Mise au point sur l`imagerie au FDG dans les cancers bronchiques.

J. Monteil, S. Verbeke, B. Melloni, F. Bertin, Th. Ducloux, J.C. Vandroux
Médecine Nucléaire - Imagerie fonctionnelle et métabolique - 2004 - vol.28 - n°11 569
Correspondance : Jacques Monteil
Service de Médecine Nucléaire - 2 Avenue Martin Luther-King - 87042 Limoges cedex
Fax: [phone] - E-mail: [email protected]
Mise au point sur l'imagerie au FDG dans les cancers bronchiques.
J. Monteil1, S. Verbeke1, B. Melloni2,
F. Bertin3, Th. Ducloux1
et J.C. Vandroux1
1 Service de Médecine Nucléaire
2 Service de Pathologie Respiratoire
3 Service de Chirurgie Thoracique et Cardio-Vasculaire
- CHU - Limoges -
Résumé
Le but de cet article est de préciser la place de la scintigraphie au [18F]-FDG dans la
prise en charge des cancers bronchiques non à petites cellules en 2004. Nous détaillerons l’ap-
port de la méthode, en précisant les différentes variantes techniques possibles, dans le diagnostic
de malignité des nodules pulmonaires isolés et en particulier pour les nodules de petite taille.
L’impact de la TEP dans le bilan d’extension loco-régionale et à distance sera actualisé à la
lumière des derniers résultats publiés à l’aide des machines TEP/TDM.
[18F]-FDG / TEP / Cancer bronchique / Imagerie
INTRODUCTION
!En France en 2000 avec 22 649 dé-
cès pour les hommes et 4 515 pour
les femmes, le cancer du poumon est
la première cause de décès par can-
cer pour l’homme (24,5 %) et la troi-
sième (7,8 %) pour la femme [1]. La
fréquence du cancer augmente dans
tous les pays du tiers monde alors
qu’elle se stabilise dans les pays in-
dustrialisés. En France, de 1997 à 2002
le taux d’incidence standardisée ré-
gressait de 41,3 à 40,1p.100 000 alors
qu’il augmentait chez les femmes de
7,3 à 9,6 p.100 000 correspondant à
une progression annuelle de 5,6 %
[2]. Le pronostic des cancers non à
petites cellules dépend de l’exten-
sion initiale, de l’état général du pa-
tient et des possibilités d’exérèse chi-
rurgicale. Les taux de guérison n’ont
guère évolué depuis une vingtaine
d’années et le cancer du poumon
reste un enjeu majeur de santé pu-
blique. Pour tous les stades confon-
dus de cancer, le taux de survie n’est
que de 13 % à 5 ans, alors qu’après
chirurgie le taux de survie est de 25
à 35 % et de 5 % seulement, en cas
d’impossibilité de traitement chirur-
gical. Malheureusement, la prise en
charge chirurgicale ne concerne
qu’un patient sur cinq, compte tenu
du retard dans la découverte de la
maladie. Pourtant, lorsque les cancers
bronchiques sont détectés précoce-
ment, ils peuvent être traités par chi-
rurgie, et la survie des patients peut
être de plus de 50 % à 5 ans. Pour
pouvoir choisir la thérapeutique (cu-
rative ou palliative), la mieux adap-
tée à chaque patient, il faut d’abord
faire le diagnostic de la maladie, puis
son bilan d’extension locale, régio-
nale et à distance. La tomographie
d’émission de positons (TEP) repré-
sente une approche performante et
complémentaire des techniques ra-

Mise au point sur l'imagerie au FDG dans les cancers bronchiques
570 Médecine Nucléaire - Imagerie fonctionnelle et métabolique - 2004 - vol.28 - n°11
diologiques conventionnelles pour
aider le clinicien à résoudre ces deux
problèmes majeurs de pratique cli-
nique actuelle : préciser la nature d’un
nodule pulmonaire isolé et amélio-
rer le bilan d’extension de la mala-
die confirmée.
L’augmentation du métabolisme
glucidique qui a été décrit pour les
cellules tumorales est la conséquence
de deux phénomènes différents :
· L’augmentation du transport du glu-
cose par l’augmentation du nombre
des transporteurs (GLUT1) exprimés
à la surface cellulaire. La synthèse des
transporteurs membranaires est sous
la dépendance de l’expression du
gène qui code GLUT1 et qui s’intè-
gre dans la cascade des événements
conduisant à la division cellulaire.
· L’augmentation de la glycolyse ré-
sultant de la dysrégulation de la
phosphorylation d’enzyme.
Quelle est la signification physio-pa-
thologique de la fixation du FDG par
les cellules tumorales pulmonaires ?
D’une façon générale, la captation du
FDG peut refléter :
· le degré de la prolifération cellu-
laire,
· l’importance de la viabilité tumo-
rale,
· le niveau de différenciation cellu-
laire,
· le degré de malignité et le grade his-
tologique,
· l’importance de l’hypoxie [3],
· l’effet de la chimiothérapie[4,5].
L’augmentation précoce et para-
doxale de la fixation du FDG s’accom-
pagnant d’une baisse significative du
nombre de cellules tumorales peut
s’expliquer par l’adaptation métabo-
lique des cellules survivant à la chi-
miothérapie.
· Une fixation du FDG par un granu-
lome inflammatoire intra ou
péritumoral décrite avec des modè-
les animaux [6].
Pour les cellules tumorales pulmo-
naires, la concentration tissulaire de
FDG a été trouvée corrélée avec le
nombre de cellules en prolifération,
avec une augmentation des capacités
de phosphorylation enzymatique
mais pas avec l’expression cellulaire
des transporteurs de glucose. La gly-
cémie et le taux d’insulinémie au
moment de l’injection sont des para-
mètres qui modifient l’intensité de la
captation tumorale ce qui impose une
préparation particulière des patients
par un jeûne de 4 à 6 heures et la
limitation des examens chez le dia-
bétique non équilibré.
EVALUATION DES NODULES
PULMONAIRES
!La caractérisation d’une anomalie
pulmonaire est un problème fré-
quent, estimé à 150 000 nodules dé-
couverts par an aux Etats-Unis. Un
nodule se différencie d’une masse
pulmonaire par un critère de taille qui
est en général de 3 cm. Plus de la
moitié des nodules découverts par
l’imagerie conventionnelle est d’ori-
gine bénigne. La survie des patients
porteurs de nodule malins (corres-
pondant à des tumeurs de stade IA)
est de 50 à 75 % à 5 ans ce qui est le
cas des tumeurs opérables et diagnos-
tiquées tôt.
Les perfLes perf
Les perfLes perf
Les perforor
oror
ormances de détection desmances de détection des
mances de détection desmances de détection des
mances de détection des
lésions tumorlésions tumor
lésions tumorlésions tumor
lésions tumorales par l’imaales par l’ima
ales par l’imaales par l’ima
ales par l’imagg
gg
gerer
erer
erie auie au
ie auie au
ie au
FDG est excellente avec une sensi-FDG est excellente avec une sensi-
FDG est excellente avec une sensi-FDG est excellente avec une sensi-
FDG est excellente avec une sensi-
bilité de 89 à 100% pour les nodu-bilité de 89 à 100% pour les nodu-
bilité de 89 à 100% pour les nodu-bilité de 89 à 100% pour les nodu-
bilité de 89 à 100% pour les nodu-
les (les (
les (les (
les (TT
TT
Taa
aa
abb
bb
bleau Ileau I
leau Ileau I
leau I) et de 93 à 100 % pour) et de 93 à 100 % pour
) et de 93 à 100 % pour) et de 93 à 100 % pour
) et de 93 à 100 % pour
les masses pulmonaires.les masses pulmonaires.
les masses pulmonaires.les masses pulmonaires.
les masses pulmonaires.
Les principales causes de faux néga-
tif sont la taille des lésions, et l’ori-
gine histologique particulière avec
des lésions de type bronchiolo-alvéo-
laire ou carcinoïdes qui fixent peu
ou pas le FDG. Les effets de volume
partiel, qui dépendent de la résolu-
tion spatiale limitée des machines,
expliquent que des lésions de petite
taille peuvent ne pas être détectées.
Théoriquement cet effet de volume
partiel intéresse des lésions dont le
diamètre est inférieur à la moitié de
la limite de résolution des systèmes
(de 4 à 8 mm en fonction des généra-
tions des machines). En pratique, il
n’existe pas de valeur seuil précise
de limite de détection car l’intensité
de la fixation est un paramètre impor-
tant dans la détectabilité des lésions.
De façon consensuelle, on considère
que la valeur limite de référence pour
la détectabilité des nodules est de 1
cm. Pour une lésion de plus de un
centimètre, l’exploration au FDG est
fiable et reproductible (figure 1figure 1
figure 1figure 1
figure 1),
mais en dessous du centimètre, les
résultats (surtout négatifs) sont équi-
voques. Avec l’évolution technologi-
que et l’amélioration des performan-
ces des caméras, on devrait assister à
une diminution de cette valeur de ré-
férence.
Les bons résultats de sensibilité deLes bons résultats de sensibilité de
Les bons résultats de sensibilité deLes bons résultats de sensibilité de
Les bons résultats de sensibilité de
l’imal’ima
l’imal’ima
l’imagg
gg
gerer
erer
erie FDG sont contrie FDG sont contr
ie FDG sont contrie FDG sont contr
ie FDG sont contrebalancésebalancés
ebalancésebalancés
ebalancés
par des résultats de spécificité pluspar des résultats de spécificité plus
par des résultats de spécificité pluspar des résultats de spécificité plus
par des résultats de spécificité plus
disperdisper
disperdisper
dispersés asés a
sés asés a
sés avv
vv
vec des vec des v
ec des vec des v
ec des valeuraleur
aleuraleur
aleurs allant des allant de
s allant des allant de
s allant de
52 à 100 % s’expliquant par la va-52 à 100 % s’expliquant par la va-
52 à 100 % s’expliquant par la va-52 à 100 % s’expliquant par la va-
52 à 100 % s’expliquant par la va-
rr
rr
riaia
iaia
iabilité du nombrbilité du nombr
bilité du nombrbilité du nombr
bilité du nombre de fe de f
e de fe de f
e de faux positifs.aux positifs.
aux positifs.aux positifs.
aux positifs.
Les lésions inflammatoires, granulo-
mateuses (anthracose, sarcoïdose),
infectieuse (tuberculose) et myco-
siques (histoplasmose aux Etats-Unis,
aspergillose) sont des causes assez
fréquentes de fixations pulmonaires
(ff
ff
figurigur
igurigur
igure 2e 2
e 2e 2
e 2). L’intensité de ces fixations
peut être parfois comparable à la fixa-
tion d’origine tumorale et pour amé-
liorer les performances de l’imagerie
au FDG, on est tenté d’utiliser des
critères d’interprétation quantitatifs
ou des techniques particulières d’ac-
quisition.
Méthode d’interprétation
!Il existe deux techniques principa-
les d’interprétation de la scintigraphie
au FDG, soit par description soit par
quantification.
Interprétation visuelleInterprétation visuelle
Interprétation visuelleInterprétation visuelle
Interprétation visuelle
La méthode la plus simple est la des-
cription visuelle de toute les fixations
pulmonaires en tenant compte de l’as-
pect, de l’intensité et de la localisa-
tion anatomique sur les données
scintigraphiques acquise avec ou
sans correction d’atténuation et pré-
sentées en coupes dans les trois axes
(transverse, frontal et sagittal) ou en
projection 3D.

J. Monteil, S. Verbeke, B. Melloni, F. Bertin, Th. Ducloux, J.C. Vandroux
Médecine Nucléaire - Imagerie fonctionnelle et métabolique - 2004 - vol.28 - n°11 571
Figure 1 - (A) opacité ronde de 20 mm du lobe inféreur gauche sur la TDM, chez un homme de 54 ans, fumeur (30 paquets-année),
correspondant à une lésion franchement hypermétabolique sans atteinte médiastinale à l’imagerie au FDG (B).
Il s’agissait d’un adénocarcinome T1 N0 M0.
Figure 2 - femme de 28 ans fumeuse (25 paquets-année). (A): opacité tissulaire bilobée de densité tissulaire de 22 mm (flèche
blanche) du segment apical du lobe inférieur droit sur la TDM correspondant à une hyperfixation intense du nodule (flèche noire)
sur la coupe correspondante en FDG (B) et en projection 3D (C). A noter un hypermétabolisme thymique (petite flèche grise) et la
fixation physiologique du cœur (grande flèche grise) et des cavités pyélocalicielles. La patiente a été opérée et il s’agissait d’un
granulome tuberculeux.

Mise au point sur l'imagerie au FDG dans les cancers bronchiques
572 Médecine Nucléaire - Imagerie fonctionnelle et métabolique - 2004 - vol.28 - n°11
Comparaison à une zone de réfé-Comparaison à une zone de réfé-
Comparaison à une zone de réfé-Comparaison à une zone de réfé-
Comparaison à une zone de réfé-
rencerence
rencerence
rence
La méthode de quantification la plus
simple est le rapport de l’activité en-
registrée dans une région d'intérêt
(ROI) placée sur la lésion pulmonaire
que l’on compare à une zone de ré-
férence (intéressant soit le poumon
controlatéral, soit une structure mus-
culaire, soit le médiastin).
Quantification par SUVQuantification par SUV
Quantification par SUVQuantification par SUV
Quantification par SUV
En pratique clinique, il peut être inté-
ressant d’exprimer la quantification
de la fixation tissulaire de FDG dans
chaque pixel de l’image, par une va-
leur normalisée. Cette valeur intègre
l’activité injectée et la morphologie
du patient et ce n’est donc pas une
concentration radioactive en unité
absolue comme le kBq/mL. L’expres-
sion du "standardized uptake value"
(SUV) correspond à une normalisa-
tion du rapport de la fixation du tra-
ceur par l’activité injectée diluée dans
le volume du patient.
SUV = Fixation tissulaire(Bq/mL) /
(Activité injectée(Bq)/Volume (mL))
avec :
- la fixation tissulaire qui est la quan-
tification de l’image de manière ab-
solue en Bq/mL,
- l’activité injectée évaluée au mo-
ment de l’acquisition de l’image en
Bq,
- le volume du patient qui est en fait
son poids converti en mL d’eau pour
plus de facilité.
Il est possible de normaliser la quan-
tification de FDG à la masse totale du
patient ou à sa masse maigre ou à sa
surface corporelle, pour minorer l’im-
pact des variations fréquentes du
poids du patient pendant l’évolution
de la maladie ou après des traite-
ments. Le calcul de SUV fluctue en
fonction de nombreux paramètres
tant physiologiques que techniques
qui imposent une méthodologie ri-
goureuse. Cette valeur quantitative
peut être utilisée avec une valeur seuil
pour préciser l’origine tumorale ou
pour donner une valeur pronostique
et surtout pour permettre des com-
paraisons de fixation entre des pa-
tients différents ou pour suivre l’évo-
lution d’un même patient.
De façon simplifiée et dans le do-
maine de l’oncologie thoracique, l’uti-
lisation d’un critère quantitatif dans
le diagnostic des nodules pulmonai-
res entraîne une diminution de la
sensibilité et une augmentation varia-
ble de la spécificité souvent non si-
gnificatives par rapport à l’interpréta-
tion visuelle (TT
TT
Taa
aa
abb
bb
bleau Ileau I
leau Ileau I
leau I ).
La valeur seuil la plus consensuelleLa valeur seuil la plus consensuelle
La valeur seuil la plus consensuelleLa valeur seuil la plus consensuelle
La valeur seuil la plus consensuelle
de 2,5 SUV perde 2,5 SUV per
de 2,5 SUV perde 2,5 SUV per
de 2,5 SUV permet d’obtenir desmet d’obtenir des
met d’obtenir desmet d’obtenir des
met d’obtenir des
perfperf
perfperf
perforor
oror
ormances vmances v
mances vmances v
mances varar
arar
ariant pour la sen-iant pour la sen-
iant pour la sen-iant pour la sen-
iant pour la sen-
sibilité de 81 % à 100 % et de 33 àsibilité de 81 % à 100 % et de 33 à
sibilité de 81 % à 100 % et de 33 àsibilité de 81 % à 100 % et de 33 à
sibilité de 81 % à 100 % et de 33 à
100 % pour la spécificité.100 % pour la spécificité.
100 % pour la spécificité.100 % pour la spécificité.
100 % pour la spécificité.
TT
TT
Taa
aa
abb
bb
bleau I - Comparleau I - Compar
leau I - Comparleau I - Compar
leau I - Comparaison des craison des cr
aison des craison des cr
aison des critèritèr
itèritèr
itères d’interprétation quantitatifs et visuelses d’interprétation quantitatifs et visuels
es d’interprétation quantitatifs et visuelses d’interprétation quantitatifs et visuels
es d’interprétation quantitatifs et visuels

J. Monteil, S. Verbeke, B. Melloni, F. Bertin, Th. Ducloux, J.C. Vandroux
Médecine Nucléaire - Imagerie fonctionnelle et métabolique - 2004 - vol.28 - n°11 573
Autre méthode :Autre méthode :
Autre méthode :Autre méthode :
Autre méthode :
apprappr
apprappr
approche comparoche compar
oche comparoche compar
oche compartimentaletimentale
timentaletimentale
timentale
Le SUV correspond à un paramètre
de dilution du FDG dans le volume
de l’organisme. Il est possible de cal-
culer un indice correspondant à une
densité de récepteurs cellulaires de
glucose par une approche comparti-
mentale avec une détermination des
taux d’échange entre les différents
compartiments. Les compartiments
correspondent en fait, soit à une étape
du métabolisme du traceur, soit à une
étape de la fixation du traceur. La ci-
nétique d’échange du traceur entre
les différents compartiments est dé-
crite par des équations différentielles
du premier ordre avec des taux
d’échange constants qu’il faut préci-
ser. Pour résoudre les équations dif-
férentielles par la méthode des pen-
tes [21,22], il faut connaître les taux
d’échange et obtenir des données
concrètes de variations dans le temps
des concentrations du radiotraceur
dans le plasma artériel. Il faut donc
obtenir des prélèvements artériels et
réaliser des acquisitions dynamiques,
ce qui représente des contraintes in-
compatibles avec des examens clini-
ques en routine.
Cas particuliers
et variantes histologiques
Les tumeurLes tumeur
Les tumeurLes tumeur
Les tumeurs cars car
s cars car
s carcinoidescinoides
cinoidescinoides
cinoides
Les tumeurs carcinoïdes fixent peu
ou pas le FDG avec des valeurs le plus
souvent inférieures à 2,5 SUV.
Les tumeurLes tumeur
Les tumeurLes tumeur
Les tumeurs brs br
s brs br
s bronchioloalvéolaironchioloalvéolair
onchioloalvéolaironchioloalvéolair
onchioloalvéolaireses
eses
es
Les fixations des tumeurs bronchiolo-
alvéolaires sont en général inférieu-
res à celles des autres tumeurs pul-
monaires tant en visuel qu’en SUV. Il
est donc reconnu que les lésions
bronchioloavéolaires sont souvent
des échecs de détection par la TEP
au FDG.
Les carLes car
Les carLes car
Les carcinomes à petites cellulescinomes à petites cellules
cinomes à petites cellulescinomes à petites cellules
cinomes à petites cellules
Par contre, les carcinomes à petites
cellules ont des niveaux de fixation
tout à fait équivalents aux tumeurs
non à petites cellules.
Problèmes particuliers de détection
!Plusieurs raisons peuvent expli-
quer la diminution des performances
de l’imagerie au FDG en fonction de
la localisation anatomique de la lé-
sion. Il est généralement admis que
des petites lésions basales sont plus
difficiles à détecter car :
- la respiration entraîne des mouve-
ments dont l’amplitude augmente
vers la base et la périphérie du pou-
mon,
- la fixation du bruit de fond (BDF)
augmente dans le poumon ventro-
basal et dans le poumon cranio-cau-
dal (autrement dit le BDF est plus fai-
ble en haut et en avant du poumon),
- et de plus la région basale droite re-
çoit plus de photons diffusés du foie
et la région para-cardiaque et basale
gauche reçoit plus de photons diffu-
sés du cœur.
Les petites lésions basales sont lesLes petites lésions basales sont les
Les petites lésions basales sont lesLes petites lésions basales sont les
Les petites lésions basales sont les
plus difplus dif
plus difplus dif
plus difff
ff
ficiles à détecter à cause deiciles à détecter à cause de
iciles à détecter à cause deiciles à détecter à cause de
iciles à détecter à cause de
la respiration et de l’augmentationla respiration et de l’augmentation
la respiration et de l’augmentationla respiration et de l’augmentation
la respiration et de l’augmentation
du brdu br
du brdu br
du bruit de fuit de f
uit de fuit de f
uit de fond en parond en par
ond en parond en par
ond en particulier particulier par
ticulier particulier par
ticulier par
les photons difles photons dif
les photons difles photons dif
les photons diffusés d’orfusés d’or
fusés d’orfusés d’or
fusés d’origig
igig
igine aine a
ine aine a
ine abdo-bdo-
bdo-bdo-
bdo-
minale.minale.
minale.minale.
minale.
Problème des lésions non fixantes
!Le point faible de l’exploration par
TEP au FDG est sa valeur prédictive
négative. En effet, même en respec-
tant des critères de taille, la valeur
prédictive négative de l’imagerie au
FDG varie selon les études de 82 à
100 % soit en moyenne de 85 %. Ce
qui veut dire qu’approximativement
15 % des explorations négatives au
FDG sont des faux négatifs qui sont
en fait des lésions malignes.
Que faut-il faire de cette petite pro-Que faut-il faire de cette petite pro-
Que faut-il faire de cette petite pro-Que faut-il faire de cette petite pro-
Que faut-il faire de cette petite pro-
porpor
porpor
portion de nodules non ftion de nodules non f
tion de nodules non ftion de nodules non f
tion de nodules non fixant enixant en
ixant enixant en
ixant en
TEP et qui peuvent être potentiel-TEP et qui peuvent être potentiel-
TEP et qui peuvent être potentiel-TEP et qui peuvent être potentiel-
TEP et qui peuvent être potentiel-
lement malins?lement malins?
lement malins?lement malins?
lement malins?
SurSur
SurSur
Survv
vv
veillance par eillance par
eillance par eillance par
eillance par TDMTDM
TDMTDM
TDM
Dans la problématique de ne pas pas-
ser à côté d’un cancer, il faut insti-
tuer une surveillance régulière, par
des examens tomodensitométriques
(TDM). Une TEP initiale non fixante
élimine un carcinome pulmonaire de
haut grade d’évolution rapide, et une
surveillance de un à deux ans per-
mettra de détecter des tumeurs peu
évolutives et plutôt de bon pronos-
tic. Dans sa série de 185 patients avec
des nodules pulmonaires de 0,5 cm
à 3 cm, Marom à trouvé 5% de TEP
négatives correspondant à 9 patients
qu’il a suivis régulièrement. Après
une surveillance de deux ans en
moyenne et la progression du volume
lésionnel, la chirurgie a permis de
confirmer la nature tumorale des lé-
sions (9/9), mais toutes de stade li-
mité IA de bon pronostic. En effet, ces
patients qui ne fixaient pas le FDG
(faux négatifs du FDG initial) avaient
aussi une survie significativement
plus longue que les patients qui
fixaient le FDG dans le bilan initial
(p=0,04) [23].
Acquisition en 2 tempsAcquisition en 2 temps
Acquisition en 2 tempsAcquisition en 2 temps
Acquisition en 2 temps
Pour améliorer les performances de
l’imagerie au FDG, on peut essayer
d’augmenter le pouvoir discriminant
de la technique, en réalisant des étu-
des en deux temps. Le principe de la
sensibilisation de la méthode est d’uti-
liser la différence de captation entre
les cellules normales et les cellules
tumorales qui atteignent un plateau
de fixation souvent plus tardivement
que les cellules normales. Pour les
patients dont la fixation des nodules
est proche du seuil de 2,5 SUV, on
peut mesurer la captation du FDG, une
heure et trois heures après l’injection.
La fixation relative du FDG augmente
dans les lésions malignes et reste sta-
ble ou légèrement décroissante dans
les lésions non tumorales [24]. Dans
une étude sur 36 patients porteurs de
nodules pulmonaires et en utilisant
une valeur seuil de variation de 10 %
entre la captation précoce et tardive,
la sensibilité de l’imagerie TEP passe
de 80 à 100 %, au prix d’une diminu-
tion de la spécificité de 94 à 89 % [20].
L’augmentation de la fixation
médiastinale pourrait améliorer aussi
l’exactitude du bilan d’extension gan-
glionnaire dans le médiastin [25].
Synchronisation respiratoireSynchronisation respiratoire
Synchronisation respiratoireSynchronisation respiratoire
Synchronisation respiratoire
Sur les machines récentes, il est main-
tenant possible d’utiliser des dispo-
sitifs qui permettent de réaliser des
acquisitions synchronisées à la res-