Retour sommaire14 ème Journée du CENTRE RENE HUGUENIN Mars 2000
Sylvie FRIARD*, Antoine SCHERRER**
*Pneumologie, **Radiologie, Hôpital FOCH, Suresnes
Seule la chirurgie permet actuellement d'espérer une survie prolongée chez les patients atteints d'un cancer bronchique; moins de 25 % d'entre eux sont opérables. L'importance d'un diagnostic précoce a conduit à proposer différentes stratégies de dépistage depuis les années 70.
Les techniques usuelles de dépistage sont la radiographie thoracique et la cytologie de l’expectoration. Si la cytologie n'a pas fait la preuve de son efficacité, le dépistage par la radiographie pulmonaire est d'interprétation plus délicate. Rappelons que le dosage des marqueurs tumoraux n’est d’aucune utilité dans le dépistage et que l’endoscopie bronchique est insuffisante et ne peut être proposée en pratique de routine. Des études récentes utilisant d’une part des anticorps monoclonaux et d’autre part le scanner spiralé à faible dose présentent des résultats intéressants.
1 - Biologie moléculaire : l’identification précoce de marqueurs tumoraux au sein de l’expectoration est étudiée. A partir des expectorations recueillies chez les patients ayant développé un cancer dans l'étude du Johns Hopkins Lung Project 2 anticorps monoclonaux ont été retenus, le plus sensible étant le 703 D4 reconnaissant une ribonucléoprotéine (hn RNP) A2/B1.
Deux études prospectives sont en cours, l'une portant sur une cohorte de mineurs en Chine à risque élevé de cancer bronchique, l'autre est menée dans 11 centres d'oncologie d'Amérique du Nord sur des sujets opérés de cancer bronchique non à petites cellules stade I, à risque élevé de deuxième cancer primitif. Les premiers résultats sont encourageants.
2 - Scanner faible dose : le scanner spiralé faible dose paraît également prometteur. Des études japonaises ont mis en évidence la faisabilité d’un dépistage par ce type de scanner et la supériorité de cette technique par rapport à la radiologie conventionnelle.
L’Early Lung Cancer Action Program est très intéressant : 1000 sujets volontaires asymptomatiques âgés d'au moins 60 ans, fumeurs ou anciens fumeurs d’au moins 10 paquets/année ont bénéficié d’une radiographie pulmonaire et d’un scanner faible dose. 233 sujets avaient des nodules pulmonaires non calcifiés, visibles seulement pour 33 d’entre eux sur la radiographie thoracique. Un scanner conventionnel était réalisé en cas de positivité du scanner faible dose et une surveillance ou une biopsie étaient proposées en fonction de la taille du nodule. Le diagnostic de cancer a finalement été retenu chez 27 sujets (12 %) parmi lesquels 23 cancers de stade I (85 %) et 26 cancers reséquables (96 %). La prévalence du cancer bronchique détecté par le scanner faible dose était de 2,7 %, versus 0,7 % par la radiographie conventionnelle. Il n’y a actuellement pas de recul concernant la survie des patients dépistés mais le nombre de stades précoces laisse préjuger d’un taux de survie élevé à 5 ans.
Position du problème
Les doses délivrées par le scanner au patient sont difficiles à estimer. L’énergie déposée dans les tissus explorés du patient produit une absorption de dose plus uniforme que lors de la réalisation d’une radio pulmonaire conventionnelle. Plusieurs facteurs interviennent qui font que la dosimétrie du scanner mérite d’être bien comprise par les prescripteurs et les utilisateurs. Le scanner est devenu la principale source d’irradiation médicale du fait de la bénéfique banalisation de cet examen. Cette inflation de la dose délivrée à une population de malades pour laquelle le bénéfice est largement plus élevé que le risque n’est pas en soi un véritable problème pourvu que les indications soient bien portées. Le problème de la dose devient central dès lors que l’on ambitionne de faire du scanner un examen de dépistage s’adressant à des sujets a priori sain. C’est avec ce type de population que l’analyse des coûts, des risques et des bénéfices attendus est inévitable. Ce genre de débat a été mené en son temps pour la mammographie. Se pose la question aujourd’hui de la possibilité d’utiliser le scanner pour dépister les cancers pulmonaires. Cette attitude peut se justifier à deux conditions : a) que le dépistage soit un réel bénéfice en terme de survie et de morbidité b) que l’irradiation délivrée à la population que l’on veut dépister soit de l’ordre de celle que délivre habituellement une radiographie pulmonaire
Qu’est ce que la dose ?
Dose absorbée
La grandeur physique qui permet de quantifier l’interaction d’un rayonnement avec la matière est la dose absorbée. La dose absorbée en un point est le quotient entre l’énergie absorbée en un volume élémentaire centré par ce point et la masse de ce volume élémentaire. Elle s’exprime en Gray. 1 Gray est égal à 1 Joule (unité d’énergie) déposé dans 1 kilogramme de matière. La dose en elle même comme la posologie d’un médicament ne suffit pas à exprimer le risque. Tout dépend de l’étalement dans le temps de la dose. Il n’est donc possible d’exprimer un risque que si l’on connaît la quantité d’énergie délivrée, l’endroit de l’organisme exact où cette énergie ionisante a été déposée et en combien de temps elle a été délivrée.
Dose efficace ou Equivalent de dose efficace
La dose efficace est un concept permettant une gestion simplifiée de la radioprotection. Il s’agit d’une grandeur calculée et non mesurée, servant d’indicateur pondéré de l’exposition des personnes aux rayonnement ionisants.
L’unité utilisée est le Sievert. Le calcul de la dose efficace, assez simple se fait à partir de trois données : la dose absorbée que nous venons de définir ; une coefficient Wr prenant en compte la nature du rayonnement (beta, gamma ou X) et un coefficient Wt prenant en compte la radiosensibilité des tissus et organes irradiés. Cette unité se veut universelle quel que soit le débit de dose.
La réglementation française
Il est étonnant de noter que la réglementation française est très abondante en matière de décrets, d’arrêtés et de circulaires concernant la protection du public et de l’environnement mais qu’en aucun cas , sauf erreur ou omission il n’est fait allusion aux doses délivrées par les examens radiologiques. La tentative d’introduction d’un feuillet radiologique dans le carnet de santé na pas eu de succès pratique (réf cerfa n° 61.2087). Actuellement nul n’est tenu d’informer le patient de la dose efficace délivrée par son examen radiologique. En ce qui concerne les examens systématiques, la législation française comprend 2 arrêtés et un décret légiférant sur l’examen prénuptial, prénatal et l’examen d’embauche. Ces textes ne fixent pas de dispositions en matière de dose délivrée.
Euratom
Les actions de la Communauté Européenne en matière de radiations ionisantes se basent sur le traité Euratom de 1957 dont l’objectif principal est de créer les conditions nécessaires à la croissance des industries nucléaires. La Communauté Européenne, investie de compétences réglementaires supra nationale a le pouvoir de fixer des mesures légales communes. Le Conseil de l’Union Européenne a arrêté une directive référencée 96/29 Euratom du 13 mai 1996 qui fixe les normes relatives à la protection sanitaire de la population contre les dangers résultants des rayonnements ionisants. Les états membres ont l’obligation de la transposer en droit national avant le 13 mai 2000. En pratique il ressort de cette législation que toute nouvelle pratique radiologique (par exemple le dépistage du cancer du poumon à l’aide du scanner faible dose) doit être justifiée par les avantages qu’elle procure en regard du détriment médical éventuel et les anciennes pratiques réévaluées au fur et à mesure de l’avancement des connaissances. Il ressort aussi que toute pratique radiologique doit être optimisée en définissant des niveaux de référence. Les doses individuelles et collectives doivent être réévaluées.
Définition des risques
Effet déterministe et effet stochastique
Les effets déterministes des rayonnements sont des effets déclenchés par la mort d’un grand nombre de cellules et n’apparaissent qu’au dessus d’un certain seuil et leur gravité augmente avec la dose. L’exemple plus simple est l’érythème de la peau après irradiation. Ces effets nous intéressent peu dans le cas du scanner à faible dose. Un effet stochastique est une conséquence probable à long terme chez l’individu ou sa descendance ayant pour origine une lésion de la molécule d’ADN. Cet effet semble se répartir au hasard et apparaître même à faible dose, sans effet de seuil et sa fréquence augmente avec la dose. Ainsi pour les doses élevées, le Sievert permet de quantifier le risque réel avec une précision acceptable, mais pour les dose intermédiaires la précision de la quantification décroît rapidement. Le Sievert n’exprime plus que la valeur supérieure du risque. Le risque possible se situe entre zéro et cette valeur. L’hypothèse de dose efficace repose sur une hypothèse pessimiste d’ailleurs scientifiquement controversée d’une relation linéaire et sans seuil entre la dose et l’effet, ce qui pour l’effet stochastique est bien entendu faux.
Risque carcinologique
C’est le risque qui nous importe le plus en dehors du risque génétique, lorsque le sujet irradié n’est plus en âge de procréer et lorsque l’irradiation n’implique pas les gonades. Il serait trop long d’expliquer les méthodes épidémiologiques d’évaluation de ce risque. Il s’exprime assez curieusement en Sv -1 .homme-1. L’unité n’est pas d’emblée évocatrice. Pour l’illustrer, prenons une exemple chiffré : dans une population de 10000 habitants dont chaque individu recevrait une dose de 100mSv, le nombre de cancers radio induits serait compris entre 3 et 57 ; le facteur de risque est donc de 0,3 à 5,7 Sv -1 . homme-1.
Quels sont les ordres de grandeur ?
L’utilisation de ces concepts comprend de très nombreuses ambiguïtés et subtilités et se trouve mal adaptée à l’information des non spécialistes et encore plus du grand public. Il est utile pour fixer les imaginations de donner des valeurs repères telles que les irradiations les plus courantes dues au rayonnement naturel et au principal pourvoyeur d’irradiation qu’est la médecine occidentale.
Irradiation naturelle
L’irradiation naturelle qu’elle soit cosmique, tellurique ou liée à certains gaz tel que le Radon délivre environ 1 mSv en 6 mois ou 5 micro Sv par jour. Certaines populations (les bretons) ou certaines professions (pilote d’avion) reçoivent une dose plus importante.
Irradiation médicale
Bien avant les centrales nucléaires, c’est la médecine qui irradie le plus. La dose efficace annuelle moyenne due à l’exposition médicale est 1,1 m Sv par individu dans les pays développés. Il s’agit d’une exposition partielle et externe de durée brève mais à débit élevé.
La radio de poumon
En radiologie conventionnelle, les valeurs des doses délivrées au patient peuvent varier d’un facteur dix selon l’équipement utilisé. Pour une radio de poumon, la dose absorbée est de l’ordre de 0.70 mSv à mi épaisseur et de 8 mSv au niveau du sein. La dose efficace est évaluée aux alentours de 0,28 mSv.
Ces doses très faibles peuvent elles être obtenues avec un scanner ?
Dosimétrie au scanner
Quelques notions techniques et quelques définitions
La configuration géométrique du faisceau de rayons X et le mouvement du tube que l’on utilise en tomodensitométrie diffère grandement de ce que l’on utilise en radio de poumon standard. Ainsi donc, la distribution de la dose est plus homogène. Le scanner est une machine dont les performances sont directement liées à la dose qui en est la principale limite technique. Comme il s’agit d’une technique numérique, l’image ne devient pas trop noire lorsque la dose est excessive. Il faut donc connaître parfaitement la dose délivrée si l’on veut travailler en toute rigueur.
Il est habituel de définir en tomodensitométrie des outils de description de la dose dont la compréhension échappe parfois à ceux qui ne sont pas familiers avec la physique et les mathématiques . Ainsi il est habituel de parler du profil de dose qui n’est autre que la représentation de la dose sur un graphique selon le grand axe du lit sur lequel est couché le patient. A partir de là est défini le CTDI (computed tomography dose index) exprimé en Gray. Il s’agit de la sommation selon l’axe du lit de tous les profils de dose élémentaires mesurés dans l’air libre ou sur un fantôme. L’intégration se fait sur une distance donnée. On utilise aussi les concepts de MSAD (multiple scan average dose) qui est la dose moyenne pour une coupe dans une série de coupes ainsi que la notion de produit longueur x dose (DLP= dose length product) qui est une indication de l’exposition globale pour un scanner complet pour permettre la comparaison de performances par rapport à des doses de référence pour une machine donnée et afin de faire un choix technologique ou de modifier les protocoles d'examen. A partir de ces données, la définition exacte des doses délivrées au patient ne s’apparente malheureusement pas à une science exacte. Les différences de chiffres publiés dans la littératures sont à ce point de vue très parlantes.
Irradiation en technique spiralé
La tomodensitométrie hélicoïdale acquiert un volume et non pas un ensemble de coupe grâce au déplacement continu du lit. La longueur de déplacement pendant la rotation du tube, divisée par l’épaisseur de la coupe définit le pitch de l’acquisition. L’augmentation du pitch va diminuer le nombre total de photons utilisés au prix d’une dégradation du signal. Il faut donc si l’on veut diminuer la dose trouver le compromis acceptable.
L’exposition moyenne pour un scanner thoracique est en technique classique d’environ 15 m Sv au volume soit 7 fois l’irradiation naturelle annuelle et 21 fois une radio de poumons (qui délivre entre 0,3 et 0,7 mSv par cliché) et de 30 mSv à la peau.
Un scanner à faible dose donne irradiation de l’ordre de 3 mGy.
Les nouveaux scanners munis de multiples détecteurs (multibarette) permettraient de descendre la dose jusqu’à 0,3 mGy, c’est à dire du niveau d’une radio de poumons.
Comment diminuer l’irradiation ?
En maîtrisant les principaux facteurs dont dépend la dose :
La dose est proportionnelle au milliampérage du tube à rayon X
La dose est proportionnelle à la durée d’émission des rayons X exprimée en seconde. Ces données sont maîtrisables au moment de l’examen en agissant directement sur l’intensité et en étirant le pitch.
La dose augmente avec le Kilovoltage. Il y a peu de prise sur ce paramètre car la réponse des détecteurs qui font l’image est tributaire de cette énergie photonique.
Compromis entre irradiation et qualité de l’image
Quand l’information à recueillir est une résolution dans l’espace entre des structures ayant de grandes différences de densité, il est possible de diminuer considérablement la dose délivrée. C’est l’objet des techniques de scanner pulmonaire à faible dose. Les algorithmes de reconstruction peuvent s’accommoder d’un rapport signal sur bruit mauvais pour peu que l’on ne cherche à mettre en évidence des nodules de densité relativement élevée au sein de structures aérienne qui possèdent des possibilités d’absorption minimes.
Quelle dose pour quelle image ?
Plusieurs expériences ont été menées dans le but de trouver un bon compromis. Lenzen a utilisé une technique faisant appel à un débit de 25 mA avec un pitch de 1 (soit dix fois moins qu’en technique spiralée standard) ou, ce qui pourrait revenir au même pour l’irradiation, un débit de 50 mA avec un pitch de 2. Il a montré que les images obtenues étaient très satisfaisantes pour des nodules de 5 mm. Les équivalents de dose effectifs observés ont été de 0,6 mSv pour les hommes et de 1,1 mSv pour les femmes. Les différences sont dues aux seins qui contribuent pour une part à l’absorption de la dose. Le niveau de dose obtenu est très acceptable puisqu’il correspond à deux clichés pulmonaires.
En résumé
Il est possible de nos jours avec les scanners hélicoïdaux et avec les scanners multibarettes de réaliser des examens tomodensitométriques du thorax pour détecter des nodules avec un temps d’apnée acceptable par la plupart des patients et avec des équivalents de dose dont l’ordre de grandeur de la radio de thorax. La sensibilité du test que l’on sait être meilleure que la radio de poumon fait que des études ont été lancées pour apprécier la place de cet examen dans le dépistage. Espérons que la place exacte de cet examen pourra être définie.