Actualité technique
Imagerie de la Femme 2008;18:191-198 © 2008. Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés
Actualité technique
Angiomammographie : principes et applications Clarisse Dromain 1, Corinne Balleyguier 1, Ghazal Adler 1, Jean-Rémi Garbay 2, Suzette Delaloge 3 1. Département d’imagerie, 2. Département de médecine, 3. Département de chirurgie, Institut Gustave Roussy, 39 rue Camille-Desmoulins, 94805 Villejuif cedex. Correspondance : C. Dromain, à l’adresse ci-dessus. Email :
[email protected]
Introduction L’importance de l’angiogenèse tumorale dans le développement des cancers du sein est maintenant bien connue. Des études ont montré que la densité microvasculaire intratumorale était un facteur pronostique indépendant corrélé au risque métastatique [1, 2]. Depuis quelques années, plusieurs méthodes d’imagerie ont été développées pour étudier cette angiogenèse in vivo. L’angiographie numérique de soustraction a été utilisée avec un système d’intensification des rayons X [3, 4]. Puis, les produits de contraste ont été utilisés en scanner et en IRM afin d’améliorer la détection et la caractérisation des tumeurs mammaires [59]. L’IRM dynamique, après injection de chélate de gadolinium, est actuellement considérée comme la technique d’imagerie la plus sensible pour la détection des tumeurs mammaires. Cependant, l’IRM reste limitée dans son utilisation en raison de son manque de disponibilité et de son coût. Actuellement, le développement de la mammographie numérique plein champ ouvre de nouvelles voies d’exploration pour imager le sein. Son premier bénéfice tient dans une gestion des images facilitée et plus efficace. Son second intérêt majeur
est la possibilité de développer de nouvelles applications cliniques qui n’étaient pas possibles avec le couple écran/film. L’angiomammographie avec injection d’un produit de contraste iodé est une de ces nouvelles applications cliniques. Nous présenterons dans cet article les deux techniques qui ont été développées pour réaliser des examens d’angiomammographie, en décrivant les avantages et les inconvénients de chacune de ces techniques. Ensuite, nous discuterons à partir des premières expériences cliniques les applications cliniques potentielles de cette nouvelle méthode d’imagerie.
Principes techniques Deux techniques d’angiomammographie ont été développées : la technique dite temporelle et la technique de double énergie.
Technique de double énergie Elle exploite la dépendance énergétique de l’atténuation des rayons X à travers les différents composants du parenchyme mammaire, en particulier la molécule d’iode et les tissus mous. Un couple d’images de haute et de basse énergie est acquis après
injection d’un agent de contraste iodé. Le type de produit, sa concentration et la quantité injectée sont identiques à ceux utilisés lors de l’acquisition d’image scanner, soit une concentration de 300-350 mg d’iode/ml et une quantité de 1-1,5 ml/kg de poids corporel. Le produit de contraste peut être injecté manuellement ou, au mieux, à l’aide d’un injecteur automatique, à des débits de 1-3 ml/s. Après l’injection, un couple d’images de basse et haute énergie est acquis. L’image en basse énergie (26-32 kVp) correspond à un cliché de mammographie conventionnelle permettant une analyse de la glande mammaire et de la graisse, alors que l’image en haute énergie (45-49 kVp) permet en plus de visualiser la prise de contraste iodée. Ces deux images sont ensuite combinées pour donner une image de soustraction où seules les prises de contraste sont visibles (fig. 1). L’exposition en haute énergie nécessite une adaptation des systèmes de mammographie numérique. Le spectre des rayons X doit permettre d’obtenir des rayons X d’énergie supérieure au coefficient d’absorption de l’iode (33 kVp). Actuellement, un prototype expérimental a été développé par GE Healthcare™. Il s’agit d’un modèle
191
192
Angiomammographie : principes et applications
Figure 1. Principes techniques de l’angiomammographie double énergie.
commercialisé de mammographe numérique plein champ (Senographe DS®, GE Healthcare™, Chalfont Saint Giles, Royaume-Uni), modifié pour permettre l’utilisation d’un filtre additionnel en cuivre permettant d’obtenir un spectre de rayons X de haute énergie [10]. Le déroulement d’un examen d’angiomammographie double énergie est le suivant : – injection du produit de contraste chez une patiente assise à proximité du mammographe, sein décomprimé ; – compression du sein dans l’incidence souhaitée ; – acquisition d’un couple d’images de basse, puis haute énergie ; – décompression du sein ; – recompression éventuelle du sein dans une autre incidence ou du sein controlatéral ; – acquisition d’un nouveau couple d’images de haute et basse énergie et décompression du sein ; – traitement des images sur une console dédiée. Le délai entre l’acquisition des deux images de basse et haute énergie
est actuellement d’environ 30 secondes et correspond donc au temps où la patiente est laissée sous compression. Avec une injection unique de produit de contraste, il est possible d’acquérir plusieurs paires d’images dans des incidences différentes ou des deux seins. L’analyse des images consiste en une combinaison de chaque paire d’images pour obtenir des images de soustraction. Les critères d’interprétation sont basés sur la prise ou non de contraste, sa morphologie et son intensité. Les images de soustraction sont directement comparables aux images de la mammographie conventionnelle (images de basse énergie) car elles sont réalisées exactement dans la même incidence. La durée totale de l’examen est de 5-10 minutes en fonction du nombre d’incidences réalisées. La dose totale d’irradiation pour une paire d’images (soit par incidence) est de 20 à 50 % plus élevée que la dose délivrée pour une projection en mammographie conventionnelle et dépend de l’épaisseur du
sein comprimé et de la composition du sein.
Technique d’angiomammographie temporelle Elle est basée sur la soustraction d’images acquises après injection, à une image masque acquise avant injection de produit de contraste. Le type de produit, sa concentration et sa quantité sont identiques à la technique de double énergie (fig. 2). Toutes les images acquises utilisent un spectre de rayons X de haute énergie, entre 45 et 49 kVp (au lieu des 26-32 kVp habituellement utilisés pour la mammographie conventionnelle), pour optimiser la visualisation des faibles concentrations d’iode. L’acquisition de ce type d’images nécessite, de façon similaire à la technique de double énergie, une adaptation du mammographe numérique avec l’ajout d’un filtre en cuivre. Le déroulement d’une angiomammographie temporelle est le suivant :
Actualité technique
C. Dromain et al.
Figure 2. Principes techniques de l’angiomammographie temporelle.
– installation de la patiente assise confortablement, compression douce du sein de face, suffisante pour immobiliser le sein mais pas trop forte pour ne pas perturber la perfusion vasculaire du sein ; – acquisition d’une image masque, haute énergie, de face avant injection ; – injection du produit de contraste ; – acquisition de plusieurs images haute énergie de face à différents temps de l’injection ; – traitement des images sur une station de travail dédiée et soustraction de chaque image acquise après l’injection avec l’image acquise avant injection. Toutes les images sont acquises durant la même compression. La soustraction des images nécessite un logiciel de recalage d’image en raison des mouvements survenus pendant la durée de la compression. Des régions d’intérêt peuvent être dessinées sur les zones de rehaussement et le tissu mammaire normal afin d’analyser la prise de contraste et le washout
(lavage) au niveau des lésions suspectes. Les courbes cinétiques de rehaussement peuvent être tracées (fig. 3). La durée totale d’un examen d’angiomammographie temporelle est d’environ 15 minutes et la dose totale d’irradiation délivrée à la patiente est de 1 à 3 mGy, similaire à celle d’une incidence en mammographie conventionnelle (chaque cliché de haute énergie correspond à 1/5e de l’irradiation d’un cliché de basse énergie).
Avantages et inconvénients des deux techniques L’approche temporelle offre la possibilité d’analyser la cinétique de rehaussement d’une lésion suspecte de façon similaire à la technique utilisée en routine clinique en IRM mammaire. Cependant, cette technique nécessite une compression prolongée pendant toute la durée de l’acquisition des images. Cette compression prolongée est inconfortable pour la
patiente et est source d’artefacts de mouvement, notamment lors de l’injection de produit de contraste. Le moindre mouvement entre l’image masque et l’image post-injection sera responsable d’artefacts sur l’image de soustraction. À l’inverse, la technique d’angiomammographie en double énergie ne procure pas d’informations sur la cinétique de rehaussement, le nombre des images étant limité par l’irradiation des images de basse énergie. Cependant, cette technique permet l’acquisition de plusieurs incidences, voire la réalisation d’un angiomammographie bilatérale. De plus, elle est moins sensible aux artefacts de mouvement que la technique temporelle car le délai entre l’acquisition d’un cliché de haute et de basse énergie est très court. La rapidité de l’examen en double énergie et, en particulier, la faible durée de compression comparativement à la technique temporelle permettent par ailleurs une meilleure
193
194
Angiomammographie : principes et applications
a
b
c
Figure 3. Angiomammographie temporelle. Le cliché de mammographie en incidence de face (a) montre un surcroît de densité à contour partiellement bien limité du quadrant externe du sein droit. L’image de soustraction de l’angiomammographie du cliché haute énergie acquise 1,5 minutes après le début de l’injection et de l’image masque (b) montre une prise de contraste précoce et intense du nodule avec une courbe de cinétique de rehaussement (c) de type progressif. L’histologie a confirmé le diagnostic de carcinome canalaire infiltrant.
tolérance de l’examen par les patientes.
Expériences cliniques préliminaires Les premières études cliniques publiées montrent des résultats encourageants. Jong et al. [11] ont réalisé des angiomammographies temporelles chez 22 patientes avant biopsie mammaire pour lésion suspecte dont 10 cas de cancer confirmé histologiquement. L’angiomammographie retrouvait une prise de contraste chez huit de ces 10 cas de cancer (80 %). Les deux cas de faux négatifs correspondaient à un carcinome intracanalaire et un cancer canalaire infiltrant. Parmi les 12 patientes pour lesquelles l’histologie était bénigne, sept patientes ne présentaient pas de prise de contraste et cinq présentaient une prise de contraste nodulaire correspondant histologiquement à trois cas de fibroadénomes et deux cas de mastopathie fibrokystique avec hyperplasie canalaire. Lewin et al. [12] ont étudié 24 femmes en angiomammographie
double énergie. Parmi les 13 cas de cancers infiltrants, un franc rehaussement était retrouvé dans 11 cas, un rehaussement modéré dans un cas et un rehaussement faible dans un cas. Un seul cas de carcinome intracanalaire était imagé en angiomammographie montrant un rehaussement douteux. Parmi les 12 tumeurs bénignes, seulement deux tumeurs présentaient un rehaussement faible. Dans notre série [13], nous avons étudié 22 tumeurs malignes en angiomammographie temporelle et comparé nos données à celles de l’étude histologique de la pièce opératoire avec étude quantitative de la densité vasculaire intratumorale par immuno-histochimie. La sensibilité de l’angiomammographie pour la détection des cancers mammaires infiltrants était de 80 %, comparable aux études de Jong et al. [11] et Lewin et al. [12]. La corrélation entre la taille histologique de la tumeur et la taille de la zone de rehaussement mesurée sur les images de soustraction de l’angiomammographie était excellente (coefficient de corrélation = 95 %). Les quatre faux négatifs (pas de rehausse-
ment significatif) correspondaient à quatre carcinomes canalaires infiltrants qui présentaient en immuno-histochimie d’une densité microvasculaire plus faible (56,5 micrivx/mm2), comparée au groupe des vrais positifs (79,2 microvx/mm2). La cinétique de rehaussement était de type graduel et progressif pour 39 % des tumeurs, en plateau pour 22 % des tumeurs, et précoce suivie d’un washout pour 22 % des tumeurs. La forte proportion des prises de contraste progressives est probablement liée à l’effet de la compression du sein perturbant sa perfusion. Un cas montrait une diminution paradoxale de la densité après injection probablement d’origine artéfactuelle. Enfin, une étude multicentrique (quatre centres européens, un centre nord-américain) de relecture rétrospective de 75 cas d’angiomammographie temporelle a été réalisée dans le but de comparer la performance diagnostique de l’angiomammographie à celle de la mammographie seule [14]. La référence était l’histologie dans tous les cas (85 tumeurs, 17 tumeurs bénignes, 68 tumeurs malignes). La
Actualité technique
C. Dromain et al.
a
b
c
d
Figure 4. Angiomammographie double énergie. Les clichés de mammographie conventionnelle en incidence oblique (a) et de face (b) montrent la présence d’une opacité profonde à l’union des quadrants supérieurs. Les images de soustraction des images de haute et basse énergies réalisées en incidence oblique à 2 minutes (c) et de face à 4 minutes (d) après l’injection ne montrent aucune prise de contraste suspecte. Il s’agit d’un vrai négatif de l’angiomammographie confirmé histologiquement.
sensibilité et la sensibilité moyenne des cinq relecteurs pour la probabilité de cancer étaient augmentées de 0,81 à 0,86 et de 0,62 à 0,66 respectivement. L’aire sous la courbe ROC de l’angiomammographie pour la probabilité de cancer était supérieure à celle de la mammographie seule pour tous les relecteurs (statistiquement significatif pour deux relecteurs).
Applications cliniques potentielles L’angiomammographie présente plusieurs atouts pour une application en routine clinique. Le premier est sa facilité d’implémentation dans l’unité de mammographie et la rapidité de
réalisation de l’examen. L’angiomammographie peut facilement être réalisée à la suite de la mammographie conventionnelle de façon identique à la réalisation d’un cliché complémentaire. Par ailleurs, l’examen est très bien accepté par les patientes. Un autre atout de l’angiomammographie est la simplicité de lecture des images de soustraction (prise de contraste ou non, aspect morphologique de la prise de contraste). Ces images sont également très faciles à analyser par nos collègues cliniciens et chirurgiens, habitués aux images de mammographie. Enfin, le dernier atout non négligeable est la parfaite correspondance qu’il existe entre les anomalies détectées sur l’angiomammographie
et la mammographie conventionnelle. Il est extrêmement facile, lorsqu’une prise de contraste suspecte est détectée sur l’image de soustraction de l’angiomammographie, de la comparer à la même incidence de la mammographie conventionnelle afin de guider la relecture rétrospective de la mammographie, ce qui n’est pas le cas en TDM et IRM mammaires où les images sont réalisées dans des positionnements très différents. Plusieurs applications cliniques potentielles sont envisageables. La première est la clarification d’anomalies mammographiques équivoques telles qu’une zone de distorsion architecturale ou une anomalie vue sur une seule incidence (fig. 4). Il en
195
196
Angiomammographie : principes et applications
a
b
c
d
Figure 5. Angiomammographie double énergie. Les clichés de mammographie conventionnelle en incidence oblique (a) et de face (b) montrent un sein de densité ACR4 sans opacité ni foyer de microcalcifications nettement identifiable. Les images de soustraction des images de haute et basse énergies réalisées en incidence oblique à 2 minutes (c) et de face à 4 minutes (d) après l’injection montrent la présence d’une vaste plage de prise de contraste du quadrant inféro-interne faite de plusieurs nodules confluents. Le contrôle histologique a confirmé la présence d’un carcinome canalaire infiltrant multifocal étendu sur plus de 4 cm.
résulte le plus souvent une faible confiance dans la présence de l’anomalie et des difficultés de ciblage échographique diminuant la performance diagnostique. Une autre application clinique pourrait être la détection de lésions occultes en mammographie conventionnelle, en particulier dans les seins de densité élevée. L’angiomammographie pourrait permettre de visualiser une lésion suspecte ou douteuse à la palpation clinique ou en échographie (fig. 5). L’angiomammographie pourrait également être utile dans le bilan d’extension locale des tumeurs mammaires, indispensable à la prise en charge thérapeutique. L’angio-
mammographie, de façon comparable à l’IRM mammaire, a le potentiel de détecter les formes multifocales sous-estimées par la mammographie conventionnelle (fig. 5 et 6). Berg et al. [15] ont rapporté que la mammographie avait une sensitivité de 45 % dans les seins denses pour la détection d’un deuxième cancer homolatéral. Cette sensibilité dépend par ailleurs du type histologique variant de 89 % pour un cancer canalaire infiltrant, 55 % pour un cancer intracanalaire et seulement 34 % pour un cancer lobulaire contre respectivement 95, 96 et 89 % pour l’IRM. Dans cette indication, la technique de double énergie est à privilégier car elle per-
met de réaliser plusieurs incidences ou un examen bilatéral. Enfin, l’angiomammographie, de façon également comparable à l’IRM mammaire, pourrait s’avérer un outil utile pour la recherche d’une récidive tumorale sur sein traité, où la mammographie a une mauvaise sensibilité de 55-67 % en raison des remaniements post-chirurgicaux et post-radiques [16, 17] et pour l’évaluation des tumeurs traitées par chimiothérapie.
Conclusion Les premières expériences cliniques de l’angiomammographie ont montré qu’il était possible de détecter
Actualité technique
C. Dromain et al.
a
b
d
e
c
Figure 6. Angiomammographie double énergie. Les clichés de mammographie conventionnelle en incidence oblique (a) et de face (b) montrent la présence d’un large surcroît d’opacité mal limité, difficilement mesurable du QSE. Une biopsie a été réalisée avec mise en place d’un clip concluant à un carcinome canalaire infiltrant. Les images de soustraction des images de haute et basse énergies réalisées en incidence oblique à 2 minutes (c) et de face à 4 minutes (d) après l’injection montrent la présence de trois nodules adjacents se rehaussant fortement et permettent une très bonne appréciation de l’extension et de la taille tumorales. L’aspect en angiomammographie était parfaitement corrélé à l’IRM mammaire (e).
l’angiogenèse tumorale d’un cancer du sein en mammographie numérique plein champ avec une bonne sensibilité de détection. Ses performances diagnostiques et en particulier sa valeur prédictive négative restent cependant à définir sur de larges cohortes de patientes. Par ailleurs, sa place est à définir parmi les autres méthodes d’imagerie mammaire. Enfin, de futurs développements technologiques sont attendus, comme pouvoir coupler l’angiomammogra-
phie avec la tomosynthèse mammaire afin de permettre une analyse tridimensionnelle de la perfusion mammaire.
[3]
Références
[4]
[1]
[2]
Weidner N, Semple JP, Welch WR, Folkman J. Tumor angiogenesis and metastasis-correlation in invasive breast carcinoma. N Engl J Med 1991; 324:1-8. Chu JS, Lee WJ, Chang TC, Chang KJ, Hsu HC. Correlation between tumor an-
[5]
giogenesis and metastasis in breast cancer. J Formos Med Assoc1995;94:373-8. Ackerman LV, Watt AC, Shetty P, Flynn MJ, Burke M, Kambouris A, et al. Breast lesions examined by digital angiography. Work in progress. Radiology 1985;155:65-8. Watt AC, Ackerman LV, Windham JP, Shetty PC, Burke MW, Flynn MJ, et al. Breast lesions: differential diagnosis using digital subtraction angiography. Radiology 1986;159:39-42. Hagay C, Cherel PJ, de Maulmont CE, Plantet MM, Gilles R, Floiras JL, et al. Contrast-enhanced CT: value for diagnosing local breast cancer recurrence af-
197
198
Angiomammographie : principes et applications
ter conservative treatment. Radiology 1996;200:631-8. [6] Chang CH, Nesbit DE, Fisher DR, Fritz SL, Dwyer SJ 3rd, Templeton AW, et al. Computed tomographic mammography using a conventional body scanner. AJR Am J Roentgenol 1982;138: 553-8. [7] Harms SE, Flamig DP. MR imaging of the breast. J Magn Reson Imaging 1993; 3:277-83. [8] Heywang SH, Wolf A, Pruss E, Hilbertz T, Eiermann W, Permanetter W. MR imaging of the breast with GdDTPA: use and limitations. Radiology 1989;171:95-103. [9] Orel SG, Schnall MD. MR imaging of the breast for the detection, diagnosis, and staging of breast cancer. Radiology 2001;220:13-30. [10] Skarpathiotakis M, Yaffe MJ, Bloomquist AK, Rico D, Muller S, Rick A, et al.
[11]
[12]
[13]
[14]
Development of contrast digital mammography. Med Phys 2002;29:2419-26. Jong RA, Yaffe MJ, Skarpathiotakis M, Shumak RS, Danjoux NM, Gunesekara A, et al. Contrast-enhanced digital mammography: initial clinical experience. Radiology 2003;228:842-50. Lewin JM, Isaacs PK, Vance V, Larke FJ. Dual-energy contrast-enhanced digital subtraction mammography: feasibility. Radiology 2003;229:261-8. Dromain C, Balleyguier C, Muller S, Mathieu MC, Rochard F, Opollon P, et al. Evaluation of tumor angiogenesis of breast carcinoma using contrast enhanced digital mammography. AJR 2006; 187:W528-37. Diekmann F, Marx C, Jong R, Dromain C, Toledano AY, Bick U. Diagnostic accuracy of contrast-enhanced digital mammography as an adjunct to
mammography. Abstract. European Radiology 2007;17:174. [15] Berg WA, Gutierrez L, NessAiver MS, Carter WB, Bhargavan M, Lewis RS, et al. Diagnostic accuracy of mammography, clinical examination, US and MR imaging in preoperative assessment of breast cancer. Radiology 2004;233: 830-49. [16] Orel SG, Troupin RH, Patterson EA, Fowble BL. Breast cancer recurrence after lumpectomy and irradiation: role of mammography in detection. Radiography 1992;183:201-6. [17] Drew PJ, Kerin MJ, Turnbull LW. Routine screening for local recurrence following breast-conserving therapy for breast cancer with dynamic contrastenhanced magnetic resonance imaging of the breast. Ann Surg Oncol 1998;5:26570.