Principes et applications en ostéo-articulaire de la articulaire de la

Principes et applications en
ostéo--articulaire de la
ostéo
soustraction en
radiographie standard
double énergie
A. LEQUERE, D. PETIT
Imagerie Guilloz CHU NANCY
(Pr. A. Blum)
Cas particulier de l’évaluation
des prothèses de hanche
•
•
•
•
•
•
Arthroplastie de hanche
Techniques d
d’évaluations
évaluations
Arthrographie par soustraction
Explications
Applications
Conclusion
Arthroplastie de hanche
• les prothèses de hanche sont de plus en
plus répandues (y compris chez les jeunes)
en France, chiffre PMSI 2005 :
138 713 arthroplasties
dont 120 494 de 1e intention
et 18 219 de reprise
• en place pour un durée de plus en plus
longue, du fait de l’augmentation de
l’espérance de vie
Arthroplastie de hanche
• une des complications les plus fréquentes
est le descellement de prothèse
7-13% dans les 10 premières années
Arthroplastie de hanche
• le descellement est défini comme une
absence de fixation entre os et prothèse. Se
forment alors des espaces et des cavités
autour de la prothèse,
prothèse la rendant mobile et
instable
• il est dû
dû à la migration de particules issues
du frottement de la prothèse. La réaction
inflammatoire entraîne une résorption
osseuse, et donc une désolidarisation ososprothèse
Arthroplastie de hanche
• nombreuses techniques d’évaluation des
prothèses
- radiographies standard
- scintigraphie osseuse
- scanner
• mais aucune ne donne entière satisfaction,
d’où la recherche d’une méthode plus
performante
Arthrographie
• proposée depuis de nombreuses années
j
de p
produit de contraste dans
• injection
l’articulation coxocoxo-fémorale sous contrôle
radiologique
Arthrographie
• diagnostic de descellement si passage
de produit de contraste entre l’os et la
pièce acétabulaire ou entre l’os et la tige
d lla prothèse
de
thè
• limitée du fait des hautes densités de
l’iode et du métal (prothèse), d’où
nécessité de soustraction
Arthrographie
Soustraction temporelle par masque
• réalisée à l’aide d’un amplificateur de luminance
• réalisation d’un masque, puis injection du produit de
contraste
é
ité d
de l’i
l’immobilité
bilité parfaite
f it d
du patient
ti t
• nécessité
• seule une incidence possible
• aucune information récupérée sous la prothèse soustraite
Musculoskeletal
Imaging
Companion
Arthrographie
Soustraction par Double Energie
• réalisée à l’aide d’un capteur plan dont les avantages
classiques sont :
- DQE élevé ( Detective Quantum Efficiency
= efficacité quantique de détection)
donc réduction de la dose
- ergonomie
- fluidité de travail, productivité
Arthrographie
Soustraction par Double Energie
• la Double Energie ( = DE) utilise la différence d’absorption
des tissus entre des faisceaux de rayons X de différentes
énergies
• ainsi 2 expositions sont réalisées dans un délai de 200 ms
- un cliché haute tension (120(120-130 kV)
- un cliché basse tension (70(70-80 kV)
• initialement prévue pour la radio pulmonaire
Arthrographie
Soustraction par double énergie
• puis sont calculées, à l’aide d’un algorithme
- une image « standard »
- une image « os »
- une image « tissus mous »
Explications
• Pour mémoire:
– kV = potentiel/tension appliquée au tube à rayons X
– keV = unité d’énergie des photons
L’énergie moyenne du faisceau en keV est environ
égale au 2/3 de la tension
ex : pour une tension à 100 kV, le pic maximum se situe
aux alentours de 70 keV
Explications
• le résultat de l’algorithme de soustraction dépend de :
- variations de densité du matériau à haute et basse énergie
- nombre de photons
- spectre énergétique réel des photons
Explications
• les métaux ont tous une densité et une masse atomique Z
élevées
celles du Titane le sont un peu moins,
l’absorption des rayons X est donc moins importante
• mais attention au phénomène de saturation si le cliché est de
trop basse énergie
Mémo :
densité
Z
Titane
5
22
Chrome
7,19
24
Cobalt
8,92
27
Acier/Fer
8
26
NB: l’acier est constitué à 99% de Fer
Chrome Cobalt
Titane
Acier
ainsi le Titane se
comporte
différemment des
autres métaux
(Acier ou
encore ChromeChromeCobalt)
Explications
• mais attention à délivrer suffisamment de photons (mAs),
sinon le Titane se comportera comme les autres métaux, et
restera blanc
l’algorithme ne détectera alors aucune différence entre
chacun
h
des
d 2 clichés
li hé
Explications
• le spectre énergétique des photons dépend :
- de la tension appliquée au tube
- des tissus traversés
phénomène de durcissement de faisceau de rayons
p
y
X
= les basses énergies du faisceau sont absorbées par
les tissus, ainsi on note l’augmentation de l’énergie
moyenne du faisceau
Explications
• l’absorption de chaque tissu est représenté par une courbe,
qui est fonction de l’énergie du faisceau de rayons X
• à une énergie donnée, plus l’écart entre ces courbes est
important, plus il y aura de contraste sur l’image
Explications
• pour chaque produit de contraste, on parle de pic
d’absorption ( = KK-edge) en fonction de l’énergie moyenne
du faisceau
• ainsi, à une énergie donnée, un tissu absorbe à son
maximum
i
lle ffaisceau
i
d
de rayons X
Explications
• les histogrammes suivants compare les absorptions de
différents matériaux à haute et à basse énergie
• la seule différence notable concerne l’iode ; à 30 keV, son
absorption est faible, alors qu’à 40 keV, son absorption est
élevée en effet le pic d’absorption de l’iode se situe aux
alentours de 33 keV
Explications
• ainsi, lors d’arthrographies de prothèses en acier ou encore
chrome--cobalt, pour améliorer le contraste, le produit de
chrome
contraste à conseiller est l’iode
• mais, avec la DE, le cliché de basse énergie doit avoisiner les
33 keV pour obtenir le meilleur résultat possible
Explications
• pour les arthrographies de prothèses en titane, et pour éviter
le phénomène de saturation, dans la DE, le cliché de basse
tension doit avoir une énergie moyenne un peu plus élevée
• le gadolinium s’avère donc être le produit de contraste le plus
adéquate pour obtenir un bon contraste
Explications
• le cliché de basse énergie doit être égaler celle du pic
d’absorption du gadolinium
• sur cette étude, environ 60 keV
Applications
Cas concret :
Alors que sur le cliché
standard, l’iode se
confond avec la
prothèse.
Sur le cliché dit « os »,
on voit parfaitement
son passage entre
la tête de la prothèse
et le fond du cotyle.
Applications
Cas concret :
Mais attention, dans ce
type de prothèse, il est
normal que l’iode
s’insinue entre le cotyle et
la pièce acétabulaire.
En revanche, on
remarque une usure du
cotyle.
Applications
Cas concret :
Toujours d’après le cliché
« os »,on pourrait croire à un
passage d’iode entre la
ti
tige
d
de lla prothèse
thè ett le
l fût
diaphysaire fémoral.
Attention à bien regarder
les densités sur les clichés
avant préparation, car
l’iode et le ciment présente
le m
même
ême comportement !
Conclusion
La technique de Double Energie présente les mêmes avantages
que le travail standard sur capteurcapteur-plan, à savoir :
rapidité, ergonomie, réduction de dose, prise en charge aisée de
patiente difficille (clichés réalisables aussi bien en charge que
couché).
La DE permet également d’ajuster les procédures (produit de
contraste, énergie des clichés) en fonction du type de prothèse
afin d’obtenir le meilleur résultat possible.
Dans l’avenir, on peut même
même envisager utiliser cette même
technique couplé au scanner (arthroscanner en double énergie).
Remerciements
Gerhard Brunst (GE)
Professeur Alain Blum
Service imagerie GUILLOZ
Fin