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L'IMAGE RADIOLOGIQUE
R. DUVAUFERRIER
Hôpital Sud - RENNES
L'interprétation d'une image en général repose sur l'analyse des lignes et des différentes valeurs de gris. Il est donc important de savoir à quoi correspondent réellement sur le plan anatomique les lignes et les gris observés.
Donnant des images du corps rendu transparent, l'imagerie médicale permet d'analyser les tissus par des média extrêmement divers dont il faut prendre conscience pour ne pas abusivement passer de l'image radiologique à une interprétation anatomopathologique :
* l'échographie visualise les différences d'impédance acoustique des tissus traversés ;
* l'IRM visualise les temps de relaxation des atomes d'hydrogène.
Dans ces différentes modalités, on comprend bien que les lignes et les différentes nuances de gris auront des significations très différentes et ne reflèteront qu'un aspect très parcellaire de la réalité anatomique et anatomopathologique.
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L'IMAGE RADIOLOGIQUE
L'image radiologique est obtenue par atténuation d'un faisceau de rayons X qui traverse les différents tissus. Cette atténuation dépend de l'épaisseur de tissus traversés et également de la composition du tissu :
* Plus l'épaisseur est importante, moins les rayons traversent et plus l'image est blanche.
* Plus les tissus contiennent des atomes de numéros atomiques importants, moins les rayons traversent et plus l'image est blanche.
D'un point de vue radiologique, la composition des tissus est assez simple et on reconnaît comme corps élémentaires l'air, la graisse, l'eau et l'os. Ces corps, du fait de leur composition atomique, atténuent différemment le faisceau de rayons X : l'air moins que l'os et l'eau plus que la graisse.
L'épaisseur des organes traversés et leur composition en air, en graisse, en eau et en os feront donc que l'on aura sur le film des zones plus ou moins grises, mais ceci ne suffit pas pour obtenir des lignes.
La composition de lignes sur le cliché radiologique nécessite en plus que l'interface séparant deux milieux de numéros atomiques différents soit abordé tangentiellement par le faisceau de rayons X. Ainsi on distinguera les contours du rein parce qu'ils seront inclus dans de la graisse, ainsi on verra les vaisseaux pulmonaires parce qu'ils se détacheront de l'air des poumons.
Le principe d'apparition des lignes en radiologie est à l'origine du signe fondamental de la silhouette : deux opacités qui se projettent l'une derrière l'autre et dont on voit complètement les contours ne peuvent être dans le même plan ; mais si ces deux opacités n'ont pas de contour propre au niveau de leur intersection, on peut dire qu'elles sont dans le même plan.
Les corps fondamentaux induisant une atténuation particulière sont peu nombreux puisqu'ils ne sont que quatre. Les produits de contraste radiologiques à base de métaux lourds (baryum ou iode) sont destinés à enrichir cette gamme de contrastes. Les produits barytés sont destinés à opacifier la lumière digestive dans laquelle ils sont introduits par ingestion ou lavement. Leur intérêt est de ne pas être absorbé par la lumière digestive. Les produits hydrosolubles iodés sont en règle injectés en intravasculaire. A peu près iso-osmolaires, leur séjour intravasculaire est très bref et très rapidement ils se diffusent dans le secteur interstitiel puis sont sécrétés par les reins et excrétés dans l'urine. On les utilise pour opacifier les vaisseaux (angiographies), artères (artériographies) ou veines (phlébographie), mais aussi pour opacifier les cavités urinaires (urographie intraveineuse). Ces produits hydrosolubles peuvent aussi servir à opacifier d'autres cavités comme les cavités articulaires (arthrographie), la cavité utérine (hystérosalpingographie) ou les espaces intraméningés (myélographie et saccoradiculographie).
Figure 1 : l'image radiologique. Une image due à l'atténuation du faisceau de rayons X par les différents tissus.
Figure 2 : le signe de la silhouette.
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L'IMAGE SCANOGRAPHIQUE
L'image scanographique est obtenue à partir des mêmes contrastes fondamentaux que la radiologie conventionnelle (rayons X, air, graisse, eau, os, contrastes artificiels). Le mode d'acquisition des images est cependant extrêmement différent : un faisceau de rayons et une couronne de détecteurs tournent autour du corps du patient et enregistrent une série d'histogrammes correspondant aux profils d'atténuations des tissus de la coupe examinée suivant plusieurs projections. L'ordinateur à partir de ces différents profils d'atténuation reconstitue les densités élémentaires ayant participé à ces atténuations. Ces densités élémentaires dépendent de la composition des tissus et de l'épaisseur des coupes pouvant inclure plusieurs tissus de composition différente (effet de volume partiel).
Pour comprendre l'image scanographique, il est essentiel de comprendre la représentation des densités constituant l'image. Ces densités sont en général des valeurs numériques réparties sur une échelle allant de +1000 à -1000, où -1000 correspond à la densité de l'air et où 0 correspond à la densité de l'eau. Cette échelle est l'échelle de Hounsfield (inventeur du scanner). On admet donc que les densités scanographiques sont au nombre de 2000 niveaux, mais on sait que l'oeil n'est capable de voir que 16 à 32 niveaux de gris. Pour exploiter complètement les informations de l'image, il est donc indispensable de visualiser cette image de 2000 niveaux en segments restreints en choisissant dans ces 2000 niveaux d'ouvrir des fenêtres de visualisation de largeur limitée à des niveaux déterminés. Ce travail sur console aboutit à la création d'images de contrastes très différents choisies pour leur information qui seront photographiées pour le dossier.
Les produits de contraste sont utilisés de la même façon qu'en radiologie conventionnelle ou vasculaire. Une particularité intéressante des produits de contraste hydrosolubles peut cependant être exploitée pour l'exploration de l'encéphale. En effet, il existe normalement une barrière hémato-encéphalique imperméable aux produits de contraste. Lorsqu'il y a une lésion cérébrale inflammatoire, tumorale ou traumatique, cette barrière se trouve rompue et le produit de contraste pénètre et stagne au niveau du tissu interstitiel cérébral.
Figure 3 : l'image scanographique. Une image en rapport avec l'atténuation individuelle de chacun des tissus.
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L'IMAGE ÉCHOGRAPHIQUE
L'image échographique est de nature très différente de l'image radiologique ou scanographique puisqu'il s'agit d'une image par réflexion et non pas une image par transmission. La réflexion du faisceau ultrasonore se fait sur des interfaces constitués par des tissus ayant des impédences acoustiques différentes.
Pour comprendre ce qu'est l'impédence acoustique, le plus simple est de savoir que la vitesse du son dans un milieu est en rapport avec son impédence. En règle générale, la vitesse des sons dans les tissus biologiques est d'environ 1600 mètres par seconde. Cette vitesse est très différente dans l'air (300 m/s) et dans l'os (7000 m/s) ce qui fait que l'interface constitué par ces milieux et les tissus mous constitue une barrière infranchissable aux ultrasons.
Pour qu'une interface soit visible sur l'image, il faut en plus que cette interface soit perpendiculaire au faisceau ultrasonore. C'est dans cette condition que se définira la notion de ligne en imagerie ultrasonore.
En échographie, une zone noire sera une zone sans interface ultrasonore donc une zone anéchogène, généralement en arrière de cette zone on observera un renforcement postérieur correspondant à l'absence d'atténuation du faisceau ayant traversé cette zone alors que le faisceau ayant traversé les zones voisines aura été atténué. L'importance des échos (points blancs) dans les tissus permettra de décrire des tissus hypoéchogènes, échogènes et hyperéchogènes. La répartition inégale de cette échogénicité dans un même tissu permettra de le décrire comme échographiquement hétérogène. Une structure hyperéchogène peut absorber complètement les ultrasons et générer en arrière d'elle un cône d'ombre, c'est le cas des structures cristallines comme les calculs. Par contre, les interfaces majeurs comme l'air ou l'os créeront une réflexion totale du faisceau qui rebondira entre la sonde et l'interface créant en arrière de l'interface des échos fantômes appelés échos de répétition.
Figure 4 : l'image échographique... de l'interface acoustique à l'image.
La constitution de l'image IRM repose sur l'interaction d'un champ magnétique et d'une radiofréquence sur l'orientation des atomes d'hydrogènes (protons).
L'aimant permet d'orienter tous les protons dans une même direction. Ceux-ci sont ensuite écartés de cette direction grâce à l'énergie donnée par une radiofréquence générée par une antenne. L'émission de l'antenne s'interrompant, les protons reprennent leur position d'équilibre dans le champ magnétique (relaxation) en redonnant de l'énergie qui peut être lue par une même antenne. L'énergie redistribuée peut être décomposée suivant un axe parallèle au champ magnétique (relaxation longitudinale ou T1) ou un axe perpendiculaire au champ magnétique (relaxation transversale ou T2).
Les relaxations T1 et T2 des protons dépendent des tissus, ceci permet d'obtenir deux images de contraste différent des différents tissus. Ces images sont appelées images pondérées T1 et T2.
Bien que deux visions différentes d'une même structure soient possibles, il peut là encore être intéressant d'utiliser des produits de contraste. Le gadolinium a une biodistribution identique aux contrastes iodés hydrosolubles utilisés en radiologie. On peut donc l'utiliser dans les mêmes conditions en sachant qu'il entraînera une hyperdensité sur les images pondérées en T1 lorsque la structure fixera ce contraste.
En IRM, il n'existe pas d'échelle de densité et on parle d'hyper ou d'hypointensité en T1 ou en T2 en fonction de l'aspect d'un tissu quelconque par rapport aux tissus adjacents.
Figure 5 : l'image IRM
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L'IMAGE SCINTIGRAPHIQUE
Dans l'image scintigraphique, la source à l'origine de l'image est contenue dans le patient après y avoir été introduite. C'est de la nature de l'isotope et de sa biodistribution que dépendra l'image. Si la fixation de l'isotope est osseuse on aura une image scintigraphique osseuse, si la fixation est hépatique on aura une scintigraphie hépatique.
La fixation peut ne pas être homogène et on parlera alors d'hyper ou d'hypofixation. Généralement une hypofixation traduit une dévascularisation et une hyperfixation un processus tumoral ou inflammatoire. L'intérêt de la scintigraphie dans ce contexte est surtout sa grande sensibilité.
Certains marqueurs isotopiques sont maintenant capables de se fixer non pas sur un organe mais sur une lésion. Ces scintigraphies sont alors très spécifiques d'une affection.
Figure 6 : l'image scintigraphique.
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DE L'IMAGE AU SIGNE ET DU SIGNE À LA PATHOLOGIE.
Dans une image, on analysera d'abord les contours et on pourra ainsi décrire un syndrome de masse, une ulcération ou une sténose. Les anomalies de contraste pourront permettre de décrire une lésion hyper... ou hypo.... Les anomalies de prise de contraste pourront évoquer une lésion hypervascularisée ou inflammatoire et pourront au niveau de l'encéphale confirmer la rupture de la barrière hémato-encéphalique.
L'interprétation des différents signes visibles sur un examen peut être complétée par l'interprétation de l'anomalie vue sur un examen d'autre modalité. Mais l'interprétation ne prendra toute sa valeur que lorsqu'elle prend en compte les données cliniques.
Si l'analyse sémiologique multimodalité et l'interprétation radioclinique sont la meilleure approche du diagnostic, il faut savoir que les examens d'imagerie macroscopique ne prétendent en aucun cas faire un diagnostic histologique et que très rares sont les image s suffisamment spécifiques pour éviter un contrôle histologique ou bactériologique. C'est pour pallier les insuffisances de cette imagerie que s'est instituée la radiologie interventionnelle dont une des finalités est d'apporter le diagnostic étiologique d'une anomalie radiologique en réalisant des prélèvements percutanés sous contrôle d'imagerie.