Élastographie thyroïdienne – Thyroid elastography

Cancers de la thyroïde :
aspects innovants
dossier
thématique
Élastographie thyroïdienne
Thyroid elastography
Hervé Monpeyssen, Jean-Michel Correas, Jean Tramalloni, Sylvain Poirée, Olivier Hélénon*
»»L’élastographie thyroïdienne s’est développée depuis 2005. Les
P o i nt s f o rt s
premières études ont utilisé l’élastographie statique (ES), fondée
sur le module de Young. Elles ont montré que l’ES peut donner un
ratio de rigidité entre les nodules et le tissu avoisinant. Un ratio élevé
est en faveur de la malignité. L’ES actuelle utilise des logiciels de
quantification et fournit des données plus précises. L’élastographie
transitoire (ET) utilise le module de cisaillement et donne la dureté
des nodules en kilopascals (kPa). Cette technique, largement
éprouvée en pathologie mammaire, doit encore bénéficier d’études
au niveau du nodule thyroïdien, en particulier dans le cadre des
tumeurs folliculaires. Les données de l’élastographie doivent s’intégrer
dans la caractérisation nodulaire classique, et non pas s’y substituer.
Elles peuvent ainsi améliorer la valeur prédictive positive de malignité
de l’échographie. Cette notion a été retenue par la Société française
d’endocrinologie dans ses récentes Recommandations pour la prise
en charge du nodule thyroïdien.
Mots-clés : Thyroïde – Élastographie – Cancer – Valeur prédictive
positive.
Keywords: Thyroid – Elastography – Cancer – Predictive value.
L
* Unité Thyroïde, service
de radiologie adulte
Pr Hélénon, hôpital
Necker, Paris.
202
a prise en charge des nodules thyroïdiens a
considérablement évolué grâce aux progrès de
l’échographie, qui permettent une caractérisation
détaillée du nodule en mode B et en doppler. Pris isolément, les signes de présomption de malignité sont insuffisamment discriminants, mais leur association permet
d’établir une valeur prédictive positive (VPP) de malignité
avec une spécificité et une sensibilité élevées (1). Par
ailleurs, l’échographie guide l’aiguille de cytoponction,
et la conjonction des deux techniques offre au clinicien
une identification de la nature du nodule dans la très
grande majorité des cas. Certaines tumeurs (en particulier
folliculaires) restent toutefois d’appréciation difficile.
Les progrès de l’imagerie ultrasonore sont considérables, et chaque année voit l’émergence de nouvelles
techniques qui nous donnent la possibilité d’affiner
notre étude. L’élastographie est l’une d’entre elles.
L’idée d’apprécier par imagerie ultrasonore la déformabilité d’un tissu date de plus de 30 ans. En 1983,
A. Eisenscher (2) a décrit une technique nommée échosismographie, qui utilisait le mode TM. L’avènement
du mode B a permis l’observation de la déformation
des tissus (3, 4), mais il fallu attendre 1991 pour que
J. Ophir baptise la technique du nom d’élastographie (5). Elle était initialement dédiée au muscle et
surtout au sein, les premières études in vivo sur cet
organe remontant au milieu des années 1990 (6). En
2005, A. Lyshchik a été le premier à publier une étude
consacrée à l’élastographie thyroïdienne (7).
Pourquoi vouloir mesurer
la dureté d’un tissu ?
Avant tout, il faut revenir aux définitions :
✓✓ La dureté est la mesure de la capacité d’un matériau
à résister à une contrainte.
✓✓ La rigidité décrit le degré de déformation élastique
du matériau sous cette contrainte.
✓✓ L’élasticité est la capacité du matériau à reprendre
sa forme initiale à l’arrêt de la contrainte.
La découverte d’une structure dure dans un tissu mou
a toujours inspiré la suspicion. Avant l’ère de l’échographie, seuls les nodules palpables étaient localisés,
et leur rigidité était appréciée en même temps que
celle du parenchyme. L’échographie nous permet d’objectiver tous les nodules. L’élastographie, en étudiant le
couple déformation-dureté, a pour objectif de passer
de la subjectivité de la palpation à l’objectivité de la
mesure de la dureté.
À quoi est due la dureté du cancer ?
La plupart des tumeurs malignes se caractérisent
par la qualité de leur stroma anormalement ferme
(présence de collagène et de fibroblastes activés) :
c’est la transformation desmoplastique. Ce stroma
tumoral favorise la prolifération des cellules malignes
(et pourrait même l’initier) [8, 9]. En 2005, Lyshchik
étudia ex vivo la dureté de la thyroïde et de différentes
tumeurs thyroïdiennes. Il trouva une différence très
significative entre le cancer (63,3 ± 36,8 kilopascals
[kPa] et le tissu sain (10 ± 4,2 kPa) [10].
Correspondances en Métabolismes Hormones Diabètes et Nutrition - Vol. XIV - n° 7 - septembre 2010
Élastographie thyroïdienne
Nodule dur = cancer ?
Les cancers papillaires sont le plus souvent durs à la
palpation. Les cancers folliculaires ne se caractérisent généralement pas par leur dureté. Par ailleurs,
les kystes à colloïde très épais peuvent donner une
impression de dureté, ainsi que certaines tumeurs
fibreuses bénignes.
Comment évaluer la rigidité d’un tissu ?
Il suffit de pouvoir :
✓✓ visualiser sa déformation, ce qui est possible avec
l’échographie (et l’IRM) : c’est l’élastographie statique
(encore appelée relative, de contrainte ou de strain),
qui utilise le module de Young (E) ;
✓✓ mesurer sa capacité à modifier la vitesse d’une
onde traversante : c’est l’élastographie transitoire (ou
ShearWaves), qui utilise le module de cisaillement (µ).
Module de Young
E = S/e
S : stress = contrainte = F/a
e : strain = déformation = δX/X
E : élasticité
Unité : kilopascal
Force F
F
Surface a
δx
x
Figure 1. Représentation du module de Young.
Élastographie statique (ES)
La compression d’une colonne tissulaire va entraîner la
déformation (ou strain) des diverses zones qui la constituent en fonction de leur dureté. L’intensité de la compression rapportée à l’unité de surface est appelée contrainte
(ou stress). L’arrêt de la compression restaure l’état initial
(relaxation). Le module de Young (E), ou module rigiditéélasticité tissulaire, traduit la relation existant entre la déformation d’un solide (e) et la contrainte appliquée (S) : E =
S/e (figure 1). En échographie, cette compression peut être
générée par le transducteur sous l’impulsion de l’opérateur
ou par un battement artériel, la carotide primitive pour
ce qui concerne la thyroïde (l’impact de la contrainte sur
le module de Young étant alors négligeable) [figure 2].
L’appréciation de la déformation peut se faire de plusieurs manières :
✓✓ par encodage couleur ou noir et blanc. Selon la
palette d’encodage, on décidera par exemple que le
tissu mou est vert et que le tissu dur est bleu (image 1) ;
✓✓ par quantification comparative : deux zones d’intérêt (Region Of Interest, ou ROI) sont dessinées sur
l’image de strain, l’une sur le nodule, l’autre sur le tissu
sain. Grâce à des algorithmes dédiés, la machine calcule un ratio (image 2) ;
✓✓ par quantification analytique, réalisée en postprocessing, grâce à des logiciels de quantification
(image 3).
Certains impératifs liés à la technique font que le
module de Young n’est pas totalement applicable à
l’élastographie relative :
✓✓ évaluation insuffisante de l’importance du positionnement et la taille des ROI ;
Compresssion
Relaxation
Figure 2. Contrainte appliquée par le transducteur
sur une colonne tissulaire avec nodule.
Image 1. Élastographie statique (ES). Encodage couleur. À gauche, nodule mou (bénin). À droite,
nodule dur (cancer papillaire).
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✓✓ impact de la contrainte lors de la compression
manuelle ;
✓✓ subjectivité liée à l’appréciation visuelle dans les
techniques utilisant l’encodage couleur ;
✓✓ nature des plans superficiels et dureté du plan
postérieur.
De ce fait, les variations intra- et interopérateurs
restent importantes.
Élastographie transitoire (ET)
Image 2. Élastographie statique. Encodage noir et blanc. Quantification comparative. Élasticité
du nodule supérieure à celle du tissu avoisinant : nodule mou (adénome colloïde).
Transducteur
Onde de compression ultrasonore, ou bulk wave
Ondes d’insonation
Nodule
Ondes de cisaillement, ou ShearWaves
Force de radiation acoustique
Figure 3. Représentation de l’élastographie par ondes de cisaillement.
E = 2 (1 + v) μ = 3 μ
√pμ
V=
E : module de Young
μ : module de cisaillement
p : masse volumique (1 000)
V : vitesse de l’onde de cisaillement
v : coefficient de Poisson (0,5)
Figure 4. Calcul du module de Young à partir de la vitesse de l’onde de cisaillement.
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Trois ondes interviennent :
✓✓ L’onde initiale, ou onde de compression ultra­
sonore, est générée par la zone médiane de la sonde,
de façon rythmique (toutes les 2 secondes), sans
intervention de l’opérateur. C’est une onde extrêmement rapide (Bulk wave), qui crée un cône ultrasonore
(cône de Mach).
✓✓ En un point de focalisation, cette onde va générer
une force de radiation acoustique à l’origine d’ondes
perpendiculaires qui vont cheminer tangentiellement
sur le plan cutané. Ce sont les ondes de cisaillement
ou ShearWaves (figure 3). Ces ondes, moins rapides
que l’onde initiale, voient leur vitesse augmenter
lorsqu’elles traversent une structure plus dure. Elle
ne se propage pas dans le milieu liquide.
✓✓ La troisième onde est le faisceau d’insonation qui
permet d’enregistrer cette variation de vitesse et
d’en déduire ainsi μ, le module de cisaillement (shear
modulus). Le module de Young E équivalant à 3 fois
le module de cisaillement, on peut ainsi donner une
valeur de la dureté en kPa (figure 4).
Les échographes conventionnels ne sont pas à
même d’enregistrer des fréquences dans la gamme
de valeurs concernées. Trois technologies permettent
cet enregistrement :
✓✓ La plateforme Aixplorer®a, qui dispose d’un formateur de faisceau permettant, à partir du signal de
radiofréquence, d’extraire plus de 5 000 images par
seconde et d’enregistrer ainsi les variations de célérité
de l’onde tangentielle (11). La valeur de dureté des
structures traversées par l’onde de cisaillement est
donnée en temps réel, en kPa (image 4).
✓✓ Le module ARFI®b (Acoustic Radiation Force Impulse)
qui enregistre le déplacement tangentiel à proximité
de l’onde incidente (12). L’application aux organes
superficiels est en cours d’évaluation.
✓✓ Le Fibroscan®c, appareil sans imagerie, permettant
de mesurer la fibrose hépatique, non applicable à la
thyroïde (13).
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Élastographie thyroïdienne
Élastrographie appliquée à la thyroïde
Depuis 2005, de nombreuses études ont été publiées.
Il faut noter qu’ elles utilisent en majorité la technique
d’ES. Quelques mois après son étude ex vivo, Lyshchik
a publié une étude in vivo (7). Ce fut la première d’une
série de cinq études réalisées en élastographie statique avec compression manuelle. Toutes sont parvenues aux mêmes conclusions, avec une prévalence
élevée des cancers dans les tumeurs jugées dures et
une prévalence élevée de tumeurs bénignes dans
celles, jugées molles (14). Les sensibilités et spécificités
étaient très élevées (97 % et 100 % dans l’étude de
Rago et al. (15-17). Les études ultérieures (18, 19) ont
utilisé les battements de la carotide comme facteur de
contrainte. Là encore, la dureté du nodule est corrélée
au caractère malin. Plusieurs équipes ont publié à leur
tour des résultats identiques (20, 21).
Une étude a été menée en technique de contrainte
manuelle avec analyse quantifiée utilisant le logiciel
QLAB TM d (22). Les courbes de compression recueillies
dans les ROI montrent des différences très nettes
selon la nature des nodules (image 5, p. 206). Tous
les cancers diagnostiqués en cytologie avec confirmation histologique (3 papillaires, 1 folliculaire, 1
médullaire) présentaient des indices de rigidité et
d’élasticité significativement plus élevés que ceux
des tumeurs bénignes. En 2009, une première étude
réalisée en élastographie ShearWaves a retrouvé cette
dureté singulière des cancers papillaires avec mesure
objective exprimée en kPa.
Image 3. Élastographie statique avec quantification mesurée. Mise en place des deux ROI.
Courbe jaune = ROI dans tissu sain. Courbe rouge = ROI dans nodule.
État des lieux 2010
À ce jour, tous les constructeurs proposent une élastographie statique sur leur plateforme, dès le milieu
de gammeb et d à k. Il s’agit d’un matériel additionnel
(soft). Plusieurs d’entre eux proposent une quantification comparative. L’élastographie transitoire est
disponible avec la plateforme AixplorerTM a, qui a les
capacités des échographes classiques en imagerie
conventionnelle.
Conditions d’examen
L’ET fait partie de l’acte échographique conventionnel.
Chaque nodule caractérisé (et repéré sur le schéma
dédié) bénéficie de 2 recueils de données élastographiques. L’examen est totalement indolore pour le
patient. Une très courte apnée peut lui être demandée.
Le temps-opérateur est donc majoré, mais dans des
Image 4. Élastographie transitoire (SuperSonic Imagine) :
adénome colloïde. Tumeur molle. Rigidité : 13 kPa : ratio :
0,7. Faible dispersion de l’écart type.
proportions minimes (quelques minutes.) Une étude
différée est bien sûr nettement plus chronophage.
Aucune codification additionnelle CCAM n’est prévue
à ce jour.
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Les acquis de l’élastographie thyroïdienne
sont importants
✓✓ Amélioration de la VPP de malignité donnée par
l’étude échographique conventionnelle. L’élastographie
doit à ce titre être intégrée en tant qu’élément de la
caractérisation échographique du nodule, tel que l’a
précisé la SFE dans son récent consensus sur la prise
en charge du nodule thyroïdien. En aucun cas, elle ne
saurait s’y substituer.
✓✓ Aide dans la caractérisation de certaines structures :
- pseudonodules de thyroïdite ;
- kystes à contenu épais pouvant en imposer pour un
nodule solide hypoéchogène.
Image 5. Élastographie statique : exemples d’élastogrammes. Adénome colloïde :
courbe de moindre amplitude au niveau du nodule. Thyroïdite focale : les deux
courbes sont identiques. Cancer : courbe nodulaire de très faible amplitude :
nodule dur, peu déformable.
Image 6. Élastographie transitoire : cancer papillaire. Rigidité > 85 kPa. Dispersion
importante de l’écart type (tumeur hétérogène). Ratio > 6.
Image 7. Élastographie transitoire : cancer papillaire. ROI plus petite = écart
type + faible.
Image 8. Élastographie statique : ganglion sain et métastase d’un cancer
papillaire.
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Élastographie thyroïdienne
L’ES GARDE CERTAINES LIMITES
✓✓ Nécessité de comparaison à un tissu présumé sain,
dont on ne connaît pas la rigidité. Le problème se pose
en particulier en cas de nodule développé au sein d’une
thyropathie auto-immune (9).
✓✓ Comparaison impossible dans certains cas (nodule
totolobaire, nodule dans un reliquat de loge).
✓✓ Difficultés pour apprécier l’intensité de l’onde de
contrainte.
L’ET s’affranchit de ces limites en donnant des valeurs
objectives de la dureté tissulaire. Elles sont généralement de l’ordre de 10 à 40 kPa pour le tissu sain et les
nodules bénins, et elles dépassent 100 kPa dans les
cancers papillaires (image 6). On peut calculer un ratio
Image 9a. Métastase d’un cancer papillaire (territoire D2). Écho-doppler couleur.
Image 9b. Mode B et élastographie transitoire : dureté proche de 300.
de rigidité entre le nodule et le tissu avoisinant. Dans
une étude personnelle réalisée sur 167 patients (données non publiées), les valeurs de ratio sont de l’ordre
de 1 à 1,2 pour les tumeurs bénignes et dépassent 5
dans les cas de cancers papillaires.
Toutefois, certaines données sont encore à préciser :
✓✓ dimensions et positionnement des ROI (image 7) ;
✓✓ clarification du rôle de la viscosité tissulaire.
Cas particulier du ganglion
En ES, le ganglion normal a un aspect tout à fait caractéristique (23) [image 8]. L’adénopathie métastatique se
présente très différemment. En l’absence de tissu comparatif, la mesure du ratio est impossible. En revanche,
en ET, les premières constatations montrent bien une
dureté particulière au niveau des lésions secondaires.
Ces éléments peuvent sans doute orienter l’aiguille de
cytoponction (24) [images 9a et 9b].
Dans un avenir proche
Les futures études vont devoir confirmer les premières
données concernant l’ET et préciser les valeurs seuils de
dureté nodulaire. Elles nous permettront peut-être d’individualiser les nodules devant relever de la chirurgie au
sein des tumeurs folliculaires où le couple échographiecytoponction manque de pertinence diagnostique. Il
en est de même des nodules ponctionnés à plusieurs
Image 10. Élastographie transitoire : tumeur folliculaire non colloïde. Pas de
différence de rigidité (en kPa). Ratio proche de 1. Noter l’absence de SW dans
la zone liquidienne.
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reprises avec des frottis non contributifs (image 10,
page précédente). Enfin, la perspective de pouvoir sélectionner les nodules à ponctionner en priorité dans un
goitre multinodulaire est très séduisante (25, 26).
CONCLUSION
L’élastographie est indéniablement une avancée technologique majeure, sans doute la plus importante depuis
la mise à disposition du mode doppler couleur (1982).
Les caractéristiques anatomiques de la thyroïde (organe
superficiel) et la fréquence de la pathologie nodulaire,
en font un organe idéal pour l’utilisation de cette technique. L’ES a fait la preuve de sa pertinence diagnostique
et est actuellement disponible à grande échelle. L’ET
pourrait devenir la technique de référence, lorsque sa
diffusion sera suffisante et que les études prospectives
auront été menées à bien (comme ce fut le cas pour
le sein). Son utilisation conjointe avec d’autres techniques d’imagerie est très prometteuse (3D-4D, produits
de contraste ultrasonore). L’élastographie ne doit pas
être considérée comme une alternative à l’échographie
conventionnelle : elle doit, au contraire, inciter à plus de
rigueur dans la caractérisation nodulaire. Elle optimise
la VPP de malignité de l’échographie.
■
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