Examens radiologiques de la fonction pulmonaire

Le système respiratoire fonctionnel est constitué de nombreux maillons, parmi lesquels la respiration pulmonaire (externe) et les systèmes circulatoire et respiratoire jouent un rôle essentiel. L'effort des muscles respiratoires modifie le volume du thorax et des poumons, assurant ainsi leur ventilation. De ce fait, l'air inspiré se propage le long de l'arbre bronchique et atteint les alvéoles. Naturellement, les troubles de la perméabilité bronchique entraînent un dysfonctionnement du mécanisme de la respiration externe. Dans les alvéoles, la diffusion des gaz se produit à travers la membrane alvéolo-capillaire. Ce processus est perturbé lorsque les parois alvéolaires sont endommagées et lorsque la circulation sanguine capillaire dans les poumons est perturbée.

Les radiographies conventionnelles prises pendant les phases d'inspiration et d'expiration, ainsi que la fluoroscopie, permettent d'obtenir une idée générale du mécanisme de l'acte respiratoire et de la ventilation pulmonaire. Lors de l'inspiration, les extrémités et les corps antérieurs des côtes se soulèvent, les espaces intercostaux s'élargissent et le diaphragme s'abaisse (notamment en raison de sa forte pente postérieure). Les champs pulmonaires augmentent de volume et de transparence. Si nécessaire, tous ces paramètres peuvent être mesurés. La tomodensitométrie permet d'obtenir des données plus précises. Elle permet de déterminer la taille de la cage thoracique à tous les niveaux, ainsi que la fonction ventilatoire des poumons dans leur ensemble et dans chacune de leurs sections. La tomodensitométrie permet de mesurer l'absorption des rayons X à tous les niveaux (densitométrie) et d'obtenir ainsi des informations synthétiques sur la ventilation et le remplissage sanguin des poumons.

L'obstruction des bronches due à des modifications de leur tonus, à l'accumulation de crachats, au gonflement de la muqueuse et aux constrictions organiques est clairement visible sur les radiographies et les scanners. Il existe trois degrés d'obstruction bronchique: partielle, valvulaire et complète, et, par conséquent, trois états pulmonaires: hypoventilation, emphysème obstructif et atélectasie. Un léger rétrécissement persistant de la bronche s'accompagne d'une diminution de la teneur en air dans la partie du poumon ventilée par cette bronche: hypoventilation. Sur les radiographies et les tomographies, cette partie du poumon est légèrement réduite, devient moins transparente et son aspect est accentué en raison de la convergence des vaisseaux et de la pléthore. À l'inspiration, le médiastin peut légèrement se déplacer vers l'hypoventilation.

Dans l'emphysème obstructif, l'air pénètre dans les alvéoles lors de l'inspiration, lorsque les bronches se dilatent, mais ne peut en sortir immédiatement lors de l'expiration. La zone pulmonaire affectée augmente de volume et devient plus légère que les zones environnantes, notamment lors de l'expiration. Finalement, lorsque la lumière bronchique est complètement obstruée, une atélectasie survient. L'air ne peut plus pénétrer dans les alvéoles. L'air restant est résorbé et partiellement remplacé par du liquide œdémateux. La zone sans air diminue et produit une ombre intense et homogène sur les radiographies et les scanners.

L'obstruction de la bronche principale entraîne une atélectasie pulmonaire globale. L'obstruction d'une bronche lobaire entraîne une atélectasie du lobe. L'obstruction d'une bronche segmentaire entraîne une atélectasie du segment. Les atélectasies sous-segmentaires se présentent généralement sous la forme de bandes étroites dans différentes zones des champs pulmonaires, tandis que les atélectasies lobulaires se présentent sous la forme de compactions arrondies de 1 à 1,5 cm de diamètre.

Cependant, la principale méthode d'irradiation pour étudier la physiologie et identifier les pathologies fonctionnelles des poumons est la scintigraphie, une méthode utilisant des radionucléides. Elle permet d'évaluer l'état de la ventilation, de la perfusion et du débit sanguin capillaire pulmonaire, et d'obtenir des indicateurs qualitatifs et quantitatifs caractérisant l'entrée et l'évacuation des gaz dans les poumons, ainsi que les échanges gazeux entre l'air alvéolaire et le sang dans les capillaires pulmonaires.

Afin d'étudier le flux sanguin pulmonaire, une scintigraphie de perfusion et une scintigraphie d'inhalation de perméabilité veineuse et bronchique sont réalisées. Ces deux examens produisent une image radionucléide des poumons. Pour réaliser la scintigraphie de perfusion, le patient reçoit par voie intraveineuse des particules d'aluminium marquées ^{au 99m} Tc (microsphères ou macroagrégats). Une fois dans la circulation sanguine, elles sont transportées vers l'oreillette droite, le ventricule droit, puis vers le réseau artériel pulmonaire. La taille des particules est de 20 à 40 μm, ce qui les empêche de traverser le lit capillaire. Près de 100 % des microsphères restent coincées dans les capillaires et émettent des quanta gamma, enregistrés par une gamma-caméra. L'examen n'affecte pas le bien-être du patient, car seule une partie insignifiante des capillaires est exclue de la circulation sanguine. Une personne possède environ 280 milliards de capillaires dans ses poumons, alors que seulement 100 000 à 500 000 particules sont injectées pour l'étude. Plusieurs heures après l'injection, les particules protéiques sont détruites par les enzymes sanguines et les macrophages.

Afin d'évaluer les scintigrammes de perfusion, des analyses qualitatives et quantitatives sont réalisées. En analyse qualitative, la forme et la taille des poumons sont déterminées selon quatre projections: directes antérieure et postérieure, latérales droite et gauche. La répartition du radiopharmaceutique sur les champs pulmonaires doit être uniforme. En analyse quantitative, les deux champs pulmonaires affichés à l'écran sont divisés en trois parties égales: supérieure, moyenne et inférieure. L'accumulation totale du radiopharmaceutique dans les deux poumons est considérée comme égale à 100 %. La radioactivité relative est calculée sur ordinateur, c'est-à-dire l'accumulation du radiopharmaceutique dans chaque section du champ pulmonaire, séparément à gauche et à droite. Normalement, une accumulation plus élevée est enregistrée pour le champ pulmonaire droit (de 5 à 10 %) et la concentration du radiopharmaceutique dans le champ augmente de haut en bas. Les troubles du flux sanguin capillaire s'accompagnent d'une modification des ratios d'accumulation du radiopharmaceutique dans les champs et les sections pulmonaires.

La scintigraphie par inhalation est réalisée à l'aide de gaz inertes (Xe ou Kr). Un mélange air-xénon est introduit dans le système fermé du spirographe. À l'aide d'un embout buccal et d'une pince nasale, un système fermé spirographe-patient est créé. Une fois l'équilibre dynamique atteint, une image scintigraphique des poumons est enregistrée par une gamma-caméra, puis son traitement qualitatif et quantitatif est effectué de la même manière qu'une perfusion. Les zones de ventilation pulmonaire altérée correspondent aux zones d'accumulation réduite du radiopharmaceutique. Ce phénomène est observé dans les lésions pulmonaires obstructives: bronchite, asthme bronchique, pneumosclérose locale, cancer bronchique, etc.

^{Les aérosols de 99m} Tc sont également utilisés pour la scintigraphie par inhalation. Dans ce cas, 1 ml de radiopharmaceutique d'une activité de 74 à 185 MBq est introduit dans le nébuliseur de l'inhalateur. L'enregistrement dynamique est effectué à raison d'une image par seconde pendant 15 minutes. Une courbe activité-temps est tracée. La première étape de l'étude permet de déterminer la perméabilité et la ventilation bronchiques, ainsi que le niveau et le degré d'obstruction. La deuxième étape, lorsque le radiopharmaceutique diffuse dans la circulation sanguine à travers la membrane alvéolo-capillaire, permet d'évaluer l'intensité du flux sanguin capillaire et l'état de la membrane. La mesure de la perfusion et de la ventilation pulmonaires régionales peut également être réalisée par administration intraveineuse de xénon radioactif dissous dans une solution isotonique de chlorure de sodium, suivie de l'enregistrement de la clairance du xénon des poumons par gamma-caméra.