Tomodensitométrie: conventionnelle, spiralée

La tomodensitométrie est un examen radiologique particulier qui consiste à mesurer indirectement l'atténuation des rayons X à partir de différentes positions définies autour du patient examiné. En résumé, nous savons seulement:

• ce qui sort du tube à rayons X,
• qui atteint le détecteur et
• quel est l'emplacement du tube à rayons X et du détecteur dans chaque position.

Tout le reste découle de ces informations. La plupart des coupes tomodensitométriques sont orientées verticalement par rapport à l'axe du corps. On les appelle généralement coupes axiales ou transversales. Pour chaque coupe, le tube à rayons X tourne autour du patient; l'épaisseur de la coupe est préalablement définie. La plupart des scanners fonctionnent selon le principe de rotation constante avec une divergence des faisceaux en éventail. Dans ce cas, le tube à rayons X et le détecteur sont couplés de manière rigide, et leurs mouvements de rotation autour de la zone scannée se produisent simultanément à l'émission et à la capture des rayons X. Ainsi, les rayons X, traversant le patient, atteignent les détecteurs situés du côté opposé. La divergence en éventail se situe entre 40° et 60°, selon la conception de l'appareil, et est déterminée par l'angle partant du foyer du tube à rayons X et s'étendant en secteur jusqu'aux limites extérieures de la rangée de détecteurs. Généralement, une image se forme à chaque rotation de 360°; les données obtenues suffisent. Lors du balayage, les coefficients d'atténuation sont mesurés en plusieurs points, formant ainsi un profil d'atténuation. En réalité, les profils d'atténuation ne sont rien d'autre qu'un ensemble de signaux reçus de tous les canaux du détecteur sous un angle donné du système tube-détecteur. Les scanners CT modernes sont capables de transmettre et de collecter des données depuis environ 1 400 positions du système tube-détecteur sur un cercle de 360°, soit environ 4 positions par degré. Chaque profil d'atténuation inclut les mesures de 1 500 canaux du détecteur, soit environ 30 canaux par degré, en supposant un angle de divergence du faisceau de 50°. Au début de l'examen, la table du patient se déplace à vitesse constante vers le portique, ce qui permet d'obtenir une radiographie numérique (un « scanogramme » ou « topogramme »), sur laquelle les coupes requises peuvent être planifiées ultérieurement. Pour l'examen CT du rachis ou de la tête, le portique est tourné à l'angle souhaité, ce qui permet d'obtenir une orientation optimale des coupes.

La tomodensitométrie (TDM) utilise des mesures complexes issues d'un capteur à rayons X qui tourne autour du patient pour produire un grand nombre d'images de profondeur (tomogrammes), numérisées et converties en coupes. La TDM fournit des informations en 2 et 3 dimensions, impossibles à obtenir avec des radiographies simples, et offre une résolution de contraste bien supérieure. De ce fait, la TDM est devenue la nouvelle norme pour l'imagerie de la plupart des structures intracrâniennes, cervico-faciales, intrathoraciques et intra-abdominales.

Les premiers scanners n'utilisaient qu'un seul capteur de rayons X, et le patient se déplaçait progressivement dans le scanner, s'arrêtant pour chaque image. Cette méthode a été largement remplacée par le scanner hélicoïdal: le patient se déplace continuellement dans le scanner, qui tourne et prend des images en continu. Le scanner hélicoïdal réduit considérablement le temps d'imagerie et l'épaisseur de la plaque. L'utilisation de scanners multicapteurs (4 à 64 rangées de capteurs de rayons X) réduit encore davantage le temps d'imagerie et permet d'obtenir des épaisseurs de plaque inférieures à 1 mm.

Grâce à la quantité de données affichée, les images peuvent être reconstruites sous presque tous les angles (comme en IRM) et utilisées pour construire des images tridimensionnelles tout en conservant une solution d'imagerie diagnostique. Les applications cliniques incluent l'angiographie par tomodensitométrie (par exemple, pour évaluer l'embolie pulmonaire) et l'imagerie cardiaque (par exemple, la coronarographie, pour évaluer le durcissement des artères coronaires). La tomodensitométrie à faisceau d'électrons, un autre type de tomodensitométrie rapide, peut également être utilisée pour évaluer le durcissement des artères coronaires.

La tomodensitométrie peut être réalisée avec ou sans produit de contraste. La tomodensitométrie sans produit de contraste permet de détecter une hémorragie aiguë (qui apparaît en blanc brillant) et de caractériser les fractures osseuses. La tomodensitométrie avec produit de contraste utilise un produit de contraste intraveineux ou oral, ou les deux. Le produit de contraste intraveineux, similaire à celui utilisé pour les radiographies standard, est utilisé pour visualiser les tumeurs, les infections, les inflammations et les lésions des tissus mous, ainsi que pour évaluer le système vasculaire, notamment en cas de suspicion d'embolie pulmonaire, d'anévrisme aortique ou de dissection aortique. L'excrétion rénale du produit de contraste permet d'évaluer l'appareil génito-urinaire. Pour plus d'informations sur les réactions au produit de contraste et leur interprétation, voir:

Le contraste oral est utilisé pour l'imagerie de la région abdominale; cela permet de séparer la structure intestinale de la structure environnante. Le contraste oral standard, l'iode de baryum, peut être utilisé en cas de suspicion de perforation intestinale (par exemple, suite à un traumatisme); un contraste à faible osmolarité doit être utilisé en cas de risque élevé d'aspiration.

L'exposition aux radiations est un enjeu majeur lors de la tomodensitométrie. La dose de radiation d'un scanner abdominal de routine est 200 à 300 fois supérieure à celle d'une radiographie pulmonaire classique. Le scanner est aujourd'hui la source de radiation artificielle la plus courante pour la majeure partie de la population et représente plus des deux tiers de l'exposition médicale totale aux radiations. Ce degré d'exposition humaine n'est pas négligeable; le risque d'exposition aux radiations tout au long de la vie des enfants exposés aux radiations du scanner est aujourd'hui estimé bien plus élevé que celui des adultes. Par conséquent, la nécessité d'un examen par scanner doit être soigneusement évaluée au regard du risque potentiel pour chaque patient.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ]

Tomodensitométrie multicoupe

Tomodensitométrie spiralée multidétecteurs (tomodensitométrie multicoupe)

Les scanners CT à détecteurs multi-rangées constituent la dernière génération de scanners. Face au tube à rayons X, on trouve non pas une, mais plusieurs rangées de détecteurs. Cela permet une réduction significative du temps d'examen et une meilleure résolution du contraste, permettant, par exemple, une visualisation plus nette des vaisseaux sanguins contrastés. Les rangées de détecteurs sur l'axe Z face au tube à rayons X sont de largeurs différentes: la rangée extérieure est plus large que la rangée intérieure, ce qui améliore les conditions de reconstruction de l'image après la collecte des données.

[ 5 ], [ 6 ], [ 7 ]

Comparaison de la tomodensitométrie traditionnelle et spiralée

Les tomodensitométries conventionnelles permettent d'acquérir une série d'images séquentielles, régulièrement espacées, d'une partie spécifique du corps, comme l'abdomen ou la tête. Une courte pause après chaque coupe est nécessaire pour faire avancer la table avec le patient jusqu'à la position prédéterminée suivante. L'épaisseur et l'espacement entre les coupes sont prédéterminés. Les données brutes de chaque niveau sont stockées séparément. Une courte pause entre les coupes permet au patient conscient de respirer, évitant ainsi les artéfacts respiratoires importants sur l'image. Cependant, l'examen peut durer plusieurs minutes, selon la zone d'examen et la taille du patient. Il est important de chronométrer l'acquisition des images après une césarienne intraveineuse, notamment pour évaluer les effets de la perfusion. La tomodensitométrie est la méthode de choix pour obtenir une image axiale 2D complète du corps, sans interférence osseuse et/ou aérienne, comme on peut l'observer sur les radiographies conventionnelles.

En tomodensitométrie hélicoïdale avec système de détecteurs simple et multi-rangées (MSCT), l'acquisition des données d'examen du patient s'effectue en continu pendant l'avancement de la table dans le portique. Le tube à rayons X décrit une trajectoire hélicoïdale autour du patient. L'avancement de la table est coordonné avec le temps nécessaire à la rotation de 360° du tube (pas de la spirale); l'acquisition des données se poursuit en continu. Cette technique moderne améliore considérablement la tomographie, car les artéfacts respiratoires et le bruit n'affectent pas l'ensemble de données aussi significativement qu'en tomodensitométrie traditionnelle. Une base de données brute unique permet de reconstruire des coupes d'épaisseurs et d'intervalles différents. Le chevauchement partiel des sections améliore les capacités de reconstruction.

La collecte des données pour un scanner abdominal complet dure de 1 à 2 minutes: 2 ou 3 spirales de 10 à 20 secondes chacune. Ce temps est limité par la capacité du patient à retenir sa respiration et par la nécessité de refroidir le tube à rayons X. Un délai supplémentaire est nécessaire pour reconstruire l'image. Lors de l'évaluation de la fonction rénale, une courte pause est nécessaire après l'administration du produit de contraste afin de permettre son excrétion.

Un autre avantage important de la méthode spirale est sa capacité à détecter des formations pathologiques plus petites que l'épaisseur de la coupe. De petites métastases hépatiques peuvent passer inaperçues si elles ne tombent pas dans la coupe en raison de la profondeur de respiration inégale du patient pendant l'examen. Les métastases sont facilement détectées à partir des données brutes de la méthode spirale lors de la reconstruction de coupes obtenues avec des sections superposées.

[ 8 ]

Résolution spatiale

La reconstruction d'image repose sur les différences de contraste entre les structures individuelles. Sur cette base, une matrice d'image de la zone de visualisation de 512 x 512 éléments d'image (pixels) ou plus est créée. Les pixels apparaissent à l'écran sous forme de zones de différentes nuances de gris selon leur coefficient d'atténuation. En réalité, il ne s'agit pas de carrés, mais de cubes (voxels = éléments volumétriques) dont la longueur, le long de l'axe du corps, correspond à l'épaisseur de la coupe.

La qualité de l'image s'améliore avec des voxels plus petits, mais cela ne s'applique qu'à la résolution spatiale; un amincissement supplémentaire de la coupe réduit le rapport signal/bruit. Un autre inconvénient des coupes fines est l'augmentation de la dose de rayonnement pour le patient. Cependant, les petits voxels de dimensions égales dans les trois dimensions (voxels isotropes) offrent des avantages significatifs: la reconstruction multiplanaire (MPR) en projections coronale, sagittale ou autres est présentée sur l'image sans contour en escalier. L'utilisation de voxels de dimensions inégales (voxels anisotropes) pour la MPR entraîne l'apparition d'irrégularités dans l'image reconstruite. Par exemple, il peut être difficile d'exclure une fracture.

[ 9 ], [ 10 ]

Pas en spirale

Le pas de la spirale caractérise le degré de déplacement de la table (en mm par rotation) et l'épaisseur de la coupe. Un mouvement lent de la table forme une spirale comprimée. L'accélération du mouvement de la table, sans modification de l'épaisseur de la coupe ni de la vitesse de rotation, crée un espace entre les coupes sur la spirale résultante.

Le plus souvent, le pas de la spirale est compris comme le rapport du mouvement (avance) de la table lors de la rotation du portique, exprimé en mm, à la collimation, également exprimée en mm.

Les dimensions (mm) du numérateur et du dénominateur étant équilibrées, le pas d'hélice est une grandeur sans dimension. En TDM, le pas d'hélice volumétrique est généralement considéré comme le rapport entre l'avance de la table et une seule tranche, plutôt que le nombre total de tranches le long de l'axe Z. Dans l'exemple ci-dessus, le pas d'hélice volumétrique est de 16 (24 mm / 1,5 mm). Cependant, on a tendance à revenir à la première définition du pas d'hélice.

Les nouveaux scanners offrent la possibilité de sélectionner une extension cranio-caudale (axe Z) de la zone d'étude sur le topogramme. De plus, le temps de rotation du tube, la collimation des coupes (coupe fine ou épaisse) et la durée d'étude (intervalle d'apnée) sont ajustés selon les besoins. Un logiciel comme SureView calcule le pas de spirale approprié, généralement entre 0,5 et 2,0.

[ 11 ], [ 12 ]

Collimation de tranches: résolution le long de l'axe Z

La résolution de l'image (selon l'axe Z ou l'axe du corps du patient) peut également être adaptée à la tâche diagnostique spécifique grâce à la collimation. Des coupes de 5 à 8 mm d'épaisseur sont parfaitement compatibles avec un examen abdominal standard. Cependant, la localisation précise de petits fragments de fractures osseuses ou l'évaluation de modifications pulmonaires subtiles nécessitent l'utilisation de coupes fines (0,5 à 2 mm). Qu'est-ce qui détermine l'épaisseur de la coupe?

Le terme collimation désigne l'obtention d'une coupe fine ou épaisse le long de l'axe longitudinal du corps du patient (axe Z). Le médecin peut limiter la divergence en éventail du faisceau de rayonnement du tube à rayons X grâce à un collimateur. La taille de l'ouverture du collimateur régule le passage des rayons qui atteignent les détecteurs situés derrière le patient, en un flux large ou étroit. Le rétrécissement du faisceau de rayonnement améliore la résolution spatiale le long de l'axe Z du patient. Le collimateur peut être placé non seulement immédiatement à la sortie du tube, mais aussi directement devant les détecteurs, c'est-à-dire « derrière » le patient vu du côté de la source de rayons X.

Un système dépendant de l'ouverture du collimateur, avec une rangée de détecteurs derrière le patient (coupe unique), peut produire des coupes de 10 mm, 8 mm, 5 mm, voire 1 mm. Un scanner avec des coupes très fines est appelé « TDM haute résolution » (TDMHR). Si l'épaisseur de la coupe est inférieure à un millimètre, on parle de « TDM ultra haute résolution » (TDM UHR). L'UHRCT, utilisé pour examiner le rocher avec des coupes d'environ 0,5 mm, révèle de fines lignes de fracture traversant la base du crâne ou les osselets auditifs dans la caisse du tympan. Pour le foie, une résolution à contraste élevé est utilisée pour détecter les métastases, nécessitant des coupes d'épaisseur légèrement supérieure.

[ 13 ], [ 14 ], [ 15 ]

Schémas de placement des détecteurs

Le développement ultérieur de la technologie des spirales monocoupes a conduit à l'introduction de techniques multicoupes (multispirales), qui utilisent non pas une, mais plusieurs rangées de détecteurs situées perpendiculairement à l'axe Z, en face de la source de rayons X. Cela permet de collecter simultanément des données provenant de plusieurs coupes.

En raison de la divergence en éventail du rayonnement, les rangées de détecteurs doivent avoir des largeurs différentes. La disposition des détecteurs est telle que leur largeur augmente du centre vers le bord, ce qui permet de varier les combinaisons d'épaisseur et le nombre de coupes obtenues.

Par exemple, une étude 16 coupes peut être réalisée avec 16 coupes fines à haute résolution (pour Siemens Sensation 16, il s'agit de la technique 16 x 0,75 mm) ou avec 16 sections d'épaisseur double. Pour l'angiographie par tomodensitométrie iliofémorale, il est préférable d'obtenir une coupe volumique en un seul cycle le long de l'axe Z. Dans ce cas, la largeur de collimation est de 16 x 1,5 mm.

Le développement des scanners CT ne s'est pas limité à 16 coupes. L'utilisation de scanners à 32 et 64 rangées de détecteurs peut accélérer la collecte de données. Cependant, la tendance vers des coupes plus fines entraîne des doses de rayonnement plus élevées pour le patient, ce qui nécessite des mesures supplémentaires, déjà réalisables, pour réduire l'exposition aux rayonnements.

Lors de l'examen du foie et du pancréas, de nombreux spécialistes préfèrent réduire l'épaisseur des coupes de 10 à 3 mm afin d'améliorer la netteté de l'image. Cependant, cela augmente le niveau de bruit d'environ 80 %. Par conséquent, pour maintenir la qualité de l'image, il est nécessaire soit d'augmenter l'intensité du courant sur le tube (en mA) de 80 %, soit d'allonger la durée d'acquisition (le produit mAs augmente).

[ 16 ], [ 17 ]

Algorithme de reconstruction d'image

La TDM spiralée présente un avantage supplémentaire: lors de la reconstruction de l'image, la plupart des données ne sont pas mesurées dans une coupe spécifique. Les mesures extérieures à cette coupe sont interpolées avec la plupart des valeurs proches de la coupe et deviennent des données spécifiques à la coupe. Autrement dit, les résultats du traitement des données proches de la coupe sont plus importants pour la reconstruction de l'image d'une section donnée.

Un phénomène intéressant en découle. La dose au patient (en mGy) est définie comme le nombre de mAs par tour divisé par le pas de l'hélice, et la dose par image est égale à ce nombre sans tenir compte du pas de l'hélice. Si, par exemple, le réglage est de 150 mAs par tour avec un pas de l'hélice de 1,5, la dose au patient est de 100 mAs et la dose par image est de 150 mAs. Par conséquent, l'utilisation de la technologie hélicoïdale peut améliorer la résolution du contraste en choisissant une valeur mAs élevée. Cela permet d'augmenter le contraste de l'image et la résolution tissulaire (clarté de l'image) en diminuant l'épaisseur de coupe, et de sélectionner un pas et une longueur d'intervalle d'hélice permettant de réduire la dose au patient! Ainsi, un grand nombre de coupes peut être obtenu sans augmenter la dose ni la charge du tube à rayons X.

Cette technologie est particulièrement importante lors de la conversion des données obtenues en reconstructions bidimensionnelles (sagittales, curvilignes, coronales) ou tridimensionnelles.

Les données de mesure des détecteurs sont transmises, profil par profil, à l'électronique du détecteur sous forme de signaux électriques correspondant à l'atténuation réelle des rayons X. Ces signaux électriques sont numérisés puis envoyés au processeur vidéo. À ce stade de la reconstruction de l'image, une méthode dite « pipeline » est utilisée, comprenant prétraitement, filtrage et rétro-ingénierie.

Le prétraitement comprend toutes les corrections apportées aux données acquises pour la reconstruction d'image. Par exemple, la correction du courant d'obscurité, du signal de sortie, l'étalonnage, la correction des traces, le durcissement aux radiations, etc. Ces corrections visent à réduire les variations de fonctionnement du tube et des détecteurs.

Le filtrage utilise des valeurs négatives pour corriger le flou d'image inhérent à la rétro-ingénierie. Si, par exemple, un fantôme d'eau cylindrique est scanné et reconstruit sans filtrage, ses bords seront extrêmement flous. Que se passe-t-il lorsque huit profils d'atténuation sont superposés pour reconstruire l'image? Comme une partie du cylindre est mesurée par deux profils superposés, on obtient une image en étoile au lieu d'un cylindre réel. En introduisant des valeurs négatives au-delà de la composante positive des profils d'atténuation, les bords de ce cylindre deviennent nets.

La rétro-ingénierie redistribue les données de numérisation convoluées dans une matrice d'image bidimensionnelle, affichant les coupes altérées. Cette opération est effectuée profil par profil jusqu'à la fin du processus de reconstruction de l'image. La matrice d'image peut être considérée comme un damier, mais elle est composée de 512 x 512 ou 1024 x 1024 éléments, communément appelés « pixels ». La rétro-ingénierie confère à chaque pixel une densité exacte, qui apparaît à l'écran sous différentes nuances de gris, du clair au foncé. Plus la zone de l'écran est claire, plus la densité des tissus qu'il contient (par exemple, les structures osseuses) est élevée.

[ 18 ], [ 19 ]

Effet de la tension (kV)

Lorsque la région anatomique examinée présente une forte capacité d'absorption (par exemple, scanner de la tête, de la ceinture scapulaire, du rachis thoracique ou lombaire, du bassin ou simplement d'un patient obèse), il est conseillé d'utiliser une tension plus élevée ou, à défaut, des valeurs mA plus élevées. En sélectionnant une tension élevée sur le tube à rayons X, vous augmentez la dureté du rayonnement. Ainsi, les rayons X pénètrent beaucoup plus facilement la région anatomique à forte capacité d'absorption. L'avantage de ce procédé est que les composantes de faible énergie du rayonnement absorbées par les tissus du patient sont réduites sans affecter l'acquisition de l'image. Pour l'examen des enfants et le suivi du bolus KB, il peut être conseillé d'utiliser une tension plus faible que dans les réglages standard.

[ 20 ], [ 21 ], [ 22 ], [ 23 ], [ 24 ], [ 25 ]

Courant du tube (mAs)

Le courant, mesuré en milliampères-secondes (mAs), influence également la dose de rayonnement reçue par le patient. Un patient de forte corpulence nécessite un courant plus élevé dans le tube pour obtenir une bonne image. Ainsi, un patient obèse reçoit une dose de rayonnement plus élevée qu'un enfant de taille nettement plus petite, par exemple.

Les zones osseuses absorbant et diffusant davantage le rayonnement, comme la ceinture scapulaire et le bassin, nécessitent un courant de tube plus élevé que, par exemple, le cou, l'abdomen d'une personne mince ou les jambes. Cette dépendance est activement exploitée en radioprotection.

Temps de numérisation

Il est recommandé de choisir la durée d'acquisition la plus courte possible, notamment au niveau de l'abdomen et du thorax, où les contractions cardiaques et le péristaltisme intestinal peuvent dégrader la qualité de l'image. La réduction du risque de mouvements involontaires du patient améliore également la qualité de l'imagerie TDM. En revanche, des durées d'acquisition plus longues peuvent être nécessaires pour recueillir suffisamment de données et optimiser la résolution spatiale. Parfois, le choix de durées d'acquisition prolongées avec un courant réduit est délibéré pour prolonger la durée de vie du tube à rayons X.

[ 26 ], [ 27 ], [ 28 ], [ 29 ], [ 30 ]

Reconstruction 3D

La tomographie spiralée recueillant des données sur une région entière du corps du patient, la visualisation des fractures et des vaisseaux sanguins s'est considérablement améliorée. Plusieurs techniques de reconstruction 3D sont utilisées:

[ 31 ], [ 32 ], [ 33 ], [ 34 ], [ 35 ]

Projection d'intensité maximale (MIP)

La méthode MIP est une méthode mathématique permettant d'extraire des voxels hyperintenses à partir de données 2D ou 3D. Les voxels sont sélectionnés à partir de données acquises sous différents angles, puis projetés sous forme d'images 2D. L'effet 3D est obtenu en modifiant progressivement l'angle de projection, puis en visualisant l'image reconstruite en succession rapide (en mode de visualisation dynamique). Cette méthode est souvent utilisée en imagerie vasculaire avec injection de produit de contraste.

[ 36 ], [ 37 ], [ 38 ], [ 39 ], [ 40 ]

Reconstruction multiplanaire (MPR)

Cette technique permet de reconstruire des images dans n'importe quelle projection, qu'elle soit coronale, sagittale ou curviligne. La MPR est un outil précieux pour le diagnostic des fractures et l'orthopédie. Par exemple, les coupes axiales traditionnelles ne fournissent pas toujours des informations complètes sur les fractures. Une fracture très fine, sans déplacement de fragments ni rupture de la plaque corticale, peut être détectée plus efficacement grâce à la MPR.

[ 41 ], [ 42 ]

Écran ombré de surface, SSD

Cette méthode reconstruit la surface de l'organe ou de l'os définie au-delà d'un seuil donné en unités Hounsfield. Le choix de l'angle d'imagerie, ainsi que l'emplacement de la source lumineuse hypothétique, sont essentiels pour obtenir une reconstruction optimale (l'ordinateur calcule et supprime les zones d'ombre de l'image). La surface osseuse montre clairement la fracture du radius distal mise en évidence par MPR.

La SSD 3D est également utilisée en planification chirurgicale, notamment en cas de fracture vertébrale traumatique. En modifiant l'angle de l'image, il est facile de détecter une fracture par compression du rachis thoracique et d'évaluer l'état des foramens intervertébraux. Ces derniers peuvent être examinés sous différentes projections. La MPR sagittale montre un fragment osseux déplacé dans le canal rachidien.

Règles de base pour la lecture des scanners

• Orientation anatomique

L'image sur le moniteur n'est pas seulement une représentation bidimensionnelle des structures anatomiques, mais contient également des données sur l'absorption tissulaire moyenne des rayons X, représentée par une matrice de 512 x 512 éléments (pixels). La coupe a une certaine épaisseur (d _S ) et est la somme d'éléments cuboïdes (voxels) de même taille, combinés en une matrice. Cette caractéristique technique est à la base de l'effet de volume partiel, expliqué ci-dessous. Les images obtenues sont généralement vues de dessous (côté caudal). Par conséquent, le côté droit du patient est à gauche sur l'image et inversement. Par exemple, le foie, situé dans la moitié droite de la cavité abdominale, est représenté à gauche de l'image. Les organes situés à gauche, tels que l'estomac et la rate, sont visibles sur l'image de droite. La face antérieure du corps, représentée ici par la paroi abdominale antérieure, est définie en haut de l'image, et la face postérieure avec la colonne vertébrale en bas. Le même principe de formation d’image est utilisé en radiographie conventionnelle.

• Effets de volume partiel

Le radiologue détermine l'épaisseur de coupe (d _S ). Pour l'examen des cavités thoracique et abdominale, on choisit généralement 8 à 10 mm, et pour le crâne, la colonne vertébrale, les orbites et les pyramides des os temporaux, 2 à 5 mm. Par conséquent, les structures peuvent occuper toute l'épaisseur de coupe ou seulement une partie. L'intensité de la coloration des voxels sur l'échelle de gris dépend du coefficient d'atténuation moyen de toutes ses composantes. Si la structure a la même forme sur toute l'épaisseur de coupe, elle apparaîtra clairement délimitée, comme dans le cas de l'aorte abdominale et de la veine cave inférieure.

L'effet de volume partiel se produit lorsque la structure n'occupe pas toute l'épaisseur de la coupe. Par exemple, si la coupe ne comprend qu'une partie du corps vertébral et une partie du disque, leurs contours sont flous. Le même phénomène est observé lorsque l'organe se rétrécit à l'intérieur de la coupe. Ceci explique la mauvaise netteté des pôles rénaux, des contours de la vésicule biliaire et de la vessie.

• Différence entre les structures nodulaires et tubulaires

Il est important de pouvoir distinguer les ganglions lymphatiques hypertrophiés et pathologiquement altérés des vaisseaux et muscles inclus dans la coupe transversale. Il peut être très difficile de le faire à partir d'une seule coupe, car ces structures ont la même densité (et la même nuance de gris). Il est donc toujours nécessaire d'analyser les coupes adjacentes situées plus crânialement et plus caudalement. En spécifiant le nombre de coupes visibles pour une structure donnée, il est possible de résoudre le dilemme: s'agit-il d'un ganglion hypertrophié ou d'une structure tubulaire plus ou moins longue? Le ganglion lymphatique ne sera identifié que sur une ou deux coupes et ne sera pas visualisé sur les coupes adjacentes. L'aorte, la veine cave inférieure et les muscles, tels que les muscles ilio-lombaires, sont visibles sur l'ensemble des images cranio-caudales.

En cas de suspicion de formation nodulaire élargie sur une section, le médecin doit immédiatement comparer les sections adjacentes afin de déterminer clairement si cette « formation » est simplement un vaisseau ou un muscle en coupe transversale. Cette technique est également efficace car elle permet d'établir rapidement l'effet d'un volume privé.

• Densitométrie (mesure de la densité tissulaire)

Si l'on ne sait pas, par exemple, si le liquide présent dans la cavité pleurale est un épanchement ou du sang, la mesure de sa densité facilite le diagnostic différentiel. De même, la densitométrie peut être utilisée pour les lésions focales du foie ou du parenchyme rénal. Cependant, il est déconseillé de tirer une conclusion sur la base de l'évaluation d'un seul voxel, car ces mesures sont peu fiables. Pour une plus grande fiabilité, il est nécessaire d'élargir la « région d'intérêt » constituée de plusieurs voxels dans une lésion focale, toute structure ou tout volume de liquide. L'ordinateur calcule la densité moyenne et l'écart type.

Il convient de veiller particulièrement à ne pas négliger les artéfacts de durcissement ou les effets de volume partiel. Si une lésion ne s'étend pas sur toute l'épaisseur de la coupe, la mesure de densité inclut les structures adjacentes. La densité d'une lésion ne sera mesurée correctement que si elle occupe toute l'épaisseur de la coupe (d _S ). Dans ce cas, il est plus probable que la mesure concerne la lésion elle-même plutôt que les structures adjacentes. Si d S est supérieur au diamètre de la lésion, par exemple dans le cas d'une petite lésion, cela entraînera un effet de volume partiel à n'importe quel niveau d'acquisition.

• Niveaux de densité des différents types de tissus

Les appareils modernes sont capables de couvrir 4 096 nuances de gris, qui représentent différents niveaux de densité en unités Hounsfield (UH). La densité de l'eau a été arbitrairement fixée à 0 UH et celle de l'air à -1 000 UH. Un écran peut afficher un maximum de 256 nuances de gris. Cependant, l'œil humain n'en distingue qu'une vingtaine. Le spectre des densités des tissus humains s'étendant au-delà de ces limites relativement étroites, il est possible de sélectionner et d'ajuster la fenêtre d'image afin que seuls les tissus de la plage de densité souhaitée soient visibles.

La densité moyenne de la fenêtre doit être réglée au plus près de celle des tissus examinés. Le poumon, en raison de sa densité accrue, est mieux examiné dans une fenêtre avec un réglage UH faible, tandis que pour le tissu osseux, le niveau de la fenêtre doit être significativement augmenté. Le contraste de l'image dépend de la largeur de la fenêtre: une fenêtre rétrécie est plus contrastée, car 20 nuances de gris ne couvrent qu'une petite partie de l'échelle de densité.

Il est important de noter que la densité de presque tous les organes parenchymateux se situe dans des limites étroites comprises entre 10 et 90 UH. Les poumons constituent une exception; comme indiqué précédemment, des paramètres de fenêtre spécifiques doivent donc être définis. Concernant les hémorragies, il faut tenir compte du fait que la densité du sang récemment coagulé est supérieure d'environ 30 UH à celle du sang frais. La densité diminue ensuite dans les zones d'hémorragie ancienne et de lyse du thrombus. Un exsudat dont la teneur en protéines est supérieure à 30 g/L est difficile à distinguer d'un transsudat (dont la teneur en protéines est inférieure à 30 g/L) avec les paramètres de fenêtre standard. De plus, le fort chevauchement des densités, par exemple au niveau des ganglions lymphatiques, de la rate, des muscles et du pancréas, rend impossible l'identification tissulaire basée uniquement sur la densité.

En conclusion, il convient de noter que les valeurs normales de densité tissulaire varient également d'un individu à l'autre et évoluent sous l'influence des agents de contraste présents dans le sang circulant et dans l'organe. Ce dernier aspect est particulièrement important pour l'étude du système génito-urinaire et concerne l'administration intraveineuse d'agents de contraste. Dans ce cas, l'agent de contraste commence rapidement à être excrété par les reins, ce qui entraîne une augmentation de la densité du parenchyme rénal lors de l'examen. Cet effet peut être utilisé pour évaluer la fonction rénale.

• Documenter la recherche dans différentes fenêtres

Une fois l'image obtenue, il est nécessaire de la transférer sur film (copie papier) pour documenter l'examen. Par exemple, pour évaluer l'état du médiastin et des tissus mous du thorax, une fenêtre est configurée de manière à visualiser clairement les muscles et le tissu adipeux en nuances de gris. Dans ce cas, une fenêtre de tissus mous avec un centre de 50 UH et une largeur de 350 UH est utilisée. Ainsi, les tissus dont la densité est comprise entre -125 UH (50-350/2) et +225 UH (50+350/2) sont représentés en gris. Tous les tissus dont la densité est inférieure à -125 UH, comme le poumon, apparaissent en noir. Les tissus dont la densité est supérieure à +225 UH sont blancs et leur structure interne n'est pas différenciée.

Si l'examen du parenchyme pulmonaire est nécessaire, par exemple en excluant les formations nodulaires, le centre de la fenêtre doit être réduit à -200 UH et sa largeur augmentée (2 000 UH). L'utilisation de cette fenêtre (fenêtre pulmonaire) permet de mieux différencier les structures pulmonaires de faible densité.

Pour obtenir un contraste maximal entre la matière grise et la matière blanche du cerveau, il est nécessaire de sélectionner une fenêtre cérébrale spécifique. Les densités de matière grise et de matière blanche étant peu différentes, la fenêtre des tissus mous doit être très étroite (80-100 UH) et très contrastée, et son centre doit se situer au milieu des valeurs de densité du tissu cérébral (35 UH). Avec de tels réglages, il est impossible d'examiner les os du crâne, car toutes les structures d'une densité supérieure à 75-85 UH apparaissent blanches. Par conséquent, le centre et la largeur de la fenêtre osseuse doivent être nettement plus élevés, respectivement d'environ +300 UH et +1500 UH. Les métastases de l'os occipital ne sont visualisées qu'avec une fenêtre osseuse, mais pas avec une fenêtre cérébrale. En revanche, le cerveau étant pratiquement invisible dans la fenêtre osseuse, les petites métastases cérébrales ne seront pas visibles. Il est important de toujours garder ces détails techniques à l'esprit, car dans la plupart des cas, les images dans toutes les fenêtres ne sont pas transférées sur film. Le médecin qui effectue l'examen visualise les images sur l'écran dans toutes les fenêtres afin de ne pas manquer de signes importants de pathologie.

[ 43 ], [ 44 ], [ 45 ]