ÉCOLE NATIONALE VÉTÉRINAIRE D’ALFORT Année 2011 LE DÉVELOPPEMENT DES TECHNOLOGIES NUMÉRIQUES D’IMAGERIE MÉDICALE EN FRANCE. ÉTUDE BIBLIOGRAPHIQUE ET RÉSULTATS D’UNE ENQUÊTE AUPRÈS D’UN ÉCHANTILLON DE CLINIQUES VÉTÉRINAIRES. THÈSE Pour le DOCTORAT VÉTÉRINAIRE Présentée et soutenue publiquement devant LA FACULTÉ DE MÉDECINE DE CRÉTEIL le…………… par Baptiste, Henri, Aimé DECOUPIGNY Né le 5 décembre 1985 à Ste Catherine-Les-Arras (Pas-de-Calais) JURY Président : M. Professeur à la Faculté de Médecine de CRÉTEIL Membres Directeur : M. Julien LABRUYERE Professeur à l’École Nationale Vétérinaire d’Alfort Assesseur : Mme Valérie CHETBOUL Professeur à l’École Nationale Vétérinaire d’Alfort REMERCIEMENTS Au président du jury Professeur à la faculté de Médecine de Créteil Qui nous a fait l’honneur d’accepter la présidence de ce jury de thèse, Hommage respectueux. À Monsieur Julien Labruyère, Professeur à l'École Nationale Vétérinaire d'Alfort Pour m'avoir encadré dans ce travail de thèse, et s’être autant investi pour qu’il soit rédigé dans les temps. Sincères remerciements et toute ma reconnaissance. À Madame Valérie Chetboul, Professeur à l'École Nationale Vétérinaire d'Alfort Pour avoir accepté de participer à ce jury de thèse et pour sa contribution dans ce travail, Sincères remerciements. À tous ceux qui ont participé ou m’ont soutenu lors de la rédaction de ce travail, Le service d’imagerie du CHUVA, pour votre soutien et votre bonne humeur en toutes circonstances, notamment lors de ces 5 dernières semaines. Un grand merci particulièrement à Caro, Pierrot, Sandy, et Delphine, sans oublier Laetitia et Laure. Les vétérinaires ayant répondu au questionnaire, pour m’avoir accordé un peu de votre temps et pour les petits mots d’encouragement trouvés au détour de vos réponses. Le personnel de la bibliothèque de l’ENVA, pour votre gentillesse et votre aide précieuse lors de mes recherches. Servane Delvart, vos documents m’ont beaucoup aidé. La scolarité de l’ENVA, ces « drôles de dames » qui font beaucoup pour nous et qu’on ne remercie jamais assez. C’est toujours agréable d’être accueilli par un sourire après avoir grimpé 3 étages à pieds. Christelle Maurey, sans vous la rédaction de ce travail n’aurait pas été aussi rapide. Avec le recul, notre « petite conversation » m’a été très bénéfique. Matthieu, pour ta dernière relecture plus que nécessaire, ton soutien et pour tout le reste… À ma famille, Mes parents, vous avez toujours été là pour moi, m’avez soutenu en toutes circonstances, et je sais que ça n’a pas toujours été facile. Si j’en suis là c’est grâce à vous et je vous en suis éternellement reconnaissant. Je suis fier d’être votre petit dernier. Emilie, l’époque où on s’arrachait les cheveux est bien lointaine, je suis heureux qu’on soit devenu si proches avec le temps. Antoine, si différents à l’origine, je me réjouis qu’on soit resté complices. Tu as souvent été un modèle pour moi et j’ai le sentiment que nos différences s’estompent avec le temps. Audrey, la « belle sœur » parfaite, je ne pouvais espérer meilleure entente avec une pièce rapportée. Eglantine, ton sourire et tes câlins me font fondre à chaque fois. Mamie Mimi, je suis désolé de ne pas pouvoir passer plus souvent. Mes oncles, tantes, cousines…, je ne peux malheureusement pas tous vous citer. J’ajoute une petite pensée à Mamie Francine et Papy. À mes amis, cela va être très court mais ce n’est qu’un aperçu de toute l’estime que j’ai pour vous. Elodie, la plus ancienne de mes amies. Marine et Julie, je ne vous vois plus assez souvent. Jérôme, Michel (et la famille Campagne-Ibarcq au grand complet), Nath, Nono et Sophie, si la prépa reste un aussi bon souvenir c’est grâce à vous. Lucie, je suis ravi qu’on ait réussi ensemble. Barby et Lolotte, d’abord Anciennes mais devenues de véritables amies avec le temps. Le groupe 2, le groupe qu’est pas moyen, je n’ai pas la place de tous vous citer mais c’est avec vous que j’ai passé l’une des meilleures années de ma vie. YATTA. Le groupe 4, le groupe de la latte, vous ressemblez tellement au groupe 2 que c’en est troublant… Je vous aime tous dans votre genre, quel beau mélange nous formons. Chloé, quel plaisir de passer du temps avec toi à organiser des soirées. Flora, Maev, Caro E., Alice, Fabou… et le reste de la promo, je suis fier d’être une Polasse. Merci à tous pour tous ces souvenirs.et merci à nos ANCIENS. Ma famille Alforienne, Charly, Snoop, je suis fier d’être votre S…, je ne pouvais espérer mieux pour mon arrivée à l’école. Mes poulots, Eva, Lucas et Marie, vous êtes les plus beaux. Caro, ma coloc pour toujours. Bibiche, Anne-Claire, Juliette, IenIen, Caro Fina, Céline Momo, Louise Tutu… Guigui et Morguichou, mes anges gardiens du CHUVA, merci pour votre soutien. Baloo, Valloche, mes successeurs et leurs acolytes. Jeannot, ne change pas, on aime ta mauvaise humeur. TABLE DES MATIÈRES INTRODUCTION ............................................................................................................................... 7 LES TECHNOLOGIES NUMÉRIQUES D’IMAGERIE MÉDICALE ............................................. 9 I. La radiographie ........................................................................................................................ 11 Introduction ................................................................................................................................ 11 A. La radiographie conventionnelle : Technologie argentique ([2], [8]) ............................... 11 1) Le faisceau de rayons X ................................................................................................. 11 2) La cassette radiographique ............................................................................................. 12 3) Le développement .......................................................................................................... 13 B. La radiographie numérique ([1], [5], [8], [15], [22], [25]) .............................................. 14 1) La radiographie computérisée ou système CR ............................................................... 14 a) Formation de l’image latente..................................................................................... 15 b) Lecture de l’image latente.......................................................................................... 16 c) Réinitialisation de l’ERLM ........................................................................................ 17 2) C. La radiographie numérisée ou système DR ................................................................... 17 a) Les capteurs plans à conversion directe .................................................................... 18 b) Les capteurs à conversion indirecte .......................................................................... 20 Avantages et inconvénients de la radiographie numérique ................................................ 22 1) 2) Les avantages ................................................................................................................. 22 a) La qualité des images................................................................................................. 22 b) Les manipulations ...................................................................................................... 23 c) Le format des clichés.................................................................................................. 23 Les inconvénients........................................................................................................... 24 II. La tomodensitométrie ou scanner ......................................................................................... 25 Introduction ................................................................................................................................ 25 A. Principe de fonctionnement ([3], [6], [7], [8], [11], [28]) ............................................... 25 B. Les appareils de tomodensitométrie ([7], [8], [11], [28])................................................. 26 1) Le scanner de 1ère génération ......................................................................................... 26 2) Le scanner de 2ème génération ........................................................................................ 26 3) Le scanner de 3ème génération ........................................................................................ 27 4) Le scanner de 4ème génération ........................................................................................ 27 1 5) Les scanners utilisés actuellement ................................................................................. 28 C. Déroulement d’une acquisition ([3], [6], [8]) ................................................................... 28 D. Les images ([3], [6], [7], [8], [11]) .................................................................................. 29 III. L’imagerie par résonance magnétique (IRM) .................................................................... 31 Introduction ................................................................................................................................ 31 A. Notions de physique nucléaire ([4], [8], [10], [13], [18]) ................................................ 31 1) Les protons ..................................................................................................................... 31 2) Les noyaux atomiques.................................................................................................... 33 3) Phénomène de résonance magnétique............................................................................ 33 4) Phénomène de relaxation ............................................................................................... 35 B. Application en imagerie ([4], [8], [10], [13], [18]) .......................................................... 36 1) La relaxation longitudinale (T1) .................................................................................... 36 2) La relaxation transversale (T2) ...................................................................................... 37 3) Courbe de précession libre ............................................................................................. 38 4) La technique de l’écho de spin....................................................................................... 39 5) Déroulement d’une séquence d’acquisition ................................................................... 41 6) La pondération en T1 ..................................................................................................... 42 7) La pondération en T2 ..................................................................................................... 43 8) Obtention d’une image à partir du signal ....................................................................... 44 IV. Obtention et traitements des images numériques............................................................... 45 Introduction ................................................................................................................................ 45 A. Principe de numérisation des signaux ([8], [14]) .............................................................. 45 1) L’échantillonnage........................................................................................................... 45 2) La quantification ............................................................................................................ 46 3) Le codage ....................................................................................................................... 46 B. C. Caractéristiques et traitements d’une image numérique ([3], [6], [8], [11], [14]) ........... 47 1) L’histogramme de l’image ............................................................................................. 47 2) La table de correspondance, LUT (« look up table ») ................................................... 48 3) Le fenêtrage.................................................................................................................... 48 4) Le filtrage ....................................................................................................................... 50 Critères de qualités des images numériques ([5], [8], [11], [14]) .................................... 51 V. Les artéfacts en imagerie numérique .................................................................................... 53 2 Introduction ................................................................................................................................ 53 A. Les artéfacts en radiographie numérique ([8], [9], [16]) .................................................. 53 1) Les artéfacts de la table de correspondance (LUT)........................................................ 53 2) Les artéfacts lors des traitements d’image ..................................................................... 54 3) Les artéfacts d’exposition .............................................................................................. 55 B. Les artéfacts en tomodensitométrie ([3], [6], [8], [11]) ................................................... 56 1) Les artéfacts de mouvement........................................................................................... 56 2) Les artéfacts de durcissement de faisceau...................................................................... 56 3) Les artéfacts métalliques ................................................................................................ 56 4) Le flou géométrique ....................................................................................................... 56 5) L’effet de volume partiel................................................................................................ 57 6) Les artéfacts de débordement de champs ....................................................................... 57 7) Les artéfacts de cible ...................................................................................................... 57 C. Les artéfacts en IRM ([4], [8], [10], [13]) ........................................................................ 57 1) Les artéfacts de mouvement........................................................................................... 57 2) Les artéfacts de susceptibilité magnétique ..................................................................... 58 3) Les artéfacts métalliques ................................................................................................ 58 4) Les artéfacts de repliement ............................................................................................ 58 5) Les artéfacts de déplacement chimique ......................................................................... 59 6) Les artéfacts de troncature (ou de Gibbs) ...................................................................... 59 VI. Manipulation des images....................................................................................................... 61 Introduction ................................................................................................................................ 61 A. La norme DICOM ([5], [8], [26], [27]) ............................................................................ 61 B. La station de lecture ([17], [20]) ....................................................................................... 62 1) L’écran diagnostique ...................................................................................................... 62 2) Le logiciel de lecture ...................................................................................................... 63 C. L’archivage des images ([17], [21]) .................................................................................. 64 D. Le stockage des images ([17], [24]) ................................................................................. 65 1) Le support ...................................................................................................................... 65 2) Localisation et accessibilité des sauvegardes................................................................. 66 VII. Le concept de téléradiologie ................................................................................................ 67 Introduction ................................................................................................................................ 67 3 A. Les applications de la téléradiologie ([12], [19]) .............................................................. 67 B. Les modalités de communication des images ([12], [19]) ................................................ 67 C. Les aspects pratiques ([12]) ............................................................................................... 68 VIII. La radioprotection .............................................................................................................. 71 Introduction ................................................................................................................................ 71 A. Définition ([5], [8], [29]) ................................................................................................. 71 B. Application des principes de radioprotection ([5], [8])..................................................... 72 C. Le numérique en radioprotection ([5], [8], [23]) .............................................................. 72 RÉSULTATS DE L’ENQUÊTE AUPRÈS DE 63 CLINIQUES VÉTÉRINAIRES ........................ 75 I. But et déroulement de l’enquête : ........................................................................................... 77 A. But de cette enquête ........................................................................................................... 77 B. Déroulement de cette enquête ............................................................................................ 77 II. Résultats de l’enquête dans les cliniques privées ................................................................. 79 A. Activités et équipement des structures. .............................................................................. 79 B. La radiographie numérique ................................................................................................ 82 C. L’échographie .................................................................................................................... 86 D. La tomodensitométrie ........................................................................................................ 87 E. L’imagerie par résonance magnétique ............................................................................... 88 F. L’archivage ........................................................................................................................ 89 G. La téléradiologie ................................................................................................................ 92 H. La pédagogie ...................................................................................................................... 93 III. Résultats dans les 4 écoles ..................................................................................................... 95 A. La radiographie numérique ................................................................................................ 96 B. L’échographie .................................................................................................................... 96 C. La tomodensitométrie ........................................................................................................ 96 D. L’imagerie par résonance magnétique ............................................................................... 97 E. L’archivage ........................................................................................................................ 97 F. La téléradiologie ................................................................................................................ 97 IV. Discussion ............................................................................................................................... 99 A. Activités et équipements des cliniques .............................................................................. 99 B. La radiographie numérique ................................................................................................ 99 C. L’échographie .................................................................................................................. 101 4 D. L’imagerie en coupe......................................................................................................... 101 E. L’archivage ...................................................................................................................... 102 F. La téléradiologie .............................................................................................................. 102 G. La pédagogie .................................................................................................................... 103 CONCLUSION ................................................................................................................................ 105 BIBLIOGRAPHIE ........................................................................................................................... 107 ANNEXES ....................................................................................................................................... 111 5 6 INTRODUCTION L’imagerie médicale est un domaine de la médecine vétérinaire qui s’est beaucoup développé depuis la fin du 20ème siècle. Elle occupe, aujourd’hui, une place prépondérante dans les démarches diagnostiques. Cela a débuté avec la radiographie qui s’est peu à peu démocratisée et qui est, aujourd’hui, présente dans la majorité des cliniques françaises. L’échographie a suivi le même chemin et est, à l’heure actuelle, un examen extrêmement courant. Depuis quelques années, d’autres modalités sont devenues accessibles aux vétérinaires français : la tomodensitométrie, l’imagerie par résonance magnétique, les technologies d’imagerie nucléaire… Avec l’avènement du numérique, ces techniques se modernisent. Les vétérinaires ont, aujourd’hui, accès à des technologies numériques qui ne sont pas toujours évidentes à aborder. Le but de notre sujet était d’établir une synthèse de la situation actuelle des technologies numériques en France et de connaître l’opinion des vétérinaires à ce sujet. Après avoir rappelé le fonctionnement de ces technologies, leurs avantages, leurs inconvénients et les nouvelles perspectives qu’elles apportent en médecine vétérinaire, nous exploiterons les résultats d’une enquête d’opinion réalisée auprès de 63 cliniques vétérinaires françaises. 7 8 LES TECHNOLOGIES NUMÉRIQUES D’IMAGERIE MÉDICALE 9 10 I. La radiographie Introduction La radiographie est une technique permettant d’obtenir une représentation en 2 dimensions d’un objet à partir d’un faisceau de rayon X ayant traversé cet objet. La première image radiographique a été obtenue en 1895 par ROENTGEN. Aujourd’hui la radiographie est un outil très utilisé en médecine vétérinaire et la technologie numérique tend à se développer rapidement. Dans un premier temps, nous rappellerons succinctement le fonctionnement d’un appareil radiographique conventionnel (technologie argentique). Puis nous nous attarderons sur les technologies numériques accessibles aux vétérinaires aujourd’hui. A. La radiographie conventionnelle : Technologie argentique ([2], [8]) 1) Le faisceau de rayons X Le faisceau est produit par un tube à rayons X, composé d’une cathode et d’une anode. Un nuage d’électrons se forme au niveau de la cathode, lorsque le filament de tungstène, qui la compose, est traversé par un courant électrique. Ces électrons sont accélérés lorsqu’une différence de potentiel (DDP) est créée entre l’anode et la cathode. Les rayons X sont créés lorsque ces électrons heurtent l’anode à grande vitesse, l’énergie libérée l’est majoritairement sous forme de chaleur et 5 à 10% de cette énergie produit des rayons X (cf. Figure 1). Ce tube à rayons X nécessite un courant de faible intensité et de très haute tension. Cette alimentation est fournie par des générateurs de haute tension. 11 Figure 1 : Schéma d’un tube à rayons X ([8]) Ce faisceau de rayons X traverse ensuite l’objet placé dans le champ et peut y subir deux effets. Il peut être absorbé, c’est l’effet photo-électrique qui permet l’obtention du contraste entre les tissus. Il peut aussi être absorbé avec la production d’un rayon X diffracté de forte énergie, c’est l’effet Compton à l’origine du rayonnement diffusé. Cette interaction avec l’objet produit une image de rayonnement. C’est cette image qui sera enregistrée sur un support matériel visible pour permettre son interprétation. En radiographie conventionnelle, ce support est un film radiographique placé dans une cassette radiographique, aussi appelé « couple écran-film ». 2) La cassette radiographique Les films radiographiques étant peu sensibles à l’action des rayons X, ceux-ci doivent être transformés en rayonnements lumineux. C’est le rôle des deux écrans renforçateurs présents, autour du film, dans la cassette radiographique. A l’heure actuelle, ces écrans sont composés de terres rares qui absorbent les rayons X et émettent une lumière verte. Cette dernière permet la formation d’une image latente sur le film radiographique. Le film est recouvert d’une émulsion contenant des cristaux d’iodobromure d’argent. L’énergie transmise par la lumière sur ces cristaux provoque la libération d’un électron par les ions bromure et la formation d’un atome d’argent. Ces réactions mènent à la formation de l’image latente sur le film. 12 Afin d’obtenir l’image radiographique finale, le film doit être développé. 3) Le développement Le développement des films radiographiques conventionnels se réalise en trois étapes : le développement (au sens propre), le fixage et le rinçage. La majorité des cliniques utilisant ce genre de films possède une développeuse qui réalise ces trois étapes (cf. Figure 2), mais il est aussi possible de les réaliser manuellement. Lors du développement le film est plongé dans un révélateur. Celui-ci est un réducteur qui transforme les ions argent en atome d’argent métallique, noir et visible sur le film. Cette étape est cruciale et doit se dérouler à température constante et temps de développement constant. Le fixage sert à dissoudre les cristaux d’iodobromure qui n’ont pas été réduits en argent métallique par les deux étapes précédentes. Enfin le film est lavé pour retirer le surplus de fixateur, avant d’être séché. Figure 2 : Schéma d’une développeuse de radiographies argentiques ([8]) Une fois le développement terminé, nous obtenons une image radiographique visible et interprétable sur le film, qui peut être conservée pendant plusieurs années. 13 B. La radiographie numérique ([1], [5], [8], [15], [22], [25]) La technologie numérique repose sur le même système d’obtention de l’image. Le matériel pour créer le faisceau de rayons X est le même que pour une radiographie conventionnelle. Après passage du faisceau au travers de l’objet à radiographier, l’image de rayonnement créée sera détectée par un récepteur qui transformera ce signal analogique en un signal numérique. Il existe deux types de système permettant cette numérisation : - La radiographie computérisée, CR (ou « computed radiography ») La radiographie numérisée, DR (ou « digital radiography »). 1) La radiographie computérisée ou système CR Ce système a été développé au Japon au début des années 1980. Il nécessite de posséder un générateur de rayons X, qui peut être le même que celui utilisé en radiographie conventionnelle, des cassettes (ou plaques stimulables) contenant un écran à scintillateur photo stimulable à mémoire, un lecteur pour ces écrans, une station informatique avec des moniteurs de visualisation des images ainsi qu’un logiciel de traitement des images (cf. Figure 3). Il est aussi possible d’imprimer les radiographies obtenues à l’aide d’un reprographe. C’est une méthode indirecte d’obtention de l’image. C’est, dans un premier temps, une image latente (virtuelle) qui est enregistrée sur la plaque stimulable avant d’être lue par un laser dans le lecteur et enregistrée sur l’ordinateur. Par ce procédé, nous passons donc d’un signal analogique (l’image de rayonnement) à un signal numérique. 14 Figure 3 : Matériel nécessaire au système CR ([5]) a) Formation de l’image latente L’image latente se forme sur l’écran à scintillateur photo stimulable à mémoire, aussi appelé écran radio luminescent à mémoire (ERLM) ou plaque photo stimulable (cf. Figure 4). Le terme « cassettes phosphores » est aussi employé mais il est inadapté car issu de l’anglais « phosphor » qui est synonyme de scintillateur. Cet ERLM est constitué d’une couche de protection ventrale, une couche sensible, une couche support en polyéthylène noircie au carbone évitant la réflexion du laser et une couche de protection dorsale. Les cassettes contenant ces écrans sont l’équivalent numérique des cassettes radiographiques décrites en radiographie conventionnelle. C’est la couche sensible qui permet la mémorisation de l’image latente. Elle est généralement composée de cristaux de fluoro-halogénures de baryum dopés aux ions europium bivalents. Ces derniers sont choisis pour leur forte luminescence. Les rayons X viennent interagir avec les cristaux et provoquent une perte d’électrons, proportionnelle à leur nombre et leur intensité, par les ions europium. Ces électrons accèdent à un niveau énergétique supérieur, les cristaux se trouvent alors dans un état instable. Le retour à l’état stable ne s’effectue pas spontanément car les électrons sont piégés par les fluoro-halogènes et les cristaux sont alors dans un état « demi-stable » : l’image latente. 15 Figure 4 : Schématisation d’un ERLM ([5]) b) Lecture de l’image latente La cassette est insérée dans le lecteur afin de révéler l’image sous forme de fluorescence, en forçant les cristaux à revenir à leur état de stabilité. Une fois dans le lecteur, l’ERLM est amené par un moteur de haute précision sous un faisceau laser He-Ne (633 nm) oscillant. Ce laser va balayer point par point l’ERLM et provoquer le retour à leur état stable des cristaux, accompagné d’une émission proportionnelle de photons de fluorescence (390 nm). Ces photons sont ensuite convertis en courant électrique dans un photomultiplicateur. Ce signal électrique est ensuite amplifié et converti en un signal numérique. Le convertisseur attribue à chaque signal électrique une valeur binaire qui correspondra à une nuance de gris pour chaque pixel (cf. Figure 5). Dans les systèmes les plus répandus, ces pixels forment une matrice de 2048 x 2048, avec 4096 degrés de gris possibles. Traité informatiquement, ce signal nous permet de visualiser l’image sur un écran d’ordinateur haute-définition. 16 Figure 5 : Schématisation de la lecture d’un ERLM ([8]) c) Réinitialisation de l’ERLM A la fin de la lecture par le laser, il reste une petite partie de l’énergie contenue dans l’ERLM. Cette énergie rémanente pourrait parasiter les expositions suivantes. L’ERLM est donc réinitialisé par un faisceau de lumière blanche de haute intensité. L’ERLM vierge est replacé dans la cassette et celle-ci peut être réutilisée. Une étude a montré que cette cassette est réutilisable plus de 10000 fois. 2) La radiographie numérisée ou système DR Ce système a été développé au début des années 1990. Il permet d’obtenir une image numérique directement sur l’écran d’ordinateur sans avoir à manipuler de cassette et ne nécessite donc pas de posséder un lecteur. Ce système comporte un générateur de rayons X, un détecteur à numérisation directe et une station informatique avec des moniteurs de visualisation des images ainsi qu’un logiciel de traitement des images. Il est aussi possible d’imprimer les radiographies obtenues à l’aide d’un reprographe. Les détecteurs à numérisation directe, plus connus sous le nom de capteurs plans, ressemblent aux cassettes utilisées en radiographie conventionnelle mais sont directement reliés à l’ordinateur. Il 17 en existe deux types : les capteurs plans à conversion directe et les capteurs plans à conversion indirecte (cf. Figure 6). Il en existe aussi associés à des caméras CCD, mais ils sont généralement considérés comme appartenant aux capteurs plans à conversion indirecte. Figure 6 : Les 3 principes de fonctionnement du système DR ([5]) a) Les capteurs plans à conversion directe Ces capteurs sont capables de convertir directement l’énergie transmise par les rayons X en un signal électrique. Ils sont composés de deux parties (cf. Figure 7) : une couche de détection et une matrice TFT (« thin field transistor » ou transistor à effet de champ). La couche de détection est composée de trois parties. La partie supérieure est une électrode qui sera chargée positivement, la partie intermédiaire est isolante et la partie inférieure, constituée de sélénium amorphe (a-Se), est semi-conductrice et assure la conversion des rayons X en charges électriques. La matrice TFT est composée d’un substrat en verre dans lequel se trouvent 6 à 9 millions d’unités élémentaires de détection (pixels technologiques) formant une matrice. Un pixel contient, dans sa partie supérieure, une électrode collectrice qui sera chargée négativement et qui est accolée à la partie semi-conductrice de la couche de détection. Il contient aussi une capacité de stockage des charges électriques et un transistor. Le fonctionnement de ces capteurs est divisible en trois étapes. D’abord, le capteur est polarisé grâce à une différence de potentiel (de 5 à 6 kV) appliquée dans la couche de détection entre l’électrode supérieure et l’électrode collectrice. 18 Puis, l’exposition aux rayons X a lieu. Ils interagissent avec la couche de a-Se, ce qui provoque une libération d’électrons. Grâce à la différence de potentiel, les électrons sont attirés vers l’électrode supérieure, neutralisent des charges positives et réduisent donc cette différence de potentiel. Cette réduction est proportionnelle au nombre et à l’intensité des rayons X. Associée à cela, la libération des électrons induit la formation de trous qui sont attirés et regroupés vers l’électrode collectrice de chaque pixel de la matrice TFT. Ce profil de charges récupéré par les électrodes collectrices forme une image latente. Enfin, les charges collectées dans chaque pixel sont stockées dans la capacité associée. Les signaux sont ensuite récupérés grâce à la fermeture des transistors. Un signal est donc récupéré pour chaque ligne de la matrice. Ces signaux sont ensuite regroupés, amplifiés et numérisés, par un convertisseur, afin d’obtenir l’image sur l’écran d’ordinateur. Figure 7 : Schématisation d’un capteur plan à conversion directe ([8]) 19 b) Les capteurs à conversion indirecte Ces capteurs, comme les précédents, permettent un transfert direct de l’image vers l’ordinateur. Le terme « conversion indirecte » reflète le fait que ces capteurs convertissent, dans un premier temps, les rayons X en photons lumineux, comme pour les ERLM ou les couples écran-film. La conversion des informations sous forme de signal électrique ne se fait que dans un second temps. Dans ce type de capteurs, sont regroupés les capteurs à base de silicium amorphe et les capteurs associés à des caméras CCD (« charge coupled devices » ou capteur à couplage de charges). - Capteurs à Base de silicium amorphe : Ces capteurs, comme les capteurs à conversion directe, sont composés d’une couche de détection et d’une matrice TFT (cf. Figure 8). La couche de détection, composée généralement d’un cristal d’iodure de césium ICs (ou, moins souvent, d’oxysulfide de gadolinium), se comporte comme un scintillateur et transforme l’énergie des rayons X en photons lumineux. Afin de limiter le nombre de rayons lumineux diffusés, le cristal est structuré en aiguilles et « dirige », tels des fibres optiques, les rayons vers les pixels de la matrice TFT. Cette structuration en aiguilles, en limitant les rayons diffusés, augmente la résolution spatiale. La matrice TFT, divisée en pixels comme dans les capteurs précédents est, ici, constituée de photodiodes en silicium amorphe (a-Si) dans sa partie supérieure. Dans chaque pixel, une photodiode est associée à une capacité de charge et un transistor. Elle convertit, proportionnellement, l’énergie lumineuse reçue en énergie électrique, qui sera emmagasinée dans la capacité. L’ensemble de ces énergies dans les capacités de chaque pixel forme alors une image latente. 20 Figure 8 : Schématisation d’un capteur plan à base de silicium amorphe ([8]) La dernière étape est la même que dans les capteurs à conversion directe. Ces signaux électriques sont récupérés ligne par ligne, grâce à la fermeture programmée des transistors, regroupés, amplifiés et convertis en signal numérique. - Capteurs associés à des caméras CDD Dans ces capteurs, l’énergie des rayons X est aussi transformée en énergie lumineuse par un scintillateur. Cette lumière est dirigée vers le (ou les) capteur(s) CCD par des lentilles de focalisation ou des fibres optiques, car la zone de réception de ces capteurs est de taille inférieure par rapport au scintillateur. Les capteurs CDD sont formés d’une grille en silicium qui forme une matrice au-dessus d’une couche photosensible. L’énergie électrique est donc reçue dans cette matrice et transformée par la couche photosensible en énergie électrique. Cette énergie est ensuite amplifiée et convertie en signal numérique. 21 Les avantages inhérents aux deux systèmes de radiographie numériques sont résumés dans le Tableau 1. Tableau 1 : Les 2 types de système numérique Système CR Détecteurs Système DR Plaques ERLM utilisés Capteurs à Capteurs à conversion directe conversion indirecte Obtention de Différée, nécessité d’une lecture Instantanée Instantanée Réalisation possible de toutes les Pas de manipulation de cassettes. incidences réalisables en technologie Rapidité d’obtention des images. l’image Avantages argentique Meilleure résolution en général (plus de pixels par mm) C. Avantages et inconvénients de la radiographie numérique La radiographie numérique, comme toute innovation, apporte un certain nombre d’avantages et d’améliorations dans l’obtention et le travail des images. Associées à cela, de nouvelles contraintes ont aussi fait leur apparition. Ces avantages et inconvénients (cf. Tableau 2) sont à étudier et à prendre en compte par tout praticien avant de s’équiper. 1) Les avantages a) La qualité des images Les images obtenues en radiographie numérique sont d’aussi bonne, voire meilleure, qualité qu’en radiographie conventionnelle. En effet, en radiographie conventionnelle, l’opérateur doit parfois choisir entre la qualité du contraste et le détail de la résolution spatiale. La radiographie numérique propose une échelle de niveaux de gris beaucoup plus importante et ce pour chaque pixel du capteur. Cela permet de détecter des différences minimes entre les rayons X arrivant sur le 22 capteur, le contraste s’en trouve augmenté et une légère sous ou surexposition peut ne pas gêner l’interprétation de l’image qui peut être retravaillée par le logiciel. Cette particularité a deux avantages. Il est beaucoup plus rare, qu’en radiographie conventionnelle, de devoir reprendre le cliché. De plus, sur un même cliché, il devient possible d’étudier des tissus très différents (tels les tissus mous et les os par exemple). Associé à ce gain de contraste, le nombre de pixels limite, théoriquement, la résolution spatiale, qui devient donc moins bonne que sur des films de grande qualité. Mais celle-ci reste supérieure à ce que l’œil humain est capable de détecter. Des études en humaine ont démontré que la qualité des images numériques était égale voire supérieure à celle des radiographies conventionnelles. Le numérique offre aussi l’avantage de pouvoir annoter les images, d’y effectuer des mesures tout en conservant une copie de l’image originelle. b) Les manipulations Les systèmes numériques permettent d’obtenir l’image sans développement plus rapidement (surtout le système DR, le système CR nécessite un temps équivalent à la radiographie conventionnelle). Associé au fait qu’il devient de plus en plus rare de devoir reprendre un cliché, cela représente un réel gain de temps pour l’utilisateur. De plus, il est exposé à moins de rayons et n’a plus le désagrément de devoir travailler dans une chambre noire. Sans tenir compte du coût d’installation, l’utilisation de ce matériel est économiquement intéressante. Il y a proportionnellement moins de clichés qui sont pris et l’achat de petits matériaux tels que les films et les produits chimiques de la développeuse ne sont plus nécessaires (pour les structures de taille importante, l’entretien des capteurs numériques est plus rentable que l’achat de ces matériaux). Cela évite aussi d’avoir à manipuler ces produits chimiques. Le fait d’obtenir des radiographies interprétables plus rapidement est aussi un confort pour l’animal à manipuler et son propriétaire. c) Le format des clichés Le format numérique des clichés est un réel avantage pour leur utilisation. Il est très aisé de les copier et d’en fournir un exemplaire au propriétaire (imprimé, sur CD ou DVD…) et d’en garder une copie. L’archivage de ces copies est aussi plus simple car il ne nécessite plus d’avoir une armoire voire une pièce entière consacrée à cela. Elles peuvent être conservées sur disque dur, 23 DVD, internet… Les images peuvent facilement être visualisées sur différents moniteurs, voire envoyées instantanément à une autre structure pour interprétation. Cela facilite aussi le suivi des cas, les clichés peuvent être vite retrouvés et comparés à de nouveaux clichés sur le même écran. 2) Les inconvénients Bien que l’utilisation quotidienne puisse devenir économiquement intéressante, l’installation d’un système numérique est un investissement non négligeable. De plus, il demande une formation spécifique aux manipulateurs et peut engendrer une certaine perte de temps au départ. Certains manipulateurs peuvent aussi voir leur jugement faussé par de trop nombreuses manipulations de l’image avec le logiciel. Les manipulations de l’image engendrent l’apparition de nouveaux artéfacts, parfois mal connus, qui peuvent être mal interprétés. Malgré un confort non négligeable d’utilisation, le manipulateur doit rester vigilant et éviter certains pièges lors de l’interprétation des images. Tableau 2 : Avantages et inconvénients de la radiographie numérique Les avantages Les inconvénients Meilleure qualité des images. Le coût d’installation. Post-traitements possibles. Apparition de nouveaux artéfacts. Annotations et mesures. Rapidité d’obtention des images. Economie financière au long terme. Archivage et stockage plus aisés. 24 II. La tomodensitométrie ou scanner Introduction La tomodensitométrie (ou scanner) est une technique qui a été développée pour essayer de pallier les limites de la radiographie. Cette dernière ne permet d’obtenir qu’une image en deux dimensions d’un objet en trois dimensions, les structures se retrouvent donc superposées et leur visualisation est plus difficile. De plus, la radiographie ne permet de discerner que cinq densités : gazeuse, graisseuse, liquidienne, osseuse et métallique. La tomodensitométrie a été développée au début des années 1970 par G.N. Hounsfield et A.M. Cormack et ne cesse de se développer depuis. Elle permet de visualiser un objet plan par plan sans superposition des structures et de distinguer un nombre très important de densités, même au sein d’un même tissu. A. Principe de fonctionnement ([3], [6], [7], [8], [11], [28]) Cela repose sur la théorie de J. Radon qui établit, en 1917, qu’une structure pouvait être reconstituée à partir de ses projections (cf. Figure 9). Il est bien sûr impossible d’obtenir toutes les projections d’une structure mais, à partir d’un grand nombre d’entre elles, et quelques approximations, il est possible d’obtenir une image fidèle de la structure. Figure 9 : Illustration de la théorie de Radon ([8]) 25 Pour obtenir ces projections, on utilise le même procédé qu’en radiographie. Ce sont des rayons X qui traversent l’objet à étudier, et les rayons émergents sont enregistrés à l’aide de capteurs. Le fonctionnement des générateurs de rayons X et des capteurs est détaillé dans la partie radiographie, nous n’y reviendrons donc pas ici. Les capteurs, composés d’un scintillateur en cristaux d’iodure de césium ou, plus récemment, en oxysulfide de gadolinum associés à une photodiode, sont semblables à ceux utilisés dans le système DR à conversion indirecte. Les informations obtenues pour chaque projection sont ensuite numérisées grâce à un convertisseur. L’objet est divisé en petits volumes, nommés « voxels ». La densité de chacun de ces voxels est calculée informatiquement, à partir de toutes les projections obtenues. Cette densité est ensuite attribuée à un pixel, et nous obtenons l’image par l’assemblage de tous les pixels. C’est une vision plan par plan de l’objet qui est obtenue, celui-ci pouvant ensuite être reconstruit informatiquement en trois dimensions. B. Les appareils de tomodensitométrie ([7], [8], [11], [28]) Ils sont composés d’un système d’acquisition des données (un générateur de rayons X associé à des capteurs), un ordinateur qui stocke et permet de traiter le signal, avec un écran pour visualiser les images, et un système de commande. 1) Le scanner de 1ère génération En 1971, le premier scanner était composé d’un tube à rayons X, couplé à un seul détecteur, le faisceau produit était donc très fin. Ce tube effectuait un mouvement de translation puis de rotation autour de la région à explorer (cf. Figure 10). Après chaque projection, l’ensemble tube-capteur pivotait de quelques degrés avant d’effectuer la projection suivante. Ce processus était très long (5 minutes par coupe) et permettait uniquement d’explorer des régions de petite taille. 2) Le scanner de 2ème génération Le principe (translations et rotations) restait le même mais le nombre de capteurs était bien plus important (une trentaine), ce qui permettait de produire un faisceau beaucoup plus large, ouvert de 10 degrés (cf. Figure 10). Le temps d’acquisition était donc beaucoup plus court et permettait d’explorer des régions plus grandes, le thorax par exemple. 26 3) Le scanner de 3ème génération Ces scanners sont apparus en 1976 (soit 5 ans seulement après le 1er scanner). Ils ne comportaient qu’un système de rotation (cf. Figure 10). La translation a été supprimée grâce à l’apparition des barrettes. Une barrette est une rangée d’environ 300 détecteurs disposés en arc de cercle. Cela a permis d’ouvrir le faisceau en éventail. Le faisceau, ouvert de 50 degrés, englobe entièrement la partie à examiner. Le temps d’acquisition est alors devenu très faible (trois secondes par coupe). L’inconvénient majeur de ce système est que le système de câblage oblige à effectuer les rotations, à chaque nouvelle coupe, dans le sens inverse de la précédente. 4) Le scanner de 4ème génération Cette génération a été créée dans le but d’obtenir un temps d’acquisition encore plus faible. Les détecteurs, entre 2000 et 4000, étaient disposés en couronne de 360° autour de l’objet étudié. Le tube à rayons X était donc le seul à subir un mouvement de rotation (cf. Figure 10). Le temps d’acquisition était donc très faible mais l’installation imposait de rapprocher le tube de l’objet étudié et d’ouvrir le faisceau plus largement. La résolution spatiale obtenue avec ce système n’était pas satisfaisante. Cette génération a donc été abandonnée. Figure 10 : Schématisation des 4 générations de scanner ([8]) 27 5) Les scanners utilisés actuellement Ce sont des scanners de 3ème génération mais qui ont évolué et ont été améliorés dans les années 1980. En 1987, les câblages ont été remplacés par des frotteurs pour le transfert des informations électriques. Il a été possible, à partir de cette innovation, de réaliser des rotations continues, sans avoir à changer de sens. Le temps de rotation a été diminué et, un peu plus tard, l’acquisition hélicoïdale est apparue. Elle consiste en une rotation continue du tube à rayons X, associée à une progression à vitesse constante de la table d’examen. De plus, à l’heure actuelle, les scanners sont devenus « multi barrettes ». Chacune comporte 800 détecteurs, et elles sont disposées les unes derrière les autres afin d’obtenir plusieurs coupes en une seule rotation. Il est possible de regrouper jusqu’à 320 barrettes de 0,5 mm, ce qui permet de réaliser 320 coupes, soit une zone de 16 cm, en une seule rotation. C. Déroulement d’une acquisition ([3], [6], [8]) Le patient est placé sur la table d’examen et, en pratique vétérinaire, anesthésié pour éviter tout mouvement, qui occasionnerait des artéfacts. L’acquisition se déroule en deux temps. D’abord des clichés sans produit de contraste sont pris afin de servir de référence. Puis, un produit de contraste iodé est injecté au patient en intraveineuse et une deuxième série de clichés est effectuée. Le manipulateur choisit un certain nombre de paramètres en fonction du patient et de la région à étudier. La tension et la charge, comme en radiographie, servent à contrôler l’intensité, donc la pénétration des rayons X dans les tissus, et leur nombre. Le temps d’acquisition détermine le nombre de tours effectués par l’anneau, donc le nombre de mesures effectuées. Plus il est long, plus l’image est précise mais plus les risques de flous cinétiques sont élevés. Le champ de vue d’acquisition, déterminé par l’ouverture de collimateurs, doit être suffisant pour contenir toute la région à étudier. Le nombre de coupes est déterminé selon la région à étudier. L’épaisseur de coupe influe sur la qualité de l’image : des coupes épaisses limitent les effets de volume partiel et des coupes fines permettent d’obtenir une meilleure résolution. 28 Le générateur en rotation produit des rayons X qui, après leur pénétration dans les tissus, seront enregistrés par les capteurs. Ces derniers les transforment en signaux électriques qui seront amplifiés et convertis en signaux numériques. D. Les images ([3], [6], [7], [8], [11]) Lorsqu’il travaillait sur le développement du premier scanner, G. Hounsfield a réparti sur une échelle 2000 coefficients d’atténuation susceptibles d’être présents dans le corps humain : c’est l’échelle Hounsfield (cf. Figure 11). Elle repose sur une valeur en unité Hounsfield (UH), calculée pour chaque tissu par rapport au coefficient d’atténuation de l’eau. Elle s’étend de – 1000 UH pour l’air (qui attenue moins les rayons que l’eau) à + 1000 UH pour les os compacts (avec les progrès de l’informatique, la limite supérieure de cette échelle a augmenté depuis). Figure 11 : Echelle de Hounsfield ([8]) Les images obtenues par le scanner peuvent théoriquement être composées de 2000 niveaux de gris. Or l’œil humain n’est capable d’en discerner qu’une vingtaine, donc si on laisse tous les niveaux de gris sur l’image, on ne discerne que les différences importantes de densité. Le contraste reste similaire à celui d’une radiographie et l’un des intérêts de la tomodensitométrie (être capable 29 de discerner des densités très proches au sein d’un même tissu) est perdu. Le fenêtrage (ou windowing) permet de surmonter ce problème. Cette opération consiste à ne choisir qu’une petite partie de l’échelle Hounsfield. Les densités, comprises dans cette fenêtre, sont représentées par des niveaux de gris. Les densités supérieures sont en blanc et celles inférieures sont en noir. Cela permet de n’étudier qu’une partie des structures en ne sélectionnant que leur densité. Il existe donc un fenêtrage particulier pour chaque étude de tissus (os, poumons ou tissus mous). Ce traitement de l’image est détaillé dans la partie « obtention et traitements des images numériques ». 30 III. L’imagerie par résonance magnétique (IRM) Introduction Le fonctionnement d’un appareil d’IRM repose sur le phénomène de résonnance magnétique, qui a commencé à être étudié dans la première moitié du 20ème siècle. C’est dans les années 1970 que l’intérêt de ce phénomène en imagerie a été pressenti et que les premières images ont été obtenues. Aujourd’hui, en France, les IRM sont très répandues en médecine humaine, et ce type d’imagerie commence à se développer en médecine vétérinaire. Six appareils sont actuellement utilisés exclusivement pour les animaux. Avant d’étudier le fonctionnement d’une IRM, nous allons rappeler quelques notions de physique nucléaire. A. Notions de physique nucléaire ([4], [8], [10], [13], [18]) 1) Les protons Les protons sont, avec les neutrons, les constituants des noyaux atomiques. Ils sont animés d’un mouvement de rotation axial, appelé mouvement de précession (ou spin), symbolisé par un vecteur s, aligné sur l’axe de rotation et dont la direction est liée a leur sens de rotation (cf. Figure 12). Les protons étant chargés positivement, ce mouvement induit autour d’eux un champ magnétique microscopique (cf. Figure 13), représenté par le vecteur µ (de même direction et sens que s). Un proton peut donc être assimilé à un petit aimant. 31 Figure 12 : Le mouvement de précession d’un proton ([18]) Figure 13 : Le champ magnétique induit par le proton ([18]) 32 2) Les noyaux atomiques Les noyaux étant constitués entre autres de protons, ils sont susceptibles de posséder une aimantation. Seuls ceux possédant un nombre impair de protons possèdent des propriétés magnétiques, car les protons ont tendance à s’apparier, ce qui annule leur aimantation microscopique. Dans le contexte de l’IRM, c’est le noyau d’hydrogène qui se révèle être le plus intéressant à exploiter. En effet, il n’est constitué que d’un seul proton et possède donc des propriétés magnétiques. De plus c’est le noyau le plus présent dans l’organisme. 3) Phénomène de résonance magnétique a. Application d’un champ magnétique A l’état naturel, les protons d’un échantillon de noyaux d’hydrogène s’orientent aléatoirement et leurs aimantations ont tendance à s’annuler. En revanche, si on applique un champ magnétique (représenté par le vecteur B0) sur cet échantillon, les champs magnétiques microscopiques µ des protons se dirigent tous dans l’axe de B0 (cf. Figure 14). Par convention, l’axe de B0 est l’axe vertical Oz d’un repère orthonormé. Figure 14 : Protons à l’état naturel et soumis à un champ magnétique ([18]) 33 Pour être plus précis, les protons ne restent pas statiques dans cette position, ils sont animés d’un mouvement de précession autour de l’axe de B0 à une fréquence angulaire ω 0. Ce mouvement est comparable à celui d’une toupie qui bascule (cf. Figure 15). Figure 15 : Mouvement de précession des protons ([18]) Une partie d’entre eux s’oriente dans le sens inverse de B0 (position antiparallèle), et l’autre partie, contenant un nombre de protons très discrètement supérieur (de l’ordre de 2 pour un million), s’oriente dans le sens de B0 (position parallèle). Ce discret surplus de champs magnétiques microscopiques dans le sens de B0 est à l’origine d’une aimantation macroscopique, représentée par le vecteur M. La mesure de celle-ci, après perturbation de l’équilibre, va nous permettre d’obtenir des images de l’organisme étudié. Cet effet peut aussi être étudié dans un modèle quantique. Dans ce modèle, les positions parallèles et antiparallèles sont représentées par 2 niveaux d’énergie E1 (basse énergie, position parallèle) et E2 (haute énergie, position antiparallèle). Nous avons donc un surplus de protons dans le niveau E1 qui est à l’origine de M. 34 b. Perturbation de l’état d’équilibre par un 2e champ magnétique Afin de perturber l’état d’équilibre des protons soumis au champ B0, un 2e champ magnétique est appliqué. Celui-ci est une onde radiofréquence dont la fréquence de rotation ωr doit être égale à ω0 pour qu’il y ait résonnance avec les protons en équilibre. L’application de ce 2e champ B1 provoque un basculement du champ magnétique macroscopique (cf. Figure 16). Dans un modèle vectoriel, la composante longitudinale (sur l’axe Oz) de M diminue jusqu’à disparaître, et une composante transversale (dans le plan Oxy) apparaît. A ce moment-là, M a subi une impulsion de radiofréquence (RF) de 90°. Figure 16 : Basculement du champ magnétique à l’application de B1 ([18]) Dans le modèle quantique, cette impulsion correspond à un passage de la moitié du surplus de protons de E1 à E2. 4) Phénomène de relaxation L’état d’excitation étant un état instable, à l’arrêt de l’onde de radiofréquence, les protons vont revenir à leur état d’équilibre. Dans le modèle vectoriel, la composante transversale de M va disparaître rapidement et, dans le même temps, la composante longitudinale va réapparaître progressivement. 35 Dans le modèle quantique, cela se traduit par un passage des protons du niveau E2 au niveau E1. Cette relaxation implique une perte d’énergie par les protons et l’émission d’un signal par la région de l’organisme concernée. C’est ce signal qui va être exploité afin d’obtenir une image. B. Application en imagerie ([4], [8], [10], [13], [18]) 1) La relaxation longitudinale (T1) La relaxation longitudinale correspond à la réapparition progressive de la composante longitudinale (selon l’axe Oz) de l’aimantation. Les protons repassent en position parallèle. Dans le modèle quantique, ces protons passent du niveau d’énergie E2 au niveau E1 en libérant de l’énergie. Cette relaxation est étudiée en fonction du temps (cf. Figure 17). Figure 17 : Courbe de relaxation T1 ([8]) La courbe obtenue a une allure exponentielle et permet de définir la constante T1. T1 est le temps qu’il faut à l’aimantation longitudinale pour retrouver 63% de son état initial. Ce temps est propre à chaque tissu. Il varie aussi en fonction de B0, plus B0 est élevé et plus T1 augmente. 36 2) La relaxation transversale (T2) La relaxation transversale correspond à la disparition progressive de la composante transversale (dans le plan Oxy) de l’aimantation. On observe un déphasage rapide des protons suite à l’arrêt de l’onde de radiofréquence. Ce déphasage est dû à l’interaction entre les protons par leurs faibles champs magnétiques. Il n’implique pas de transfert d’énergie. La décroissance progressive de l’aimantation dans le plan Oxy est étudiée en fonction du temps et les courbes ont une allure exponentielle décroissante (cf. Figure 18). Cela permet de définir la constante T2, qui correspond au temps qu’il faut à l’aimantation transversale pour diminuer de 63% (soit retrouver 37% de son état initial). Ce temps est caractéristique de la nature physico chimique du milieu étudié, il est donc différent pour chaque tissu mais ne varie pas en fonction de B0. Figure 18 : Courbe de relaxation T2 ([8]) Chaque tissu possède donc des temps T1 et T2 caractéristiques qui seront à l’origine du contraste de l’image. Le temps T1 est très supérieur (environ 10 fois) au temps T2 pour un tissu donné. Le but 37 de l’IRM est de former des images des tissus en extrayant de ceux-ci des informations sur leur relaxation (T1 et T2). 3) Courbe de précession libre Durant toute la durée de ce phénomène de relaxation, le mouvement de précession des protons, provoqué par l’application du champ magnétique B1, persiste. Ce mouvement, nommé alors mouvement de précession libre, décrit une spirale et induit dans son environnement proche un champ magnétique. Celui-ci est mesuré par une bobine placée à proximité. Etant associé à la relaxation transversale, ce champ décroit de façon exponentielle. La mesure par la bobine permet l’obtention d’un courant électrique alternatif décroissant, il décrit une sinusoïde amortie : c’est la courbe de précession libre (cf. Figure 19). Sur cette courbe, en reliant les sommets de chaque alternance positive, on obtient, en théorie, la courbe de décroissance de l’aimantation transversale. Figure 19 : Mesure par la bobine et courbe de précession libre (FID) ([8]) 38 Cette mesure étant perturbée par des inhomogénéités de champ magnétique, on obtient en réalité une décroissance plus rapide de cette aimantation (cf. Figure 20). Figure 20 : Mesure obtenue avec les inhomogénéités de champ magnétique ([8]) Pour obtenir une mesure plus exacte de la décroissance transversale, il faut utiliser la technique de l’écho de spin (décrite ci-dessous). Par ces techniques, nous obtenons donc la mesure de la relaxation transversale. La mesure de la relaxation longitudinale est plus difficile car elle est alignée avec le champ B0 qui la masque. Elle peut tout de même être obtenue en modifiant des paramètres d’acquisition définis ci-après. 4) La technique de l’écho de spin La mesure de la décroissance transversale décrite précédemment ne nous donne qu’un résultat approximatif. En effet, le champ magnétique B0 induit des inhomogénéités qui accélèrent le déphasage des protons. La technique de l’écho de spin a pour but d’imposer aux protons un rephasage compensateur qui élimine ces inhomogénéités de la mesure. 39 Elle consiste en l’application d’une 2e onde de radiofréquence après l’arrêt de la première (celle de 90°). Cette 2e onde, qui est cette fois de 180°, va inverser l’ordre des déphasages. Les protons les plus déphasés se retrouvent moins déphasés et inversement. Cela a pour conséquence de remettre en phase tous les protons et ainsi d’exclure les conséquences des inhomogénéités dues à B0 de la mesure de la décroissance transversale (cf. Figure 21). Figure 21 : Principe de l’écho de spin ([8]) 40 5) Déroulement d’une séquence d’acquisition Toutes les notions vues précédemment permettent de comprendre le déroulement d’une séquence d’acquisition d’un appareil d’IRM. En simplifiant, un appareil d’IRM est composé de 3 bobines : - la bobine principale qui permet la création de B0. une bobine RF qui crée les ondes RF. une bobine réceptrice qui mesure le signal émis. L’organisme, dont on veut obtenir une image, est placé dans le champ B0. La séquence d’acquisition est donc une succession d’ondes de radiofréquence 90° puis 180° avec une mesure des phénomènes de relaxation ; ce cycle est répété plusieurs fois. Cette séquence est caractérisée par des paramètres (cf. Figure 22) qui peuvent être modifiés afin de pondérer les images en T1 ou en T2 et ainsi de visualiser et différencier les tissus en fonction de leurs temps de relaxation (longitudinal, T1 et transversal, T2). Ces paramètres sont : - - le temps d’écho (TE) qui est le temps séparant l’impulsion de radiofréquence 90° et la mesure du signal, il dépend du moment où l’on place l’impulsion à 180°. Celle-ci s’effectue au temps TE/2. le temps de répétition (TR) qui est le temps séparant deux impulsions de radiofréquence 90°. Il correspond aussi au temps de relaxation longitudinale. Figure 22 : Schéma d’une séquence d’acquisition avec TE et TR ([8]) 41 6) La pondération en T1 Cette pondération permet de favoriser les informations T1 (différences de relaxation longitudinale des tissus) contenues dans le signal mesuré et de pouvoir négliger les informations T2 (différence de relaxation transversale). Pour obtenir un bon contraste entre 2 tissus à partir de leurs caractéristiques T1, il faut cibler leur différence de relaxation longitudinale. Celle-ci a lieu entre 2 impulsions de 90°, c’est-à-dire durant le temps TR. Si pour 2 tissus ayant des temps de relaxation longitudinale différents (donc des constantes T1 différentes), nous appliquons un TR long, le retour de l’aimantation longitudinale des 2 tissus sera quasi complète avant le début du cycle suivant et la différence sera minime. Le contraste sera faible et les tissus difficilement discernables. En revanche, si nous appliquons un TR court, la relaxation longitudinale des 2 tissus sera incomplète. Le tissu ayant une constante T1 faible (donc un temps de relaxation longitudinale court) aura retrouvé la majeure partie de son aimantation longitudinale tandis que le 2e tissu dont la constante T1 est plus élevée n’aura retrouvé qu’une faible partie de son aimantation longitudinale. Les signaux mesurés lors du cycle suivant seront très différents et nous observerons un meilleur contraste. Pour pondérer une image en T1, il faut donc appliquer un temps TR court (cf. Figure 23). Associé à cela, il faut minimiser la pondération en T2. Pour cela, nous utilisons un TE court (cf. paragraphe suivant). 42 Figure 23 : Conséquences du réglage de TR sur le contraste T1 ([8]) 7) La pondération en T2 Cette pondération permet de favoriser les informations T2. Les informations T2 correspondent à la relaxation transversale des tissus, c’est le temps TE qui va nous permettre de mettre en valeur ces différences. Si nous utilisons un TE court, les 2 tissus n’auront perdu qu’une faible partie de leur aimantation transversale et ils émettront des signaux peu différents, c’est le but recherché en pondération T1. En revanche, si nous utilisons un TE long, le tissu ayant une constante T2 faible aura perdu la quasi-totalité de son aimantation transversale alors que le tissu possédant une constante T2 élevée n’en aura perdu qu’une faible partie. Les signaux émis seront donc très différents et nous obtiendrons un bon contraste dû aux caractéristiques T2 de chaque tissu. Pour pondérer une image en T2, il faut donc appliquer un temps TE long cf. Figure 24). 43 Figure 24 : Conséquences du réglage de TE sur le contraste T2 ([8]) Associé à cela, il faut minimiser la pondération en T1 en utilisant un TR long. Les modifications des temps TE et TR nous permettent de mettre à profit les différences qu’il existe entre les tissus (caractérisés par leurs constantes T1 et T2). 8) Obtention d’une image à partir du signal Les images obtenues sont des images en coupe du champ étudié. Celui-ci est divisé en plusieurs plans de coupe, selon l’axe que l’on veut. Chaque plan est lui-même divisé en de nombreux petits cubes, appelés « voxels ». La taille de ceux-ci conditionne la résolution spatiale de l’image. Lors de l’acquisition, un signal est émis à l’intérieur de chaque « voxel ». Celui-ci forme une sinusoïde amortie dans le temps qui est caractérisée par une amplitude, une phase et une fréquence. Une moyenne de ce signal est enregistrée. Elle est caractéristique du tissu présent dans le « voxel ». A partir de cet enregistrement, un codage du signal en plusieurs niveaux de gris est possible. A chaque « voxel » sera attribuée une nuance de gris. Un signal élevé sera blanc (hypersignal) et un signal faible sera noir (hyposignal). 44 IV. Obtention et traitements des images numériques Introduction Jusqu’à présent, nous avons décrit le fonctionnement des appareils numériques d’imagerie médicale, en ne nous attardant pas sur le mécanisme permettant de passer d’un signal analogique (le signal enregistré par les capteurs) à un signal numérique. La numérisation du signal analogique nécessite de transformer celui-ci en signal électrique et c’est ce dernier qui sera numérisé. La conversion en signal électrique a été développée, pour chacun des appareils, dans la partie lui correspondant. Dans cette partie, nous allons expliquer la numérisation du signal électrique, puis nous développerons les traitements possibles des images ainsi que les possibilités de stockage et d’archivage. A. Principe de numérisation des signaux ([8], [14]) La différence entre un signal analogique et un signal numérique provient de l’analyse que l’on fait du phénomène à l’origine de ce signal. Tout phénomène quantifiable est continu : il passe d’une valeur à une autre sans discontinuer. Lorsqu’on analyse ce phénomène de manière continue (par un tracé, une courbe…), on parle de signal analogique. En revanche, on parle de signal numérique lorsque des valeurs d’amplitude sont prélevées ponctuellement au phénomène, à intervalle régulier, et traduites sous forme binaire. La représentation d’un signal numérique est donc une suite de nombres, manipulable par un ordinateur et facilement reproductible. La numérisation d’un signal électrique possède trois caractéristiques : l’échantillonnage, la quantification et le codage. 1) L’échantillonnage Echantillonner une image signifie la diviser en éléments unitaires : les pixels. On lui applique un tableau de y lignes et x colonnes appelé matrice. Ce tableau peut être symétrique (x = y) ou non. La 45 taille des pixels intervient sur la qualité de l’image numérique : plus ils sont petits et plus il sera possible d’obtenir une meilleure résolution spatiale. 2) La quantification A partir du signal enregistré, une valeur entière va être attribuée à chaque échantillon. La quantification détermine le nombre de valeurs différentes qui pourront être attribuées à chaque échantillon, on parle d’échelle de quantification. Plus cette échelle est étendue, meilleur sera le résultat en termes de discrimination en contraste (cf. Figure 25). Ce nombre s’exprime en bits (« binary digit »). Une échelle contenant n bits permet de pouvoir attribuer 2ⁿ valeurs à chaque pixel. En imagerie cela correspond à 2ⁿ niveaux de gris. 3) Le codage Le codage a pour rôle de transformer les données transmises en données sous forme binaire, qui sont les seules données avec lesquelles un ordinateur peut travailler. Ces données seront donc sous la forme d’une suite de n chiffres (soit 0 soit 1). C’est le convertisseur analogique numérique (CAN), dont nous avons déjà parlé, qui réalise la transformation du signal électrique en données binaires. Il est composé de n analyseurs binaires possédant chacun une tension de référence (R). Ces tensions sont proportionnelles aux puissances successives de 2. La tension à convertir (S) est appliquée à la première cellule (celle dont la tension est la plus élevée). Si S est supérieure à R, la cellule soustrait R de S, transmet l’écart obtenu à la cellule suivante et prend l’état de sortie 1. Si S est inférieure à R, la cellule transmet S à la cellule suivante et prend l’état de sortie 0. Ainsi de suite jusqu’à la dernière cellule ; on obtient alors un codage binaire à 2ⁿ chiffres. Ce codage a lieu pour chaque pixel et nous obtenons un signal numérique qui formera une image. 46 B. Caractéristiques et traitements d’une image numérique ([3], [6], [8], [11], [14]) Chaque pixel est codé par un signal binaire. Pour obtenir l’image à l’écran, il faut qu’une couleur (un niveau de gris) soit attribuée à chacun de ces pixels. Chaque signal sera donc associé à un niveau de gris (en théorie nous obtenons donc ⁿ niveaux 2 de gris). Cela est permis par l’utilisation d’un histogramme et d’une table de correspondance associée. De plus, ces deux éléments vont nous permettre de modifier les caractéristiques de l’image pour en facilité son interprétation. 1) L’histogramme de l’image Chaque image numérique peut être présentée sous forme d’histogramme. En abscisse de celuici, on trouve, classées de la plus faible à la plus élevée, toutes les valeurs numériques de l’échelle de quantification. En ordonnée, on trouve le nombre de pixels auquel est attribuée la même valeur. Plus l’échelle de quantification utilisée est étendue et plus la forme de l’histogramme est complexe (cf. Figure 25). Figure 25 : Histogramme et conséquences de l’échelle de quantification sur l’image ([8]) 47 2) La table de correspondance, LUT (« look up table ») La table de correspondance (LUT) est une palette de couleurs, plutôt de niveaux de gris en imagerie, qui est associée à l’histogramme. Cette palette provient d’une convention ou du choix de l’opérateur. Elle permet d’attribuer à chaque valeur de l’échelle de quantification, et donc aux pixels correspondants, un niveau de gris (cf. Figure 26). L’image est alors formée. Grâce à cet histogramme et sa table de correspondance, des traitements sont possibles sur les images numériques. Figure 26 : Association de différentes LUT sur un même histogramme ([8]) 3) Le fenêtrage Le fenêtrage a déjà été succinctement abordé dans le chapitre sur la tomodensitométrie, technique dans laquelle il est beaucoup utilisé. Maintenant que nous avons expliqué les notions d’histogramme et de table de correspondance, nous pouvons détailler ce traitement. Cela consiste à modifier la position et l’étendue de la LUT associée à l’histogramme, donc de ne sélectionner qu’une partie de l’histogramme. Ce qui a pour conséquence de modifier le contraste et la luminosité de l’image (cf. Figure 28). 48 La fenêtre est caractérisée par sa largeur WW (« window witch ») et son niveau WL (« window level ») (cf. Figure 27). Figure 27 : Une fenêtre caractérisée par son niveau (WL et sa largeur (WW) ([8]) La largeur permet de modifier le contraste. Si la fenêtre est large, elle prend en compte beaucoup de valeurs numériques donc des structures de densités différentes. Le contraste entre deux pixels de valeur proche sera faible. En revanche, si elle est étroite, elle prend peu de densités différentes en compte et ces densités deviennent discernables. Le contraste est augmenté et on peut discerner plus facilement deux pixels de valeur proche. Le niveau définit le centre de la fenêtre, et permet de cibler l’étude des contrastes ou de modifier la luminosité de l’image. Si la fenêtre est large, le déplacement du niveau modifie la luminosité globale de l’image. Si la fenêtre est étroite, le déplacement du niveau permet de concentrer l’étude des contrastes sur un petit nombre de pixels différents. 49 Figure 28 : Conséquences du fenêtrage sur une image ([8]) En scanner, cela permet de centrer l’étude sur la valeur Hounsfield du tissu que l’on veut étudier. Par exemple, on choisit un niveau élevé pour l’étude des os et un niveau bas pour l’étude des poumons. En radiographie, cela peut permettre de corriger certaines erreurs d’exposition, et ainsi d’éviter de refaire de nouveaux clichés. 4) Le filtrage Le filtrage est un autre traitement très utilisé en imagerie numérique pour améliorer l’apparence visuelle de l’image et, parfois, faire ressortir des informations masquées. D’après les travaux du mathématicien J. Fourier, tout signal peut être décomposé en une infinité de fonctions sinusoïdales d’amplitudes, de fréquences et de phases différentes. Une image étant un signal bidimensionnel, cela est applicable. Les basses fréquences correspondent aux informations 50 globales du signal, c’est-à-dire au contraste de l’image. Les hautes fréquences correspondent aux détails et les fréquences extrêmes correspondent au bruit. Il est possible de supprimer ou de modifier l’amplitude de ces fréquences pour modifier l’aspect de l’image : c’est le filtrage. Il en existe deux types. Le premier consiste à supprimer une partie du spectre séquentiel. Un filtre « passe haut » supprime les basses fréquences et ne conserve que les détails de l’image. Un filtre « passe bas » supprime les hautes fréquences et ne conserve que le contraste de l’image. Le second consiste à appliquer à chaque valeur fréquentielle un coefficient propre. Ces filtres (nommés filtres de rampe de Hann, de Hamming…) permettent de privilégier certains aspects de l’image sans en supprimer d’autres. Un filtre « dur » privilégie les hautes fréquences, sans supprimer les basses, ce qui accentue la résolution spatiale de l’image. En TDM, il permet l’étude des détails des structures osseuses et du parenchyme pulmonaire. Un filtre « mou » privilégie les basses fréquences, sans supprimer les hautes, ce qui augmente la résolution en contraste, au détriment de la netteté. En TDM, il améliore le contraste lors de l’étude des tissus mous. Un filtre de rampe amplifie progressivement les hautes et les très hautes fréquences et permet d’accentuer les détails, mais aussi le bruit de l’image. C. Critères de qualités des images numériques ([5], [8], [11], [14]) La qualité d’une image numérique repose sur 4 critères : la résolution spatiale, la résolution en contraste, le rapport signal sur bruit (S/B) et la présence d’artéfacts. Ces derniers sont différents selon la technique d’imagerie utilisée, ils sont développés dans le chapitre V. La résolution spatiale est la distance minimale nécessaire permettant de distinguer deux objets de forte intensité. Elle dépend, logiquement, de la qualité de l’échantillonnage (donc de la taille des pixels) et de la quantification. Mais elle dépend aussi de la qualité de la chaîne de détection. Les filtres durs peuvent permettre d’obtenir une meilleure résolution spatiale. 51 La résolution en contraste correspond à la capacité à distinguer deux objets d’intensité proche. Elle dépend de la qualité du signal détecté et, surtout, de la précision de la quantification. Elle est potentiellement meilleure lorsque l’échelle de quantification est élevée. Le fenêtrage ou l’utilisation de filtres mous (pour l’étude des tissus mous) peuvent optimiser la résolution en contraste. Le rapport S/B témoigne de la fidélité de l’image par rapport à l’objet d’origine. Pour pouvoir bien étudier un objet, il faut que l’amplitude du signal enregistré soit nettement supérieure au bruit. Plus S/B sera élevé et plus l’image sera fidèle. Ce paramètre dépend surtout de la qualité des détecteurs. 52 V. Les artéfacts en imagerie numérique Introduction L’apparition de nouvelles technologies d’imagerie est obligatoirement accompagnée de l’apparition de nouveaux artéfacts sur les images obtenues. Dans cette partie, nous allons décrire les artéfacts les plus fréquemment rencontrés en imagerie numérique. A. Les artéfacts en radiographie numérique ([8], [9], [16]) Malgré les avancées technologiques de la radiographie numérique, la plupart des artéfacts rencontrés en imagerie conventionnelle, tels que les problèmes de positionnement, les mouvements du patient, les problèmes d’identification, entre autres, restent possibles en radiographie numérique. Seuls les artéfacts inhérents à la technologie numérique seront développés ici. 1) Les artéfacts de la table de correspondance (LUT) Nous avons vu, dans le paragraphe IV, que la LUT pouvait être modifiée après l’acquisition de l’image lors des traitements, pour améliorer son rendu ou pour accentuer certaines parties de l’image. Mais, lors du prétraitement, lorsque l’image obtenue est trop claire ou trop sombre, la LUT peut aussi être ajustée. Cet ajustement peut provoquer une perte de données. En effet, la plupart des acquisitions attribuent, lors de la quantification, 12 ou 14 bits aux échantillons. Mais lorsque la LUT est ajustée, lors du prétraitement, la plupart des systèmes ne conserve que 10 ou 12 bits pour l’affichage et le stockage. Cela entraîne la perte de certains pixels de l’image et se manifeste par des « coupures » sur l’image, c'est-à-dire la disparition de certaines structures sur l’image finale (cf. Figure 29). 53 Figure 29 : Artéfact de LUT sur une radiographie de profil d’un tibia de chien ([9]). Sur l’image de droite (qui a subi un fenêtrage), la « coupure » des tissus mous est évidente. 2) Les artéfacts lors des traitements d’image Ces artéfacts peuvent apparaître lors de l’utilisation des filtres que nous avons décrits précédemment. Sur les images, dont on veut augmenter le contraste, il est possible d’utiliser un filtre mou. Celui-ci a l’inconvénient de diminuer la netteté de l’image en parallèle de l’augmentation de contraste. Cela engendre des zones légèrement floues où les valeurs attribuées aux pixels sont des approximations. Ce sont ces approximations qui sont à l’origine des artéfacts. Ceux-ci sont surtout visibles au niveau des transitions abruptes de densité (autour de matériel métallique par exemple). Ils se traduisent par la présence d’une « ombre », c'est-à-dire une ligne apparaissant noire sur l’image, au niveau du bord de la structure de haute densité (cf. Figure 30). 54 Ces artéfacts, nommés artéfacts de rebond (« rebound effect » ou « uberschwinger »), sont peu visibles de loin mais apparaissent lorsque l’image est étudiée en détail. Ils peuvent mimer une ostéolyse autour de matériel orthopédique ou un léger pneumothorax par exemple. Figure 30 : Artéfact de rebond sur une radiographie postopératoire de TPLO ([9]) Une ligne noire est présente sur le bord du matériel orthopédique (flèches noires). 3) Les artéfacts d’exposition Lors d’une exposition insuffisante, l’image finale apparaît granuleuse, pixélisée avec un bruit important. L’inconvénient des technologies numériques est que, comme la LUT peut être ajustée en prétraitement, les images obtenues peuvent paraître parfaitement exposées. Il devient donc tentant d’interpréter ces images, mais en les zoomant, nous pouvons nous apercevoir que le bruit est très important sur ces images et que des détails deviennent ininterprétables voire non visibles. A l’inverse, lorsque la région est surexposée, un certain nombre de pixels, au niveau des structures fines, se verra attribuer la valeur maximale de l’histogramme. Ces pixels ne seront pas discernables les uns des autres même en essayant de modifier le fenêtrage. Avec un système CR, la région concernée apparaîtra uniforme. En revanche, ave un système DR, qui peut utiliser un filtre de calibrage, ce dernier devient visible sur l’image. Lorsque nous obtenons ces artéfacts, un nouveau cliché doit être tiré. 55 B. Les artéfacts en tomodensitométrie ([3], [6], [8], [11]) 1) Les artéfacts de mouvement Les artéfacts de mouvement sont dus aux mouvements, volontaires ou non, du patient lors de l’acquisition. Sur l’image, ces artéfacts se traduisent par un dédoublement des contours des différentes structures. En médecine vétérinaire, lors de l’examen, le patient est sous anesthésie générale. Cela permet d’éviter les mouvements volontaires. En revanche, le problème peut persister à cause des mouvements involontaires, comme la respiration, les battements cardiaques… 2) Les artéfacts de durcissement de faisceau Les artéfacts de durcissement de faisceau apparaissent lorsque les rayons X rencontrent une transition trop abrupte d’épaisseur et de densité. Cela prend la forme de plages hypo denses. On les rencontre, par exemple, dans la fosse caudale du cerveau : le cervelet et une partie du tronc cérébral ne sont pas parfaitement visualisables car ils se trouvent sous une importante couche osseuse. 3) Les artéfacts métalliques Les artéfacts métalliques sont dus à la présence de matériel métallique sur le patient (prothèse orthopédique par exemple). Comme pour le durcissement de faisceau, c’est la variation abrupte de densité qui est à l’origine de ces artéfacts. Cela provoque des lignes de transitions hypohyperdenses centrées sur les structures métalliques dans la coupe étudiée. Ceci est parfois aussi appelé « image en étoile ». 4) Le flou géométrique Le flou géométrique est une pénombre présente sur l’image. Elle est due à la taille du foyer : plus le foyer est grand, plus cette pénombre est importante. Il est donc nécessaire de créer des foyers de petite taille capables de générer des intensités très élevées pendant une longue durée. Ce flou géométrique est réduit par une collimation secondaire. 56 5) L’effet de volume partiel L’effet de volume partiel se produit lorsque des structures de densités différentes (ex. : air et tissu mou) se situent au sein d’un même voxel. L’intensité du pixel correspond alors à une moyenne de la densité des structures présentes. Cet effet diminue avec la finesse des coupes effectuées. 6) Les artéfacts de débordement de champs Les artéfacts de débordement de champs sont des zones hyperdenses en bordure de coupe. Ces zones apparaissent lorsque le corps du patient sort du champ de mesure. Il est donc très important de bien adapter la taille du champ en fonction du patient. 7) Les artéfacts de cible Les artéfacts de cible sont des cercles d’intensité variable qui apparaissent sur l’image, ils sont centrés sur l’axe de rotation. Cela correspond à une faille au niveau de la détection : soit les capteurs sont défectueux, soit le faisceau est mal centré sur les détecteurs. C. Les artéfacts en IRM ([4], [8], [10], [13]) 1) Les artéfacts de mouvement Comme en tomodensitométrie, les artéfacts de mouvement sont dus aux mouvements, volontaires ou non, du patient. Ils se manifestent par la présence d’images fantômes, c'est-à-dire une superposition de l’image dans ses différentes positions. L’anesthésie générale permet d’éviter les mouvements volontaires mais les mouvements involontaires peuvent poser problème. Pour les limiter, nous pouvons synchroniser l’acquisition avec ces mouvements (cardiaques par exemple). Les artéfacts de flux peuvent aussi être classés parmi ce type d’artéfacts. Ils sont dus aux mouvements pulsatiles des liquides physiologiques et donnent des images fantômes en renforcement (hyper intense) ou en annulation (hypo intense). Ils peuvent être compensés par la synchronisation cardiaque et des types de séquences particuliers (pré saturation, gradient de compensation…). 57 2) Les artéfacts de susceptibilité magnétique La susceptibilité magnétique se définit comme étant la capacité d’un tissu à s’aimanter lorsqu’il est placé dans un champ magnétique intense. Ces artéfacts apparaissent lorsque deux tissus de susceptibilité magnétique très différente sont situés côte à côte (ex. : air/tissu, os/tissu). Il se forme un gradient de champ magnétique local au niveau de leur interface qui provoque une perte de signal local sur l’image. Ces artéfacts peuvent néanmoins être mis à profit dans le diagnostic de certaines affections, telles que les hématomes par exemple (interface hémoglobine/tissu). 3) Les artéfacts métalliques Les artéfacts métalliques sont un cas particulier des artéfacts de susceptibilité magnétique. Le matériel métallique provoque aussi une perte de signal sur l’image, associée à une déformation plus ou moins importante et un renforcement périphérique du signal. Ces artéfacts sont moins marqués lorsque le matériel présent est non ferromagnétique. Pour diminuer ces artéfacts, en présence de matériel non retirable, il faut privilégier les techniques en écho de spin. 4) Les artéfacts de repliement Les artéfacts de repliement apparaissent lorsque l’objet étudié est plus grand que le champ de vue. Sur l’image finale, les structures hors champs apparaissent sur les côtés controlatéraux. Cela donne l’impression que les structures ont été « repliées » sur la zone étudiée. Ces artéfacts sont très évidents à repérer. Ils reposent sur le fait que les spins hors champs sont aussi soumis aux gradients de champ et ont une fréquence plus élevée que ceux contenus dans le champ. Lors de l’acquisition, si la fréquence est calée sur la fréquence des spins sur les bords du champ, les spins hors champs sont sous échantillonnés et assimilés à des spins de fréquence moindre à l’intérieur du champ, d’où le repliement de l’image. Pour éviter cela, il faut augmenter la fréquence d’échantillonnage ou la taille du champ de vue. 58 5) Les artéfacts de déplacement chimique Les artéfacts de déplacement chimique apparaissent au niveau des interfaces graisse-eau. Ils résultent d’une erreur de localisation des protons de l’eau et de la graisse. Cela donne une ligne en hyper signal, à l’endroit où les signaux se superposent, et une ligne en hypo signal, à l’endroit où ils se séparent. Cela s’explique par la différence de vitesse de précession qui existe entre les protons d’hydrogène de l’eau et ceux de la graisse. Cela crée un gradient et la localisation spatiale est décalée le long de ce gradient. Ces artéfacts sont supprimés lorsqu’on utilise une technique de saturation sélective qui supprime la présence du signal de la graisse (Technique Fat Sat). 6) Les artéfacts de troncature (ou de Gibbs) Les artéfacts de troncature apparaissent de part et d’autre des zones de transition abrupte du signal. Ils se manifestent sous forme d’oscillation de signal, on observe la présence de bandes striées de faible intensité, parallèles à l’interface. Ces artéfacts sont diminués lorsqu’on augmente la résolution spatiale. 59 60 VI. Manipulation des images Introduction Les technologies numériques permettent d’obtenir des images de très bonne qualité auxquelles nous pouvons faire subir des manipulations afin d’optimiser les interprétations et la productivité du radiologue. Pour cela, le choix du matériel et des logiciels est très important. De plus, après interprétations, il est important que ces images soit archivées et conservées correctement. A. La norme DICOM ([5], [8], [26], [27]) Le développement des nouvelles techniques d’imagerie numérique a induit une forte évolution des systèmes d’acquisition, de stockage et d’archivage des images. Un problème de connectivité entre les différents matériels s’est vite posé. En effet, chaque constructeur utilisait un format différent pour les données des patients. Il était alors difficile de communiquer et d’archiver les informations des images radiologiques. Dans un but d’uniformisation, et afin de faciliter les échanges entre les équipements, la norme DICOM (« Digital Imaging Communication in Medicine ») a été créée par l’American College of Radiology (ACR), qui représentait les utilisateurs de technologies numériques, associé à la National Electrical Manufacturers Association (NEMA), qui représentait les fournisseurs de ces équipements, en 1985. Elle comprend un format spécifique d’images et un protocole d’échange. Celui-ci permet une création, un échange, un archivage, un stockage voire une impression des images par des matériels d’origine différente. Cette norme n’est pas obligatoire mais elle s’est rapidement imposée auprès des fabricants car elle facilite la manipulation des images, elle est quasiment devenue incontournable. L’une des particularités de ce format, par rapport à ceux habituellement utilisés en informatique, c’est qu’il permet de rendre une image unique en lui associant des informations. En médecine 61 vétérinaire, ces informations sont essentiellement l’espèce, la race, les propriétaires, les vues réalisées… auxquelles est associée une UID (« unique identifying number »). Cette UID est un numéro d’identification unique pour chaque image (ou série d’images) créée dans le monde. De plus, contrairement aux autres formats qui « figent » les images (les pixels ne sont plus modifiables), celui-ci conserve les données brutes sans perte d’informations qui peuvent ensuite être retravaillées. Ainsi, même après avoir été stockée, une fonction permet de modifier l’échelle de gris, d’appliquer un fenêtrage, etc., en vue de l’interprétation. B. La station de lecture ([17], [20]) La station de lecture joue un rôle important pour optimiser la qualité de travail du radiologue. A l’apparition des technologies numériques les écrans et logiciels étaient de qualité insuffisante pour obtenir une image aussi satisfaisante qu’en technologie argentique. Ce problème ne se pose plus à l’heure actuelle. Toutefois, l’ACR a formulé quelques recommandations par rapport aux matériels de lecture afin d’optimiser et de standardiser la qualité des images interprétées. 1) L’écran diagnostique Les recommandations pour l’écran sont basées sur l’expérience et le témoignage des utilisateurs courants. Elles sont surtout valables pour le matériel utilisé lors de l’interprétation par le radiologue. Les autres écrans présents dans la clinique ou l’hôpital, utilisés par les autres cliniciens (médecins ou chirurgiens par exemple) peuvent être de qualité moindre. Ils évaluent la qualité d’un écran diagnostique en fonction de trois paramètres : la résolution spatiale, le contraste et la luminosité. La résolution spatiale est intimement liée à la matrice de pixels composant l’écran. En premier lieu, il faut que cette matrice soit de taille assez importante pour la lecture des images qui lui sont destinées. Si un écran est destiné à la lecture d’images provenant de plusieurs modalités (radiographies et IRM par exemple), il doit être adapté à la modalité dont la matrice est la plus élevée (la radiographie en l’occurrence). La résolution s’exprime en mégapixels (MP), l’ACR conseille l’utilisation d’écrans diagnostiques de 2 à 5 MP (dont la matrice est plus grande que les 62 écrans habituels comprise entre 0,75 et 2 MP). Plus la matrice est grande et plus la différentiation des détails de faible contraste est possible. Il est tout de même à noter que des études ont indiqué que la précision restait meilleure sur les films imprimés que sur les copies numériques, que l’écran soit de haute ou de basse résolution. Le contraste est exprimé par le rapport entre la luminosité de la nuance la plus claire de l’écran et celle de la nuance la plus sombre. Plus ce rapport est élevé et meilleur sera le contraste. Les écrans diagnostiques ont un rapport qui va de 600/1 à 1000/1. Pour optimiser la qualité du contraste de l’image, il est préférable de travailler dans un environnement dont l’éclairement est maîtrisé. La luminosité est exprimée en foot-lamberts (ft-L). L’ACR recommande une luminosité minimale de 50 ft-L pour les écrans diagnostiques. En effet, l’utilisation d’écrans de plus faible luminosité engendre une interprétation moins précise et plus longue. A l’heure actuelle, les écrans à cristaux liquides (LCD) ont remplacé les écrans à tube cathodique. En imagerie médicale, ce sont les écrans monochromes qui sont recommandés plutôt que les écrans couleurs. Ils apportent généralement une meilleure luminosité, des pixels plus petits, de meilleures cartes graphiques et sont adaptés à la norme DICOM pour les modifications de l’échelle de gris. Les écrans couleurs peuvent être utilisés mais ils augmentent le temps d’interprétation et le niveau de fatigue de l’opérateur. 2) Le logiciel de lecture Il existe beaucoup de logiciels de lecture différents, accessibles gratuitement ou à des prix plus ou moins abordables. La plupart sont adaptés à la norme DICOM et permettent une lecture des images provenant de toutes les modalités d’imagerie. L’ACR recommande de se procurer un programme comprenant les outils de base de la norme DICOM, c’est-à-dire le fenêtrage, le zoom, la rotation, l’inversion et les outils de mesure de l’image. La plupart des logiciels contiennent ces outils et en proposent d’autres en supplément. C’est l’opérateur qui détermine ceux dont il a besoin pour son utilisation du logiciel. Par exemple, le recadrage automatique de l’image, lors de sa formation, est un outil intéressant pour limiter les 63 zones blanches en bordure d’image et obtenir une image avec un meilleur contraste plus rapidement. En parallèle, l’interface du logiciel est un aspect à ne pas négliger. Elle doit être adaptée à l’utilisation et aux habitudes de l’opérateur. Lors d’une interprétation, l’utilisation de cette interface occupe environ 20% du temps de l’opérateur. Afin d’obtenir une productivité satisfaisante, elle doit être le plus ergonomique possible. C. L’archivage des images ([17], [21]) Avec la technologie argentique, l’archivage n’était pas toujours une chose aisée. Il est en effet difficile d’associer efficacement et définitivement ces images (parfois de grande taille) au dossier (papier ou informatique) du patient, afin de pouvoir les consulter facilement et rapidement au besoin. L’augmentation des dossiers informatiques et l’arrivée des technologies d’imagerie numérique ont permis de développer de nouveaux moyens d’archivage des images. Un PACS (« Picture Archiving and Communication system ») est un logiciel qui permet d’archiver et de manipuler des images numériques. Sur celui-ci, les images sont archivées grâce à leur UID et peuvent donc facilement être associées au dossier médical du patient, présent dans le système d’information de l’hôpital (HIS, « Hospital Information System »), qui est le logiciel comprenant tous les dossiers médicaux d’un hôpital, ou dans le système d’information radiologique (RIS, « Radiology Information System »), qui est aussi un logiciel, pouvant être indépendant ou associé au HIS. Il peut être relié à toutes les modalités d’imagerie compatibles présentes dans la structure. Il permet donc l’archivage de toutes les images quelle que soit leur provenance. Celles-ci sont conservées dans le format DICOM, ce qui permet de les manipuler à volonté lors de consultations ultérieures. En étant relié au réseau informatique de la structure, il est accessible de n’importe quel poste relié au réseau. Cela permet de consulter les images ailleurs que sur le poste d’interprétation (par exemple en salle de consultation ou au bloc opératoire). Une recherche simple (par le nom, le numéro de dossier ou le jour de l’examen) permet de retrouver les images d’un examen sans délai. 64 Ces images sont même disponibles dans une autre structure si le PACS est connecté à internet. Il peut aussi être relié à une imprimante en vue de fournir des images sur film aux clients. En résumé, les avantages qu’offre un PACS sont : - un gain de temps important lors de la recherche des examens, leur interprétation et la communication des conclusions une économie financière en diminuant l’utilisation de film radiographique, la place attribuée au stockage… une simplification de la communication des images, une visualisation simultanée à divers endroits… une manipulation simplifiée la possibilité de les envoyer à une autre structure (de référé) pour un avis. D. Le stockage des images ([17], [24]) Une fois que les images sont archivées, il est d’usage de les conserver et de les avoir à disposition pour pouvoir les fournir au client s’il les réclame. Pour ce faire, une (voire plusieurs) sauvegarde est vivement conseillée. Plusieurs moyens sont disponibles. 1) Le support Auparavant, le support incontournable qui pouvait être conservé était le film radiographique. Bien que cela soit toujours possible avec le numérique, cette option est loin d’être la plus pratique et économique. Grâce aux nouvelles formes de sauvegardes, il est possible d’économiser beaucoup de temps et surtout de place. Après archivage sur le PACS, plusieurs supports de sauvegarde sont possibles. Les disques optiques (CD, DVD, Blu ray disc) sont très répandus. Leur prix est faible, ils sont très facilement transportables. De plus, il est très aisé d’en faire plusieurs copies sans altérer le contenu. Le DVD est plus intéressant que le CD car peut contenir en moyenne 7 fois plus d’informations. Le Blu ray disc, support le plus récent, a une capacité de stockage plus importante mais son prix reste moins abordable. 65 Le disque dur externe (DDE) a l’avantage de pouvoir contenir un grand nombre d’images (25 à 50000 pour un DDE de 500 GB). Son prix est devenu assez abordable, il est très simple d’utilisation et aisément transportable. Les supports USB (clés…) sont intéressants pour des sauvegardes d’appoint. En effet, ils sont peu chers, très accessibles et de taille très réduite. Mais leur capacité reste insuffisante pour en faire le seul moyen de sauvegarde d’une clinique. Les serveurs RAID (« Redundant Array of Independent Disks », qui signifie « regroupement redondant de disques indépendants ») sont des serveurs qui répartissent les données sur plusieurs disques durs afin d’améliorer la tolérance aux pannes. En effet, si un disque ne fonctionne plus, il peut être remplacé sans perte d’informations. Les disques sont reliés entre eux mais restent indépendants. Ce système peut être on site ou off site. Il est très fiable mais est assez onéreux. D’autres supports existent, tels que les bandes magnétiques ou les disques MO, mais ils sont moins utilisés en France. 2) Localisation et accessibilité des sauvegardes En général, toutes les sauvegardes sont conservées dans la structure où les images ont été créées : c’est le stockage on-site. Mais il est aussi possible, et conseillé, de conserver ces sauvegardes, ou une copie de celles-ci, dans un autre endroit : c’est le stockage off-site. Ce dernier est accessible via une connexion internet. Il a l’avantage de protéger les données importantes des vols ou autres destructions. Pour l’accessibilité des images, il existe deux types de stockage : le stockage on line et le stockage off line. Le premier consiste à avoir les données toujours connectées au réseau et donc accessibles très rapidement. Dans le second, les données ne sont plus accessibles par le réseau. Elles nécessitent d’être reconnectées pour être accessibles. Ce type de stockage peut être utile pour les images moins récentes. 66 VII. Le concept de téléradiologie Introduction La téléradiologie consiste à envoyer, par internet, un examen d’imagerie que l’on a réalisé, au sein de sa structure, à un spécialiste en radiologie, afin qu’il en fasse une interprétation et qu’il nous en envoie un compte-rendu (cf. Figure 31). Le premier système de téléradiologie a été commercialisé (aux Etats-Unis) en 1994. Mais à cette époque, ce concept avait peu de succès, car les connexions internet étaient très lentes et les fichiers de grande taille. Il fallait une trentaine de minutes pour envoyer une seule image. L’arrivée des technologies numériques, du format DICOM, et de connexions internet haut débit a permis à ce concept de se développer. A. Les applications de la téléradiologie ([12], [19]) Les applications de la téléradiologie en médecine vétérinaire se multiplient et concernent tous les types de cliniques. Cette pratique tend à se développer. Elle peut être utilisée en routine ou pour demander un second avis sur certains cas atypiques ou compliqués. De plus, l’avènement des techniques d’imagerie en coupe oblige à avoir recours à une personne compétente. En effet, les techniques d’imagerie en coupe font partie du domaine de la spécialisation vétérinaire et ne peuvent pas être enseignées en détail dans les écoles vétérinaires. La téléradiologie permet donc d’avoir accès à distance à l’avis d’un spécialiste. B. Les modalités de communication des images ([12], [19]) La recommandation la plus importante en matière de téléradiologie est d’utiliser le format DICOM pour envoyer les images au radiologue. Ce format (cf. VI. A.) associe aux images des informations importantes, telles que l’identification du patient. Cela permet d’éviter les erreurs lors 67 d’interprétations de plusieurs examens. De plus, il garantit que les images soient conformes aux originaux à l’arrivée. Il n’y a aucune perte de données : la qualité des images est conservée et elles peuvent être manipulées par le radiologue. Les autres formats d’image (tels que jpeg) ne garantissent pas la préservation de toutes les données. Les images peuvent être de qualité inférieure et ne sont plus manipulables par le radiologue. C’est pourquoi la norme DICOM est la seule à être recommandée. Il faut donc bien s’assurer que le matériel que l’on veut se procurer soit compatible avec ce format. Bien que la téléradiologie soit facilitée avec un équipement numérique, il est toujours possible de numériser des radiographies argentiques pour ensuite les envoyer pour une interprétation. L’envoi d’images sous la forme DICOM peut être effectué directement par la modalité d’origine de l’examen, si celle-ci possède une fonction « DICOM-send ». L’envoi des images nécessite alors l’accès à internet et la connaissance de 3 identifiants du destinataire : l’entité d’application (« AE title »), le numéro de port (« port number ») et l’adresse IP. Il est aussi possible d’envoyer les images par courriel. C. Les aspects pratiques ([12]) La pratique de la téléradiologie tend à se standardiser, et il est conseillé de respecter certaines pratiques afin d’optimiser son fonctionnement. Dans un premier temps, il faut bien choisir le spécialiste avec qui la collaboration va avoir lieu. Les modalités d’envoi des images, des comptes-rendus et la vitesse à laquelle les examens seront interprétés sont des points à ne pas négliger. De même, il faut savoir s’il est possible de contacter le radiologue pour plus de précisions. Le dialogue avec le client reste réservé au vétérinaire référent. Le radiologue communique uniquement avec ce dernier et jamais directement avec le client. 68 Figure 31 : Schématisation du fonctionnement de la téléradiologie 69 70 VIII. La radioprotection Introduction Au cours du 20ème siècle, avec le développement de l’utilisation des rayons X en radiologie et en médecine nucléaire, les effets nocifs de ceux-ci ont été observés. Pour protéger les individus de ces effets, le concept de radioprotection a été créé et s’est répandu dans tout le milieu de la radiologie. Les vétérinaires se doivent, pour la sécurité de tous, de respecter ces règles. Avec l’arrivée des technologies numériques, certains aspects du travail en radiologie sont modifiés, il faut donc s’adapter pour continuer à respecter ces règles de radioprotection. A. Définition ([5], [8], [29]) La radioprotection est définie dans le décret 2002-255 du 22 février 2002. C’est l’ensemble des règles, des procédures et des moyens de prévention et de surveillance visant à empêcher ou à réduire les effets nocifs des rayonnements ionisants produits sur des personnes directement ou indirectement, y compris par les atteintes portées à l’environnement. La mise en œuvre de ces mesures implique des formalités administratives, organisationnelles et techniques. Elle concerne tous les utilisateurs de rayonnements ionisants, donc tout vétérinaire possédant un appareil de radiologie. Elle repose sur trois grands principes, intégrés au code de la santé publique et au code du travail : - - - Le principe de justification : aucune pratique impliquant des expositions aux rayonnements ne doit être adoptée à moins qu’elle n’apporte un avantage suffisant aux individus exposés ou à la société, qui contrebalance le détriment radiologique qu’elle induit. Toute irradiation doit donc être justifiée par l’obtention d’informations utiles au diagnostic, non accessibles par un autre moyen. Le principe d’optimisation : la protection doit être optimisée et le nombre de personnes exposées, ainsi que les doses reçues, doivent être réduits à ce qui est strictement nécessaire. C’est l’objectif ALARA (« As low as reasonably acchievable »). Le principe de limitation des doses : les expositions individuelles qui résultent de la combinaison des pratiques doivent être soumises à des limites de dose. Ces limites ont 71 pour but d’assurer qu’aucun individu ne soit exposé à des risques radiologiques jugés inacceptables dans le cadre de ces pratiques en circonstances normales. B. Application des principes de radioprotection ([5], [8]) Le principe de justification est intimement lié aux démarches diagnostiques. Le choix des examens complémentaires doit être réfléchi et justifié. Le principe d’optimisation est, en grande partie, respecté grâce à trois règles de base : - - - La distance : la dose est inversement proportionnelle au carré de la distance (quand la distance double, la dose est divisée par quatre). Dans la salle, seules les personnes indispensables à l’examen doivent être présentes et elles doivent s’éloigner le plus possible du faisceau. La réduction du temps d’exposition : tout doit être bien prêt avant la prise de chaque cliché pour ne pas avoir à recommencer. Il faut aussi choisir des mA suffisants pour pouvoir réduire au maximum le temps de pose. L’interposition d’écrans : ils servent à absorber la plus grande partie des rayons. La salle de radiologie est donc entourée de murs en béton épais ou enrichis de matériaux de haut numéro atomique et close par une porte plombée. Dans la salle, un paravent plombé peut être installé. Pour les personnes se trouvant toujours proches du faisceau, le port d’un tablier, d’un cache-thyroïde, de gants et de lunettes plombés, devient nécessaire. Le principe de limitation de dose peut être appliqué grâce à la surveillance individuelle de chaque personne exposée aux rayons. Cette surveillance s’effectue grâce à un dosimètre personnel, porté au niveau de la poitrine, capable de mesurer des doses à partir de 0,10 mSv. Ce dosimètre est relevé régulièrement pour que le rayonnement subi soit mesuré, et ainsi être sûr que le personnel n’est pas exposé à des doses nocives. C. Le numérique en radioprotection ([5], [8], [23]) Dans le cadre de la radioprotection, l’une des caractéristiques intéressantes des détecteurs est l’efficacité quantique de détection (EQD). Elle reflète l’aptitude d’un système à produire une image visible par le radiologue, la plus fidèle possible à l’objet d’origine, à partir d’une image de rayonnement. Cela tient compte de l’efficacité d’absorption du faisceau de rayons X par le détecteur 72 et de la conversion permettant d’obtenir l’image (sur support numérique ou analogique). Cela reflète donc la dose incidente nécessaire à la réalisation du cliché radiographique. Certaines données ont été avancées dans la littérature à propos des EQD des différents détecteurs. ([5], [8]) Le couple écran-film a une EQD de 20 à 30%, cette valeur plutôt faible témoigne de l’impossibilité de réaliser des examens avec de faibles doses. Les ERLM (radiographie numérique CR) ont une EQD de 25 à 35%, la sensibilité est meilleure. Les capteurs plans ont une EQD de 40 à 55%, les examens à faible dose sont donc possibles. Les systèmes numériques permettent un gain de sensibilité non négligeable (surtout avec des capteurs plans). Nous pourrions aisément en déduire que les technologies numériques permettent, pour une même étude, de réduire l’exposition aux rayons X. Cette conclusion est, toutefois, à modérer. En effet, l’Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire (IRSN) a publié un rapport ([29]) dans lequel une étude a montré que le type de détecteur utilisé a une incidence importante sur les valeurs des paramètres techniques de réalisation d’un examen et, par conséquent, sur les doses délivrées. Une analyse a été effectuée sur des données transmises pour les trois types de détecteurs cités plus haut, lors de la réalisation d’un cliché thoracique chez l’homme. Les résultats mettaient en évidence des différences significatives en termes de dose entre les 3 types de détecteur. Il apparaît que les doses les plus élevées étaient observées dans les structures équipées d’ERLM (donc de technologie numérique). Cela a été expliqué par le fait que les paramétrages par défaut de ce type de détecteur, par les fabricants, menaient à devoir augmenter les doses plus que nécessaire. Associées à cela, les possibilités de traitement des images, qui devraient mener à des diminutions de doses, permettent d’obtenir des images convenables malgré des surexpositions. Les manipulateurs ont donc tendance à être moins rigoureux sur les constantes d’exposition et à être à l’origine d’une augmentation des expositions. Enfin, cela est surtout applicable aux capteurs plans, la vitesse d’obtention des images est telle que les cliniciens peuvent être tentés de réaliser plus de clichés que nécessaire, de multiplier les vues ou de faire moins attention aux positionnements, ce qui mène au même résultat. En conclusion, la radioprotection est un concept très important régis par des règles simples à respecter. Le développement des technologies pourrait mener à une diminution des doses délivrées 73 mais, pour se faire, les cliniciens doivent rester rigoureux dans leur démarche et la réalisation de ces examens. 74 RÉSULTATS DE L’ENQUÊTE AUPRÈS DE 63 CLINIQUES VÉTÉRINAIRES 75 76 I. But et déroulement de l’enquête : A. But de cette enquête Nous avons réalisé cette enquête afin d’établir une synthèse de la situation actuelle en France, concernant le développement des technologies numériques en imagerie médicale vétérinaire. Nous ne cherchions pas à être exhaustifs, mais à pouvoir donner une idée claire de la diffusion de ces technologies auprès des structures vétérinaires françaises et à connaître l’opinion des vétérinaires à propos de ces technologies. B. Déroulement de cette enquête Elle a été réalisée par l’intermédiaire d’un questionnaire (cf. Annexe 1) envoyé à 88 structures vétérinaires : les 4 écoles nationales vétérinaires et 84 cliniques privées. Les structures privées ont été choisies à partir de 3 groupes permettant de représenter au mieux les cliniques françaises : - 28 cliniques possédant une IRM ou un scanner - 28 cliniques comprenant 5 associés vétérinaires ou plus. - 28 cliniques comprenant moins de 5 associés. Les cliniques possédant un appareil d’imagerie en coupe sont, par conséquent, très sensibilisées aux technologies numériques. J’en ai recensées 28, c’est pourquoi chacun des trois groupes est représenté par 28 structures. Les 2 autres groupes permettent de différencier les grandes « cliniques », telles que les centres hospitaliers vétérinaires et les cliniques très développées, des cliniques plus modestes avec moins de personnel. Le choix des 28 cliniques, des deux derniers groupes, a été effectué au hasard pour chaque région, dans l’annuaire vétérinaire. Le questionnaire est divisé en plusieurs parties. La première nous renseigne sur la clinique, ses activités et son équipement en imagerie médicale. Ensuite, une partie est consacrée à chacune des modalités que possède la clinique. Puis, les cliniques pouvaient nous donner leur avis sur l’archivage, la téléradiologie et, enfin, la pédagogie concernant l’imagerie dans les écoles vétérinaires. 77 Soixante-trois structures ont répondu au questionnaire : - les 4 ENV. - 19 cliniques possédant un appareil d’imagerie en coupe (qui seront nommées « CC »). - 20 cliniques comprenant plus de 5 associés (nommées « C5+ »). - 20 cliniques comprenant moins de 5 associés (nommées « C5- »). Les réponses des 4 ENV ont été séparées de celles des cliniques privées et sont présentées à part. 78 II. Résultats de l’enquête dans les cliniques privées Les résultats sont présentés sous forme d’histogrammes représentant le nombre de cliniques ayant répondu par cette réponse. Les réponses sont représentées par un mot clé issu de la réponse complète présente dans le questionnaire (cf. Annexe 1). A. Activités et équipement des structures. La première partie du questionnaire nous permet d’avoir une idée plus précise sur les activités de référé pratiquées dans les cliniques ayant répondu au questionnaire (cf. Figure 32 et 34) et de connaître leur niveau d’équipement en imagerie médicale (cf. Figure 33). Figure 32 : Activités de référé pratiquées par les cliniques 20 18 16 14 12 Cliniques équipées d'imagerie en coupe Cliniques de plus de cinq associés Cliniques de moins de cinq associés 10 8 6 4 2 0 Médecine Chirurgie Neurologie Cardiologie Imagerie Autres Les autres activités de référé recensées sont les urgences-réanimation, l’ophtalmologie, la médecine des nouveaux animaux de compagnie (NAC), la dentisterie, l’orthopédie, la dermatologie, la reproduction, l’alimentation. 79 Nous remarquons que la proportion de cliniques pratiquant des activités de référé est plus importante dans le groupe des CC et des C5+. Figure 33 : Equipement en imagerie médicale des structures 20 18 16 14 12 Cliniques équipées d'imagerie en coupe 10 Cliniques de plus de cinq associés Cliniques de moins de cinq associés 8 6 4 2 0 Radio argentique Radio numérique Echographie Scanner IRM Les cliniques, ayant répondu à l’enquête, étaient toutes équipées d’au moins une modalité d’imagerie. Dans les C5+ et les CC, les technologies numériques sont présentes en majorité. Dans les plus petites cliniques, cette situation tend aussi à se développer. Dans notre enquête, les cliniques possédant un appareil de radiographie numérique sont aussi nombreuses que celles n’en possédant pas. L’autre aspect intéressant de cette question concerne l’échographie, qui est devenue une modalité très courante, très présente dans les 3 types de structures. La majorité des cliniques interrogée possède à la fois du matériel de radiographie et d’échographie. 80 Figure 34 : Cliniques pratiquant de l’imagerie en référé 16 14 12 10 Cliniques équipées d'imagerie en coupe Cliniques de plus de cinq associés Cliniques de moins de cinq associés 8 6 4 2 0 Référé en échographie Référé en scanner Référé en IRM Une seule clinique possédant un scanner ne le propose pas en service de référé, toutes les autres CC pratiquent une activité de référé dans ce domaine. De plus, dans ce groupe, toutes celles possédant un échographe, proposent aussi un service de référé en échographie. Cette activité est d’ailleurs aussi proposée dans plus de la moitié des C5+ et dans 6 (sur 16) C5-. Cela confirme la démocratisation de cette modalité auprès des vétérinaires. 81 B. La radiographie numérique La suite du questionnaire nous renseigne sur l’importance de l’utilisation de la radiographie numérique dans les cliniques (cf. Figure 35) et le type de système utilisé (cf. Figure 36). Figure 35 : Nombre d’examens radiographiques numériques réalisés par mois 16 14 12 10 Cliniques équipées d'imagerie en coupe Cliniques de plus de cinq associés Cliniques de moins de cinq associés 8 6 4 2 0 0 à 10 10 à 25 25 à 50 50 et plus Le nombre d’examens radiographiques numériques réalisés par mois est croissant avec la taille de la clinique. Aucune clinique n’en réalise moins de 10 par mois. Figure 36 : Types de systèmes numériques utilisés 10 9 8 7 6 Cliniques équipées d'imagerie en coupe Cliniques de plus de cinq associés Cliniques de moins de cinq associés 5 4 3 2 1 0 Capteur plan (DR) ERLM (CR) Non connu 82 Dans les C5+, le système CR est deux fois plus représenté que le système DR, alors que dans les deux autres groupes, les deux systèmes sont autant représentés. La plupart des cliniques sont familiarisées avec ces termes et connaissent le type de technologie qu’elles utilisent. La majorité des CC possèdent un écran diagnostique pour leurs interprétations (cf. Figure 37). Dans les autres groupes, la différence n’est pas aussi notable mais la majorité des cliniques réalisent leurs interprétations sur un écran d’ordinateur. Figure 37 : Les stations de lecture utilisées 14 12 10 8 Cliniques équipées d'imagerie en coupe Cliniques de plus de cinq associés Cliniques de moins de cinq associés 6 4 2 0 Négatoscope Ecran d'ordinateur Ecran diagnostique La totalité des cliniques réalisant leurs interprétations sur un négatoscope sont celles possédant encore un système argentique. 83 Selon les cliniques interrogées, les deux principaux avantages de la technologie numérique sont la rapidité d’obtention des images et la possibilité de manipulation (zoom, contraste…) des images (cf. Figure 38). A ces deux premiers avantages, s’ajoutent aussi chez la plupart des CC la possibilité d’archiver plus facilement les images et celle de communiquer rapidement les images à un confrère. Figure 38 : Les avantages de la radiographie numérique 18 16 14 12 10 Cliniques équipées d'imagerie en coupe Cliniques de plus de cinq associés Cliniques de moins de cinq associés 8 6 4 2 0 Rapidité Archivage Productivité Aucun Toutes les cliniques de notre étude, considèrent que la technologie numérique possède au moins un avantage. 84 L’inconvénient des technologies numériques en radiographie, principalement rapporté par les cliniques, est le coût de mise en place de ces équipements (cf. Figure 39). Les CC sont aussi assez sensibilisées à l’apparition de nouveaux artéfacts inhérents au numérique. Figure 39 : Les inconvénients du numérique 12 10 8 Cliniques équipées d'imagerie en coupe Cliniques de plus de cinq associés Cliniques de moins de cinq associés 6 4 2 0 Coût Artefacts Problèmes Aucun Autre Remarque : « problèmes » sur ce graphique signifie « Incapacité de faire certaines études (ex : faisceaux horizontaux, films dentaires…) ». Les autres inconvénients rapportés sont : le manque de fiabilité de certains logiciels, l’équipement nécessaire à l’impression des clichés, la tendance de certains à augmenter le nombre de clichés inutiles, les fortes doses de rayons X nécessaires sur certains modèles, la tendance à trop se fier à l’appareil et à effectuer de mauvais réglages de constantes, et la baisse de définition sur les structures de petites tailles (telles que les doigts de chat) 85 C. L’échographie La suite du questionnaire nous renseigne sur l’importance de l’utilisation de l’échographie dans les cliniques (cf. Figure 40) et le type d’examens proposés en référé (cf. Figure 41). Figure 40 : Nombre d’examens échographiques réalisés par mois 12 10 8 Cliniques équipées d'imagerie en coupe Cliniques de plus de cinq associés Cliniques de moins de cinq associés 6 4 2 0 0 à 10 10 à 25 25 à 50 50 et plus Le nombre d’examens échographiques réalisé par mois augmente avec la taille de la structure. Ce sont les CC qui en réalisent le plus. 86 Figure 41 : Types d’échographies proposées en référé 16 14 12 10 Cliniques équipées d'imagerie en coupe Cliniques de plus de cinq associés Cliniques de moins de cinq associés 8 6 4 2 0 Abdominale Cardiaque Oculaire Ostéoarticulaire La pratique de l’échographie en référé est plus courante chez les CC et les C5+. Les examens, les plus souvent proposés en référé, sont ceux de l’abdomen et du cœur. Les examens oculaires et ostéoarticulaires sont moins fréquemment proposés et ne sont même proposés par aucune C5-, ce qui laisse à penser qu’il s’agit de domaines réservés à des vétérinaires spécialisés. D. La tomodensitométrie Parmi les 16 structures possédant un scanner dans cette étude, 11 sont équipées d’un scanner de type multi-barrettes, 4 d’un mono-barrette hélicoïdal et une d’un mono-barrette axial. Toutes ces cliniques réalisent au moins 10 examens par mois. La majorité (13/16) en réalise plus de 25 et parmi elles, six en réalisent même plus de 50, c'est-à-dire plus de 2 à 3 examens par jour ouvré (cf. Figure 42). 87 Figure 42 : Nombre de scanners réalisés par mois 7 6 5 4 Cliniques équipées d'imagerie en coupe 3 2 1 0 0 à 10 10 à 25 25 à 50 50 et plus Remarque : la 16e clinique n’apparaît pas sur ce graphique car elle s’était équipée d’un scanner très récemment et celui-ci n’était pas encore réellement utilisé. E. L’imagerie par résonance magnétique Parmi les 4 structures possédant un appareil d’IRM, 3 en possèdent un de type bas champ (0,2 Tesla) et une en possède un de type haut champ (1 Tesla). Cette activité est plus ou moins développée dans ces structures. Le nombre d’examens réalisés est inférieur à 10 pour l’une d’entre elles, compris entre 10 et 25 pour la 2e, entre 25 et 50 pour la 3e et supérieur à 50 pour la dernière. 88 F. L’archivage La majorité des cliniques archive ses radiographies numériques sur plusieurs supports. Le plus répandu est le disque dur externe (cf. Figure 43). Les PACS sont très utilisés dans les CC, la majorité d’entre elles en utilise un. Dans les autres cliniques, ils ne sont pas encore très répandus. Figure 43 : Systèmes d’archivage utilisés 14 12 10 8 Cliniques équipées d'imagerie en coupe Cliniques de plus de cinq associés Cliniques de moins de cinq associés 6 4 2 0 Pas d'archivage Films Disques optiques Disque dur externe DVD Stockage web PACS Autre Les autres systèmes d’archivage recensés sont la mémoire interne de l’ordinateur, la mémoire de l’IRM sur la console. 89 Dans les C5+, une seule clinique utilise le PACS pour ses 2 modalités (échographie et radiographie), les autres, comme c’est le cas pour toutes les C5-, ne l’utilisent que pour une seule modalité (la radiographie le plus souvent). Les CC utilisent plus ce système et ont tendance à y connecter plusieurs modalités (cf. Figure 44). Figure 44 : Modalités reliées au PACS 12 10 8 Cliniques équipées d'imagerie en coupe Cliniques de plus de cinq associés Cliniques de moins de cinq associés 6 4 2 0 Radiographie Echographie Scanner 90 IRM L’avantage du PACS le plus souvent rapporté, toutes cliniques confondues, est l’archivage simplifié (cf. Figure 45). Dans les CC, la possibilité de visualiser les images à différents endroits simultanément et celle de connecter différentes modalités sont aussi appréciées. Dans les C5-, c’est la possibilité d’archiver des images de meilleure qualité qui est le plus souvent rapportée. Figure 45 : Avantages du PACS 10 9 8 7 6 5 Cliniques équipées d'imagerie en coupe Cliniques de plus de cinq associés Cliniques de moins de cinq associés 4 3 2 1 0 Financière Meilleure intégration des différentes modalités d'imagerie Archivage simplifié Qualité d'image Visualisation Connexion à simultanée distance 91 G. La téléradiologie Beaucoup de cliniques sont sensibilisées à la téléradiologie (cf. Figure 46). Figure 46 : Envoi d’examens à interpréter 9 8 7 6 5 Cliniques équipées d'imagerie en coupe Cliniques de plus de cinq associés Cliniques de moins de cinq associés 4 3 2 1 0 Télé-imagerie En France A l'étranger Près de la moitié des CC et des C5- envoient des examens à un spécialiste pour une interprétation. Chez les C5+, ce nombre est plus restreint. La majorité des examens est envoyée en France par les C5+ et C5-. Trois CC envoient certains de leurs examens en France, deux en France et à l’étranger et quatre uniquement à l’étranger. La majorité des cliniques apprécie d’avoir accès à l’avis d’un spécialiste facilement et de pouvoir, par l’intermédiaire de ses comptes-rendus, se former en interprétation d’examens d’imagerie. La majorité des C5- apprécie aussi d’avoir une interprétation de spécialiste rapidement. Seule une CC considère que la télémédecine n’apporte aucun avantage (cf. Figure 47). 92 Figure 47 : Les avantages de la téléradiologie selon les cliniques 12 10 8 Cliniques équipées d'imagerie en coupe Cliniques de plus de cinq associés Cliniques de moins de cinq associés 6 4 2 0 Rapidité Avis d'un spécialiste Pendant les gardes Apprentissage Aucun H. La pédagogie Vingt cliniques ont répondu à cette partie sur l’enseignement des techniques numériques d’imagerie durant le cursus vétérinaire. Les autres cliniques n’ont pas exprimé leur opinion car les personnes ayant répondu au questionnaire sont sorties des écoles depuis plus de quinze ans et ne savent pas ce qui est enseigné à l’heure actuelle. Dans cet échantillon, une légère majorité (12/20) pense que les technologies numériques ne sont pas assez enseignées. - Pour les C5-, le domaine à privilégier est l’échographie : selon eux, les étudiants ne manipulent pas assez les sondes échographiques. - Les C5+ ont le même avis à propos de l’échographie. Ils ont aussi ajouté qu’il faudrait accentuer l’enseignement sur les manipulations informatiques possibles des images numériques et que l’initiation aux techniques en coupe devrait être un peu plus développée. 93 - Les CC ont aussi souligné le manque de manipulations en échographie. Les autres points à développer, selon eux, sont : • l’utilité et l’utilisation d’un PACS • l’initiation au format DICOM et aux différents formats de sauvegarde • l’intérêt des techniques d’imagerie en coupe comme examen complémentaire. • les indications cliniques d’un examen Scanner (TDM) ou IRM afin de mieux savoir quand les prescrire, en indiquant que l’approfondissement de ces techniques avancées d’imagerie médicale est un domaine de spécialiste et ne doit pas entrer dans la formation initiale. • enfin, le concept et les règles de radioprotection. 94 III. Résultats dans les 4 écoles Les 4 ENV possèdent un service d’imagerie médicale avec des vétérinaires y travaillant à plein temps, et proposent un service de référé. Les 4 services possèdent des appareils numériques de radiologie et au moins un échographe. Le service d’Alfort a accès au scanner et à l’IRM de la structure privée se trouvant sur le site de l’école. A Lyon, un scanner et une IRM appartenant à une structure privée sont aussi présents et le service possède une IRM pour chevaux debouts. A Nantes, le service possède une IRM mais n’a pas accès à un scanner. Le service de Toulouse n’a pas accès à des appareils d’imagerie en coupe. Les équipements des 4 écoles sont résumés dans le Tableau 3. Dans les quatre écoles, les interprétations se réalisent sur des écrans diagnostiques. Tableau 3 : Equipements présents dans les écoles vétérinaires ENV Alfort ENV Lyon ENV Nantes (Vetagrosup) (Oniris) Radiographie Oui (CR et Oui (CR) numérique ENV Toulouse Oui (CR) Oui (CR) Oui Oui Non Non Non DR) Echographie Oui Oui Scanner Oui (centre Oui (privé) (TDM) privé) IRM Oui (centre Oui (1 pour Oui privé) chevaux et 1 privé) PACS Oui Oui Non 95 Oui A. La radiographie numérique Les 4 services effectuent plus de 50 radiographies numériques par mois. Ils possèdent un système CR. Le service d’Alfort possède un deuxième appareil numérique avec un capteur plan (système DR). Selon les 4 services, la rapidité d’obtention des images et la manipulation de celles-ci font partie des avantages principaux de la radiographie numérique. A Alfort et Lyon, la possibilité d’avoir un archivage plus fiable des images et celle de pouvoir les envoyer facilement à un confrère sont aussi appréciées. La communication facilitée fait aussi partie des 4 avantages principaux à Toulouse. Enfin, selon les services de Nantes et Toulouse, la diminution de l’exposition du personnel aux rayons X est aussi un avantage non négligeable. L’inconvénient le plus rapporté par les écoles (3/4) est l’apparition de nouveaux artéfacts. Le coût de mise en place est un autre inconvénient pour le service de Nantes, tandis qu’à Lyon, c’est la difficulté de réaliser certaines études qui est aussi gênante. Le service de Toulouse considère que la radiographie numérique ne présente pas d’inconvénient. B. L’échographie Les quatre services réalisent plus de 50 échographies par mois. Tous les types d’échographie (abdominale, cardiaque, oculaire, ostéoarticulaire…) sont pratiqués au sein des écoles. C. La tomodensitométrie Le service d’imagerie de l’école d’Alfort a accès à un scanner privé multi-barrettes. Le service d’imagerie médicale réalise 10 à 25 examens par mois dans le cadre des consultations de l’hôpital. Le service n’offre pas de service de référé aux cliniques extérieures. Les services des 3 autres écoles ne réalisent pas eux-mêmes d’examens tomodensitométriques. Les examens tomodensitométriques nécessaires sont réalisés par des structures privées. 96 D. L’imagerie par résonance magnétique A Alfort, l’utilisation de l’IRM est similaire à celle du scanner. C’est une IRM bas-champ (0,5 tesla), et le service réalise moins de 10 examens par mois. A Lyon, le service possède une IRM bas-champ (0,3 Tesla) pour les chevaux. Il réalise moins de 10 examens par mois et offre un service de référé. C’est à Nantes qu’ils effectuent le plus d’examens (entre 25 et 50 par mois). Ils possèdent une IRM haut-champ (1 Tesla) et offrent un service de référé. E. L’archivage Pour archiver leurs images, les services des écoles d’Alfort, de Lyon et de Toulouse utilisent un PACS. A Alfort, une deuxième sauvegarde est effectuée sur des disques durs externes. A Nantes, l’archivage s’effectue sur des disques durs externes et un serveur RAID. Les trois écoles utilisant le PACS y connectent plusieurs modalités. Le service d’Alfort y archive les examens radiographiques, scanner et IRM qu’il réalise. Il est prévu de bientôt y connecter l’échographie. A Lyon, ils y archivent les examens radiographiques, échographiques, scanner (réalisés par la structure privée) et IRM (appartenant au service). A Toulouse, la radiologie et l’échographie sont connectées au PACS. Les deux avantages principaux du PACS, selon les services des quatre écoles, sont la possibilité de visualiser les images simultanément sur plusieurs consoles et celle d’effectuer un archivage plus simple et plus sûr. Ensuite la possibilité d’y connecter toutes les modalités d’imagerie est citée par Alfort, Lyon et Toulouse. Alfort et Nantes citent aussi la possibilité de s’y connecter à distance. Enfin, à Toulouse, le service est sensible à la meilleure qualité des images archivées. F. La téléradiologie Aucune des quatre écoles n’a recours à la téléradiologie. Les services d’Alfort et de Toulouse ne se sont pas prononcés sur les éventuels avantages de celle-ci. 97 Le service de Nantes considère que la téléradiologie n’apporte aucun avantage. A Lyon, les deux avantages cités sont la possibilité d’avoir accès à un spécialiste et celle de pouvoir se former. 98 IV. Discussion Les résultats de l’enquête montrent que les techniques d’imagerie numérique sont en voie d’expansion dans les cliniques vétérinaires françaises. Aujourd’hui, la majorité des cliniques sont équipées d’au moins une modalité d’imagerie médicale, qu’ils utilisent régulièrement. Néanmoins, nous pouvons noter au vu des résultats, quelques différences entre les 3 groupes de cliniques sélectionnées. A. Activités et équipements des cliniques Les différences d’activités (notamment en référé) et d’équipements étaient attendues. En effet, les cliniques avaient été choisies selon leur équipement d’imagerie en coupe, puis sur le nombre de vétérinaires travaillant dans les structures. Ce critère a été choisi arbitrairement car ce renseignement est facilement accessible et nous avons considéré que le nombre croissant reflétait l’activité croissante de la structure. Le nombre de 5, choisi arbitrairement lui aussi, nous semblait un bon compromis pour séparer les petites des grandes structures. Dans notre étude, les cliniques plus importantes sont plus équipées et pratiquent plus d’activités avec la possibilité de proposer des services de référé. Le choix des groupes aurait pu être plus détaillé (séparation clinique et centres hospitaliers par exemple) mais le but de l’étude n’était pas d’être exhaustif mais plutôt d’obtenir une idée claire de la situation en France. Une des limites de l’étude, par rapport aux groupes obtenus, est que ceux-ci sont de tailles restreintes et il est possible que les cliniques ayant répondu au questionnaire soient celles le plus intéressées par le sujet et donc le plus équipées. Il est possible que la proportion de cliniques possédant des technologies numériques soit surestimée dans cet échantillon. B. La radiographie numérique Le nombre de clichés réalisé par mois reflète aussi la différence que nous avons abordée dans le paragraphe précédent : les grandes structures ont une activité d’imagerie médicale plus développée. 99 Au niveau de l’équipement, le système CR est plus représenté dans l’ensemble des trois groupes que le système DR. Cette différence est aussi présente au sein des quatre ENV. Cela peut s’expliquer par le fait que cette technologie ait été commercialisée plus tôt, dans les années 1990, alors que le DR n’est apparu que dans les années 2000. De plus, ce dernier a un coût d’installation et de maintenance plus élevé, environ le double : 50 000 à 100 000 euros pour un système DR contre 25 000 à 50 000 euros pour un système CR ([5]). Néanmoins, cette affirmation est à tempérer car, dans l’étude, cette différence ne se remarque que dans les C5+. Dans les deux autres groupes, les proportions de présence des deux systèmes sont équivalentes. A propos des stations de lecture, nous notons que les CC sont plus nombreuses à posséder des écrans diagnostiques. Ces écrans, plus onéreux, offrent un meilleur confort pour les interprétations. D’autre part, l’utilisation d’écrans diagnostiques pour l’interprétation radiographique est une recommandation du Collège Européen d’Imagerie Médicale Vétérinaire (ECVDI). Les vétérinaires travaillant dans les CC sont certainement plus formés en imagerie médicale, certains d’entre eux spécialistes, et donc sensibles aux avantages des écrans diagnostiques. Il est à noter que le nombre de négatoscopes présents dans les cliniques peut sembler faible mais cela s’explique par le fait que beaucoup de cliniques ne possédant pas d’imagerie en coupe ou de PACS ont passé cette question. Les principaux avantages du numérique rapportés par les cliniques sont les mêmes pour les trois groupes de cliniques, ainsi que les ENV. Les vétérinaires apprécient la rapidité d’obtention des images et la possibilité de les manipuler informatiquement. Les vétérinaires travaillant dans les CC sont aussi très concernés par l’archivage et la possibilité de communiquer les images à un confrère. Cela peut s’expliquer par le développement important de leur activité en imagerie. L’archivage des examens des différentes modalités est important et la pratique du référé les oblige à posséder un moyen simple de communication entre confrères. Le principal inconvénient rapporté par les structures privées est le coût élevé à l’installation. Cela peut être un frein au passage au numérique car le nombre d’examens à réaliser devient plus conséquent pour rentabiliser l’investissement. Dans les écoles, l’inconvénient principal est différent, il concerne l’apparition de nouveaux artéfacts inhérents à la technologie. Dans une structure où la pédagogie prime, cet inconvénient oblige à revoir certaines habitudes d’interprétation. Cet inconvénient est d’ailleurs aussi beaucoup plus cité par les CC, qui interprètent certainement les 100 examens plus en détail que dans les autres structures. Cependant en observant la mutation actuelle des cliniques vers un équipement d’imagerie numérique, il sera bientôt indispensable de connaître et de maitriser ces nouveaux artéfacts. C. L’échographie L’échographie s’est beaucoup développée en médecine vétérinaire. Dans notre étude, la majorité des cliniques est équipée d’un échographe. Comme pour la radiographie numérique, ce nombre est peut-être surestimé. Mais cela reflète le fait que l’échographie est un examen devenu de plus en plus accessible en France. La plupart réalisent surtout des examens abdominaux et cardiaques. Le nombre de cliniques réalisant moins de 10 échographies, c’est-à-dire qui utilisent l’échographie ponctuellement, n’est pas nul mais est plutôt faible. Les examens moins courants sont pratiqués par des vétérinaires mieux formés. D. L’imagerie en coupe Ces techniques sont en plein essor en France. A l’heure actuelle, on trouve presque 30 scanners exclusivement vétérinaires en France. La volonté d’affiner le diagnostic afin de procurer les meilleurs soins à l’animal, associée à une demande croissante des clients sont à l’origine de ce développement. L’investissement et l’installation d’un scanner est de moins en moins onéreuse depuis que des machines provenant d’hôpitaux humains (en seconde main) sont disponibles sur le marché. Il faut néanmoins avoir accès à une personne compétente dans le domaine de l’imagerie médicale. Ceci est clairement un facteur limitatif à l’heure actuelle, qui explique le développement des services d’interprétation des images à distance (téléradiologie). A l’heure actuelle, les IRM restent peu nombreuses (moins de 10) car elles coûtent très cher et nécessitent la présence d’une personne compétente dans ce domaine. Dans les écoles, l’accès à des appareils d’imagerie en coupe reste très limité. Aucune d’entre elles n’a encore investi dans l’installation d’un appareil de tomodensitométrie. Les techniques d’imagerie en coupe sont encore peu enseignées. 101 Les cliniques privées sont donc les précurseurs dans ce domaine, les écoles s’adaptent lentement à l’arrivée de ces technologies. E. L’archivage La majorité des cliniques est sensibilisée à la nécessité d’archiver les examens effectués. Le disque dur externe est le support d’archivage le plus utilisé. C’est un matériel devenu très accessible et de moins en moins onéreux. De plus, il permet d’archiver un grand nombre d’examens. Le PACS, logiciel spécifique pour archiver les examens, est surtout utilisé dans les structures spécialisées (CC et écoles notamment). Ces structures utilisent beaucoup la norme DICOM et le PACS facilite l’archivage et la communication des images entre confrères. De plus, les grandes structures sont souvent équipées de différentes modalités, qui peuvent être directement connectées au PACS, pour un archivage simple et rapide. F. La téléradiologie La téléradiologie est une nouvelle activité en développement. Cela s’explique principalement par la multiplication des examens d’imagerie médicale, le développement de techniques d’imagerie de plus en plus spécialisées, et l’essor des technologies de l’internet. Les vétérinaires généralistes entrevoient de plus en plus la nécessité de l’avis d’un vétérinaire spécialisé ayant acquis des compétences notamment dans le domaine de l’imagerie en coupe (Scanner, IRM). Cependant la téléradiologie n’est pas encore aussi répandue qu’au Royaume Uni (UK) ou Etats-Unis (USA) où cette pratique est désormais courante pour des raisons légales et pour offrir une interprétation radiographique durant les horaires de gardes. Les examens ne sont pas envoyés uniquement en France, certaines cliniques (surtout parmi les centres de référés) font appel à des services proposés à l’étranger, principalement en langue anglaise. Ceci s’explique par le nombre restreint de spécialistes pratiquant en France, et la possibilité d’un transfert d’image simplifié par les connexions internet désormais très rapides. A l’heure actuelle, les besoins en téléradiologie vétérinaire concernent principalement les examens d’imagerie en coupe Scanner et IRM. Il est intéressant de constater qu’en plus de l’avis d’un spécialiste, les vétérinaires s’intéressent à la téléradiologie dans le but de se former dans le domaine de l’imagerie médicale. 102 G. La pédagogie La majorité des vétérinaires ayant répondu au questionnaire considère que l’enseignement des technologies numériques est insuffisant dans les écoles. Cette opinion se retrouve aussi dans 2 des questionnaires remplis par les services d’imagerie des ENV. Le domaine dans lequel l’enseignement est considéré comme insuffisant par les vétérinaires est l’échographie. Les jeunes vétérinaires, à la sortie des écoles, ne sont en général pas autonomes dans ce domaine. Les structures de plus grande taille sont aussi à la recherche de vétérinaires ayant des connaissances techniques associées à l’imagerie numérique (utilisation d’un PACS, connaissance du DICOM, des artéfacts etc …). La connaissance des indications cliniques conduisant à la prescription d’un examen d’imagerie en coupe Scanner (TDM) ou IRM doit faire partie d’un enseignement de base, cependant l’approfondissement théorique dans ces techniques avancées d’imagerie médicale doit être réservé aux vétérinaires ayant choisi de se spécialiser par l’intermédiaire de programmes de résidence ou équivalent, et ne doit pas entrer dans la formation vétérinaire initiale. 103 104 CONCLUSION L’avènement du numérique en France a permis le développement et la modernisation des technologies d’imagerie médicale. Ces technologies numériques sont de plus en plus accessibles aux vétérinaires français et leur ouvrent de nouvelles perspectives. Ces technologies semblent très bien s’intégrer dans le milieu vétérinaire, en apportant beaucoup d’avantages et peu d’inconvénients. La radiographie numérique est désormais bien représentée dans les cliniques vétérinaires de toutes tailles. Les techniques d’imagerie en coupe Scanner et IRM sont prépondérantes dans les cliniques ayant une activité de référé Bien que les centres d’intérêt diffèrent selon les activités, toutes les cliniques, de petites ou de grandes tailles, sollicitent l’accès à des formations et/ou des avis spécialisés. L’enseignement de l’imagerie vétérinaire doit prendre en compte ces récents progrès, en incluant dans le programme de formation initiale les grands aspects des nouvelles technologies numériques d’imagerie médicale. 105 106 BIBLIOGRAPHIE 1 - BAUDHUIN P., NUZZO V., et ZIMMERMANN N., Radiologie numérique, J Radiol, 2004 ; 85 : 1037-1045. 2 - BEGON D., et RUEL Y, Technique radiographique, Ecole nationale vétérinaire d’Alfort, Unité fonctionnelle de Radiologie, 1999 : 34 p. 3 - CARIOU N., Intérêt de l’examen tomodensitométrique et de l’imagerie par résonnance magnétique pour le diagnostic des hernies discales chez le chien, Thèse Méd. 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Précisez une adresse e-mail : □ Non. 1) Votre structure - Vous êtes une structure : □ Privée □ ENV - Combien de vétérinaires travaillent dans votre structure ? - Pratiquez-vous une activité de référé dans une, ou plusieurs, des activités suivantes ? □ Médecine. □ Chirurgie. □ Neurologie. □ Cardiologie. □ Imagerie médicale. □ Autre (précisez) : - Vous possédez : □ Un appareil de radiologie (technologie argentique) □ Un appareil de radiologie (technologie numérique) Voir section 2 □ Un échographe Voir section 3 113 □ Un scanner (Tomodensitométrie) Voir section 4 □ Une IRM (Résonnance magnétique) Voir section 5 □ Aucun appareillage d’imagerie médicale 2) La radiologie numérique - Combien d’examens radiographiques réalisez-vous par mois ? □ De 0 à 10 □ De 10 à 25 □ De 25 à 50 □ Plus de 50 - Quel type de système de détection possédez-vous ? □ Capteur plan (DR) □ Plaques photostimulables à mémoire (CR) □ Je ne sais pas. - Quels sont, selon vous, les avantages de la technologie numérique ? (Ranger selon l’ordre d’importance de 1 à 7) □ Rapidité d’obtention des images, un gain de temps. □ Manipulation des images (zoom, contraste…), une aide au diagnostic. □ Possibilité d’archivage des images plus fiable. □ Communication des images avec les confrères/clients □ Augmenter la productivité, un gain économique. □ Diminution de l’exposition des rayons X pour le personnel □ Aucune. - Quels sont, selon vous, les inconvénients de la technologie numérique ? 114 □ Le coût de mise en place □ Apparition de nouveaux artéfacts □ Incapacité de faire certaines études (ex : faisceaux horizontaux, films dentaires…) □ Aucun □ Autre (précisez) : 3) L’échographie - Combien d’examens échographiques réalisez-vous en moyenne par mois ? □ De 0 à10 □ De 10 à 25 □ De 25 à 50 □ Plus de 50. - Offrez-vous un service de référé d’échographie pour d’autres cliniques vétérinaires ? □ Oui □ Non - Si oui, quel type d’échographie ? □ Exclusivement abdominale □ Exclusivement cardiaque □ Abdominale et cardiaque □ Oculaire □ Ostéoarticulaire 4) Le scanner (tomodensitométrie) - Quel type de machine possédez-vous ? □ Mono-barrette (scanner axial) 115 □ Mono-barrette (scanner hélicoïdal) □ Multi-barrettes □ Je ne sais pas. - Combien d’examens tomodensitométriques réalisez-vous en moyenne par mois ? □ De 0 à 10 □ De 10 à 25 □ De 25 à 50 □ Plus de 50 - Offrez-vous un service de référé Scanner pour d’autres cliniques vétérinaires ? □ Oui □ Non 5) L’imagerie par résonance magnétique (IRM) - Quel type de machine possédez-vous ? □ Bas champ (…… Tesla) □ Haut Champ (……Tesla) □ Je ne sais pas. - Combien d’examens IRM réalisez-vous en moyenne par mois ? □ De 0 à 10 □ De 10 à 25 □ De 25 à 50 □ Plus de 50 116 - Offrez-vous un service de référé IRM pour d’autres cliniques vétérinaires ? □ Oui □ Non 6) Archivage - Comment archivez-vous les images ? □ Pas d’archivage □ Impression films radiographiques □ Disques optiques (MO) □ Disque dur externe □ DVD □ Stockage « hors site » sur le web □ PACS (Picture Archive and Communication System) □ Autre, précisez : ● Si vous utilisez un PACS, quelles modalités y sont connectées ? □ Radiologie □ Echographie □ Tomodensitométrie □ IRM - Quels sont, selon vous, les avantages principaux à l’utilisation du PACS ? (Ranger selon l’ordre d’importance de 1 à 6) □ Une économie financière □ Meilleure intégration des différentes modalités d’imagerie médicale □ Archivage plus simple et plus sûr □ Meilleure qualité des images □ Visualisation simultanée des images sur plusieurs consoles 117 □ La possibilité de se connecter à distance (depuis chez soi par exemple) - Votre station de lecture habituelle est : □ Un négatoscope □ Un écran d’ordinateur □ Un écran diagnostique (DICOM) □ Autre 7) Télémédecine - Envoyez-vous des examens à interpréter à une autre structure ? □ Oui □ Non - Si oui, quel pourcentage de vos examens sont envoyés ? □ En France : ……. % □ A l’étranger : …….% - Quels sont, selon vous, les avantages de la télémédecine (interprétation des images à distance) ? (Ranger selon l’ordre d’importance de 1 à 5) □ Rapidité d’interprétation □ Avoir accès à distance à un avis de spécialiste □ Avoir une interprétation durant des horaires de garde □ La possibilité d’apprendre □ Aucun 8) Pédagogie - Pensez-vous que les techniques d’imagerie numériques sont suffisamment enseignées durant le cursus des études vétérinaires ? 118 □ Oui □ Non ● Si non, quelles sont les domaines qui devraient être privilégiés : (réponse ouverte) ………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………. 119 120 Annexe 2 : Liste des tableaux Tableau 1 : Les 2 types de système numérique .................................................................................. 22 Tableau 2 : Avantages et inconvénients de la radiographie numérique............................................ 24 Tableau 3 : Equipements présents dans les écoles vétérinaires ........................................................ 95 Annexe 3 : Liste des figures Figure 1 : Schéma d’un tube à rayons X ([8]) ................................................................................. 12 Cette figure a été publiée dans : Guide des technologies de l'imagerie médicale et de la radiothérapie - Quand la théorie éclaire la pratique, de Jean-Philippe Dillenseger et Elisabeth Moerschel, page 8 ©Elsevier Masson SAS, Paris, 2009 Tous droits réservés. Figure 2 : Schéma d’une développeuse de radiographies argentiques ([8]) .................................. 13 Cette figure a été publiée dans : Guide des technologies de l'imagerie médicale et de la radiothérapie - Quand la théorie éclaire la pratique, de Jean-Philippe Dillenseger et Elisabeth Moerschel, page 55 ©Elsevier Masson SAS, Paris, 2009 Tous droits réservés. Figure 3 : Matériel nécessaire au système CR ([5]) ........................................................................ 15 Figure 4 : Schématisation d’un ERLM ([5]) ................................................................................... 16 Figure 5 : Schématisation de la lecture d’un ERLM ([8]) .............................................................. 17 Cette figure a été publiée dans : Guide des technologies de l'imagerie médicale et de la radiothérapie - Quand la théorie éclaire la pratique, de Jean-Philippe Dillenseger et Elisabeth Moerschel, page 47 ©Elsevier Masson SAS, Paris, 2009 Tous droits réservés. Figure 6 : Les 3 principes de fonctionnement du système DR ([5]) ............................................... 18 Figure 7 : Schématisation d’un capteur plan à conversion directe ([8])........................................ 19 Cette figure a été publiée dans : Guide des technologies de l'imagerie médicale et de la radiothérapie - Quand la théorie éclaire la pratique, de Jean-Philippe Dillenseger et Elisabeth Moerschel, page 49 ©Elsevier Masson SAS, Paris, 2009 Tous droits réservés. Figure 8 : Schématisation d’un capteur plan à base de silicium amorphe ([8]) ............................ 21 Cette figure a été publiée dans : Guide des technologies de l'imagerie médicale et de la radiothérapie - Quand la théorie éclaire la pratique, de Jean-Philippe Dillenseger et Elisabeth Moerschel, page 51 ©Elsevier Masson SAS, Paris, 2009 Tous droits réservés. 121 Figure 9 : Illustration de la théorie de Radon ([8]) ......................................................................... 25 Cette figure a été publiée dans : Guide des technologies de l'imagerie médicale et de la radiothérapie - Quand la théorie éclaire la pratique, de Jean-Philippe Dillenseger et Elisabeth Moerschel, page 108 ©Elsevier Masson SAS, Paris, 2009 Tous droits réservés. Figure 10 : Schématisation des 4 générations de scanner ([8]) ...................................................... 27 Cette figure a été publiée dans : Guide des technologies de l'imagerie médicale et de la radiothérapie - Quand la théorie éclaire la pratique, de Jean-Philippe Dillenseger et Elisabeth Moerschel, page 113 ©Elsevier Masson SAS, Paris, 2009 Tous droits réservés. Figure 11 : Echelle de Hounsfield ([8]) ........................................................................................... 29 Cette figure a été publiée dans : Guide des technologies de l'imagerie médicale et de la radiothérapie - Quand la théorie éclaire la pratique, de Jean-Philippe Dillenseger et Elisabeth Moerschel, page 105 ©Elsevier Masson SAS, Paris, 2009 Tous droits réservés. Figure 12 : Le mouvement de précession d’un proton ([18]).......................................................... 32 Figure 13 : Le champ magnétique induit par le proton ([18]) ........................................................ 32 Figure 14 : Protons à l’état naturel et soumis à un champ magnétique ([18]) .............................. 33 Figure 15 : Mouvement de précession des protons ([18]) ............................................................... 34 Figure 16 : Basculement du champ magnétique à l’application de B1 ([18]) ............................... 35 Figure 17 : Courbe de relaxation T1 ([8]) ....................................................................................... 36 Cette figure a été publiée dans : Guide des technologies de l'imagerie médicale et de la radiothérapie - Quand la théorie éclaire la pratique, de Jean-Philippe Dillenseger et Elisabeth Moerschel, page 158 ©Elsevier Masson SAS, Paris, 2009 Tous droits réservés. Figure 18 : Courbe de relaxation T2 ([8]) ....................................................................................... 37 Cette figure a été publiée dans : Guide des technologies de l'imagerie médicale et de la radiothérapie - Quand la théorie éclaire la pratique, de Jean-Philippe Dillenseger et Elisabeth Moerschel, page 159 ©Elsevier Masson SAS, Paris, 2009 Tous droits réservés. Figure 19 : Mesure par la bobine et courbe de précession libre (FID) ([8]) .................................. 38 Cette figure a été publiée dans : Guide des technologies de l'imagerie médicale et de la radiothérapie - Quand la théorie éclaire la pratique, de Jean-Philippe Dillenseger et Elisabeth Moerschel, page 160 ©Elsevier Masson SAS, Paris, 2009 Tous droits réservés. Figure 20 : Mesure obtenue avec les inhomogénéités de champ magnétique ([8]) ....................... 39 Cette figure a été publiée dans : Guide des technologies de l'imagerie médicale et de la radiothérapie - Quand la théorie éclaire la pratique, de Jean-Philippe Dillenseger et Elisabeth Moerschel, page 162 ©Elsevier Masson SAS, Paris, 2009 Tous droits réservés. 122 Figure 21 : Principe de l’écho de spin ([8]) ..................................................................................... 40 Cette figure a été publiée dans : Guide des technologies de l'imagerie médicale et de la radiothérapie - Quand la théorie éclaire la pratique, de Jean-Philippe Dillenseger et Elisabeth Moerschel, page 164 ©Elsevier Masson SAS, Paris, 2009 Tous droits réservés. Figure 22 : Schéma d’une séquence d’acquisition avec TE et TR ([8]) ......................................... 41 Cette figure a été publiée dans : Guide des technologies de l'imagerie médicale et de la radiothérapie - Quand la théorie éclaire la pratique, de Jean-Philippe Dillenseger et Elisabeth Moerschel, page 165 ©Elsevier Masson SAS, Paris, 2009 Tous droits réservés. Figure 23 : Conséquences du réglage de TR sur le contraste T1 ([8]) ........................................... 43 Cette figure a été publiée dans : Guide des technologies de l'imagerie médicale et de la radiothérapie - Quand la théorie éclaire la pratique, de Jean-Philippe Dillenseger et Elisabeth Moerschel, page 165 ©Elsevier Masson SAS, Paris, 2009 Tous droits réservés. Figure 24 : Conséquences du réglage de TE sur le contraste T2 ([8]) ........................................... 44 Cette figure a été publiée dans : Guide des technologies de l'imagerie médicale et de la radiothérapie - Quand la théorie éclaire la pratique, de Jean-Philippe Dillenseger et Elisabeth Moerschel, page 166 ©Elsevier Masson SAS, Paris, 2009 Tous droits réservés. Figure 25 : Histogramme et conséquences de l’échelle de quantification sur l’image ([8]) ......... 47 Cette figure a été publiée dans : Guide des technologies de l'imagerie médicale et de la radiothérapie - Quand la théorie éclaire la pratique, de Jean-Philippe Dillenseger et Elisabeth Moerschel, page 78 ©Elsevier Masson SAS, Paris, 2009 Tous droits réservés. Figure 26 : Association de différentes LUT sur un même histogramme ([8]) ............................... 48 Cette figure a été publiée dans : Guide des technologies de l'imagerie médicale et de la radiothérapie - Quand la théorie éclaire la pratique, de Jean-Philippe Dillenseger et Elisabeth Moerschel, page 78 ©Elsevier Masson SAS, Paris, 2009 Tous droits réservés. Figure 27 : Une fenêtre caractérisée par son niveau (WL et sa largeur (WW) ([8]) ..................... 49 Cette figure a été publiée dans : Guide des technologies de l'imagerie médicale et de la radiothérapie - Quand la théorie éclaire la pratique, de Jean-Philippe Dillenseger et Elisabeth Moerschel, page 105 ©Elsevier Masson SAS, Paris, 2009 Tous droits réservés. Figure 28 : Conséquences du fenêtrage sur une image ([8]) .......................................................... 50 Cette figure a été publiée dans : Guide des technologies de l'imagerie médicale et de la radiothérapie - Quand la théorie éclaire la pratique, de Jean-Philippe Dillenseger et Elisabeth Moerschel, page 79 ©Elsevier Masson SAS, Paris, 2009 Tous droits réservés. Figure 29 : Artéfact de LUT sur une radiographie de profil d’un tibia de chien ([9]). ................. 54 Figure 30 : Artéfact de rebond sur une radiographie postopératoire de TPLO ([9])..................... 55 Figure 31 : Schématisation du fonctionnement de la téléradiologie .............................................. 69 123 Figure 32 : Activités de référé pratiquées par les cliniques ............................................................ 79 Figure 33 : Equipement en imagerie médicale des structures ........................................................ 80 Figure 34 : Cliniques pratiquant de l’imagerie en référé ............................................................... 81 Figure 35 : Nombre d’examens radiographiques numériques réalisés par mois .......................... 82 Figure 36 : Types de systèmes numériques utilisés ......................................................................... 82 Figure 37 : Les stations de lecture utilisées ..................................................................................... 83 Figure 38 : Les avantages de la radiographie numérique............................................................... 84 Figure 39 : Les inconvénients du numérique .................................................................................. 85 Figure 40 : Nombre d’examens échographiques réalisés par mois ................................................ 86 Figure 41 : Types d’échographies proposées en référé ................................................................... 87 Figure 42 : Nombre de scanners réalisés par mois ......................................................................... 88 Figure 43 : Systèmes d’archivage utilisés ........................................................................................ 89 Figure 44 : Modalités reliées au PACS ............................................................................................ 90 Figure 45 : Avantages du PACS....................................................................................................... 91 Figure 46 : Envoi d’examens à interpréter ...................................................................................... 92 Figure 47 : Les avantages de la téléradiologie selon les cliniques ................................................. 93 124 LE DÉVELOPPEMENT DES TECHNOLOGIES NUMÉRIQUES D’IMAGERIE MÉDICALE EN FRANCE. ÉTUDE BIBLIOGRAPHIQUE ET RÉSULTATS D’UNE ENQUÊTE AUPRÈS D’UN ÉCHANTILLON DE CLINIQUES VÉTÉRINAIRES. NOM et Prénom : DECOUPIGNY Baptiste Résumé L’imagerie médicale est un domaine qui s’est beaucoup développé ces dernières années en médecine vétérinaire avec l’apparition des technologies numériques de radiographie, échographie, tomodensitométrie et imagerie par résonance magnétique. L’objectif de cette thèse est d’établir une synthèse de la situation en France concernant ces technologies. Après avoir rappelé le fonctionnement des différents types de modalités numériques d’imagerie disponibles en médecine vétérinaire, nous abordons les perspectives qu’elles offrent en termes de manipulation des images produites et de leur interprétation. Dans un deuxième temps, les résultats d’une enquête auprès de 63 cliniques vétérinaires donnent une idée de l’intérêt grandissant porté par les vétérinaires pour ces nouvelles technologies. Mots clés IMAGERIE MÉDICALE, TOMODENSITOMÉTRIE, TECHNOLOGIE IRM, ÉCHOGRAPHIE, NUMÉRIQUE, ARTÉFACT, TÉLÉRADIOLOGIE, ENQUÊTE, CLINIQUE VÉTÉRINAIRE. Jury : Président : Pr. Directeur : Pr. LABRUYERE Assesseur : Pr. CHETBOUL RADIOGRAPHIE, DICOM, PACS, THE DEVELOPMENT OF VETERINARY DIGITAL IMAGING TECHNOLOGIES IN FRANCE. BIBLIOGRAPHY AND RESULTS OF A SURVEY CONDUCTED IN VETERINARIANS PRACTICES. SURNAME : DECOUPIGNY Given name : Baptiste Summary Medical imaging has shown a recent and rapid evolution in veterinary medicine, especially with the appearance of new modalities such as digital radiography, ultrasound, computed tomography and magnetic resonance imaging. The purpose of this study is to evaluate the development of digital imaging technologies in France. We first describe the technical aspects beyond various digital imaging modalities available in veterinary medicine and discuss the perspectives they would offer regarding the manipulation and interpretation of the images. The results of a survey including 63 veterinary clinics demonstrate the increasing interest of veterinarians for these technologies. Keywords MEDICAL IMAGING, DIGITAL TECHNOLOGY, RADIOGRAPHY, TOMODENSITOMETRY, MRI, ULTRASOUND, ARTIFACT, VETERINARIANS PRACTICES. Jury : President : Pr. Director : Pr. LABRUYERE Assessor : Pr. CHETBOUL DICOM, PACS, TELERADIOLOGY, SURVEY,