TDM mammaire : Etudes Bibliographiques

UNIVERSITE PARIS-SUD
ÉCOLE DOCTORALE : STITS
SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE L’INFORMATION DES TELECOMMUNICATIONS ET DES SYSTEMES
Laboratoire IR4M
(Imagerie par Résonance Magnétique Médicale et Multi-modalités)
DISCIPLINE : PHYSIQUE
THÈSE DE DOCTORAT
Soutenance prévue le 7 janvier 2015
par
Clarisse DROMAIN
Optimisation de l’angiomammographie et de
l’angiotomosynthèse double-énergie
Composition du jury :
Directeur de thèse : Serge MULLER Ingénieur en chef (GE Healthcare)
Rapporteurs : Isabelle THOMASSIN MCU-PH, Université Pierre et Marie Curie, Hôpital Tenon, Paris
Francis VERDUN Professeur associé, Lausanne
Examinateur : Jacques BITTOUN PU-PH, Président de la faculté Paris-Sud
Luc CEUGNART Praticien spécialiste des CLCC, Hôpital Oscar Lambret, Lille

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TABLE DES MATIERES
Table des matières .................................................................................................................................................................................. 3
Table des figures ...................................................................................................................................................................................... 5
Liste des tableaux .................................................................................................................................................................................. 11
Liste des abréviations .......................................................................................................................................................................... 15
RESUME...................................................................................................................................................................................................... 17
SUMMARY ................................................................................................................................................................................................. 19
REMERCIEMENTS ................................................................................................................................................................................. 21
INTRODUCTION...................................................................................................................................................................................... 23
1 CANCER DU SEIN ET IMAGERIE .......................................................................................................................................... 27
1.1 Epidémiologie .................................................................................................................................................................. 27
1.2 Apports et limites de la mammographie .............................................................................................................. 29
1.3 Neovascularisation tumorale .................................................................................................................................... 31
1.4 Imagerie de l’angiogénèse .......................................................................................................................................... 34
2 OPTIMISATION DES PARAMETRES D’ACQUISITION EN ANGIOMAMMOGRAPHIE .................................... 53
2.1 Enjeux cliniques .............................................................................................................................................................. 53
2.2 Identification de différentes situations cliniques ............................................................................................ 54
2.3 Méthodes d’optimisation ............................................................................................................................................ 58
2.4 Résultats de l’optimisation des spectres d’acquisition en fonction des indications cliniques .... 72
2.5 Conclusion ......................................................................................................................................................................... 82
3 ANGIO-TOMOSYNTHESE : EVALUATION DES PERFORMANCES POTENTIELLES D’UNE FUTURE
MODALITE D’IMAGERIE ..................................................................................................................................................................... 83
3.1 Enjeux cliniques .............................................................................................................................................................. 83
3.2 Comparaison angiotomosynthese et angiomammographie : metriques de qualite image ........... 87
3.3 Nouveau fantome antropomorphique numerique du sein et simulation d’images......................... 93
3.4 Methodologie d’evaluation des images simulees par des observateurs humains.......................... 107
3.5 Etude de performance de l’angiomammographie ........................................................................................ 110
3.6 Etude de performance comparee entre angiotomosynthese et angiomammographie ............... 119

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4 BIOPSIES MAMMAIRES GUIDEES PAR STEREOTAXIE AVEC INJECTION DE PRODUIT DE CONTRASTE
127
4.1 Enjeux cliniques ........................................................................................................................................................... 127
4.2 Procédure d’un examen de biopsie stéréotaxique classique sans injection ..................................... 128
4.3 proposition d’un scenario pour la réalisation d’un examen de stéréotaxie avec injection de
produit de contraste .................................................................................................................................................................... 129
4.4 Evaluation de la recombinaison d’image de haute et basse énergie acquises à des temps
différents de l’injection ............................................................................................................................................................... 131
4.5 Conclusion ...................................................................................................................................................................... 144
5 CONCLUSIONS ET PERSPECTIVES .................................................................................................................................. 145
ANNEXE A : Histologie des cancers du sein ............................................................................................................................ 149
A.1 Le carcinome intracanalaire in situ (CCIS) ................................................................................................................ 149
A.2 LE Carcinome canalaire infiltrant (CCI) ...................................................................................................................... 149
A.3 Carcinome lobulaire infiltrant (CLI) ............................................................................................................................. 149
A.4 Autres carcinomes infiltrants .......................................................................................................................................... 150
ANNEXE B : Autres types de neovascularisation tumorale .............................................................................................. 151
ANNEXE C : Production de rayons X dans un appareil de mammographie .............................................................. 153
BIBLIOGRAPHIE .................................................................................................................................................................................. 155
LISTE DES PUBLICATIONS ET COMMUNICATIONS ............................................................................................................ 167
Articles dans des revues avec comité de lecture (acceptés) ...................................................................................... 167
Communications avec actes (acceptées) ............................................................................................................................ 167
Communications sans actes ..................................................................................................................................................... 168

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TABLE DES FIGURES
Figure 1-1 : Évolution du nombre de cas et de décès (barres) et des taux standardisés monde
correspondants (courbe, échelle logarithmique) chez la femme de 1990 à 2011 en France. ............................. 27
Figure 1-2 : Principales étapes du « Switch Angiogénique » La plupart des tumeurs débutent leur
croissance de façon avasculaire avant d’atteindre un état de dormance (1) caractérisé par un équilibre
entre prolifération et apoptose. Le « switch angiogénique » doit alors se produire pour permettre la
croissance de la tumeur. L’angiogenèse débute par la dilatation des vaisseaux (2), puis le bourgeonnement
vasculaire (3) et enfin la formation et la maturation de nouveaux vaisseaux (4). L’angiogenèse se poursuit
tout au long de la croissance tumorale afin d’assurer un apport correct en oxygène et nutriments (5)
(D’après Bergers G et Benjamin LE, Nature Reviews Cancer, 2003). ................................................................................. 32
Figure 1-3: Aspect normal (à gauche) et anormal (à droite) de la vascularisation en microscopie
électronique à balayage et selon une représentation schématique. ............................................................................... 33
Figure 1-4: Cinétiques de prise de contraste en IRM du sein avec injection de produit de contraste. ............ 37
Figure 1-5: Cinétique de rehaussement en scanner mammaire des tumeurs mammaires malignes et
bénignes dans l’étude de Perrone et al (2008). ....................................................................................................................... 42
Figure 1-6 : Schéma de la technique d’angiotomosynthèse en approche temporelle. ............................................ 49
Figure 1-7 : Schéma de la technique d’angiotomosynthèse en approche double énergie. ................................... 50
Figure 1-8 : Schéma de la technique d’angiotomosynthèse utilisée dans l’étude de Carton et al {Carton,
2010 } .......................................................................................................................................................................................................... 51
Figure 1-9 : Illustration d’une prise de contraste tumorale en anneau sur des images d’angiotomosynthèse
double énergie (A) et temporelle (B) de la publication de Carton et al {Carton, 2010 }. Les artéfacts de
mouvement bien mis en évidence au contact du clip mis en place lors de la biopsie mammaire
apparaissent nettement majorés sur les images d’angiotomosynthèse temporelle en comparaison à celles
d’angiotomosynthèse double énergie. De même l’appréciation du rehaussement interne de la tumeur est
mieux analysable en technique double énergie qu’en technique temporelle. ............................................................ 52
Figure 2-1 : Schéma d’un détecteur à panneau plat à base de silicium amorphe ..................................................... 59
Figure 2-2 : Etapes de conversion des photons X en données numériques dans le détecteur plat à base de
silicium amorphe ................................................................................................................................................................................... 59
Figure 2-3 : Cristaux d’iodure de césium constituant la couche de scintillateur du détecteur ........................... 60
Figure 2-4: Photographie du fantôme contenant 5 inserts d’iode de 1 mg I/cm2 (ligne supérieure) et 5
inserts d'iode de concentrations croissantes de 0,25 à 4 mg I/cm² d'iode (ligne inférieure de gauche à
droite) ......................................................................................................................................................................................................... 67
Figure 2-5: Photographie des acquisitions du fantôme contenant des inserts d'iode associé à 2 plaques
CIRS de 2cm d’épaisseur sur le Senographe DS® en mode mammographie et stéréotaxique (sans grille
anti-diffusante) ....................................................................................................................................................................................... 68
Figure 2-6: Photographie du fantôme CDMAM ........................................................................................................................ 71