TDM/IRM

La Tomodensitométrie (TDM) et l'imagerie par résonance magnétique (IRM) en Médecine Vétérinaire

 

Objectifs d'apprentissage:

  1. Connaître le principe de base de la formation de l'image en tomodensitométrie et ses applications en médecine vétérinaire
  2. Connaître le principe de base de la formation de l'image en imagerie par résonance magnétique et ses applications en médecine vétérinaire



Points importants :

  1. La tomodensitométrie (TDM) ou scanner est une technique d'imagerie qui utilise des rayons x
  2. L'image tomodensitométrique est reconstruite par un ordinateur à partir de projections radiographiques multiples obtenue pendant l'exposition à une source de rayons x qui tourne autour du patient.
  3. La tomodensitométrie permet d'obtenir des images en coupe de la région étudiée
  4. Les 2 grands avantages de la tomodensitométrie par rapport à la radiologie sont l'absence de superposition des structures et une meilleure résolution en contraste.
  5. Les grandes applications de la tomodensitométrie en médecine vétérinaire sont l'examen de la tête (encéphale et structures osseuses) et de la colonne vertébrale.
  6. L'imagerie par résonance magnétique (IRM) est une technique d'imagerie utilisant des ondes radiofréquences dans un champ magnétique.
  7. Le signal est émis par les atomes d'hydrogène lorsqu'ils retombent à un état énergétique plus faible (relaxation) après avoir été excité par les ondes radiofréquence.
  8. L'image est reconstruite par un ordinateur à partir des informations recueillies au cours d'une séquence d'excitation et de relaxation successive.
  9. Les 2 grands avantages de l'IRM sont l'absence de superposition des structures et l'excellente résolution en contraste des images
  10. Les applications principales de l'IRM en médecine vétérinaire sont neurologiques (encéphale et moelle épinière) et orthopédiques (tendons et articulations)

1. La tomodensitométrie (TDM) ou scanner

1.1. Principes

 

 

La tomodensitométrie est un système d'imagerie mettant en valeur les différences d'atténuation des rayons x dans les différents constituants de l'organisme. Il s'agit, comme la radiologie, d'un système d'imagerie par transmission, pour lequel le patient est placé entre une source de rayons x et un détecteur. L'appareil est constitué d'un tube à rayons x (similaire à celui utilisé en radiologie conventionnelle) qui tourne autour du patient pendant l'exposition. Des détecteurs placés autour du cercle permettent de recueillir de très nombreuses images de projection qui sont communiquées à un ordinateur qui reconstitue une image représentant une coupe "radiographique" de la structure étudiée.

1.2. Caractéristiques des images

 

L'utilisation de détecteurs performants permet d'enregistrer des différences d'atténuation très fines entre les différentes structures. Les informations recueillies sont placées dans une matrice qui constitue la "carte topographique" de la coupe en question. Une échelle arbitraire utilisant des Unités Hounsfield (UH), en l'honneur de l'inventeur de la tomodensitométrie, permet de quantifier l'atténuation de chaque pixel entre -1000 (air) et + 4000 (os compact). Par définition, l'eau pure a une atténuation de 0 UH.

La quantité d'information placée dans la matrice est trop importante pour pouvoir être affichée sur une seule image. Les images tomodensitométriques sont affichées par l'ordinateur en utilisant une fenêtre et un niveau permettant de montrer une partie seulement des informations recueillies. La fenêtre correspond à l'intervalle d'unité Hounsfield qui va être affiché à l'écran ; tout pixel ayant une valeur plus grande que la limite supérieure de la fenêtre est affichée blanc et tout pixel ayant une valeur plus petite que la limite inférieure de la fenêtre est affiché noir. Le niveau correspond au milieu de l'intervalle d'unité Hounsfield affiché. L'opérateur peut modifier la luminosité de l'image en faisant varier le niveau et le contraste en faisant varier la fenêtre. Une fenêtre large permet d'obtenir une image dont la valeur des gris est similaire à la radiologie. Lorsqu'une fenêtre étroite est utilisée, le contraste est augmenté. Une fenêtre étroite centrée sur les tissus mous permet de différentier les tissus des liquides, qui apparaissent plus sombres. On peut ainsi différentier, en tomodensitométrie, le tissu cérébral des ventricules contenant du liquide céphalorachidien. La tomodensitométrie permet donc une meilleure résolution en contraste que la radiologie.

Cette résolution en contraste peut être encore amélioré par l'utilisation presque systématique en tomodensitométrie de produits de contraste radiographique iodés qui permettent de renforcer l'atténuation des vaisseaux et des tissus perfusés normalement (à l'exception du cerveau) après administration intraveineuse. Il est aussi possible d'utiliser ces produits de contraste de la même manière qu'en radiologie, par voie intrathécale, par exemple, pour réaliser un "myéloscan".

La résolution spatiale des images tomodensitométriques est souvent moins bonne qu'avec un bon système écran-film en radiologie. La reconstruction des images par l'ordinateur à partir des différentes projections obtenues entraîne l'apparition d'un flou qu'il est très difficile de supprimer. Des filtres digitaux de renforcement des contours peuvent être utilisés lorsque la résolution spatiale est importante (structures osseuses).

1.3. Dangers

L'utilisation de rayon x entraînent les mêmes dangers liés aux rayonnements ionisants qu'en radiologie et impose donc les mêmes règles de radioprotection. Ces règles sont souvent plus faciles à appliquer car l'animal est toujours sous anesthésie générale et ne nécessite pas de contention manuelle au cours de l'exposition.

1.4. Logistique

 

Les examens tomodensitométriques doivent être effectués, en médecine vétérinaire, sous anesthésie générale pour des raisons de contention. Les durées d'exposition par coupe varient très fortement en fonction des appareils, de quelques secondes, pour les appareils récents, jusqu'à une minute pour les appareils les plus anciens. Un examen tomodensitométrique dure donc entre quelques minutes et une heure, en fonction des appareils et nécessite l'immobilisation du patient pendant la durée de la procédure.

L'acquisition des images est standardisée, ce qui permet de séparer les acquisitions de la lecture des examens et permet aussi un réexamen des images avec la même pertinence.

En médecine vétérinaire, l'utilisation de la tomodensitométrie chez les chevaux pose des problèmes technologiques concernant la table qui doit pouvoir avancer de quelques millimètres à chaque changement de coupe avec une très grande précision, tout en supportant le poids du cheval.

1.5. Points forts

 

Les 2 grands points forts de la tomodensitométrie sont l'absence de superposition (par rapport à l'image de projection de la radiologie) et la meilleure résolution en contraste. L'absence de superposition des structures rend cet examen très intéressant pour l'exploration des structures osseuses complexes comme le crâne ou la colonne vertébrale. La bonne résolution en contraste permet l'exploration de l'encéphale, qui a longtemps été une des applications majeures de la tomodensitométrie.

1.6. Limitations

 

Les limitations de la tomodensitométrie sont d'ordre logistique, et comprennent la nécessité de la l'anesthésie générale, le faible nombre d'installation vétérinaire et le coût assez élevé de cet examen. La résolution en contraste est meilleure qu'en radiologie conventionnelle, mais moins bonne qu'en IRM, ou même qu'en échographie.

Pour l'examen de l'encéphale, la tomodensitométrie souffre de la présence d'artefacts liés à la grande quantité d'os entourant la partie caudale du cerveau et du cervelet. Dans cette région, l'IRM est souvent préférée, lorsque cela est possible.

Enfin, la tomodensitométrie se pratique avec les contraintes des règles de radioprotection qui entourent l'utilisation des rayonnements ionisants.

1.7. Applications en médecine vétérinaire

 

Les principales applications en médecine vétérinaire sont l'exploration de la tête. La complexité des structures osseuses est plus facilement mise en évidence sur des coupes que sur une projection radiographique. L'examen de l'encéphale est rendu possible par une résolution en contraste qui permet de séparer le liquide céphalorachidien dans le système ventriculaire du tissu nerveux lui-même. L'utilisation de produit de contraste radiographique par voie veineuse permet d'identifier des ruptures de la barrière hémato-méningée causées par des lésions cérébrales.

La tomodensitométrie est aussi utilisée dans l'exploration des affections de la colonne vertébrale. Ici encore, l'absence de superposition permet de mettre en évidence les lésions osseuses et les compressions médullaires d'une manière souvent beaucoup plus claire qu'en radiologie. L'adjonction d'un produit de contraste dans l'espace sous-arachno•dien permet de souligner la moelle épinière.

Les applications orthopédiques sont rares en médecine vétérinaire, car la radiographie conventionnelle permet dans la plupart des cas de réaliser un diagnostic. Pour les articulations complexes, comme le coude, la tomodensitométrie permet néanmoins une évaluation plus précise en évitant la superposition des structures osseuses.

Les applications thoraciques et abdominales sont beaucoup moins fréquentes en médecine vétérinaire que chez l'homme à cause de la nécessité d'anesthésie et de la compétition avec l'échographie. Certaines structures sont néanmoins explorées plus complètement en tomodensitométrie qu'en échographie ou en radiologie, comme le pancréas ou les uretères. L'examen du poumon par tomodensitométrie apporte des renseignements supérieurs à ceux qui sont obtenus par la radiographie, mais le coût et la nécessité d'une anesthésie freinent considérablement son utilisation dans les affections respiratoires.

2. Imagerie par résonance magnétique (IRM)

2.1 Principes

 

 

L'imagerie par résonance magnétique est une technique d'imagerie utilisant la résonance des noyaux d'hydrogène lorsque, placés dans un champ magnétique, ils sont excités par une onde radiofréquence. Les atomes d'hydrogènes peuvent être considérés comme des petits dipôles magnétiques dont l'orientation spatiale est aléatoire en dehors d'un champ magnétique significatif. Placés dans un aimant, ces dipôles s'orientent tous dans le même sens en fonction de la direction du champ magnétique créé. Deux orientations sont possibles : un état stable de faible énergie, que va adopter la grande majorité des dipôles et un état instable d'énergie supérieure, correspondant à la direction opposée, que va adopter, au hasard, une minorité des dipôles. L'adjonction d'un rayonnement électromagnétique de fréquence bien précise va faire entrer en résonance les atomes d'hydrogène qui vont se retourner et passer de l'état stable à un état instable. L'arrêt du rayonnement entraîne une relaxation qui se caractérise par un retour progressif à l'état stable en même temps que l'émission d'une onde radiofréquence qui constitue le signal RMN. Le signal RMN dépend de la structure moléculaire dans laquelle est impliqué l'atome d'hydrogène en question.

Les informations recueillies sont transmises et analysées par un ordinateur qui reconstruit la topographie du signal RMN dans la structure observée. La localisation du signal est assurée par de petites variations dans l'intensité du champ magnétique et des ondes radiofréquences envoyées.

2.2. Caractéristiques des images

 

Les images d'IRM sont des coupes successives de la région étudiés reconstruites par l'ordinateur dans le plan demandé. Différentes séquences d'excitation et de relaxation peuvent être créées pour faire varier les conditions d'émission du signal. Contrairement à la radiologie ou à la tomodensitométrie, l'intensité du signal n'est pas toujours la même et l'aspect des structures varie en fonction des séquences utilisées, ce qui peut rendre l'interprétation déconcertante. Le liquide peut être blanc sur une séquence et apparaître noir sur une autre.

La résolution en contraste des images d'IRM est excellente et en fait tout son intérêt. L'utilisation rationnelle de séquences différentes permet d'explorer à peu près tous les tissus organiques à condition qu'ils contiennent de l'eau. Seul l'os cortical émet un signal très faible quelles que soient les séquences.

La résolution spatiale des images dépend de l'intensité du champ magnétique et de la forme de l'antenne utilisée pour émettre et recevoir les ondes radiofréquence. L'antenne est placée sur le patient le plus proche de la région à étudier. D'une manière générale, la résolution spatiale est moins bonne qu'en radiologie conventionnelle.

2.3. Dangers

 

Les rayonnements électromagnétiques utilisés en IRM sont d'énergie trop faible pour être des rayonnements ionisants. Aucune règle de radioprotection s'applique. En revanche, l'intensité du champ magnétique impose certaines précautions, et tous les objets métalliques, y compris les implants, sont prohibés dans la zone d'examen.

2.4. Logistique

 

Les examens d'IRM doivent être effectués, en médecine vétérinaire, sous anesthésie générale pour des raisons de contention. Les durées d'examen varient en fonction des séquences utilisées et de l'intensité du champ magnétique développé par l'aimant. Un examen typique dure entre 30 et 90 minutes à partir du moment où le patient est sur la table. Comme pour la tomodensitométrie, l'acquisition des images est standardisée, ce qui permet de séparer les séquences d'acquisitions de la lecture des examens et permet aussi un réexamen des images avec la même pertinence.

2.5. Points forts

 

Les points forts de l'IRM sont l'excellente résolution en contraste qui en fait le système d'imagerie le plus performant dans ce domaine, et l'absence de superposition des structures caractéristiques des systèmes d'imagerie en coupe.

2.6. Limitations

 

Les limitations de l'IRM sont essentiellement d'ordre logistique. Le coût très élevé des appareils haut champ et de leur maintenance rend la procédure très onéreuse pour le propriétaire. La durée des examens est encore majorée en médecine vétérinaire par le temps d'anesthésie et de mise en place du patient, ce qui majore encore le coût de l'examen et limite fortement la rentabilité de l'appareil.

Les appareils bas champ sont souvent limités par la résolution spatiale et le bruit important des images dues à un manque d'intensité du signal. La faiblesse du champ magnétique est alors compensée par une acquisition plus longue qui augmente la durée de l'examen.

Des précautions doivent être prises pour ne pas introduire dans le champ magnétique des métaux. Ces précautions intéressent aussi bien le patient (implants) que le personnel, et le matériel utilisé y compris l'appareil d'anesthésie.

2.7. Applications en médecine vétérinaire

 

L'application majeure de l'IRM en médecine vétérinaire est l'exploration de l'encéphale pour laquelle l'IRM est supérieure à la tomodensitométrie. Le coût de la procédure limite cependant son utilisation. Les applications orthopédiques pour l'examen des tendons et des articulations, développées chez l'homme en particulier dans la médecine du sport, pourraient êtres également développées chez le cheval et chez le chien, malgré les contraintes de l'anesthésie et du coût de l'examen. L'arrivée récente de machine dite "champ ouvert" pourrait permettre de réaliser l'examen chez le cheval debout, ce qui permettra sans doute un essor de cette modalité pour les chevaux de haute valeur.

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