Apport du scanner de dernière génération dans le bilan pré-opératoire du cancer du rein

28 mars 2003

Mots clés : Cancer, Rein, imagerie, tomodensitométrie, scanner multibarrette.
Auteurs : GIMEL P., HUBERT J., IOCHUM S., FEUILLU B., MANGIN P., BLUM A.
Référence : Prog Urol, 2002, 12, 1310-1317
L'évolution technologique en matière d'imagerie se fait au rythme des progrès de l'informatique, avec une vitesse d'acquisition des images et une finesse de reconstruction sans cesse croissantes. Après l'apparition il y a quelques années du scanner à acquisition spiralée, la multiplication des détecteurs (scanner multibarrette) ouvre de nouvelles possibilités d'exploration, notamment en matière de tumeur rénale, où les renseignements fournis pour sa caractérisation, ses rapports anatomiques vasculaires, son bilan d'extension, placent l'exploration scanographique en tête des examens d'imagerie.
Le développement des chirurgies partielle (où le dépistage des lésions satellites est indispensable) et mini-invasive laparoscopique profitera pleinement de ces progrès de l'imagerie qui permettent de mieux anticiper les difficultés opératoires (nombre, situation et ramifications des artères et veines ou de leurs collatérales, thrombus veineux, rapports avec la voie excrétrice...).
L'acquisition volumique permet une représentation de ces éléments dans les différents plans de l'espace, facilitant l'interprétation des images.

Le traitement de référence des adénocarcinomes rénaux reste la néphrectomie élargie par chirurgie conventionnelle, mais, de plus en plus, les urologues sont amenés à pratiquer une chirurgie partielle, ou une chirurgie mini-invasive laparoscopique. Pour ces nouvelles approches, le bilan pré-opératoire revêt une importance encore plus grande afin de bien sélectionner les patients candidats à ce type de chirurgie. En effet, la laparoscopie est classiquement réservée aux cancers de stade T1,T2, N0 M0, ce qui impose une estimation pré-opératoire précise de la taille de la tumeur et de l'envahissement loco-régional. La chirurgie partielle de principe, si elle apporte l'avantage d'une préservation néphronique, est controversée du fait de la multifocalité potentielle des cancers du rein.

Le bilan scanographique doit être très performant afin de guider un geste chirurgical potentiellement difficile. Il doit être en mesure de préciser la localisation de la tumeur, son extension en profondeur dans le rein et ses relations avec le système excréteur. Il doit détecter des lésions satellites, fournir une cartographie vasculaire détaillée, démontrer les variantes anatomiques et préciser les rapports du rein avec les structures de voisinage [7].

L'imagerie est maintenant à même de fournir de plus en plus de renseignements utiles à l'urologue :

- La caractérisation de la tumeur (nature, taille, rapports avec les cavités...) ;

- La présence de lésions satellites intra-parenchymateuses qui limiteraient les possibilités de chirurgie partielle ;

- Un bilan artériel : situation et nombre des artères, particulièrement utile lors d'abords à champ opératoire réduit comme c'est le cas en laparoscopie, ou pour une chirurgie partielle ;

- Un bilan veineux : anatomie veineuse, collatérales (lombaires...), thrombus veineux rénal ou cave ;

- L'extension ganglionnaire et métastatique viscérale ;

- L'extension osseuse.

Les données concernant la valeur du scanner multibarrette dans le bilan préopératoire des cancers du rein sont actuellement très limitées mais il est probable que ses performances assoient cette technique comme examen de première intention.

Il représente la technique d'imagerie la plus complète :

Pour certaines équipes, l'angiographie est nécessaire avant néphrectomie partielle, mais ses indications se réduisent au fur et à mesure que les performances du scanner augmentent [25]. L'IRM est réservée aux patients chez qui l'injection de produit de contraste iodé est contre-indiquée [23]. L'écho-doppler, avec injection de produit de contraste muni de logiciels d'analyse tissulaire, paraït prometteur, mais il conserve les limites classiques de l'échographie.

Cet article fait la mise au point sur l'apport des scanners de dernière génération (spiralé multidétecteur) dans l'évaluation pré-opératoire des tumeurs du rein.

RAPPELS TECHNIQUES

L'imagerie par scanner a fait des progrès considérables au cours des dix dernières années, avec trois grandes étapes : Le mode incrémental(acquisition tranche par tranche) a été le premier mode d'acquisition scanographique :

- Chaque coupe est obtenue alors que le patient est immobile : le tube et les détecteurs effectuent une rotation de 360° autour du patient en 1 à 4 secondes ;

- Les coupes sont obtenues les unes à la suite des autres, après déplacement du statif ;

- Le délai entre chaque coupe peut atteindre 10 secondes ;

- Plusieurs minutes sont donc nécessaires pour explorer un abdomen ; ce volume n'est pas explorable en une apnée ce qui entraïne des artefacts respiratoires et des coupes qui peuvent être chevauchées, jointives voire espacées.

En mode incrémental, des segments anatomiques peuvent rester inexplorés si l'acquisition de chaque coupe n'est pas réalisée à la même phase respiratoire (Figure 1).

Figure 1 : TDM mode incrémental : Une coupe TDM faite au même niveau rachidien, mais à des temps respiratoires différents recueille une image de niveaux différents sur le rein et peut passer à côté d'une petite tumeur.

Le mode hélicoidalou spiralé, apparu en 1992, permet une acquisition beaucoup plus rapide et en un seul temps de tout un volume [13] :

- Le tube et le détecteur tournent sans interruption pendant l'émission des rayons X, et la table d'examen avance de façon continue (Figure 2) ;

Figure 2 : TDM mode spiralé : le tube et le détecteur tournent sans interruption pendant l'émission des rayons X, et la table d'examen avance de façon continue.

- Tout le volume est étudié en une seule phase qui dure environ 30 secondes ;

- Des coupes peuvent être reconstruites en tout point du volume exploré.

Cette rapidité de l'acquisition permet :

- Une meilleure tolérance du patient qui bouge moins ;

- Une apnée pendant toute l'acquisition (et donc une absence de décalage entre les coupes) ;

- Un rehaussement intense et homogène des vaisseaux et des parenchymes ;

- Une étude des différentes phases grâce à des acquisitions successives. Le mode multicoupe(multibarrette ou multidétecteur ou matriciel) est la dernière évolution technologique majeure :

Un nouveau système de détection composé de l'association de plusieurs barrettes (ou détecteurs) permet une augmentation des vitesses de la table et de la rotation du tube à rayons X (0,5 seconde) [15].

Par rapport au scanner hélicoidal monobarrette :

- Le volume couvert par unité de temps est environ quatre fois plus important, ce qui réduit d'autant les temps d'acquisition, et permet de limiter la quantité de produit de contraste injectée [26] ;

- La résolution spatiale longitudinale est améliorée (permettant une exploration de volumes importants, sans sacrifier la qualité d'image) ;

- L'épaisseur de coupe peut être déterminée rétrospectivement (plusieurs épaisseurs de coupe sont réalisables a posteriori à partir d'une seule acquisition, en fonction des anomalies mises en évidence).

En dehors de la machine dont les performances techniques sont définies, il n'y a pas d'exploration scanographique standard : ses modalités doivent être adaptées à la pathologie étudiée [2]. La rapidité d'acquisition permise par ces nouveaux scanners (moins de 10 secondes pour une exploration abdomino-pelvienne) permet de cibler des temps très précis de la diffusion du produit de contraste [22].

Pour le bilan d'un cancer du rein, l'exploration abdominale comporte idéalement les phases suivantes (Figure 3) :

Figure 3 : Les 4 phases d'exploration d'un cancer du rein : Cancer de la lèvre antérieure du rein gauche : a) Phase sans injection b) Phase artérielle c) Phase parenchymateuse d) Phase excrétoire.

1- Une phase sans injection pour déterminer le volume à explorer et rechercher les calcifications ou la graisse intra-tumorale.

2- Une phase artérielle très précoce, dont le rôle principal est de fournir une cartographie artérielle, et en particulier de la vascularisation intra-rénale [9, 30]. Par conséquent, elle doit être réalisée avec un timing très précis, lorsque les artères sont opacifiées mais avant que le rehaussement parenchymateux rénal ne les masque. L'utilisation d'un système de détection d'arrivée du bolus est donc particulièrement utile. Elle permet également de préciser le degré de vascularisation tumoral.

3- Une phase parenchymateuse ou néphrographique qui représente la meilleure phase pour délimiter le processus tumoral, détecter les petites lésions rénales, montrer clairement le système veineux, et révéler son éventuel envahissement tumoral [4, 7, 32].

4- Une phase excrétrice plus tardive, dont l'intérêt est de préciser avant néphrectomie partielle les rapports entre la tumeur et les cavités pyélo-calicielles. Si le traitement consiste en une néphrectomie totale élargie, elle peut être remplacée par un simple cliché radiographique de l'abdomen ou éventuellement un topogramme tardif (cliché réalisé sur la console du scanner, et dont la qualité s'approche de plus en plus de celle d'un ASP) afin de visualiser les uretères et les voies excrétrices (Tableau I).

Avec les nouveaux scanners, le temps d'examen a été raccourci pour le patient, mais s'est accru pour le personnel médical :

- Pour le patient, l'examen dure environ 15 min et est réalisé en externe;

- Pour le manipulateur en radiologie, le temps de travail varie entre 30 min et 1 h 30 en fonction de la difficulté de l'examen;

- Le temps médecin est également important puisqu'il varie de 10 min pour un dossier simple à plus de 30 min pour un examen plus complexe;

Il est cependant vraisemblable que l'évolution des consoles de traitement (post-traitement pré-défini, script pré-défini, recalcul et compilation plus rapides, gravage automatique et automatisation de certaines procédures) permette de réduire une partie de ce travail.

QU'ATTEND L'UROLOGUE DE L'IMAGERIE EN MATIERE DE TUMEUR RENALE ?

La caractérisation de la tumeur

Il est probable que l'augmentation de la résolution spatiale et l'analyse multiphasique améliorent la caractérisation des processus tumoraux. La détection des zones graisseuses ou des calcifications, l'identification des parois d'un kyste suspect, la mise en évidence de végétations ou de cloisons internes et la détermination de la vascularisation tumorale sont théoriquement améliorées, mais aucune étude à ce jour ne permet de l'affirmer (Figure 4).

Figure 4 : Caractérisation de la lésion : Angiomyolipome : a) Phase sans injection b) Phase artérielle c) Phase parenchymateuse.

Le volume tumoral est un élément qui détermine les possibilités chirurgicales et joue un rôle pronostique. Les mesures tumorales réalisées au scanner diffèrent des données chirurgicales [8, 10]. Ceci peut être lié à l'interruption de l'apport artériel lors de l'intervention, mais également à un problème de qualité des images et aux difficultés à choisir le meilleur axe de mesure.

La qualité des reconstructions multiplanaires permet maintenant des mesures dans l'axe vertical aussi précises que les mesures dans les autres plans, ce qui permet un calcul du volume tumoral.

Un bilan artériel

La vascularisation d'un rein provient d'une seule artère dans 70 à 80% des cas, mais il existe de nombreuses variantes : deux artères dans 20% des cas, trois artères dans 1 à 2% des cas et quatre artères dans 0,1% des cas. L'artère rénale droite est rétrocave dans plus de 95% des cas, mais lorsqu'il existe deux artères rénales droites, l'une des deux, généralement celle inférieure, a un trajet précave dans 30% des cas. Les artères accessoires peuvent naïtre de l'aorte entre T11 et les iliaques. Les artères ectopiques peuvent provenir des artères iliaques, mésentériques supérieure ou inférieure, de l'aorte sus-coeliaque, des artères gonadiques, de l'artère rénale controlatérale ou de l'artère colique droite [3].

Les modalités de division des artères rénales sont très variables, mais la bifurcation en une branche antérieure et une branche postérieure (rétropyélique) est relativement constante.

Un certain nombre de collatérales naissent de l'artère rénale et il existe un cercle anastomotique exorénal faisant intervenir les artères surrénaliennes inférieures, capsulaires, pyélo-urétérales, diaphragmatiques inférieures, lombaires et gonadiques [3].

Si la connaissance de ces variations anatomiques est sans grande importance lors d'une néphrectomie élargie à ciel ouvert, où le chirurgien adapte sa technique aux particularités anatomiques rencontrées, il peut être important de les connaïtre en pré-opératoire, lorsqu'on envisage une chirurgie partielle ou un abord mini-invasif avec champ opératoire réduit.

Enfin, afin de faciliter en per-opératoire la dissection, la ligature et la section des différents vaisseaux, il peut être utile d'identifier les rapports entre les artères et les veines. Par exemple, une division précoce rétrocave de l'artère rénale droite peut justifier un clampage inter-aortico-cave. L'abord per-coelioscopique d'une artère rénale se fera plus rapidement si l'on connaït sa situation par rapport au bord supérieur ou inférieur de la veine.

Le scanner apporte maintenant, avec une seule injection d'iode en intra-veineux, des images vasculaires de qualité rendant inutiles d'autres modes d'exploration plus invasifs (Figure 5) [9, 24, 29, 31].

Figure 5 : Bilan artériel : Artères rénales multiples et bifurcation artérielle exo-rénale.

Un bilan veineux

Les variations du système veineux rénal sont fréquentes et les collatérales sont nombreuses. Leur identification lors de l'exploration scanographique peut apporter une aide au chirurgien en lui permettant d'anticiper les difficultés per-opératoires [10], les veines fragiles étant souvent de dissection délicate, ceci particulièrement en laparoscopie (Figure 6).

Figure 6 : Bilan veineux : artère rénale à bifurcation précoce rétro-cave (flèches) veine rénale principale et réseau veineux péri-rénal (têtes de flèches).

Du côté droit, la veine rénale est le plus souvent unique, parfois multiple (15 à 25% des cas). La veine gonadique droite se jette dans la veine cave inférieure dans 75% des cas et dans la veine rénale droite dans 25% des cas. Deux veines gonadiques peuvent être présentes. La veine surrénalienne se jette dans la veine cave inférieure ou dans la veine rénale.

A gauche, la veine rénale est plus longue. Elle peut être pré-aortique (80-94%), rétro-aortique (1,8 à 3,4%) ou circum aortique (4,4 à 17%). Elle reçoit les veines surrénaliennes, gonadiques, lombaires et hémi-azygos avant de croiser l'aorte. L'anastomose réno-azygos ou arc réno-azygo-lombaire est inconstante (environ un quart des cas) [3, 18].

En cas de duplicité cave, la VCI gauche s'abouche généralement dans la veine rénale gauche.

Les veines lombaires s'ouvrent dans la partie postérieure de la veine cave inférieure. Leur nombre et leur mode d'implantation sont variables. Leur repérage et leur ligature, qui doivent être réalisés avant une cavotomie pour thrombectomie cave, sont facilités par leur visualisation sur le bilan pré-opératoire.

L'extension tumorale : le thrombus cave est généralement mixte, tumoral dans sa partie proximale et cruorique en distalité. La fréquence de l'extension à la paroi veineuse est corrélée au diamètre de la veine cave inférieure : un diamètre supérieur à 40 mm indiquerait une infiltration pariétale.

Le niveau supérieur du thrombus par rapport au foie, aux veines sus hépatiques, au diaphragme et à l'oreillette droite conditionne la technique chirurgicale et mérite donc d'être précisé.

Si classiquement, l'IRM est considérée comme le meilleur examen pour déterminer le niveau supérieur du thrombus, le scanner multibarrette, grâce à une exploration multiphasique et une bonne résolution spatiale longitudinale, est aujourd'hui l'examen le plus performant pour apprécier la thrombose cave, la collatéralité, et le plus souvent son extension (Figures 7 et 8) [32].

Figure 7 : Bilan veineux : Cancer du rein droit avec thrombus veineux cave, gonadique et urétéral : a) coupe axiale : thrombus cave b) coupe axiale : veine lombaire c) reconstruction frontale : envahissement urétéral (flèche) et de la veine gonadique (tête de flèche) remontant jusqu'à la veine cave d) reconstruction sagittale : thrombus rétro-hépatique non adhérent à la veine cave.
Figure 8 : Bilan veineux : Cancer du rein gauche avec thrombus veineux cave sous-hépatique. a) coupe axiale : thrombus de la veine rénale gauche et de la VCI, b et c) : reconstructions frontales, d) reconstruction sagittale.

Lésions satellites intra-parenchymateuses

La mise en évidence de lésions satellites à distance de la tumeur principale contre-indique la néphrectomie partielle. Ces lésions satellites méconnues pourraient en effet expliquer les 4 à 10 % de récidive tumorale après néphrectomie partielle [17, 21]. Ces lésions varient selon les séries entre 7 à 25% des cas de tumeurs sporadiques [13, 28, 34], sans qu'il n'existe de relation claire entre ces lésions satellites et la taille ou le grade de la tumeur principale [1, 12, 14, 19, 20, 28, 33]. Elles sont cependant légèrement plus fréquentes lorsque le stade augmente ou qu'il s'agit d'un carcinome tubulo-papillaire [14, 34]. Elles sont en général peu nombreuses, mais ce nombre peut atteindre 50. Leur très petite taille (quelques mm à 1 cm) explique la faible sensibilité du bilan d'imagerie (< 50%). Dans une étude récente, le scanner ne détectait que 23% des lésions satellites et l'échographie per-opératoire en révélait 40% [27].

Le scanner multibarrette possède un avantage théorique par rapport aux technologies antérieures dans la détection de ces lésions, mais il est peu probable qu'un jour les micro-foyers puissent être détectés (Figure 9).

Figure 9 : Lésions satellites intra-parenchymateuses : Cancer de la lèvre postérieure du rein droit et 2 lésions satellites de la lèvre antérieure.

Leur signification est cependant controversée : il est possible que ces micro-lésions ne deviennent jamais cliniquement significatives ou ne soient pas de réels cancers [16].

Une étude personnelle préliminaire, non encore publiée, réalisée sur 46 patients explorés par scanner multibarrette et ayant bénéficié d'une néphrectomie totale pour tumeur rénale avec coupes histologiques transversales de 4 mm d'épaisseur, montre l'existence de lésions satellites dans 19,5 % des cas. Le scanner multibarrette a permis de détecter 63,4 % des lésions satellites. Toutes les lésions de plus de 10 mm ont été diagnostiquées, et la détection des lésions comprises entre 3 et 10 mm a été améliorée, sans pouvoir encore détecter les lésions inférieures à 3 mm.

Extension ganglionnaire et viscérale métastatique

Les phases avant injection, artérielle et parenchymateuse permettent non seulement l'étude des reins mais également une exploration hépatique et abdominale complète.

Enfin, au décours de la phase parenchymateuse, il est aisé compte tenu de sa rapidité, de réaliser une acquisition thoracique à la recherche de métastases. Celle-ci remplace avantageusement le cliché thoracique sans générer de perte de temps.

Extension osseuse

L'oeil n'étant capable de distinguer au maximum que 60 niveaux de gris, il est impossible de visualiser sur une seule image les milliers de densités enregistrées. Il a donc été défini la notion de fenêtre qui détermine une plage de densité étudiée.

Pour l'étude des tissus mous, la fenêtre s'étend grossièrement de - 300 à + 300 UH (Unités Hounsfield ), ce qui ne permet pas de séparer des différences de densités osseuses. Pour étudier l'os et mieux visualiser une éventuelle métastase, il est nécessaire de choisir une fenêtre différente.

Cette étude des lésions osseuses se fait à partir de la même acquisition, mais nécessite donc une étude particulière (une "fenêtre osseuse") sur la console de post-traitement et des renseignements cliniques particuliers de la part du clinicien. (Figure 10).

Figure 10 : Bilan osseux : Métastase iliaque d'un adénocarcinome rénal. a) Fenêtre parenchymateuse b) Fenêtre osseuse.

Le transfert et le stockage des images

Si le film laser reste le support principal, il est économiquement souhaitable que seules les images pertinentes soient adressées au clinicien.

Un scanner abdomino-pelvien avec trois acquisitions représente plus de 500 images qu'il n'est plus possible de transmettre intégralement ni d'examiner coupe par coupe. Dans de nombreux cas, les images sont sélectionnées de façon automatique (1 sur 2, 3 ou 4) pour être transmises sur film, ou choisies par le radiologue qui sélectionne les images qui lui paraissent les plus pertinentes. Ceci peut parfois poser problème si le clinicien a des besoins différents, et nécessite donc une relation de confiance entre l'imageur et l'urologue, ainsi qu'une connaissance des besoins respectifs. Il est nécessaire de conserver l'ensemble des données de l'examen dans le service de radiologie (sur film ou support numérique) pour un éventuel complément d'information.

La transmission des informations sous forme dynamique (cine view) comportant les différents balayages et post-traitements (coupes axiales, reconstructions frontales, obliques, 3D...) est probablement une solution permettant à l'urologue de disposer du maximum d'images sans qu'il soit nécessaire de toutes les consulter une à une. Elle peut être réalisée facilement et à faible coût avec une cassette VHS ou mieux avec un CD Rom sur lequel est intégré un viewer Dicom qui permet de lire les images sur ordinateur.

C'est la solution adoptée par l'équipe de la Cleveland Clinic Foundation, qui réalise pour chaque patient une vidéo de 3 à 5 min. comportant le commentaire oral des différentes anomalies [5, 6].

Le développement des PACS et des réseaux devraient permettre, dans un avenir proche, de simplifier le problème en proposant quasiment en temps réel les images dynamiques (axiales ou reconstruites) sur l'écran de l'ordinateur du bureau du clinicien.

Conclusion

Le scanner multibarrette semble pour l'instant être la technique la plus complète dans l'exploration pré-opératoire d'un cancer du rein : c'est elle qui répond le mieux au cahier des charges établi par l'urologue pour l'imageur.

Elle permet une cartographie vasculaire pré-opératoire qui apporte un indéniable confort lors de l'intervention, en particulier en laparoscopie. La connaissance pré-opératoire du nombre et de la situation des vaisseaux permet de les disséquer avec un champ opératoire réduit. De même pour les éléments veineux où, même en chirurgie ouverte, il peut être intéressant de connaïtre les collatérales veineuses lombaires, lors de la chirurgie difficile d'un thrombus cave.

Il est à prévoir une amélioration encore importante des performances des scanners qui vont passer de 4 à 8, voire 16 rangées de barrettes ; le stockage et la transmission des images vont également évoluer.

Il est probable qu'à l'horizon 2005, la tomodensitométrie disparaisse dans sa forme actuelle : un région anatomique sera exploré en une seule rotation, et les images seront fournies non plus sous forme de coupes axiales, mais directement sous l'apparence d'un volume, dont les images pertinentes seront extraites par le radiologue ou éventuellement, directement par le clinicien...

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