La tomodensitométrie en double énergie : une avancée dans l'identification radiologique des lithiases uriques

25 octobre 2008

Auteurs : D. Vandervaeren, J. Kirsch
Référence : Prog Urol, 2008, 9, 18, 562-565

La perspective d’un traitement par lyse chimique et l’opportunité d’une prophylaxie efficace sont les enjeux de la reconnaissance précoce de la lithiase urique qui compte jusqu’à 10 % des lithiases. À ce jour, elle n’était possible qu’à posteriori, par l’analyse chimique d’une lithiase expulsée. Ni la biologie ni la radiologie n’apportaient une contribution valable à ce sujet. La tomodensitométrie en « double énergie » semble combler cette lacune. Ce concept, connu depuis les années 1970, accède maintenant à la routine clinique grâce à la commercialisation du scanner bitube.




 



La maladie lithiasique est une pathologie fréquente, plus particulièrement dans nos pays industrialisés où elle touche cinq sur 1000 patients. Son caractère récidivant et les paroxysmes douloureux qu'elle provoque en font un mal particulièrement redouté.

Si les lithiases urinaires sont majoritairement composées de calcium sous différentes formes (75 % des lithiases), la proportion de lithiases uriques peut atteindre 10 %.

Ces deux formes de cristaux se distinguent nettement l'une de l'autre : la première est radio-opaque, insoluble et sa prévention médicale n'est possible que dans quelques cas peu fréquents. La deuxième est radio-transparente, soluble en milieu alcalin, et résistante à la fragmentation extracorporelle. Sa prévention est aisée à mettre en œuvre et efficace.

Il est donc important de déterminer dès que possible la nature urique d'une lithiase pour entreprendre un traitement optimal et orienter le patient vers une prophylaxie adaptée.

À ce jour, l'apport de la biologie est limité. Il n'existe pas de corrélation suffisante entre le taux d'acide urique sérique ou urinaire d'un patient et la composition chimique d'une lithiase qu'il a formée.

L'analyse chimique représente le seul moyen de déterminer la composition d'une lithiase. Cette donnée n'est pas toujours disponible, soit parce qu'il s'agit d'un premier épisode lithiasique, soit qu'aucun calcul n'a pu être récupéré et analysé précédemment.

Si on se tourne vers l'imagerie médicale, les deux techniques radiologiques les plus couramment utilisées dans le diagnostic des lithiases sont l'abdomen sans préparation et la tomodensitométrie.

Sur l'abdomen sans préparation, les lithiases d'acide urique, radiotransparentes, ne sont pas visibles. Mais les lithiases, même calciques, ne le sont pas non plus lorsqu'il s'agit d'un petit calcul, lorsque le patient est obèse, lorsque le cliché pas assez pénétré ou encore, lorsque la lithiase est masquée par une structure osseuse ou intestinale.

Il est acquis qu'une spirale d'acquisition tomodensitométrique sans injection constitue actuellement le moyen le plus simple et le plus sûr pour établir la présence d'une lithiase du système urinaire quelle que soit sa localisation. On a dès lors tenté d'établir une corrélation entre la densité mesurée d'une lithiase et sa composition. Des études ont été menées pour caractériser ex vivo la densité des différents composants chimiques constituants les lithiases [1]. Mais les influences du milieu environnant constituent un biais pouvant entraîner des erreurs dans l'utilisation in vivo des valeurs de référence établies in vitro [2].

C'est pourtant à la tomodensitométrie qu'il reviendra d'apporter la contribution la plus déterminante dans la définition in vivo de la nature urique d'une lithiase par la mise au point de la technique dite de « double énergie ».


Principe de la méthode


Le principe de tout examen tomodensitométrique est basé sur la différence d'absorption des rayons X par les tissus investigués. L'atténuation obtenue dépend des propriétés physiques du tissu, notamment de son poids moléculaire. Mais elle dépend également de l'énergie appliquée. La différence d'atténuation induite par deux rayons d'énergie différente (80 et 140Kv) sur une même lithiase dépend du poids moléculaire de cette lithiase. Cette différence n'est pas de même amplitude pour une lithiase urique et pour une lithiase calcique. Il est donc possible de les différencier (Figure 1).


Figure 1
Figure 1. 

Cet abaque positionne chaque composant en un point, résultant du rapport entre l'atténuation obtenue à 80kV et celle à 140kV chiffrée en unité Hounsfield (UH) (avec l'autorisation de Siemens).




Comme le calcium est de poids moléculaire nettement plus élevé que l'acide urique essentiellement composé de carbone, la distinction entre les deux est nette et fiable, comme nous avons pu nous-mêmes le constater après bientôt une année d'utilisation. Le constructeur a choisi arbitrairement de colorer l'acide urique en rose, les lithiases calciques en bleu (Figure 2, Figure 3).


Figure 2
Figure 2. 

En haut : acquisition monotube conventionnelle. Multiplanar Reconstruction (MPR). Reconstruction coronale du rein droit montrant une lithiase pyélique de 8mm de grand axe. En bas : acquisition en « double énergie » ; la lithiase pyélique se colore en bleu, au même titre que le corps vertébral voisin. Elle est composée de calcium.




Figure 3
Figure 3. 

En haut : acquisition monotube conventionnelle. Multiplanar Reconstruction (MPR). Reconstruction coronale du rein gauche montrant une lithiase pyélique de 13mm de grand axe. En bas : acquisition en « double énergie » ; la lithiase pyélique se colore en rose. Elle est composée d'acide urique.




Le concept d'un examen en « double énergie » date des années 1970 mais n'avait pas encore pu être appliqué en routine clinique. La mise au point récente d'un scanner à double tube (Siemens médical – Forscheim) a apporté une avancée appréciable dans ce domaine.

Le dual source computerised tomograph (DSCT) a été mis au point dans le but d'améliorer la résolution temporelle des examens tomodensitométriques, notamment dans les coronarographies computerisées. L'acquisition par le DSCT se fait par deux tubes à RX émettant simultanément. Ils sont montés à 90° et couplés à deux rangées de détecteurs distincts.

En pathologie lithiasique, puisqu'il dispose de deux sources de rayonnement, le DSCT peut soumettre la lithiase simultanément à deux rayonnements d'intensité différente (80 et 140Kv). Pour une même lithiase, chaque rangée de détecteurs enregistrera donc une atténuation différente. En utilisant un logiciel approprié, l'ordinateur calculera le rapport entre l'atténuation obtenue à chacune des deux intensités, sachant que ce rapport possède une valeur spécifique à la lithiase urique [3, 5, 6].

Pratiquement, au terme d'une acquisition conventionnelle monotube à blanc et à basse dose destinée à diagnostiquer la lithiase, le segment où la lithiase a été localisée est soumis à une deuxième acquisition, réalisée en « double énergie ».

Théoriquement, la dose d'irradiation est supérieure à une acquisition conventionnelle puisqu'à cette dernière s'ajoute une acquisition en « double énergie ». Toutefois, cette deuxième acquisition porte sur un segment très court limité à la zone où le calcul a été repéré. La dose totale n'est donc que légèrement supérieure à la dose appliquée pour un examen standard [4].

Le volume de la lithiase constitue une limite à la technique, puisqu'en dessous de 3mm la distinction est incertaine.

La technique ne permet pas non plus de faire la distinction entre les différentes lithiases de composition calcique.

Les lithiases de cystine (1 à 2 % des lithiases) présentent un aspect bigarré comme les calculs mixtes associant calcium et urique.

Les sondes en JJ se colorent également en bleu ou en rose d'après leur composition chimique. Cette différence permet de distinguer plus aisément une lithiase urétérale d'une sonde en JJ montée dans l'uretère, par exemple, dans le suivi après fragmentation. Cela implique d'adapter la composition de la sonde utilisée (et donc sa couleur sur les clichés tomodensitométriques) au type de calcul traité.

Il est à signaler que deux autres concepts seront commercialisés à court ou moyen terme utilisant soit des détecteurs sandwich, soit des variations rapides de tension au tube. Comme le système à double tube que nous utilisons, les scanners disposant de tel système permettront l'usage du procédé de « double énergie ».


Conclusion


L'examen tomodensitométrique en « double énergie » permet d'identifier la nature urique d'une lithiase. Elle permet ainsi d'orienter sans délai le patient vers un traitement de lyse chimique en lui évitant, si possible, un traitement lithotrypsique peu efficace et itératif ou peut-être une extraction endoscopique dangereuse. Elle autorisera la mise en œuvre sans délai d'une prophylaxie diététique et médicamenteuse efficace. Comme il s'agit d'une prophylaxie au long cours, elle nécessite d'être fondée sur une conviction diagnostique.

L'examen tomodensitométrique en « double énergie » constitue l'approche la plus efficace à cet égard, pour les lithiases d'un calibre supérieur à 3mm.



Références



Chevreau G., Mozer P., Renard-Penna R., Mallet A., Daudon M., Conort P., et al. Estimation tomodensitométrique de la composition des calculs urinaires Prog Urol 2007 ;  6 (suppl. 1) : 012
Grosjean B., Sauer B., Daudon M., Blum A., Felbinger J., Hubert J. Détermination de la composition chimique de calculs rénaux en scannographie. Influence du milieu environnant Prog Urol 2007 ;  6 (suppl. 1) : 013 [cross-ref]
Johnson T.R.C., Krauss B., Selmair M., Becker C. Material differentiation by dual energy CT: initial experience Eur Radiol 2007 ;  17 (6) : 1510-151710.2007/00330-006-0517-6 [cross-ref]
Kirsch J, Hamoir X, Ghekiere O, Dupont M, Salovic D, Bouziane T. CT 64 bi-tube versus CT 16 ou 64 : du luxe ou du nouveau ? Le thorax. Ann Sepur 2007 : « Le thorax » 53–61. Sauramps médical.
Primak A.N., Fletcher J.G., Vrtiska T.J., Dzyubak O.P., Lieske J.C., Jackson M.E., et al. Noninvasive differenciation of uric acid versus non-uric acid kidney stones using dual-energy CT Acad Radiol 2007 ;  14 (12) : 1441-1447 [cross-ref]
Graser A., Johnson T.R., Bader M., Staehler M., Haseke N., Nikolaou K., et al. Dual energy CT characterization of urinary calculi: initial in vitro clinical experience Invest Radiol 2008 ;  43 (2) : 112-119 [cross-ref]


Pour en savoir plus



 
Michael GJ. Tissue analysis using dual energy CT. Australas Phys Eng Sci Med; 15:75–87.




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