L'urologie par ses images : Partie A chapitres 1 à 5

06 avril 2004

Mots clés : imagerie, UIV, Arétériographie, lymphographie, Cavographie, UPR, UCRM, échographie
Auteurs : J. Hubert, J.L. Descotes
Référence : Prog Urol, 2003, 13, 763-782
Chapitre I Urographie intra-veineuse
J. Hubert, J.L. Descotes Chapitre II Artériographie rénale
J. Hubert, J.L. Descotes Chapitre III Lymphographie - Cavographie
J. Hubert, J.L. Descotes Chapitre IV UPR - Opacification antegrade - UCRM
J. Hubert, J.L. Descotes Chapitre V Échographie
J. Hubert, J.L. Descotes, M. Claudon

CHAPITRE I. UROGRAPHIE INTRA-VEINEUSE

L'UIV a actuellement plus de 70 ans (les premières véritables UIV datent de 1928) et a longtemps été considérée comme le « gold standard » pour l'exploration de l'appareil urinaire. Malgré le développement considérable des autres techniques d'imagerie, elle reste pour l'instant largement utilisée par les urologues français, car elle permet une exploration morphologique et fonctionnelle de l'appareil urinaire, parce qu'elle est réalisée par tous les cabinets de radiologie, facilement accessible en urgence et que tous les urologues savent la lire.

I. PRINCIPES DE L'UIV

L'UIV peut montrer la totalité de l'appareil urinaire, du pôle supérieur des reins au méat uréthral, et notamment l'urothélium, avec une seule injection iodée.

Sa réalisation technique n'est pas stéréotypée et doit être adaptée à chaque cas.

1. Le cliché d'abdomen sans préparation

précède toute UIV, et comprend tout l'appareil urinaire (de la 11e côte au pubis) , à vessie vide ( après avoir fait uriner le patient immédiatement avant l'examen). (KUB : kidney-ureter-bladder des anglo-saxons)

Il permet la recherche d'anomalies osseuses, la recherche de calcifications anormales se projetant sur le tractus urinaire ; la qualité du cliché (milli-ampérage et kilovoltage choisis par le radiologue) est correcte lorsque les tonalités fondamentales (air, graisse, eau, calcium) sont bien visualisées : l'ombre du psoas et les contours des reins sont visibles (Figure 1).

Figure 1 : AUSP (cliché d'appareil urinaire sans préparation) ; il doit comporter la 11e côte et le pubis

2. Les clichés urographiques

sont réalisés après injection intra-veineuse de produit de contraste iodé hydrosoluble ; la dose injectée est fonction du poids du patient (1 ml/kg d'un produit de contraste à 30 g d'iode/100 ml ), patient à jeun depuis 4 heures (dans le but d'obtenir une vacuité gastrique).

Les clichés sont minutés en référence au début de l'injection; ce minutage permet une appréciation fonctionnelle des reins.

Différents temps sont analysés systématiquement et une comparaison entre les deux côtés est réalisée (Figure 2):

Figure 2 : Cliché à 10 mn. Retard d'excrétion gauche

- temps néphrographique, réalisé dans la première minute suivant l'injection, lorsque le produit se répand dans le réseau vasculaire parenchymateux puis est filtré par les glomérules. Une asymétrie peut être liée à un problème artériel rénal.

- le cliché à 5 mn ou temps secrétoire, correspond à l'arrivée du produit de contraste dans les cavités pyélo-calicielles. Un retard de secrétion témoigne d'une souffrance du parenchyme rénal ou correspond à un obstacle sur la voie excrétrice. L'iode commence à occuper les portions déclives chez le patient en décubitus, et ne se mélange pas avec des urines stagnantes dans une cavité urinaire dilatée.

- Le cliché à 10 mn ou temps d'excrétion, correspond au passage normal du produit de contraste dans l'uretère. Un obstacle de la jonction pyélo-urétérale se manifeste par un retard au temps d'excrétion

- 4 à 6 clichés sont ensuite réalisés à intervalles réguliers (en moyenne toutes les 5 mn) pour visualiser la morphologie et la dynamique de la voie excrétrice supérieure.

- les clichés pré, per et post-mictionnels, sont réalisés plus d'une heure après l'injection. Le cliché post-mictionnel doit être réalisé immédiatement après la miction (Figure 3).

3. Les clichés et techniques complémentaires

* Clichés minutés précoces, toutes les minutes, de la 1e à la 5e, permettent d'affiner l'étude du synchronisme de perfusion et de secrétion des deux reins. *Néphrotomographies

Cette technique permet d'effacer partiellement les structures en avant et en arrière des reins et une analyse plus fine :

- des calcifications des aires rénales sur les clichés avant injection

- du parenchyme rénal au temps néphrographique

- parfois du pédicule artériel rénal aux temps très précoces

Ces clichés, très utilisés autrefois, sont actuellement plus que contestables sur le plan de l'irradiation (Figure 4).

*Clichés tardifs, jusqu'à plus de 24 heures après l'injection, nécessaires dans certains syndromes obstructifs avec important retard de secrétion et néphrogramme persistant. *Clichés en hyperdiurèse (injection de Lasilix®), destinés à explorer le lavage des cavités, et mettre en évidence un obstacle partiel. Ils sont indiqués en particulier lorsqu'on suspecte un syndrome de la jonction pyélo-urétérale (Figure 5).

*Incidences de face vraie ou de profil vrai du rein (Figure 6).

*La compression urétérale, appliquée par un ballon ou une sangle abdominale qui comprime temporairement les uretères en regard du promontoire permet de dilater et de mieux visualiser les cavités hautes lorsqu'elles sont mal remplies (contre-indiquée en cas de colique néphrétique, d'anévrisme de l'aorte).

De plus cette compression diminue l'épaisseur, donc le rayonnement diffusé et bloque les mouvements respiratoires abdominaux, diminuant d'autant le flou cinétique (Figure 7).

II. LES PRODUITS DE CONTRASTE IODES

Les premiers produits de contraste mono-iodés datent de 1928, les diiodés de 1930, Les triiodés modernes, hydrosolubles, datent des années 1950, au départ de haute osmolalité HOCM (high osmolality contrast media), puis depuis 1977 de basse osmolalité (LOCM). S'il n'est pas prouvé que les uns apportent une supériorité diagnostique par rapport aux autres, ils se différencient par leur toxicité générale ou locale (très faible pour les LOCM) et leur prix (LOCM > HOCM),

Après injection intra-veineuse, le produit iodé diffuse au niveau artériel, est filtré par les glomérules, puis il est concentré dans les tubules proximaux, par réabsorption de l'eau. Dans le tubule distal se produit une dilution par diurèse osmotique liée à l'hyperosmolarité du produit de contraste. Le produit est ensuite éliminé dans la voie excrétrice urinaire ; les papilles au fond des calices sont atteintes 2 à 3 mn après l'injection.

L'aspect des cavités varie selon le type de produit de contraste utilisé : avec les produits « classiques » hyperosmolaires, la diurèse induite explique des cavités « trop belles » ou « hypotoniques » et d'assez faible densité ; avec les produits de faible osmolalité, la diurèse induite est faible, le contraste des images est meilleur et le péristaltisme urétéral est toujours visible.

III. QUEL EST L'AVENIR DE L'UIV ?

Depuis la fin des années 90, un certain nombre de publications annoncent la fin de l'UIV telle qu'elle est familière aux urologues [1, 5].

Le nombre d'UIV réalisées chaque jour par un service de radiologie a effectivement diminué de façon considérable au cours des 10 dernières années, au profit du scanner qui est plus performant pour de nombreuses pathologies urinaires comme les tumeurs, les traumatismes, les infections fébriles, les hématuries, et bientôt la pathologie obstructive lorsque les images seront systématiquement fournies sous forme dynamique (cine-view) et de reconstructions multiplanaires.

L'avantage essentiel de l'UIV est d'apporter en quelques clichés une vue complète de l'anatomie de l'arbre urinaire avec des détails de l'urothélium jusqu'ici non égalées par les techniques modernes d'imagerie, tout en donnant une idée de la fonction rénale (quoique restreinte, se limitant à un parenchyme normalement, mal ou non visualisé) [2].

Elle garde donc pour l'instant l'avantage d'une résolution spatiale supérieure pour :

- l'exploration de l'uretère (lésions urothéliales, sténose BK, urétérites)

- les anomalies congénitales du haut appareil (JPU, duplication, urétérocèle, ectopie...)

- le bilan pré-opératoire, avant LEC ou urétéroscopie

- la surveillance post-opératoire (pyéloplastie ...)

Pour les uro-scanners, les clichés d'urographie sont actuellement réalisés après l'examen tomodensitométrique, en changeant le patient de salle. Les topogrammes ou scout view réalisés sur la table du scanner pour le repérage des coupes ont en effet une résolution insuffisante.

Il est certain que les nouveaux scanners volumiques permettront dans un proche avenir la réalisation de clichés d'une qualité équivalente aux clichés radiographiques avec l'avantage d'une acquisition « volumique » et non réduite à une projection unidirectionnelle antéro-postérieure comme en UIV. Les avantages considérables qu'ils apportent pour l'analyse tissulaire le feront remplacer définitivement les clichés argentiques de l'UIV.

L'UIV n'est pas morte mais elle évolue, comme nombre d'explorations complémentaires et son évolution naturelle est l'uro-scanner.

Aux urologues d'apprendre la nouvelle sémiologie radiologique, pour la maîtriser aussi bien que celle de l'UIV.

Références

1. AMIS ES Jr Epitaph for the urogram. Radiology 1999, 213 : 639 ­ 640

2. DALLA PALMA L What is left of i.v. urography? Eur radiol 2001, 11 : 931 ­ 939

3. DUNNICK NR, SANDLER CM, NEWHOUSE JH, Amis ES Jr. Textbook of Uroradiology, 3d edition, Lippincott Williams & Wilkins

4. HATTERY RR, WILLIAMSON B JR, HARTMAN GW, LEROY AJ, Witten DM Intravenous urographic technique. Radiology 1988, 167 : 593 ­ 599

5. LAISSY JP, ABECIDAN E, KARILA-COHEN P, RAVERY V, SCHOUMAN-CLAEYS E. UIV, examen du passé sans avenir ? Prog Urol. 2001 Jun;11 (3): 552-61

6. MOREAU JF, AFFRE J . L'urographie intraveineuse, Les clefs de l'interprétation. Flammarion ed, , Paris 1979

7. PAPANICOLAOU N. Urinary tract imaging and intervention : basic principles. In Campbell's Urology, 3d edition : 170 ­ 177

CHAPITRE II. ARTÉRIOGRAPHIE RÉNALE

Opacification de l'artère rénale par l'injection d'un produit de contraste en intra-artériel, cette exploration est rarement réalisée actuellement, à titre diagnostique, en raison des progrès des autres méthodes d'imagerie (TDM, IRM, Doppler couleur)

I. TECHNIQUES

La voie de Dos Santos consistait en une ponction directe de l'aorte abdominale sus-rénale à l'aiguille ; elle permettait une aortographie sans possibilité de cathétérisme sélectif des rénales. Son caractère invasif, chez un patient sous anesthésie en procubitus explique son abandon complet au profit de la voie rétrograde.

La voie de Seldinger est la seule utilisée actuellement : *Par ponction artérielle au niveau fémoral (ou parfois huméral), sous anesthésie locale, et après mise en place d'un tube guide au point de ponction (Desilet), un cathéter peut être monté en rétrograde jusqu'au dessus de l'émergence des artères rénales. Après réalisation d'une aortographieglobale qui permet de repérer les ostia des artères rénales, un cathétérisme sélectif peut être réalisé pour effectuer une artériographie rénale sélective, apportant des images de meilleure qualité pour des quantités de produit de contraste plus faible (Figures 1, 2) .

*Des gestes complémentaires endo-luminaux peuvent être associés comme une embolisation sélective ou une angioplastie avec mise en place de stent ; l'injection intra-artérielle d'angiotensine avait été proposée pour tenter d'affiner le diagnostic d'hypervascularisation tumorale. *Pour visualiser les différentes branches artérielles, différentes incidences sont réalisées : face, face vraie, profil, profil vrai de rein.

Elle a bénéficié des mêmes importants progrès du matériel qu'en cardiologie interventionnelle (guides, cathéters...), d'une amélioration de la radioprotection, de l'utilisation de nouveaux produits de contraste.

Avec les progrès des angio-IRM, angio-scanner et échographie Doppler, les indications de l'artériographie rénale sont en pratique limitées aux gestes thérapeutiques endo-vasculaires : *traitement de sténoses artérielles *embolisation pour hémorragie post-traumatique ou rupture vasculaire tumorale, pour malformations artério-veineuses congénitales ou acquises, ou parfois embolisation pré-opératoire d'une tumeur (Figure 3) .

II. LES CHELATES DE GADOLINIUM EN ARTERIOGRAPHIE

Les produits de contraste iodés sont dangereux chez les insuffisants rénaux et peuvent être responsables d'une décompensation aiguë les faisant basculer vers la dialyse.

Pour permettre malgré tout la réalisation de procédures d'angiographie interventionnelle parfois nécessaires, différentes équipes ont proposé l'utilisation de Gadolinium, produit réputé non néphrotoxique, en remplacement des produits iodés.

Cependant, en IRM, le Gadolinium est utilisé à de faibles doses, suffisantes pour modifier le temps de relaxation des tissus, mais insuffisantes pour permettre un contraste correct en radiologie conventionnelle, ce qui implique l'utilisation de doses dix fois supérieures [4].

Or des études animales ont montré une néphrotoxicité du Gadolinium à forte dose chez l'animal, de même que des observations en clinique humaine [1, 2]. Ainsi, aux doses donnant une atténuation des rayons X équivalentes, le Gadolinium aurait même un effet néphrotoxique supérieur à celui de l'iode.

Chez des patients présentant une contre-indication grave, allergique ou thyroïdienne à l'utilisation de produits iodés, le Gadolinium, dans la mesure où il est utilisé aux doses recommandées, ne permet pas d'obtenir de radiographies de bonne qualité.

L'European Society of Urogenital Radiology n'approuve donc pas l'utilisation du Gadolinium pour la réalisation de radiographies [3].

III. L'EVOLUTION VERS LES TECHNIQUES « VOLUMIQUES » :

Les images radiographiques classiques, par projection unidirectionnelle (UIV, artério, ...) sont amenées à laisser la place aux images volumiques (TDM, IRM) dont le caractère multidirectionnel des informations et les possibilités de post-traitement permettent une exploration globale puis analytique des différentes structures urinaires ou vasculaires. Ces techniques permettent d'optimiser les angles de vue, les épaisseurs des volumes explorés, a posteriori sur console, sans avoir à réinjecter du produit de contraste pour chaque incidence.

Références

1. GEMERY J, IDELSON B, REID S, YUCEL EK, PAGAN-MARIN H, ALI S, CASSERLY L Acute renal failure after arteriography with a Gadolinium-based contrast agent Am J Roentgenol 1998, 171 (5) : 1227 ­ 1228

2. ELMSTÄHL B, LEANDER P, NYMAN U, CHAI CM, ALMEN T, FRENNBY B Nephrotoxicity after renal angiography using iodine and Gadolnium contrast media in pigs with renal damage Acad Radiol 2000, 9 suppl 2 : S 531 - S 534

3. THOMSEN HS, ALMEN T, MORCOS SK; Contrast Media Safety Committee Of The European Society Of Urogenital Radiology (ESUR). Gadolinium-containing contrast media for radiographic examinations: a position paper. Eur Radiol. 2002,12(10): 2600-2605.

4. TRILLAUD H Les chélates de Gadolinium en artériographie et en TDM J Radiol 2002, 83 : 1715 ­ 1716

CHAPITRE III. LYMPHOGRAPHIE - CAVERNOGRAPHIE

I. LYMPHOGRAPHIE

1. Technique

Opacification bilatérale du réseau lymphatique au moyen d'un produit de contraste iodé, liposoluble, injecté dans les lymphatiques du dos du pied. L'injection préalable de bleu de méthylène en sous-cutané permettait le repérage des lymphatiques et facilitait leur cathétérisme.

Les clichés étaient réalisés sur deux jours (J1 : temps canalaire ; J2 : temps ganglionnaire).

Ils permettaient une visualisation des lymphatiques des membres inférieurs, iliaques externes et primitifs (les iliaques internes et obturateurs ne sont pas opacifiés), lombaires et du canal thoracique (Figure 1) .

2. Indications

Autrefois examen de référence dans le bilan d'extension des tumeurs du testicule, la lymphographie n'est pratiquement plus réalisée, les autres explorations morphologiques (scanner, IRM) apportant des informations équivalentes, avec un caractère invasif moindre [3, 4]. L'avantage théorique de la lymphographie était sa capacité à objectiver des atteintes focales dans des ganglions non hypertrophiés.

II. NOUVELLES FORMES D'EXPLORATION LYMPHOGRAPHIQUE

Elles sont en cours de développement, utilisant les techniques :

1. d'IRM

La lymphographie IRM avec « ferrites » ou USPIO MRI lymphography (ultrasmall superparamagnetic iron oxide). Cette technique améliore la sensibilité et la spécificité de la détection de localisations métastatiques ganglionnaires. Elle permettrait la détection de micrométastases au sein de ganglions d'aspect normal sur les clichés d'IRM standard [1].

2. de scintigraphie

L'immuno-lympho-scintigraphie vise à repérer des sites tumoraux en utilisant des anticorps monoclonaux marqués qui vont se fixer sur les antigènes de la tumeur. La tumeur est visualisée par la radioactivité qu'elle émet grâce à une gamma caméra.

Un certain nombre d'anticorps dirigés contre des antigènes tumoraux variés ont été étudiés. Initialement utilisés dans le bilan initial des tumeurs, ils n'ont pas répondu à leurs promesses. Ils sont actuellement proposés pour la recherche de tissu tumoral résiduel ou dans le bilan des récidives [2].

Références

1. BELLIN MF, ROY C, KINKEL K, THOUMAS D, ZAIM S, VANEL D, TUCHMANN C, RICHARD F, JACQMIN D, DELCOURT A, CHALLIER E, LEBRET T, CLUZEL P Lymph node metastases : safety and effectiveness of MR imaging with ultrasmall superparamagnetic iron oxide particles-initial clinical experience Radiology 1998, 207 : 799 ­ 808

2. HARRISON KA, TEMPERO MA Diagnostic use of radiolabeled antibodies for cancer Oncology 1995, 9 : 625 - 631

3. LOENING SA, SCHMIDT JD, BROWN RC, HAWTREY CE, FALLON B, CULP DA A comparison between lymphangiography and pelvic node dissection in the staging of prostate cancer J Urol 1977, 117 : 752 - 756

4. WILLIAMS MP, HUSBAND JE Computed tomography scanning and post-lymphangiogram radiography in the follow-up of patients with metastatic testicular cancer Clin Radiol 1989, 40 : 47 - 50

III. CAVOGRAPHIE

Il s'agit d'une opacification du réseau veineux abdominal profond par injection percutanée d'iode dans les deux veines fémorales.

Les progrès considérables des autres méthodes d'imagerie (TDM, IRM, Echographie abdominale et cardiaque) rendent cette technique obsolète.

Les indications en cancérologie urologique étaient représentées par les bilans d'extension veineuse de tumeurs rénales ou testiculaires.

Cette technique permettait une opacification des veines iliaques externes, primitives et de la VCI. Les veines iliaques internes n'étaient pas explorées (Figure 2) .

L'exploration de la veine cave sus-rénale était souvent difficile du fait du flux veineux rénal non opacifié venant se mélanger au produit de contraste et créer de fausses images lacunaires. L'exploration du pôle supérieur du thrombus cave en était rendu aléatoire.

Une des rares indications résiduelles de ce cathétérisme veineux est constituée par l'éventuelle demande de dosages sélectifs de certains métabolites dans la veine cave et dans les veines s'y abouchant :

- Veines rénales pour des dosages de rénine dans certaines HTA

- Veines surrénaliennes pour certaines tumeurs des glandes surrénales

Il s'agit d'une technique délicate, qui même entre des mains expertes n'aboutit pas dans 10 à 30 % des cas. Elle nécessite une hospitalisation et n'est pas dénuée d'inconvénients (radioscopie prolongée, complications par infarctus surrénalien, thrombose de la veine surrénalienne ...) [1].

Références

1. SOHAIB SAA, REZNEK RH Adrenal imaging BJU International 2000, 86 Suppl 1 : 95 - 110

CHAPITRE IV. UPR - OPACIFICATION ANTEROGRADE - UCRM

I. UPR (urétéro-pyélographie rétrograde)

L'UPR est une opacification rétrograde de l'uretère et des cavités pyélo-calicielles réalisée par cathétérisme des orifices urétéraux lors d'une cystoscopie.

L'orifice urétéral est cathétérisé avec une sonde à embout olivaire (sonde urétérale de Chevassu) et une injection rétrograde à faible pression opacifie l'uretère puis les cavités pyélo-calicielles (Figures 1) .

CŒest un examen invasif, potentiellement responsable d'infection nosocomiale.

Il nécessite l'utilisation d'un endoscope rigide (dont le canal opérateur admet la sonde urétérale), ce qui est désagréable, particulièrement chez l'homme.

L'augmentation de pression dans les cavités peut par ailleurs déclencher une douleur de type colique néphrétique.

Pour ces raisons et avec la disparition progressive des tables d'examen radiologique dédiées à l'urologie, l'UPR est de plus en plus réalisée au bloc opératoire comme premier temps opératoire d'un geste endoscopique sur le haut appareil. L'utilisation d'un appareil de radioscopie permet de visualiser l'ensemble de l'arbre urinaire sur plusieurs clichés, malheureusement de moins bonne qualité.

A condition de réaliser l'injection dans les cavités sans hyper pression ni extravasation, l'examen peut être réalisé chez les patients allergiques à l'iode.

II. OPACIFICATION ANTEGRADE (PAR NPC)

L'opacification antégrade des voies urinaires nécessite la mise en place préalable d'une néphrostomie percutanée (NPC).

L'opacification descendante des cavités pyélo-calicielles et de l'uretère peut ensuite être réalisée au bloc opératoire ou dans le service de radiologie (Figure 2) .

Elle est intéressante dans le bilan d'obstacles de la voie excrétrice lorsque l'opacification rétrograde n'est pas réalisable et peut-être un premier temps thérapeutique de drainage des cavités rénales .

III. UCRM

L'uréthrocystographie rétrograde avec clichés permictionnels (UCRM) permet la visualisation de la filière uréthrale de façon non physiologique lors de l'injection rétrograde, mais également dans les conditions de la miction naturelle lors des clichés permictionnels.

Sa réalisation nécessite un cathétérisme étanche de la fossette naviculaire, puis des clichés en décubitus légèrement latéralisé pour dérouler l'urèthre pénien postérieur et bulbaire (Figures 3, 4, 5, 6).

CHAPITRE V. ÉCHOGRAPHIE

I. DEFINITION

Ultrasons = rayonnement vibratoire mécanique constitué par des vibrations acoustiques qui se propagent dans la matière du fait de son élasticité. Leur fréquence est située au-dessus du seuil de fréquence audible par l'oreille humaine (ultra-sons).

II. PRODUCTION ET DETECTION DES ULTRASONS

Un cristal piézo-électrique se contracte ou se dilate lorsqu'il est traversé par un courant électrique, en raison de sa polarité. La vibration qui en résulte crée des ultrasons .

A l'inverse, la traversée du cristal par l'écho réfléchi crée une différence de potentiel qui peut être enregistrée : c'est le signal échographique.

Le même élément peut donc être à la fois émetteur et récepteur. La vitesse de propagation des ultrasons dans le corps étant connue (1540 m/sec), la mesure du temps écoulé entre le départ et le retour de l'onde permet de calculer la distance entre la sonde et la surface sur laquelle le faisceau s'est réfléchi.

III. REFLEXION / REFRACTION / DIFFUSION / ATTENUATION DES ULTRASONS

Lorsqu'un faisceau ultrasonore rencontre une interface séparant deux milieux présentant des vitesses de propagation différentes, on observe, comme pour la lumière, une réflexion d'une partie du faisceau vers la sonde d'origine, et une transmission dans l'autre milieu, accompagnée d'un changement de direction qui caractérise la réfraction.(Figure 1) .

La répartition entre les énergies réfléchies et réfractées dépend des impédances des deux milieux : l'intensité réfléchie est d'autant plus faible que les impédances sont voisines. Une différence d'impédance faible explique la mauvaise visualisation des tissus mous dont la surface n'entraîne qu'une faible réflexion des ondes incidentes

Les interfaces air-eau ou air­tissu ou encore tissu-os avec des impédances très différentes, réfléchissent presque totalement l'énergie. Ceci explique :

- l'ombre acoustique derrière les formations gazeuses intestinales, ou la nécessité d'utiliser un gel échographique d'impédance voisine de la peau pour éliminer le film d'air entre sonde et peau.

- le cône d'ombre derrière des structures solides (os, calcul, clips, sondes...) (Figure 2)

- la possibilité de détecter des microbulles gazeuses dans les vaisseaux (application aux produits de contraste en échographie) L'atténuation du faisceau d'ultrasons est définie par l'ensemble de l'énergie qu'il perd en traversant les tissus.

Elle est liée à :

- une absorption par les tissus (essentiellement par transformation en chaleur d'une partie de l'énergie transportée). Elle varie exponentiellement, d'où une atténuation rapide avec la profondeur, et la nécessité d'appliquer un gain compensateur.

- une diffusion du faisceau ultrasonore au niveau des interfaces.

L'atténuation du faisceau est en moyenne de 1 dB/cm de tissu traversé / MHz. Elle augmente donc rapidement avec la fréquence. Cette atténuation empêche d'utiliser des sondes de fréquences élevées, pour explorer des organes profonds.

Un rein, situé à plusieurs cm de profondeur, ne peut être exploré que par des sondes de fréquence ? 3,5 MHz ; un greffon rénal, plus superficiel en fosse iliaque peut être visualisé avec une sonde de 5 MHz, alors que des organes superficiels (testicule ou prostate avec une sonde endorectale) le sont avec des sondes de 7 MHz.

En l'absence d'interface, comme par exemple dans un simple kyste rénal, le faisceau ultrasonore ne subit aucune atténuation et a donc lorsqu'il ressort du kyste, une énergie supérieure à celle d'un faisceau parallèle qui a traversé des tissus mous. Pour un même niveau de gain , les tissus en arrière du kyste, qui sont traversés par ce rayon d'énergie supérieure, créent des échos plus intenses et apparaissent « rehaussés » sur l'image (Figure 3) .

Les réverbérations sont sources d'artefact sur l'image échographique : elles sont liées à la réflexion sur la sonde ou entre des interfaces parallèles et/ou multiples, des échos diffusés revenant des tissus ; elles produisent de faux signaux créant des interfaces factices (échos de réverbération et de répétition) (Figure 4) .

La résolution en profondeur, dans l'axe du faisceau ultrasonore, est définie comme l'aptitude de l'échographe à séparer deux échos successifs. Elle ne peut être supérieure à la moitié de la longueur d'onde.

La meilleure façon d'améliorer la résolution spatiale est donc de raccourcir la longueur de l'impulsion, c'est à dire d'augmenter la fréquence de l'émission.

Ceci explique que la résolution spatiale d'une sonde haute fréquence de 10 MHz soit meilleure que celle d'une sonde de basse fréquence de 3 MHz. Malheureusement les sondes de haute fréquence sont également source d'une absorption importante, ce qui entraîne une impossibilité d'explorer les organes profonds, sauf à amener la sonde à leur contact proche (échographie endorectale, per-opératoire ...)

Les nouveaux développements en échographie (nouvelles céramiques, harmoniques ...) visent à améliorer ces handicaps.

IV. HISTOIRE DE L'ECHOGRAPHIE

Les premières tentatives de mesure de la vitesse du son remontent à 1822 où Daniel Colladen, un physicien suisse utilisa une cloche sous les eaux du lac Léman.

En 1877 paraît le traité de Lord Rayleigh sur les bases physiques des vibrations sonores.

C'est en 1880 qu'un progrès important est apporté par Pierre Curie et son frère Paul Jacques qui découvrent la piézo-électricité. Ils rendent possibles la création et la réception des ultrasons, qui vont pouvoir être utilisés dans les appareils de sondage ultrasonore.

Les premières appareils de détection sous-marine par SONAR (Sound Navigation and Ranging) apparaissent après le naufrage du Titanic en 1912 et durant la Première Guerre mondiale, pour la détection des icebergs et de sous-marins ennemis.

Paul Langevin développe en 1915 un « hydrophone » qui jette les bases des futures applications médicales et qui, à partir de 1930, permet d'équiper de nombreux transatlantiques français de systèmes de détection sous-marine.

Pendant la Deuxième Guerre mondiale, d'autres progrès comme le premier ordinateur (ENIAC) et les transistors vont permettre de nouveaux et importants progrès en échographie.

V. DIFFERENTES METHODES D'EXAMEN

Au fil des progrès techniques, différents types d'exploration échographique ont vu le jour :

1. Echographie A

Elle est la première en date à avoir été utilisée (détection du déplacement de l'écho médian du cerveau en cas de tumeur ou d'hématome)

Elle permet une mesure unidimensionnelle, sur une seule ligne, de la distance (c'est à dire de la durée aller-retour du faisceau ultrasonore) entre la sonde et l'obstacle rencontré (Figure 5) .

2. Echographie B

Mode « brillance » ou bidimensionnel

Ce mode est le plus répandu actuellement ; il fournit les images en coupe du corps humain.

Les courbes obtenues de la même façon qu'en mode A sont traduites sur l'écran sous la forme de points de brillance plus ou moins intenses. Le déplacement (balayage) autrefois manuel est maintenant réalisé de façon automatique en une fraction de seconde par la sonde elle-même et permet l'enregistrement de multiples courbes de mode A juxtaposées et de reconstruire une image bidimensionnelle par sommation de tous les points de brillance (Figure 6) .

L'échelle des gris a amélioré la qualité des images en nuançant l'aspect de chaque interface en fonction de son impédance :

- réflexion totale (os, air, calcul ...) : blanc

- réflexion nulle (eau, urine, bile ...) : noir

- réflexion partielle (tissu rénal ...) : gris

Actuellement, les images sont représentées en 64 niveaux de gris (alors que l'oeil humain peine à en distinguer 32 !)

3. Echographie TM (temps-mouvement ; time-motion)

Une seule ligne d'échos est recueillie en mode A, mais enregistrée en continu (échelle temps), et imprimée sur papier d'enregistrement déroulant.

Elle est utilisée pour l'étude de structures mobiles situées sur la ligne d'exploration, comme en cardiologie pour visualiser les mouvements des parois et des valves cardiaques

4. Echographie Doppler

a) Effet Doppler (Christian Doppler, 1803 - 1853) L'effet Doppler est la modification de fréquence du son perçu par un observateur lorsque la source sonore est en mouvement par rapport à celui-ci : la fréquence perçue par l'observateur est différente de la fréquence émise ; elle augmente si la source et l'observateur se rapprochent, et diminue s'ils s'éloignent.

Ce phénomène a été prouvé scientifiquement en asseyant un saxophoniste sur le toit d'un train, jouant une note continue (un « la ») ; l'observateur entendait une note plus aiguë (un « si ») avant l'arrivée du train, et une note plus grave (un « sol » ou un « fa ») pendant que le train s'éloignait (Figure 7).

Lorsqu'un faisceau ultrasonore (US), émis par une source, traverse des tissus biologiques, il rencontre un certain nombre de cibles, ou interfaces fixes. La fréquence réfléchie par ces cibles fixes est identique à la fréquence émise: on dit qu'il n'y a pas de différence entre la fréquence d'émission (Fo) et la fréquence de réception (Fr) .

Si la cible se déplace, comme les globules rouges du sang circulant, il se produit une modification de la fréquence du faisceau réfléchi: Fr = Fo + dF dF est appelé la fréquence Doppler. b) Doppler continu Une sonde comportant deux cristaux, l'un émetteur, l'autre récepteur, est dirigée sur un vaisseau et ses globules rouges circulants (Figure 8) .

Par un traitement approprié du signal, on extrait électroniquement le signal à la fréquence dF : la différence de fréquence dF est positive si la cible se rapproche de la source et négative si elle s'en éloigne.

En exploration vasculaire, la valeur de dF se situe entre 50 Hz et 20 KHz, gamme de fréquences perceptibles par l'oreille humaine.

La variation de fréquence dF est proportionnelle à la vitesse de déplacement de la cible v projetée sur la direction de propagation du faisceau ultrasonore .

L'angle Doppler est l'angle entre l'axe du faisceau US et l'axe de déplacement de la cible ; le cosinus de cet angle entre dans l'équation Doppler. La mesure de celui-ci est indispensable pour pouvoir réaliser un calcul de la vitesse circulatoire (Figure 9) .

c) L'analyse spectrale Alors qu'en Doppler continu les fréquences sont représentées par des sons, ce qui nécessite une bonne oreille de la part de l'opérateur, l'analyse spectrale traduit graphiquement les fréquences enregistrées . Le graphique représente 3 données :

- en abscisse le temps

- en ordonnée la fréquence,

- en surbrillance l'intensité (Figure 10)

Le Doppler continu est utilisé sans imagerie échotomographique associée ; la profondeur et le diamètre du vaisseau analysé sont donc inconnus ; ceci entraîne des difficultés d'interprétation. d) Doppler pulsé Il a été créé pour corriger les incertitudes du Doppler continu.

Il est obtenu en substituant à l'émission continue précédente un train d'ondes suffisamment bref pour pouvoir discriminer les échos selon la profondeur comme en échographie B.

Les points soulignés pour le Doppler continu restent valables mais on remarque que le signal Doppler à la fréquence Df n'est connu qu'à partir d'échantillons prélevés de façon discontinue (un échantillon après chaque tir) : cela explique la limitation du Doppler pulsé lorsque la fréquence des échantillons (= PRF) est trop faible par rapport à la fréquence Df que l'on veut mesurer (phénomène d'aliasing).

Une limitation porte également sur la profondeur de tissu explorable, car le temps nécessaire à un aller-retour du train d'onde doit rester inférieur à celui séparant deux échos (pour un décalage Doppler de 5 kHz, la profondeur explorable est de 8 cm) (Figure 11) .

e) Doppler couleur Le Doppler couleur est une extension du principe du Doppler pulsé à une partie de l'image, la fenêtre, librement choisie par l'opérateur : on ajoute à l'image échotomographique en temps réel une imagerie Doppler en temps réel.

Le codage des fréquences Doppler obtenu en chaque point de chaque ligne de cette fenêtre permet de visualiser les flux circulants ; par convention, les flux se dirigeant vers la sonde sont codés en rouge et ceux s'en éloignant en bleu. Ce qui est codé en rouge ne correspond donc pas forcément à un flux artériel ! (un flux veineux peut être codé en rouge s'il se dirige vers la sonde)

Une couleur est d'autant plus claire que les vitesses sont élevées.

Le principal artéfact en Doppler couleur est appelé aliasing : il est créé lorsque le choix d'une échelle de vitesses ne permet pas le codage de vitesses trop élevées : celles-ci apparaissent alors codées en couleurs inverses. (on y remédie en augmentant l'échelle de vitesses) (Figure 12) .

f) Doppler en mode amplitude (ou puissance ou énergie) L'effet Doppler n'est pas analysé en termes de fréquence, mais en termes d'amplitude globale du signal .

Le Doppler puissance a une meilleure sensibilité aux flux, en particulier dans les angles élevés, mais donne peu d'informations dynamiques et en particulier pas le sens des flux, à la différence du Doppler couleur qui visualise les profils de vitesse des vaisseaux (Figures 13 et 14) .

VI. AVANCEES RECENTES EN ECHOGRAPHIE

Plusieurs avancées significatives ont été introduites durant ces dernières années sur les échographes grâce à de nombreuses améliorations techniques [5] :

1. La technologie des sondes

a) Sondes à large bande et fréquences élevées Les performances plus élevées obtenues grâce à l'utilisation de nouvelles céramiques, alliées à une meilleure maîtrise de l'excitation de ces céramiques, ont permis de fabriquer des sondes de type « large bande ». Elles permettent l'exploitation d'une gamme plus étendue de fréquences d'émission, par exemple de 2 à 6 MHz pour l'abdominal.

En pratique, cela est réalisé par l'utilisation d'impulsions courtes, qui ont un second avantage, améliorer la résolution axiale de l'image.

L'amélioration des éléments piézo-électriques, la meilleure analyse des échos et la diminution du bruit permettent aussi d'utiliser des fréquences d'émission plus élevées, contribuant également à l'amélioration de la qualité d'image : l'utilisation de sondes de 7 MHz est maintenant possible chez l'adulte pour une exploration hépatique ou rénale (Figure 15) .

b) Séquences de pulses Enfin, il est possible de moduler de façon complexe le pulse ultrasonore, d'associer plusieurs excitations de suite avec des pulses de phase différente, débouchant sur de nouvelles séquences d'acquisition. La plus connue est l'inversion de pulse ou inversion de phase initialement développée pour l'échographie avec produit de contraste, mais actuellement très utilisé en imagerie standard, car plus performante pour utiliser les harmoniques du signal.

2. Le traitement du signal : l'imagerie d'harmoniques

Elle repose sur la propriété d'un certain nombre de tissus mous et d'agents de contraste ultrasonores de produire des fréquences, en général multiples de la fréquence fondamentale, les harmoniques [3, 11, 23].

Les images d'harmoniques sont moins parasitées par des bruits et apportent une sensibilité supérieure au mode classique.

On peut privilégier l'étude des fréquences harmoniques par simple filtrage des fréquences basses (mode harmonique simple) ou en utilisant des séquences à plusieurs pulses, et en particulier l'inversion de pulse.

3. Les produits de contraste

Alors qu'ils sont connus depuis près de 30 ans [13], le développement des produits de contraste en échographie a été ralenti du fait de limitations technologiques, et ce jusqu'à ces dernières années. Ils font toujours l'objet d'importantes recherches (Levovist®, Sonavist®, Optison®, SonoVue®, EchoGen® ...).

Ces produits de contraste sont des micro-bulles d'un diamè-tre inférieur à celui d'un globule rouge et remplies de gaz qui sont injectées par voie veineuse ou cavitaire et qui vont en modifier les propriétés acoustiques ; du fait de leur taille, elles restent dans les vaisseaux. Elles sont par contre détruites lors de leur passage dans les poumons.

Ces produits de contraste échographique permettent de renforcer fortement les échos renvoyés par le sang du fait de leur résonance au sein des faisceaux ultrasonores, et ainsi de compenser l'atténuation des ultrasons lors de la traversée des tissus qui est une des limites physiques de l'exploration échographique [7, 8, 17].

L'utilisation de produits de contraste se développe progressivement dans différents domaines échographiques, et notamment au niveau du rein, pour l'étude de la vascularisation du parenchyme rénal (détection des zones d'infarcissement, de la vascularisation tumorale) ou des cavités (détection du reflux vésico-urétéral, notamment chez l'enfant) [9] ; au niveau prostatique ils pourraient aider à la mise en évidence de lésions siège d'une néoangiogenèse [10]. Leur utilisation semble particulièrement intéressante avec l'échographie d'harmoniques.

Une approche de type fonctionnel par l'étude de l'arrivée et de l'élimination du produit dans certaines régions d'intérêt avec production de courbes temps-intensité du signal est également en cours de validation (Figure 16) .

4. Les techniques Doppler

Elles ont également progressé ces dernières années, avec une amélioration de la sensibilité au flux ; il est également possible d'utiliser des techniques Doppler avec des sondes large bande, donnant une meilleure résolution axiale, au prix d'une légère altération de la fiabilité de mesure.

5. L'imagerie 3D et 4D

Les techniques 3D (imagerie tridimensionnelle) et 4D (séquences tri-dimensionnelles dynamiques avec acquisition de 4 à 16 images 3D par seconde), sont de plus en plus souvent utilisées [15, 20].

L'acquisition volumique peut se faire grâce à une sonde classique dont le repérage dans l'espace est obtenu par un Sensor et un champ magnétique de faible intensité, ou par l'utilisation de sondes spéficiques, qu'elles associent un balayage mécanique de l'espace ou qu'elles soient de type matriciel avec un balayage électronique.

Des logiciels spécifiques permettent l'analyse du volume enregistré dans les trois dimensions et la production d'images multi-planaires ou en représentation tridimensionnelle de surface.

Les domaines d'applications sont le rein, la prostate et la gynécologie, en plus de l'obstétrique (Figure 17) .

VII. APPORTS DE L'ECHOGRAPHIE A LA PRATIQUE UROLOGIQUE

Les urologues ont été parmi les premiers à intégrer cet examen complémentaire dans leur pratique quotidienne. A l'instar d'autres spécialités cliniques (cardiologie, ...) l'échographe fait partie de l'investissement de chaque urologue lors de son installation.

L'examen de la vessie, de la prostate et des reins par une échographie est actuellement considéré comme le prolongement de l'examen clinique.

1. Echographie vésicale sus-pubienne

L'étude du résidu post-mictionnel (RPM) est un élément de surveillance de tout patient prostatique ou malade neurologique, au point que des appareillages d'utilisation simplifiée ont été développés (Bladderscan®) (Figure 18) .

Après réalisation d'une débitmétrie mictionnelle, la mesure du RPM en échographie sus-pubienne est bien plus fiable que le classique toucher bimanuel.

2. Echographie endo-rectale (EER) [ou trans-rectale (ETR)] de prostate

- la mesure fiable du volume d'un adénome de prostate permet d'aider au choix du type d'intervention quand une décision chirurgicale est prise sur les données cliniques. Cela évite certaines erreurs d'indication car dans le passé des interventions par voie haute ont été réalisées pour des adénomes de petite taille, le doigt de l'urologue ayant été induit en erreur par un trigone épais.

- en cas de suspicion de cancer de prostate sur les données du toucher rectal et du PSA, l'EER permet d'orienter les biopsies soit sur une zone suspecte, soit de manière randomisée au sein de la glande.

- en matière de bilan de stérilité masculine, l'EER fait partie du bilan systématique pour l'étude de la voie séminale endo-pelvienne.

3. Echographie rénale

La recherche en salle de consultation d'une dilatation du haut appareil chez un patient fébrile ou présentant une lombalgie aiguë permet d'optimiser la prise en charge.

La mise en place d'une néphrostomie percutanée peut être réalisée d'emblée au bloc opératoire en cas d'échec du cathétérisme rétrograde lors d'obstruction urétérale.

Pour les traitements des calculs rénaux par lithotritie extra-corporelle, le repérage par échographie fait partie des options offertes par de nombreux constructeurs.

VIII. LES SONDES D'ECHOGRAPHIE UTILES EN UROLOGIE

1. Echographie testiculaire

S'agissant d'un organe très superficiel, de petite taille, les sondes de hautes fréquences (7,5 ­ 20 MHz) trouvent ici une application idéale.

Elles permettent l'exploration du parenchyme testiculaire, du pédicule spermatique en échographie Doppler, et des annexes testiculaires, en particulier lorsqu'il existe un épanchement liquidien dans l'enveloppe vaginale qui gène l'examen clinique [21].

2. Echographie abdominale

Les reins , organes profonds, sont explorés grâce à des sondes de basse fréquence (3 ­ 5 MHz). L'examen Doppler du pédicule rénal n'est pas toujours possible.

L'imagerie d'harmoniques et les nouvelles techniques permettent cependant d'améliorer la qualité de ces résultats.

La vessie est explorée avec les mêmes sondes basse fréquence (3 ­ 5 MHz); la visualisation de la prostate par voie sus-pubienne est uniquement possible si il existe une interface liquidienne au niveau de la vessie ; elle est assez grossière, ne permettant qu'une appréciation de volume sans analyse de l'échostructure interne à la glande Le « Bladderscan® » est un appareil portable, exclusivement utilisé pour la mesure d'un volume vésical (résidu post-mictionnel, globe ...), mais qui remplit ce rôle avec fiabilité [2, 6, 14] (Figure 18) .

3. Echographie endorectale

Compte tenu de la proximité de l'organe exploré on utilise des sondes de haute fréquence, monoplan ou biplan (deux transducteurs ou barrettes courbes perpendiculaires) ou multiplan (le transducteur en tête de sonde tourne de façon mécanique). C'est de loin la technique la plus employée pour l'exploration fine de la prostate (Figure 19) .

4. Autres échographies endo-cavitaires

a) Endovésicale Réalisée avec une sonde échographique de calibre suffisamment fin (9 F voire 7,2 F) pour passer dans l'urèthre, cette exploration est difficile à réaliser sans anesthésie chez l'homme. Les images obtenues sont de bonne qualité grâce à la possibilité d'utiliser des hautes fréquences. Cette technique a été proposée pour le bilan de tumeurs de vessie mais est rapidement limitée dès que la tumeur est volumineuse ou infiltrante [12, 16]. b) Endourétérale Des sondes échographiques dont certaines à usage unique ont été développées pour l'exploration de la paroi urétérale et des quelques millimètres de tissu l'environnant. La sonde (de 5 à 10 F) est mise en place sous endoscopie après une UPR. La technique a été expérimentée dans le bilan de lacunes du haut appareil, de syndromes de la jonction pyélo-urétérale (à la recherche d'un pédicule polaire) [1, 19] (Figure 20) .

c) Endovaginale L'exploration des organes pelviens féminins par voie vaginale utilise le même type de sonde que l'exploration prostatique. d) Endo-oesophagienne Examen du domaine de la cardiologie, l'échographie endo-oesophagienne a parfois une indication en cas de thrombus de la veine cave dont l'extrémité supérieure est mal identifiable sur les autres examens. L'exploration des cavités cardiaques par cette voie peut être un complément pour identifier une extension dans l'oreillette droite (Figure 21) .

5. Echographie per-opératoire

En per-opératoire il est possible d'utiliser des sondes de haute fréquence qui, amenées au contact de l'organe, en permettent une visualisation plus fine que toutes les échographies externes.

La chirurgie conservatrice rénale en a été la première bénéficiaire, car elle permet de mieux voir les limites dŒexérèse et de dépister d'éventuelles lésions satellites [4].

Elle a pu également être proposée pour l'exploration per-opératoire testiculaire pour les cas de lésions découvertes en échographie mais non palpables.

Références

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