Que sont les tomodensitogrammes et comment fonctionnent-ils ?

Que vous vous rendiez aux urgences après une chute brutale de votre vélo de montagne ou que vous vous rendiez à votre clinique de santé pour un dépistage de routine du cancer, il est probable que le médecin demande des images internes pour évaluer précisément votre santé.

L’une des façons les plus courantes de capturer des images internes du corps est la tomodensitométrie (CT scan).

La tomodensitométrie, également appelée CAT scan, utilise un appareil à rayons X rotatif pour créer des images en coupe transversale, ou 3D, de n’importe quelle partie du corps, selon l’Institut national d’imagerie biomédicale et de bioingénierie (NIBIB). Ils constituent un moyen indolore, non invasif et rapide pour les médecins d’examiner les os, les organes et d’autres tissus internes.

Comment fonctionnent les tomodensitogrammes

Pendant un tomodensitogramme, le patient est allongé sur une table qui se déplace dans un anneau en forme de beignet appelé portique, selon le NIBIB. Le portique est équipé d’un tube à rayons X qui tourne autour du patient tout en projetant d’étroits faisceaux de rayons X à travers le corps. Les rayons X sont captés par des détecteurs numériques situés directement en face de la source.

Après que la source de rayons X ait effectué une rotation complète, un ordinateur sophistiqué crée une image 2D de cette tranche du corps, dont l’épaisseur varie généralement de 0,04 à 0,4 pouce (1 à 10 millimètres). L’ordinateur combine ensuite plusieurs coupes 2D pour créer une image 3D du corps, ce qui permet au médecin de localiser plus facilement le problème du patient. Le scanner lui-même prend généralement moins de 15 minutes selon la zone du corps imagée.

Pour faciliter l’identification des anomalies, le patient peut recevoir un produit de contraste. Des solutions contenant des produits de contraste, comme l’iode ou le baryum, sont introduites dans le corps par voie orale, rectale ou injectées directement dans la circulation sanguine, en fonction du tissu cible. Selon la Radiological Society of North America, les substances contenues dans la solution agissent en modifiant temporairement la façon dont les rayons X interagissent avec certains tissus du corps, ce qui fait apparaître ces tissus différemment sur l’image obtenue. Le contraste aide les médecins à distinguer les tissus normaux des tissus anormaux.

Pourquoi faire un scanner

Les images de scanner aident les médecins à diagnostiquer et à localiser les infections, les troubles musculaires, les fractures osseuses, le cancer, les tumeurs et d’autres anomalies.

Dans les situations d’urgence, les scanners sont des outils de sauvetage qui permettent aux médecins de déterminer rapidement l’étendue des blessures internes ou des saignements internes, selon la Radiological Society of North America.

Les tomodensitogrammes sont également essentiels au diagnostic, au traitement et à la recherche sur le cancer, selon l’Institut national du cancer.

Risques encourus

Bien que les tomodensitogrammes puissent être des outils essentiels pour évaluer la santé, ils comportent des risques.

Selon la zone du corps qui est scannée, il peut y avoir un risque d’exposition aux radiations, selon le réseau d’imagerie de l’American College of Radiology (ACRIN). Les rayons X sont une source de rayonnement ionisant, qui peut endommager les tissus sensibles tels que les organes lymphoïdes et le sang. Les tomodensitométries autour de l’abdomen ne sont pas conseillées aux femmes enceintes en raison d’un risque d’exposition du fœtus à des rayonnements nocifs.

Plus de temps dans le scanner peut conduire à des images de meilleure qualité, mais aussi à une dose de rayonnement plus élevée, qui est souvent inutile, a déclaré le Dr Phuong-Anh Duong, directeur de la tomodensitométrie et professeur associé au département de radiologie et des sciences de l’imagerie de l’Université Emory en Géorgie. (Une tomodensitométrie de la seule zone thoracique expose le patient à environ 70 fois la quantité de radiations qu’une radiographie thoracique traditionnelle, selon Harvard Health Publishing.)

Duong a déclaré qu’il est important d’équilibrer la qualité de l’image de tomodensitométrie avec la quantité d’exposition aux rayonnements – une pratique que les médecins appellent ALARA, ou aussi bas que raisonnablement réalisable.

Il existe quelques moyens de réduire l’exposition aux rayonnements, a déclaré Duong. Par exemple, ne faire des images que lorsque c’est nécessaire et seulement la partie du corps nécessaire, et utiliser des rayonnements de plus faible énergie et des technologies plus récentes, comme des détecteurs de rayons X plus sensibles.

Occasionnellement, les patients peuvent avoir des réactions allergiques aux produits de contraste, mais les réactions majeures sont rares. Si les allergies sont connues à l’avance, des médicaments peuvent être administrés pour réduire les effets du produit de contraste, selon la Radiological Society of North America. Les personnes souffrant d’asthme, de rhume des foins, d’allergies, de maladies cardiaques ou de problèmes rénaux ou thyroïdiens semblent être plus à risque de développer une réaction au produit de contraste, bien que les chercheurs ne sachent pas encore pourquoi.

L’intelligence artificielle (IA) est en train d’être incorporée dans les scanners CT pour créer de meilleures images avec moins de rayonnement, a déclaré Duong à Live Science.

En début d’année, des chercheurs de l’Université de Floride centrale ont incorporé l’IA dans un système de tomodensitométrie qui a pu détecter des traces de cancer du poumon.

Dans une autre avancée cette année, un groupe de chercheurs de l’école de médecine Icahn de Mount Sinai à New York a créé un système d’IA qui examine les images de tomodensitométrie du cerveau. Le système peut détecter des problèmes, comme un accident vasculaire cérébral, en 1,2 seconde seulement. L’équipe a publié ses résultats dans la revue Nature Medicine.

Les tomodensitomètres à comptage de photons constituent un autre grand pas en avant dans la technologie des tomodensitomètres. Ces scanners intègrent un détecteur qui compte et suit les photons individuels de la source de rayons X et détecte les interactions individuelles des photons. Il en résulte une image plus claire, avec une résolution et un contraste améliorés, par opposition aux images traditionnelles du scanner qui utilisent des détecteurs à intégration d’énergie pour détecter un grand nombre de photons à la fois et mesurer simplement l’intensité. Les tomodensitomètres à comptage de photons peuvent conduire à une diminution des doses de rayons X, à une meilleure différenciation des tissus, à une qualité d’image plus nette et à un besoin réduit de produit de contraste, a déclaré Duong.

Les machines de tomodensitométrie deviennent également plus spécialisées. Les machines CT spécifiquement conçues pour scanner le tissu mammaire fournissent des informations comparables aux mammographies traditionnelles, mais sans la nécessité d’une compression du sein, et avec une exposition aux radiations considérablement moindre à travers la poitrine, selon le NIBIB.

Les scanners CT évolueront-ils un jour au point de ressembler à un appareil de diagnostic portable comme les « tricorders » de « Star Trek » ? Pas tout à fait, bien que des tomodensitomètres portables et mobiles existent, a déclaré Duong, comme le tomodensitomètre mobile monté sur fourgon utilisé par le Grady Health System à la faculté de médecine de l’université Emory. Mais les machines plus petites ne sont pas aussi efficaces que les scanners CT traditionnels, et il est difficile de protéger les spectateurs de l’exposition aux radiations.

Lecture complémentaire:

• Comment la technologie CT a évolué au cours des 50 dernières années, de la Société internationale de tomographie par ordinateur.
• L’imagerie par tomodensitométrie par rapport aux rayons X, de la FDA.
• Plus d’informations sur les tomodensitométries, de la Mayo Clinic.

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