jardin M, Santangelo T, Faivre JB, Tacelli N, Remy J, Duhamel A. Dual-energy CT
angiography of chronic thromboembolic disease: Can it help recognize links between the severity of
pulmonary arterial obstruction and perfusion defects? Eur J Radiol. 2011 Sep;79(3):467-72.
Imagerie spectrale:
Principes et applications en
pathologie pulmonaire
Claire Werquin
EPU SFRHN DEAUVILLE
octobre 2011
Slide 2
Introduction
Technique connue depuis 1976 mais pas d’application
clinique avant 2006 (Florh et al.)
Scanner double énergie
Imagerie spectrale
=
Scanner multiénergie
= acquisition à 2
niveaux d’énergie
Slide 3
Introduction
Acquisition à 100 ou 120 kVp
Mesure de l’atténuation du spectre de rayons X à
travers la matière
Images polychromatiques
Flux
Le scanner conventionnel
Energie
100 ou 120 kVp
Acquisition à 2 niveaux d’énergie:
80kVp et 140kVp
Reconstruction d’images monochromatiques à
un niveau d’énergie voulu
Flux
L’imagerie spectrale
Energie
80 kVp 140 kVp
Slide 4
Introduction
3 techniques actuelles d’acquisition en Double Energie
GE Healthcare
1 tube / 1 détecteur
Alternance rapide des kVp du tube
FOV = 50 cm
Switch en 0,5 ms
80 kVp
140 kVp
Slide 5
Introduction
3 techniques actuelles d’acquisition en Double Energie
Siemens
80 kVp
2 tubes / 2 détecteurs
2 acquisitions distinctes
FOV = 26 ou 33 cm
Temps entre les 2 acq.: 75 ou 83 ms
140 kVp
Slide 6
Introduction
3 techniques actuelles d’acquisition en Double Energie
Philips
80 kVp
1 tube / 1 détecteur
1 rotation 80kVp
puis 1 rotation 140 kVp
FOV = 50 cm
Temps entre les 2 acq.: 350 ms
140 kVp
Slide 7
Introduction
3 techniques actuelles d’acquisition en Double Energie
Siemens
Philips
80 kVp
GE Healthcare
80 kVp
140 kVp
140 kVp
1 tube / 1 détecteur
2 tubes / 2 détecteurs
1 tube / 1 détecteur
Alternance rapide des kVp du
tube
2 acquisitions distinctes
1 rotation 80kVp
puis 1 rotation 140 kVp
FOV = 50 cm
FOV = 26 ou 33 cm
FOV = 50 cm
Switch en 0,5 ms
Temps entre les 2 acq.: 75 ou 83 ms
Temps entre les 2 acq.: 350 ms
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I. Principe
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I. Principe
Acquisition
Reconstructions
Données Brutes des Projections
80 et 140 kVp
80 kVp
140 kVp
Séparer
Projections 80
kVp
Projections 140
kVp
reconstruction
1 tube & 1 détecteur
Alternance rapide des kVp
80 kVp
80 kVp
140 kVp
140 kVp
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I. Principe
Décomposition des matériaux
Les matériaux tels que l’eau et l’iode ont des caractéristiques physiques
différentes
1 matériau réponse spécifique selon le niveau d’énergie
une courbe spécifique d’atténuation
On connaît les courbes d’atténuation de l’eau et de l’iode à une énergie
donnée grâce aux techniques de chromatographie
Atténuation µ(E)
100
Eau
Iode
Matière quelconque
10
keV: unité de mesure
d'énergie
1
0,1
40
50
60
70
80
90
100
110
Energie des photons (keV)
120
130
140
eV=énergie cinétique
d'un électron accéléré
depuis le repos par une
différence de potentiel
d'un volt
≈1,60×10⁻¹⁹ joule
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I. Principe
Reconstruction des densités matériaux (DM)
Transformations: Atténuations en densités matériaux
Eau
80 kVp
Iode
Projections Iode
Projections Eau
140 kVp
La décomposition de
matière fournit une
estimation de la quantité
d’eau et d’iode de
chaque voxel du volume
considéré
DM Iode
DM Eau
« Imagerie d’iode »
« Imagerie d’eau »
image (iode-eau)
cartographie de
perfusion pulmonaire
image (eau-iode)
hélice sans injection
dite « virtuelle »
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I. Principe
Images monochromatiques
À partir des courbes d’atténuation et grâce à des algorithmes, on peut obtenir une
image monochromatique de 40 KeV à 140 keV, soit 101 niveaux d’énergie
80 kVp
Flux
70 keV
140 kVp
MONOchromatique
Polychromatique
Energie
80 kVp 140 kVp
• ↑contraste
• ↑ bruit
• ↓ contraste
• ↓ bruit
Image à 70 keV
MONOchromatique
Rapport Signal/Bruit meilleur
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I Principe
On peut donc obtenir 2 types d’image grâce à l’imagerie spectrale
Imagerie spectrale
Images
monochromatiques
Images
“décomposition
des matériaux”
+
Monochromatique
Eau
S/B meilleur
Hélice sans
injection virtuelle
Iode
101 niveaux
d’énergie
disponibles
entre 40 keV
et 140 keV
Perfusion
pulmonaire
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II/Protocole
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II/Protocole
Paramètres d’acquisition
• Acquisition volumique centrée sur le thorax en inspiration
• Acquisition caudocraniale privilégiée pour diminuer les artefacts liés à
l’arrivée du produit de contraste dans la veine cave supérieure (VCS)
• Utilisation de la reconstruction itérative ASIR pour diminuer la dose
kV
80 et 140
mA
375 si IMC<25
630 si IMC>25
Pitch
Temps de rotation (en s)
1.375
0.7 si IMC<25
0.5 si IMC>25
Collimation (en mm)
40
FOV (en cm)
50
IMC=Indice
de masse
corporelle
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II/Protocole
Injection
•
•
•
•
80-90 cc de produit de contraste iodé en injection intraveineuse
3 à 4 cc/s dans une seringue automatique
Pulsé par du sérum physiologique (diminue les artefacts dans la VCS)
Injection bi ou triphasique discutée (diminue les artefacts liés à l’arrivée du
bolus)
• Smart Prep: départ de l’acquisition quand l’artère pulmonaire est
opacifiée en cas de suspicion d’embolie pulmonaire, un peu plus tardif en
cas de suspicion d’hypertension artérielle pulmonaire postembolique pour
étudier la vascularisation bronchique (Aorte opacifiée)
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II/Protocole
Dosimétrie
Niveau de référence européen de DLP pour le scanner
thoracique = 500 mGy.cm
Dans notre centre ≈ 350 (+/-50) mGy.cm
Quelques exemples de DLP dans la littérature:
Nom des études
DLP (mGy.cm)
Geyer et al.
474
Hoey et al.
400
Fink et al.
188
Johnson et al.
229-382
Pontana et al.
280
Kang et al.
376
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II/Protocole
Post-traitement
Console post-traitement: AW - GSI v2 GE Healthcare
-«image monochromatique»: la reconstruction à 75KeV
est la plus utilisée, lecture de l’examen en fenêtre
médiastinale et parenchymateuse
-«image d’iode»: perfusion pulmonaire en échelle de
gris ou de couleur
Possibilité de sélectionner une région d’intérêt (ROI) pour
mesurer la concentration d’iode en mg/cm³ du parenchyme
pulmonaire et obtenir la courbe d’atténuation spectrale (UH
selon les keV)
-«image d’eau»: pour reproduire un équivalent
d’«hélice sans injection» et rechercher les
calcifications
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II/Protocole
Limites et artéfacts
Présence d’un gradient ventrodorsal de la concentration en iode dans le
tissu pulmonaire lié à la gravité (Geyer et al, Wildberger et al.)
Pourcentage de voxels (%)
Concentration en iode (µg/cm³) dans les voxels
x100µg/cm³
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II/Protocole
Limites et artéfacts
Artefacts liés à l’arrivée du bolus de contraste dans la VCS
Pour les diminuer: acquisition caudocraniale, injection pulsée et adaptation
du bolus selon la fonction cardiaque
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III/Applications
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III/Applications
Embolie pulmonaire (EP)
Hypertension artérielle pulmonaire
(HTAP)
Étude de la
perfusion
pulmonaire
HTAP postembolique
Autres HTAP (idiopathique…)
Perfusion en mosaïque vs verre dépoli
Atélectasie vs infarctus
Pathologies pulmonaires chroniques
Emphysème, BPCO, asthme
Pneumopathie
Cancer
Évaluation préopératoire
Avant pneumonectomie,
endartériectomie pulmonaire…
Nodules ou masses pulmonaires
Étude de la vascularisation
Autres
Calcifications
applications
Applications potentielles
Nodule solitaire, athérosclérose
Caractérisation des particules
inhalées
Cartographie de ventilation
(inhalation de Xénon ou krypton)
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Étude de la perfusion pulmonaire
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III/Applications
Étude de la perfusion pulmonaire
L’imagerie spectrale pulmonaire permet d’étudier la
microcirculation pulmonaire =« parenchymographie »
La perfusion pulmonaire dépend:
du volume, débit et site d’injection du produit de contraste
de l’état des organes d’amont (VCS et VCI, cœur droit et AP) et des
organes d’aval (veines pulmonaires, cœur gauche et aorte)
de la vascularisation systémique qui peut compenser la
vascularisation pulmonaire et prendre en charge 25% de l’oxygénation du
poumon (cf. dilatation des artères bronchiques dans l’HTAP)
de l’âge, la microcirculation diminuant de façon physiologique après 60
ans
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III/Applications
Étude de la perfusion pulmonaire
Avant l’arrivée de l’imagerie spectrale, des équipes avaient déjà étudié la
perfusion pulmonaire en scanner mais cela nécessitait une technique
dynamique très irradiante
L’imagerie spectrale permet de diminuer l’irradiation de façon significative
Avantages de l’imagerie spectrale :
•étude anatomique et fonctionnelle dans le même temps
•conditions hémodynamiques identiques
•détection des autres pathologies thoraciques
•disponibilité, rapidité et accessibilité (vs scintigraphie)
Inconvénients de l’imagerie spectrale:
•étude du volume et non du débit sanguin
•absence d’étude de la ventilation (vs scintigraphie)
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III/Applications
Embolie pulmonaire aiguë
Dyspnée aigue chez une patiente de 66 ans
Multiples thrombi pulmonaires sur l’angioscanner
Défects perfusionnels bien systématisés dans plusieurs des territoires d’obstruction
vasculaire sur l’ « imagerie d’iode »
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III/Applications
Embolie pulmonaire aiguë
Selon les études réalisées, le scanner classique détecte de 37 à 96% des EP
sous-segmentaires
L’«imagerie d’iode» sensibilise la détection des défects, notamment ceux
périphériques et subtils (Lee et al.)
Le scanner de perfusion augmente la performance de détection des EP
segmentaires et sous-segmentaires (Kang et al.)
Scanner de perfusion pulmonaire dans le diagnostic d’EP aigue:
•Sensibilité de 94% et spécificité de 93.6%
•Valeur prédictive positive de 95.5% et valeur prédictive négative de
96.2% (Kuriakose et al.)
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III/Applications
Embolie pulmonaire aiguë
Les défects perfusionnels sont bien corrélés:
• au retentissement cardiaque (diamètre VD/diamètre VG) (Chae et al.)
• à l’obstruction vasculaire (Pontana et al., Chae et al.)
Une embolie pulmonaire peut avoir une perfusion normale si elle est non
occlusive :
• Valeur pronostique?
• Score de perfusion?
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III/Applications
Embolie pulmonaire aiguë
Suspicion d’EP chez une femme
enceinte de 34 SA
L’opacification pulmonaire est de qualité
moyenne, probablement par hémodilution et
foramen ovale perméable
L’absence de défect perfusionnel sur l’ « imagerie d’iode »
est un argument supplémentaire pour éliminer une EP,
et éviter ainsi une nouvelle injection et irradiation
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III/Applications
HTAP chronique post-embolique
Découverte d’une HTAP chez une patiente de 64 ans aux ATCD emboliques
Bonne corrélation entre les territoires d’hypoperfusion sur l’« imagerie d’iode » et
l’aspect de « perfusion en mosaïque » sur le scanner classique (Hoey et al.)
L’« imagerie d’iode » peut accentuer l’aspect en mosaïque dans les cas difficiles
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III/Applications
HTAP chronique post-embolique
UH (Unités hounsfield)
Courbe d’atténuation selon les énergies en KeV
KeV
2 régions d’intérêt placées dans du parenchyme
hypoperfusé (rouge) et dans du poumon sain
(rose)
Pourcentage de voxels (%)
Concentration en iode (µg/cm³) dans les voxels
x100µg/cm³
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III/Applications
HTAP chronique post-embolique
L’ imagerie spectrale permet une étude :
1. de l’obstruction vasculaire
thromboendartériectomie possible si thrombi proximaux
2. des artères bronchiques
pronostic postopératoire meilleur si il existe une dilatation
3. de la perfusion
recherche de défects en faveur d’une origine postembolique
marqueur de l’artériopathie distale (Cummings et al)
pas de corrélation entre la perfusion et l’obstruction
vasculaire (rôle de la vascularisation systémique)
valeur pronostique postopératoire? (actuellement discutée)
Idem
scanner
conventionnel
En plus
du scanner
conventionnel
L’imagerie spectrale permet en « un temps » l’étude anatomique et
perfusionnelle et évite donc la réalisation d’un scanner et d’une scintigraphie
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III/Applications
Perfusion en mosaïque vs verre dépoli
Dyspnée et désaturation aigue chez une
patiente de 52 ans
1
Aspect en mosaïque sur l’image monochromatique (1)
Pas d’anomalie sur l’ « imagerie d’iode » (2 et 3)
Cet aspect est en faveur d’une atteinte parenchymateuse
avec plages de verre dépoli et non d’une « perfusion
mosaïque »
2
3
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III/Applications
Atélectasie vs infarctus
Infarctus et atélectasie en bande chez la même patiente
L’«imagerie d’iode » peut aider à faire la différence
L’atélectasie est constituée de poumon perfusé (flèche)
L’infarctus correspond lui à du parenchyme non perfusé (tête de flèche)
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III/Applications
Emphysème
Emphysème panlobulaire évolué chez
une fumeuse de 69 ans
Pas de perfusion au niveau des zones de
parenchyme détruit
Comme pour l’acquisition classique, on
peut réaliser des reconstructions minIP
(projection d’intensité minimale) sur la
perfusion pulmonaire
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III/Applications
Pneumopathie: cas 1
Pneumopathie communautaire lobaire inférieure droite
Aucun trouble perfusionnel
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III/Applications
Pneumopathie: cas 2
Pneumopathie lobaire inférieure droite chez un autre patient
Défect perfusionnel du segment de Fowler droit
Mauvais pronostic?
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III/Applications
Pneumopathie: cas 2
La reconstruction classique reste indispensable car le
défect perfusionnel sur l’ « imagerie d’iode » pourrait
être secondaire à une embolie pulmonaire
Pas de défect endoluminal dans le
segment correspondant
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III/Applications
Tumeur
Tumeur engainant le hile pulmonaire gauche
Hypoperfusion globale du poumon gauche
Cet aspect explique la suspicion clinique d’EP
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III/Applications
Tumeur
UH (Unités Hounsfield)
Courbe d’atténuation selon les énergies en KeV
KeV
Même patient
Pourcentage de voxels (%)
Concentration en iode (µg/cm³) dans les voxels
x100µg/cm³
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Autres applications
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III/Applications
Nodules ou masses pulmonaires
1
2
Métastases pulmonaires d’un mélanome
L’imagerie spectrale permet de reconstruire:
Une image monochromatique à 75 keV (1)
une « imagerie d’eau » (2) pour éviter la réalisation d’une hélice sans injection
une « imagerie d’iode » (3) pour étudier l’hypervascularisation des lésions:
Application potentielle dans l’évaluation des traitements anti-angiogéniques?
Evaluation du risque d’hémoptysie?
3
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III/Applications
Nodules ou masses pulmonaires
Courbe d’atténuation selon les énergies en KeV
Histogramme montrant la concentration en iode
dans la lésion 4 fois supérieure au parenchyme
pulmonaire normal adjacent
UH (Unités Hounsfield)
Métastases pulmonaires d’un mélanome
KeV
L’imagerie spectrale pourrait être utilisée
également dans les nodules solitaires car:
La prise de contraste est un argument important
pour la malignité
Une seule acquisition injectée suffisante en cas de
suspicion d’hamartome
Pourcentage de voxels (%)
Concentration en iode (µg/cm³) dans les voxels
x100µg/cm³
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III/Applications
Calcifications
Calcification de l’artère pulmonaire
Meilleure distinction « calcification/iode » sur l’ « imagerie d’eau » (flèche)
Facteur de difficultés chirurgicales lors de l’endartériectomie des HTAP
postemboliques
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Messages à retenir
1. étude anatomique et fonctionnelle du poumon
2. aide au diagnostic d’
notamment périphérique
embolie
pulmonaire
3. évalue l’hypoperfusion pulmonaire, à visée
pronostique, notamment dans les hypertensions
artérielles pulmonaires post-emboliques
4. évalue
le
retentissement
perfusionnel
pathologies pulmonaires chroniques
des
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Références
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diseases. Radiographics. 2010 May;30(3):685-98.
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Hoey ET, Mirsadraee S, Pepke-Zaba J, Jenkins DP, Gopalan D, Screaton NJ. Dual-energy CT angiography for
assessment of regional pulmonary perfusion in patients with chronic thromboembolic pulmonary
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Boroto K, Remy-Jardin M, Flohr T, Faivre JB, Pansini V, Tacelli N, Schmidt B, Gorgos A, Remy J. Thoracic
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