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Comparaison des mesures du canal lombaire en IRM et TDM
J Radiol 2009;90:493-7 © Éditions Françaises de Radiologie, Paris, 2009 Édité par Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés
article original
ostéoarticulaire
Comparaison des mesures du canal lombaire en IRM et TDM J Malghem (1), X Willems (1), B Vande Berg (1), A Robert (2), G Cosnard (1) et F Lecouvet (1)
Abstract
Résumé
Comparison of lumbar spinal canal measurements on MRI and CT J Radiol 2009;90:493-7
Objectif. Comparer les mesures du diamètre antéro-postérieur du canal lombaire et du sac dural en IRM et en TDM. Matériel et méthodes. Les mesures du diamètre antéro-postérieur du canal osseux en L4 et du sac dural en L4-L5 ont été effectuées sur les examens en IRM et TDM de patients examinés par les deux techniques à moins d’un mois d’intervalle. Les mesures ont été effectuées sur les coupes axiales d’examens TDM de l’abdomen et sur les coupes sagittales d’examens du rachis lombaire en IRM pondérée T1 (n = 98) et T2 (n = 78). La lecture séparée des examens TDM et IRM a été réalisée en aveugle à plus de 24 heures d’intervalle, après apprentissage préalable par des études de reproductibilité interobservateur. Les mesures ont été comparées en utilisant un test de t pour données appariées. Résultats. Pour le canal osseux, la mesure moyenne en TDM était 0,4 ± 1,5 mm inférieure à celle de l’IRM. Pour le sac dural, cette différence moyenne était de 0,1 ± 1,4 mm. Conclusion. Les mesures en IRM et TDM du diamètre antéropostérieur du sac dural et du canal osseux sont très proches, avec des écarts en moyenne inférieurs à la précision de mesure des techniques.
Purpose. To compare AP diameter measurements of spinal canal and thecal sac on MRI and CT. Materials and methods. The AP diameter of the spinal canal at L4 and thecal sac at L4-5 were measured on both MRI and CT performed on patients at less than one month interval. Measurements were obtained from axial CT images of the abdomen on CT and sagittal T1W (n=98) and T2W (n=78) MR images of the spine. The examinations were reviewed at more than 24 hours interval. Radiologists were blinded. Inter-observer agreement evaluation was performed prior to this study. Measurements were compared using a t test for paired variables. Results. For the spinal canal, mean measurements were 0.4 ± 1.5mm inferior on CT compared to MRI. For the thecal sac, mean measurements were 0.1 ± 1.4mm inferior on CT compared to MRI. Conclusion. Measurements on CT and MRI for lumbar spinal canal and thecal sac are fairly comparable, with mean measurement differences inferior to the degree of precision of the measurement technique itself. Key words: Lumbar spinal canal. Thecal sac. Measurements. Comparison. CT. MRI. Narrow spinal canal.
a claudication neurologique due à une étroitesse du canal rachidien lombaire est bien connue depuis les travaux de Verbiest, il y a un demi-siècle (1). Classiquement, cette situation peut résulter, soit ou à la fois (2-5) d’un canal étroit constitutionnel, caractérisé par un canal osseux de trop petite taille et/ou d’un canal rétréci, résultant d’une sténose acquise le plus souvent d’origine multifactorielle (étalement du contour discal, hypertrophie des massifs zygapophysaires et des ligaments jaunes, spondylolisthésis dégénératif, lipomatose épidurale…). L’évaluation précise des dimensions du canal lombaire doit donc être double : la mesure du canal osseux, représentatif du canal constitutionnel, doit être faite là où le contenant osseux est normalement le plus
L
(1) Département d’imagerie médicale, Cliniques Universitaires Saint-Luc, avenue Hippocrate 10, 1200 Bruxelles, Belgique. (2) Faculté de Médecine, Ecole de santé publique, Unité d’épidémiologie, biostatistique et méthodes opérationnelles en santé, Clos chapelle-auxchamps, 30 bte 3058, 1200 Bruxelles, Belgique. Correspondance : J Malghem E-mail : [email protected]
Mots-clés : Canal lombaire. Sac dural. Mesures. Comparaison. TDM. IRM. Canal lombaire étroit.
étroit, c’est-à-dire entre la face postérieure du corps vertébral et la partie antérosupérieure de la jonction des lames, ce qui correspond à l’étage pédiculaire, et la mesure du sac dural doit être faite là où les éléments tissulaires de voisinage sont les plus proéminents et où se produisent les rétrécissements liés à un spondylolisthésis dégénératif, c’est-à-dire au niveau disco-articulaire. Pour le canal osseux, les dimensions du canal lombaire dans le plan sagittal diminuent progressivement de L1 jusqu’à L3 et L4 pour se réélargir en L5. La mesure la plus critique porte donc généralement sur les niveaux L3 et L4. Pour le sac dural, les rétrécissements les plus sévères portent généralement sur les niveaux L3-L4 et L4-L5 (3, 4, 6). L’évaluation du canal rachidien et du sac dural a longtemps été réalisée sur des examens radiographiques, simples ou tomographiques, et sur des myélographies. Puis la TDM est devenue l’examen de référence (6, 7). Actuellement, l’IRM est de plus en plus utilisée pour cette évaluation et il importait donc de préciser si les mesures effectuées par les deux méthodes
sont peu ou prou équivalentes, d’autant que les artefacts générés en IRM sont nombreux (8) et pourraient rendre illusoire toute tentative de mesure un temps soit peu fiable. Le but de notre étude a été d’évaluer la reproductibilité des mesures interobservateurs, puis d’évaluer les différences des mesures effectuées par IRM ou TDM. À notre connaissance, une telle comparaison des mesures du canal osseux et du sac dural, effectuées en TDM et IRM, n’a pas été précédemment réalisée.
Matériel et méthodes Nous avons utilisé un matériel disponible : des examens en IRM et TDM comportant des coupes du rachis lombaire, réalisés chez les mêmes patients à moins d’un mois d’intervalle et disponibles sur notre système d’archivage PACS (Picture Archiving and Communication System). Les examens avaient été réalisés pour motifs divers, le plus souvent dans le cadre de bilans
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Comparaison des mesures du canal lombaire en IRM et TDM
oncologiques : études de la moelle osseuse par IRM et de l’abdomen par TDM. Ces examens ne comportaient pas ceux réalisés en TDM dans notre service pour mise au point de lombalgie ou radiculalgie car ils étaient, pendant la période de l’étude, réalisés sur un scanner non relié au système PACS. La sélection des examens a été réalisée de manière aléatoire, en fonction de leur disponibilité conjointe sur notre PACS, durant une période de recherche de 8 mois. Les examens disponibles comportaient au minimum des coupes sagittales en pondérations T1 et T2 pour les examens en IRM (pas de pondération T2 cependant pour 20 des 98 patients de l’étude finale) et des coupes axiales pour des examens TDM. Les mesures des diamètres antéropostérieurs ont été effectuées sur les coupes sagittales médianes en IRM et sur des coupes axiales natives en TDM, aux niveaux L4 pour le canal osseux et L4-L5 pour le sac dural. À ces niveaux, les coupes natives des examens TDM réalisés sans inclinaison du portique sont quasi perpendiculaires au canal lombaire. Les examens en IRM avaient été réalisés sur deux machines : Intera 1,5 T (Philips Medical Systems, Best, The Netherlands) et Signa 1.5 T (GE Medical Systems, Milwaukee, USA). Les examens TDM avaient été réalisés sur deux machines à multidétecteur : Brillance 16 et Brillance 40 (Philips Medical Systems). Les examens avaient été acquis avec les paramètres de routine : pour l’IRM, FOV de 360 à 400 mm, matrice de reconstruction 448/ 512, épaisseur de coupe de 4 à 5 mm, pondération T1 avec TR 465 msec et TE 14 msec et pondération T2 avec TR de 2515 msec et TE de 100 msec (Turbo facteur de 8 à 12) ; pour la TDM : FOV de 400 mm, matrice de 512, épaisseur de coupe de 3 mm avec intervalle de reconstruction de 3 mm, avec collimation soit de 16 × 1,5, pitch 1,0 (Brillance 16) ou de 32 × 1,5, pitch 0,9 (Brillance 40) et à 120 kv avec 200 à 250 mAS. Les examens avaient été réalisés en position de légère flexion des membres inférieurs dans la grande majorité des cas en IRM et généralement en extension en TDM, comme cela est pratiqué en routine dans notre service. Les examens ont été lus et les mesures effectuées sur console de lecture avec écrans de haute définition. En TDM, les examens ont été analysés en « fenêtre osseuse » pour le canal osseux, sur des coupes
J Malghem et al.
• Une étude préliminaire a été effectuée, en double aveugle, par les deux radiologues senior et junior, sans consensus préalable, et cette étude a porté sur les examens de 10 patients. • Avant de faire une seconde étude, les examens de la première étude ont été soumis à une lecture conjointe par le radiologue senior et le radiologue junior, avec affichage simultané sur deux écrans des examens TDM et IRM, en vue de déterminer les causes de discordance des mesures. Sur base de cette relecture conjointe, des repères simples ont été établis pour les mesures ultérieures, en prenant comme repères anatomiques les limites de densité ou d’intensité de signal (« de noir à noir ») (fig. 1). La seconde étude comparative interobservateur a été réalisée sur 22 examens en TDM et IRM, après élimination d’examens de qualité insuffisante. Les examens ont été lus par les deux radiologues en double aveugle et avec plus d’une semaine d’intervalle entre les lectures des examens IRM et TDM. • L’étude finale, dont le but direct était de comparer les valeurs mesurées en TDM avec celles mesurées en IRM, a comporté la lecture par le radiologue junior formé (XW) des examens en IRM et TDM de 98 dossiers pour le canal osseux (examens avec pondération T1 disponible) et 78 pour le sac dural (examens avec pondération T2 disponible), avec plus d’une se-
passant par la partie supérieure des lames en L4 et en fenêtre « abdominale » à hauteur de la partie moyenne du disque L4L5 pour le sac dural. Les examens IRM ont été analysés pour ces deux niveaux en pondérations T1 et T2, sur les coupes sagittales les plus médianes. Les examens ont été lus par deux observateurs : un radiologue senior expérimenté en radiologie ostéoarticulaire (JM) et un interne en fin de formation de radiologie (XW) que nous avons qualifié de radiologue junior. Les mesures ont été comparées par des tests statistiques de Student pour échantillons appariés. Pour les comparaisons interobservateurs, les mesures effectuées par le radiologue senior ont été considérées comme référence. Pour la comparaison des mesures effectuées en TDM et IRM, les valeurs mesurées en TDM ont été considérées comme référence. Les différences de mesures ont été exprimées en moyenne plus ou moins la déviation standard. Les différences ont été considérées comme statistiquement significatives lorsque la valeur p était inférieure à 0,05. Les résultats ont été illustrés par des diagrammes en boîte et des graphiques carré-diagonale de Bland & Altman. L’étude globale a comporté 3 volets : une étude préliminaire, une étude comparative interobservateur et une étude de comparaison des mesures en TDM et IRM :
a b
Fig. 1 :
Repères utilisés par les mesures sur des coupes en IRM. Tant pour la mesure du canal osseux sur la coupe en pondération T1 (a) que pour la mesure du sac dural sur la coupe en T2 (b), les mesures ont été effectuées « de noir à noir » (flèches), c’est-à-dire depuis le bord postérieur du corps vertébral jusqu’au versant antérieur de la jonction des lames pour le canal osseux, et du versant antérieur au versant postérieur de la colonne liquidienne et radiculaire pour le sac dural. La ligne noire située juste en arrière du sac dural correspond à un artéfact de déplacement chimique et ne doit pas être prise en compte. J Radiol 2009;90
J Malghem et al.
maine séparant la lecture des examens dans les deux techniques.
Tableau I Comparaison des mesures du canal lombaire faites par un radiologue senior et par un radiologue junior, sans apprentissage commun. (n)
Mesures par un radiologue sénior (S) (mm)
Mesures par un radiologue junior (J) (mm)
Ecarts S – J (mm)
valeur p**
canal osseux en TDM
10
15,5 ± 1,7
17,0 ± 2,1
– 1,6 ± 1,8
0,03
sac dural en TDM
10
12,0 ± 1,7
12,6 ± 1,7
– 0,7 ± 1,2
0,11, NS
canal osseux en IRM T1
10
15,9 ± 2,1
15,1 ± 2,3
0,9 ± 2,3
0,27, NS
canal osseux en IRM T2
10
15,8 ± 1,2
14,8 ± 1,4
1,1 ± 1,2
0,02
sac dural en IRM T1
10
11,7 ± 1,1
12,3 ± 1,6
– 0,7 ± 1,2
0,11, NS
sac dural en IRM T2
10
12,0 ± 1,4
12,2 ± 1,8
– 0,2 ± 2,2
0,78, NS
Résultats
Étude préliminaire Les résultats des mesures effectuées par les deux radiologues sans consensus préalable sont présentés dans le tableau I. Les différences interobservateurs étaient significatives pour les mesures du canal osseux, en TDM et en IRM pondérée T2.
Étude complémentaire Les résultats de l’étude effectuée par les deux radiologues après établissement en consensus des points de repères à utiliser sont présentés dans le tableau II. Les différences interobservateurs étaient plus faibles qu’avant le consensus (différences moyennes nettement inférieures à 1 mm) et étaient toutes non significatives.
Étude de comparaison TDM avec IRM Les résultats de l’étude finale comparant les mesures effectuées pour le même rachis, en TDM et en IRM sont présentés dans le tableau III. La différence moyenne est faible (0,4 mm) mais significative pour le canal osseux. En revanche, les différences pour les autres comparaisons étaient très faibles et non significatives : différences moyennes de 0,1 à 0,2 mm, avec des déviations standard de 1,4 à 1,6 mm. La figure 2 présente les diagrammes en boîte des écarts à l’IRM. La boîte va du premier quartile (P25) au dernier quartile (P75) et contient la médiane (P50) ; les écarts minimum et maximum observés sont attachés à la boîte. Ces diagrammes montrent que la moitié des écarts à l’IRM se situaient entre 0,9 mm par les valeurs inférieures (sac dural en pondération T2) et 1,2 mm par les valeurs supérieures (canal osseux en T1), même si les écarts extrêmes pouvaient aller de – 7,1 mm (sac dural) à + 7,5 mm (canal osseux). La représentation en carré et diagonale de Bland & Altman (fig. 3) montre aussi que les écarts ne sont pas plus ou moins importants lorsque les valeurs mesurées sont plus ou moins grandes : sur les quatre graphiques, les écarts restent dans une bande de variation constante. La densité de points plus importante dans le triangle inférieur droit du graphique carré-diagonale correspondant au canal osseux avec pondération T1 de l’IRM J Radiol 2009;90
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Comparaison des mesures du canal lombaire en IRM et TDM
* Données : moyenne ± déviation standard ; ** test t pairé ; NS = non significatif.
Tableau II Comparaison des mesures du canal lombaire faites par un radiologue senior et par un radiologue junior, après un apprentissage commun. (n)
Mesures par un radiologue sénior (S) (mm)
Mesures par un radiologue junior (J) (mm)
Écarts S – J (mm)
valeur p**
canal osseux en TDM
22
15,0 ± 2,4
14,9 ± 2,6
0,1 ± 2,1
0,78, NS
sac dural en TDM
22
11,6 ± 2,5
11,8 ± 2,4
– 0,2 ± 2,4
0,74, NS
canal osseux en IRM T1
22
16,0 ± 1,9
15,6 ± 1,9
0,4 ± 1,3
0,16, NS
canal osseux en IRM T2
22
16,1 ± 2,1
15,4 ± 2,2
0,7 ± 1,9
0,11, NS
sac dural en IRM T1
22
12,2 ± 2,2
11,9 ± 1,8
0,3 ± 1,3
0,39, NS
sac dural en IRM T2
22
11,6 ± 2,3
11,5 ± 3,0
0,1 ± 1,8
0,78, NS
* Données : moyenne ± déviation standard ; ** test t pairé ; NS = non significatif.
montre une tendance systématique à mesurer des valeurs en TDM inférieures à celles mesurées par l’IRM, même si en moyenne, cet écart de 0,4 ± 1,5 mm est probablement cliniquement non significatif.
Discussion L’évaluation du canal osseux et du sac dural est actuellement de plus en plus souvent réalisée par IRM ou TDM. Pour optimiser la prise en charge des problèmes cliniques
des patients, il est nécessaire de savoir si les valeurs mesurées par l’une ou l’autre technique sont équivalentes. Dans une même démarche, il est utile de connaître le degré d’imprécision des mesures faites par des observateurs différents sur les mêmes images. On peut constater, sur base de l’étude préliminaire, que des mesures effectuées sans consensus préalable par les deux radiologues montrent des divergences relativement importantes : par exemple, pour les mesures du canal osseux en TDM ou IRM
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Comparaison des mesures du canal lombaire en IRM et TDM
Tableau III Comparaison des mesures en TDM avec celles en IRM pondérée T1 ou T2. (n)
Mesures en TDM * (mm)
Mesures en IRM T1 * (mm)
Écarts IRM – TDM (mm)
valeur p**
Canal osseux
98
15,6 ± 2,3
16,0 ± 2,5
0,4 ± 1,5
0,008
Sac dural
78
11,7 ± 3,0
11,9 ± 2,9
0,2 ± 1,6
0,20, NS
Mesures en IRM T2 * (mm) Canal osseux
98
15,7 ± 2,5
0,2 ± 1,4
0,23, NS
Sac dural
78
11,6 ± 3,1
– 0,1 ± 1,4
0,44, NS
* Données : moyenne ± déviation standard ; ** test t pairé ; NS = non significatif.
Fig. 2 :
Diagramme en boîte des écarts entre les mesures en IRM et les mesures en TDM du canal lombaire.
pondérée T2, les différences moyennes étaient supérieures à 1 mm. En revanche, en utilisant les points de repère (« de noir à noir » (fig. 1)) établis par l’analyse en consensus de l’étude préliminaire, la reproductibilité des mesures a été considérablement améliorée : les moyennes des mesures effectuées par les deux radiologues divergeaient de moins de 0,5 mm pour toutes les mesures sauf pour le canal osseux mesuré en IRM pondérée T2 (0,7 mm). Cette amélioration de la reproductibilité interobservateurs dans l’étude complémentaire illustre bien l’utilité d’un apprentissage, effectué en comparant côte à côte les examens IRM et TDM de mêmes patients. La reproductibilité des mesures en IRM est la meilleure pour la mesure du sac dural en pondération T2 et du canal osseux en pondération T1.
Dans l’étude finale comparant les diamètres mesurés par TDM et IRM, une très grande similitude est observée, avec des différences moyennes de l’ordre de 0,1 à 0,4 mm. Cette quasi équivalence des mesures a été obtenue par la lecture d’examens réalisés dans des conditions « de routine ». Il est possible que les mesures auraient pu être influencées par d’autres paramètres d’acquisition, épaisseurs de coupes ou positionnements des patients. Cette analyse sort du cadre de cette étude, dont le but était d’évaluer si les mesures effectuées sur des examens d’IRM réalisés dans des conditions standard pouvaient être considérées comme équivalentes à celles effectuées sur des examens en TDM. Cette très grande similitude pour la moyenne des mesures ne doit cependant pas masquer que les déviations standard sont très loin d’être négligeables (de l’ordre de 1,5
J Malghem et al.
mm) et que pour un sujet donné, les mesures peuvent donc facilement diverger de plusieurs mm. À noter que ces déviations standard intertechniques sont du même ordre que les déviations standard interobservateurs (1,3 à 2,4 mm). Nos mesures ne sont donc pas très précises, mais l’imprécision est du même ordre en IRM et en TDM. C’est pour cette raison sans doute que les indications chirurgicales ne reposent pas sur des chiffres absolus mais sont fondées sur une synthèse des données cliniques et de celles de l’imagerie, d’autant que l’on sait que les dimensions du sac dural varient selon les positions et que des sténoses équivalentes peuvent être plus ou moins bien ou mal tolérées selon les sujets. Les mesures du canal lombaire effectuées sur des sujets en décubitus n’ont donc qu’une signification relative, mais il est intéressant de savoir que leur valeur indicative est la même en IRM ou en TDM. La comparaison des mesures du canal lombaire osseux et du sac dural en IRM et TDM n’a pas, à notre connaissance, été précédemment réalisée. De telles comparaisons ont cependant été effectuées pour d’autres régions anatomiques : par exemple, pour la mesure de l’angle d’antétorsion du fémur (9), pour la mesure de la distance tubérosité tibiale antérieure – gorge trochléenne (10), pour des mesures stéréotaxiques sur fantômes (11), ou pour des captures tri-dimensionnelles (12). Les corrélations obtenues sont généralement satisfaisantes. Comme nous, certains insistent sur la nécessité d’un apprentissage de la méthodologie de mesure (11). Notre étude comporte plusieurs limites. En premier lieu, il s’agit d’une étude rétrospective basée sur des examens de routine réalisés sur un nombre limité de machines avec les paramètres habituels utilisés dans notre institution. L’étude n’a donc qu’une valeur d’exemple et ne peut pas déterminer l’influence éventuelle que pourraient avoir des paramètres d’acquisition différents de ceux qui ont été utilisés. Deuxièmement, nos mesures ont été limitées au seul niveau L4 pour le canal osseux et au niveau L4-L5 pour le sac dural. Ce choix a été fait pour deux raisons : • une raison « théorique » : ces niveaux correspondent aux sièges préférentiels des canaux étroits constitutionnels et des rétrécissements dégénératifs (3, 4, 6) ; • une raison « pratique » : dans nos examens TDM abdominaux, seules les coupes axiales passant par les niveaux L4 et L4-L5 étaient, sans inclinaison du portiJ Radiol 2009;90
J Malghem et al.
Comparaison des mesures du canal lombaire en IRM et TDM
2. 25
25
Diff 0.4 ± 1.5 Paired t : p = 0.008
Diff 0.2 ± 1.6 Paired t : p = 0.2
20
20 15 15
3. 10
10
4. 5
5 5
25
10
15
20
5
25
10
15
20
25
5.
Diff 0.2 ± 1.4 Paired t : p = 0.23
25 Diff 0.1 ± 1.4 Paired t : p = 0.44
20
6.
20
15
15
7. 10
10
5
5 5
10
15
20
5
25
10
15
20
25
8.
a b c d
Fig. 3 :
Diagrammes en carré-diagonale de Bland et Altman pour comparer les mesures en TDM avec les mesures en IRM du canal lombaire.
que, suffisamment proches d’un plan orthogonal perpendiculaire au rachis pour pouvoir être analysées et les coupes n’étaient pas suffisamment fines pour permettre des reconstructions multiplanaires satisfaisantes pour les autres niveaux. Le choix des plans de coupes, sagittal pour les examens IRM et axial pour les examens TDM, a également été déterminé par des raisons d’ordre pratique, à savoir les plans systématiquement disponibles dans nos examens. Enfin, les mesures effectuées ont été limitées aux seuls diamètres antéropostérieurs car les mesures de surfaces ou dans d’autres axes n’étant pas réalisables avec le matériel disponible. Le but de notre étude n’était pas d’évaluer les dimensions normales du canal lombaire. On peut cependant noter que les mesures moyennes, obtenues chez ces patients examinés pour d’autres motifs que des lombalgies ou sciatalgies, étaient très proches de celles obtenues chez des sujets témoins asymptomatiques (15,29 ± 1,88 mm pour le canal osseux en L4 et 11,98 ± 2,53 mm pour le sac dural en L4-L5 de 68 sujets d’âges divers dans une étude du GETROA (13)). J Radiol 2009;90
9.
Conclusion Les mesures du diamètre sagittal du canal osseux et du sac dural au niveau lombaire effectuées sur des examens TDM ou IRM sont en moyenne quasiment identiques et la reproductibilité des moyennes des mesures interobservateurs est excellente. La reproductibilité interobservateur des mesures est meilleure en pondération T1 pour le canal osseux et en pondération T2 pour le sac dural. Il faut cependant noter que la bonne reproductibilité n’a été obtenue qu’après apprentissage et que les déviations standard interobservateurs ou intertechniques sont loin d’être négligeables, les mesures individuelles pouvant donc diverger de plusieurs millimètres.
10.
11.
12.
13.
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article original
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Résumé
Comparison of lumbar spinal canal measurements on MRI and CT J Radiol 2009;90:493-7
Objectif. Comparer les mesures du diamètre antéro-postérieur du canal lombaire et du sac dural en IRM et en TDM. Matériel et méthodes. Les mesures du diamètre antéro-postérieur du canal osseux en L4 et du sac dural en L4-L5 ont été effectuées sur les examens en IRM et TDM de patients examinés par les deux techniques à moins d’un mois d’intervalle. Les mesures ont été effectuées sur les coupes axiales d’examens TDM de l’abdomen et sur les coupes sagittales d’examens du rachis lombaire en IRM pondérée T1 (n = 98) et T2 (n = 78). La lecture séparée des examens TDM et IRM a été réalisée en aveugle à plus de 24 heures d’intervalle, après apprentissage préalable par des études de reproductibilité interobservateur. Les mesures ont été comparées en utilisant un test de t pour données appariées. Résultats. Pour le canal osseux, la mesure moyenne en TDM était 0,4 ± 1,5 mm inférieure à celle de l’IRM. Pour le sac dural, cette différence moyenne était de 0,1 ± 1,4 mm. Conclusion. Les mesures en IRM et TDM du diamètre antéropostérieur du sac dural et du canal osseux sont très proches, avec des écarts en moyenne inférieurs à la précision de mesure des techniques.
Purpose. To compare AP diameter measurements of spinal canal and thecal sac on MRI and CT. Materials and methods. The AP diameter of the spinal canal at L4 and thecal sac at L4-5 were measured on both MRI and CT performed on patients at less than one month interval. Measurements were obtained from axial CT images of the abdomen on CT and sagittal T1W (n=98) and T2W (n=78) MR images of the spine. The examinations were reviewed at more than 24 hours interval. Radiologists were blinded. Inter-observer agreement evaluation was performed prior to this study. Measurements were compared using a t test for paired variables. Results. For the spinal canal, mean measurements were 0.4 ± 1.5mm inferior on CT compared to MRI. For the thecal sac, mean measurements were 0.1 ± 1.4mm inferior on CT compared to MRI. Conclusion. Measurements on CT and MRI for lumbar spinal canal and thecal sac are fairly comparable, with mean measurement differences inferior to the degree of precision of the measurement technique itself. Key words: Lumbar spinal canal. Thecal sac. Measurements. Comparison. CT. MRI. Narrow spinal canal.
a claudication neurologique due à une étroitesse du canal rachidien lombaire est bien connue depuis les travaux de Verbiest, il y a un demi-siècle (1). Classiquement, cette situation peut résulter, soit ou à la fois (2-5) d’un canal étroit constitutionnel, caractérisé par un canal osseux de trop petite taille et/ou d’un canal rétréci, résultant d’une sténose acquise le plus souvent d’origine multifactorielle (étalement du contour discal, hypertrophie des massifs zygapophysaires et des ligaments jaunes, spondylolisthésis dégénératif, lipomatose épidurale…). L’évaluation précise des dimensions du canal lombaire doit donc être double : la mesure du canal osseux, représentatif du canal constitutionnel, doit être faite là où le contenant osseux est normalement le plus
L
(1) Département d’imagerie médicale, Cliniques Universitaires Saint-Luc, avenue Hippocrate 10, 1200 Bruxelles, Belgique. (2) Faculté de Médecine, Ecole de santé publique, Unité d’épidémiologie, biostatistique et méthodes opérationnelles en santé, Clos chapelle-auxchamps, 30 bte 3058, 1200 Bruxelles, Belgique. Correspondance : J Malghem E-mail : [email protected]
Mots-clés : Canal lombaire. Sac dural. Mesures. Comparaison. TDM. IRM. Canal lombaire étroit.
étroit, c’est-à-dire entre la face postérieure du corps vertébral et la partie antérosupérieure de la jonction des lames, ce qui correspond à l’étage pédiculaire, et la mesure du sac dural doit être faite là où les éléments tissulaires de voisinage sont les plus proéminents et où se produisent les rétrécissements liés à un spondylolisthésis dégénératif, c’est-à-dire au niveau disco-articulaire. Pour le canal osseux, les dimensions du canal lombaire dans le plan sagittal diminuent progressivement de L1 jusqu’à L3 et L4 pour se réélargir en L5. La mesure la plus critique porte donc généralement sur les niveaux L3 et L4. Pour le sac dural, les rétrécissements les plus sévères portent généralement sur les niveaux L3-L4 et L4-L5 (3, 4, 6). L’évaluation du canal rachidien et du sac dural a longtemps été réalisée sur des examens radiographiques, simples ou tomographiques, et sur des myélographies. Puis la TDM est devenue l’examen de référence (6, 7). Actuellement, l’IRM est de plus en plus utilisée pour cette évaluation et il importait donc de préciser si les mesures effectuées par les deux méthodes
sont peu ou prou équivalentes, d’autant que les artefacts générés en IRM sont nombreux (8) et pourraient rendre illusoire toute tentative de mesure un temps soit peu fiable. Le but de notre étude a été d’évaluer la reproductibilité des mesures interobservateurs, puis d’évaluer les différences des mesures effectuées par IRM ou TDM. À notre connaissance, une telle comparaison des mesures du canal osseux et du sac dural, effectuées en TDM et IRM, n’a pas été précédemment réalisée.
Matériel et méthodes Nous avons utilisé un matériel disponible : des examens en IRM et TDM comportant des coupes du rachis lombaire, réalisés chez les mêmes patients à moins d’un mois d’intervalle et disponibles sur notre système d’archivage PACS (Picture Archiving and Communication System). Les examens avaient été réalisés pour motifs divers, le plus souvent dans le cadre de bilans
494
Comparaison des mesures du canal lombaire en IRM et TDM
oncologiques : études de la moelle osseuse par IRM et de l’abdomen par TDM. Ces examens ne comportaient pas ceux réalisés en TDM dans notre service pour mise au point de lombalgie ou radiculalgie car ils étaient, pendant la période de l’étude, réalisés sur un scanner non relié au système PACS. La sélection des examens a été réalisée de manière aléatoire, en fonction de leur disponibilité conjointe sur notre PACS, durant une période de recherche de 8 mois. Les examens disponibles comportaient au minimum des coupes sagittales en pondérations T1 et T2 pour les examens en IRM (pas de pondération T2 cependant pour 20 des 98 patients de l’étude finale) et des coupes axiales pour des examens TDM. Les mesures des diamètres antéropostérieurs ont été effectuées sur les coupes sagittales médianes en IRM et sur des coupes axiales natives en TDM, aux niveaux L4 pour le canal osseux et L4-L5 pour le sac dural. À ces niveaux, les coupes natives des examens TDM réalisés sans inclinaison du portique sont quasi perpendiculaires au canal lombaire. Les examens en IRM avaient été réalisés sur deux machines : Intera 1,5 T (Philips Medical Systems, Best, The Netherlands) et Signa 1.5 T (GE Medical Systems, Milwaukee, USA). Les examens TDM avaient été réalisés sur deux machines à multidétecteur : Brillance 16 et Brillance 40 (Philips Medical Systems). Les examens avaient été acquis avec les paramètres de routine : pour l’IRM, FOV de 360 à 400 mm, matrice de reconstruction 448/ 512, épaisseur de coupe de 4 à 5 mm, pondération T1 avec TR 465 msec et TE 14 msec et pondération T2 avec TR de 2515 msec et TE de 100 msec (Turbo facteur de 8 à 12) ; pour la TDM : FOV de 400 mm, matrice de 512, épaisseur de coupe de 3 mm avec intervalle de reconstruction de 3 mm, avec collimation soit de 16 × 1,5, pitch 1,0 (Brillance 16) ou de 32 × 1,5, pitch 0,9 (Brillance 40) et à 120 kv avec 200 à 250 mAS. Les examens avaient été réalisés en position de légère flexion des membres inférieurs dans la grande majorité des cas en IRM et généralement en extension en TDM, comme cela est pratiqué en routine dans notre service. Les examens ont été lus et les mesures effectuées sur console de lecture avec écrans de haute définition. En TDM, les examens ont été analysés en « fenêtre osseuse » pour le canal osseux, sur des coupes
J Malghem et al.
• Une étude préliminaire a été effectuée, en double aveugle, par les deux radiologues senior et junior, sans consensus préalable, et cette étude a porté sur les examens de 10 patients. • Avant de faire une seconde étude, les examens de la première étude ont été soumis à une lecture conjointe par le radiologue senior et le radiologue junior, avec affichage simultané sur deux écrans des examens TDM et IRM, en vue de déterminer les causes de discordance des mesures. Sur base de cette relecture conjointe, des repères simples ont été établis pour les mesures ultérieures, en prenant comme repères anatomiques les limites de densité ou d’intensité de signal (« de noir à noir ») (fig. 1). La seconde étude comparative interobservateur a été réalisée sur 22 examens en TDM et IRM, après élimination d’examens de qualité insuffisante. Les examens ont été lus par les deux radiologues en double aveugle et avec plus d’une semaine d’intervalle entre les lectures des examens IRM et TDM. • L’étude finale, dont le but direct était de comparer les valeurs mesurées en TDM avec celles mesurées en IRM, a comporté la lecture par le radiologue junior formé (XW) des examens en IRM et TDM de 98 dossiers pour le canal osseux (examens avec pondération T1 disponible) et 78 pour le sac dural (examens avec pondération T2 disponible), avec plus d’une se-
passant par la partie supérieure des lames en L4 et en fenêtre « abdominale » à hauteur de la partie moyenne du disque L4L5 pour le sac dural. Les examens IRM ont été analysés pour ces deux niveaux en pondérations T1 et T2, sur les coupes sagittales les plus médianes. Les examens ont été lus par deux observateurs : un radiologue senior expérimenté en radiologie ostéoarticulaire (JM) et un interne en fin de formation de radiologie (XW) que nous avons qualifié de radiologue junior. Les mesures ont été comparées par des tests statistiques de Student pour échantillons appariés. Pour les comparaisons interobservateurs, les mesures effectuées par le radiologue senior ont été considérées comme référence. Pour la comparaison des mesures effectuées en TDM et IRM, les valeurs mesurées en TDM ont été considérées comme référence. Les différences de mesures ont été exprimées en moyenne plus ou moins la déviation standard. Les différences ont été considérées comme statistiquement significatives lorsque la valeur p était inférieure à 0,05. Les résultats ont été illustrés par des diagrammes en boîte et des graphiques carré-diagonale de Bland & Altman. L’étude globale a comporté 3 volets : une étude préliminaire, une étude comparative interobservateur et une étude de comparaison des mesures en TDM et IRM :
a b
Fig. 1 :
Repères utilisés par les mesures sur des coupes en IRM. Tant pour la mesure du canal osseux sur la coupe en pondération T1 (a) que pour la mesure du sac dural sur la coupe en T2 (b), les mesures ont été effectuées « de noir à noir » (flèches), c’est-à-dire depuis le bord postérieur du corps vertébral jusqu’au versant antérieur de la jonction des lames pour le canal osseux, et du versant antérieur au versant postérieur de la colonne liquidienne et radiculaire pour le sac dural. La ligne noire située juste en arrière du sac dural correspond à un artéfact de déplacement chimique et ne doit pas être prise en compte. J Radiol 2009;90
J Malghem et al.
maine séparant la lecture des examens dans les deux techniques.
Tableau I Comparaison des mesures du canal lombaire faites par un radiologue senior et par un radiologue junior, sans apprentissage commun. (n)
Mesures par un radiologue sénior (S) (mm)
Mesures par un radiologue junior (J) (mm)
Ecarts S – J (mm)
valeur p**
canal osseux en TDM
10
15,5 ± 1,7
17,0 ± 2,1
– 1,6 ± 1,8
0,03
sac dural en TDM
10
12,0 ± 1,7
12,6 ± 1,7
– 0,7 ± 1,2
0,11, NS
canal osseux en IRM T1
10
15,9 ± 2,1
15,1 ± 2,3
0,9 ± 2,3
0,27, NS
canal osseux en IRM T2
10
15,8 ± 1,2
14,8 ± 1,4
1,1 ± 1,2
0,02
sac dural en IRM T1
10
11,7 ± 1,1
12,3 ± 1,6
– 0,7 ± 1,2
0,11, NS
sac dural en IRM T2
10
12,0 ± 1,4
12,2 ± 1,8
– 0,2 ± 2,2
0,78, NS
Résultats
Étude préliminaire Les résultats des mesures effectuées par les deux radiologues sans consensus préalable sont présentés dans le tableau I. Les différences interobservateurs étaient significatives pour les mesures du canal osseux, en TDM et en IRM pondérée T2.
Étude complémentaire Les résultats de l’étude effectuée par les deux radiologues après établissement en consensus des points de repères à utiliser sont présentés dans le tableau II. Les différences interobservateurs étaient plus faibles qu’avant le consensus (différences moyennes nettement inférieures à 1 mm) et étaient toutes non significatives.
Étude de comparaison TDM avec IRM Les résultats de l’étude finale comparant les mesures effectuées pour le même rachis, en TDM et en IRM sont présentés dans le tableau III. La différence moyenne est faible (0,4 mm) mais significative pour le canal osseux. En revanche, les différences pour les autres comparaisons étaient très faibles et non significatives : différences moyennes de 0,1 à 0,2 mm, avec des déviations standard de 1,4 à 1,6 mm. La figure 2 présente les diagrammes en boîte des écarts à l’IRM. La boîte va du premier quartile (P25) au dernier quartile (P75) et contient la médiane (P50) ; les écarts minimum et maximum observés sont attachés à la boîte. Ces diagrammes montrent que la moitié des écarts à l’IRM se situaient entre 0,9 mm par les valeurs inférieures (sac dural en pondération T2) et 1,2 mm par les valeurs supérieures (canal osseux en T1), même si les écarts extrêmes pouvaient aller de – 7,1 mm (sac dural) à + 7,5 mm (canal osseux). La représentation en carré et diagonale de Bland & Altman (fig. 3) montre aussi que les écarts ne sont pas plus ou moins importants lorsque les valeurs mesurées sont plus ou moins grandes : sur les quatre graphiques, les écarts restent dans une bande de variation constante. La densité de points plus importante dans le triangle inférieur droit du graphique carré-diagonale correspondant au canal osseux avec pondération T1 de l’IRM J Radiol 2009;90
495
Comparaison des mesures du canal lombaire en IRM et TDM
* Données : moyenne ± déviation standard ; ** test t pairé ; NS = non significatif.
Tableau II Comparaison des mesures du canal lombaire faites par un radiologue senior et par un radiologue junior, après un apprentissage commun. (n)
Mesures par un radiologue sénior (S) (mm)
Mesures par un radiologue junior (J) (mm)
Écarts S – J (mm)
valeur p**
canal osseux en TDM
22
15,0 ± 2,4
14,9 ± 2,6
0,1 ± 2,1
0,78, NS
sac dural en TDM
22
11,6 ± 2,5
11,8 ± 2,4
– 0,2 ± 2,4
0,74, NS
canal osseux en IRM T1
22
16,0 ± 1,9
15,6 ± 1,9
0,4 ± 1,3
0,16, NS
canal osseux en IRM T2
22
16,1 ± 2,1
15,4 ± 2,2
0,7 ± 1,9
0,11, NS
sac dural en IRM T1
22
12,2 ± 2,2
11,9 ± 1,8
0,3 ± 1,3
0,39, NS
sac dural en IRM T2
22
11,6 ± 2,3
11,5 ± 3,0
0,1 ± 1,8
0,78, NS
* Données : moyenne ± déviation standard ; ** test t pairé ; NS = non significatif.
montre une tendance systématique à mesurer des valeurs en TDM inférieures à celles mesurées par l’IRM, même si en moyenne, cet écart de 0,4 ± 1,5 mm est probablement cliniquement non significatif.
Discussion L’évaluation du canal osseux et du sac dural est actuellement de plus en plus souvent réalisée par IRM ou TDM. Pour optimiser la prise en charge des problèmes cliniques
des patients, il est nécessaire de savoir si les valeurs mesurées par l’une ou l’autre technique sont équivalentes. Dans une même démarche, il est utile de connaître le degré d’imprécision des mesures faites par des observateurs différents sur les mêmes images. On peut constater, sur base de l’étude préliminaire, que des mesures effectuées sans consensus préalable par les deux radiologues montrent des divergences relativement importantes : par exemple, pour les mesures du canal osseux en TDM ou IRM
496
Comparaison des mesures du canal lombaire en IRM et TDM
Tableau III Comparaison des mesures en TDM avec celles en IRM pondérée T1 ou T2. (n)
Mesures en TDM * (mm)
Mesures en IRM T1 * (mm)
Écarts IRM – TDM (mm)
valeur p**
Canal osseux
98
15,6 ± 2,3
16,0 ± 2,5
0,4 ± 1,5
0,008
Sac dural
78
11,7 ± 3,0
11,9 ± 2,9
0,2 ± 1,6
0,20, NS
Mesures en IRM T2 * (mm) Canal osseux
98
15,7 ± 2,5
0,2 ± 1,4
0,23, NS
Sac dural
78
11,6 ± 3,1
– 0,1 ± 1,4
0,44, NS
* Données : moyenne ± déviation standard ; ** test t pairé ; NS = non significatif.
Fig. 2 :
Diagramme en boîte des écarts entre les mesures en IRM et les mesures en TDM du canal lombaire.
pondérée T2, les différences moyennes étaient supérieures à 1 mm. En revanche, en utilisant les points de repère (« de noir à noir » (fig. 1)) établis par l’analyse en consensus de l’étude préliminaire, la reproductibilité des mesures a été considérablement améliorée : les moyennes des mesures effectuées par les deux radiologues divergeaient de moins de 0,5 mm pour toutes les mesures sauf pour le canal osseux mesuré en IRM pondérée T2 (0,7 mm). Cette amélioration de la reproductibilité interobservateurs dans l’étude complémentaire illustre bien l’utilité d’un apprentissage, effectué en comparant côte à côte les examens IRM et TDM de mêmes patients. La reproductibilité des mesures en IRM est la meilleure pour la mesure du sac dural en pondération T2 et du canal osseux en pondération T1.
Dans l’étude finale comparant les diamètres mesurés par TDM et IRM, une très grande similitude est observée, avec des différences moyennes de l’ordre de 0,1 à 0,4 mm. Cette quasi équivalence des mesures a été obtenue par la lecture d’examens réalisés dans des conditions « de routine ». Il est possible que les mesures auraient pu être influencées par d’autres paramètres d’acquisition, épaisseurs de coupes ou positionnements des patients. Cette analyse sort du cadre de cette étude, dont le but était d’évaluer si les mesures effectuées sur des examens d’IRM réalisés dans des conditions standard pouvaient être considérées comme équivalentes à celles effectuées sur des examens en TDM. Cette très grande similitude pour la moyenne des mesures ne doit cependant pas masquer que les déviations standard sont très loin d’être négligeables (de l’ordre de 1,5
J Malghem et al.
mm) et que pour un sujet donné, les mesures peuvent donc facilement diverger de plusieurs mm. À noter que ces déviations standard intertechniques sont du même ordre que les déviations standard interobservateurs (1,3 à 2,4 mm). Nos mesures ne sont donc pas très précises, mais l’imprécision est du même ordre en IRM et en TDM. C’est pour cette raison sans doute que les indications chirurgicales ne reposent pas sur des chiffres absolus mais sont fondées sur une synthèse des données cliniques et de celles de l’imagerie, d’autant que l’on sait que les dimensions du sac dural varient selon les positions et que des sténoses équivalentes peuvent être plus ou moins bien ou mal tolérées selon les sujets. Les mesures du canal lombaire effectuées sur des sujets en décubitus n’ont donc qu’une signification relative, mais il est intéressant de savoir que leur valeur indicative est la même en IRM ou en TDM. La comparaison des mesures du canal lombaire osseux et du sac dural en IRM et TDM n’a pas, à notre connaissance, été précédemment réalisée. De telles comparaisons ont cependant été effectuées pour d’autres régions anatomiques : par exemple, pour la mesure de l’angle d’antétorsion du fémur (9), pour la mesure de la distance tubérosité tibiale antérieure – gorge trochléenne (10), pour des mesures stéréotaxiques sur fantômes (11), ou pour des captures tri-dimensionnelles (12). Les corrélations obtenues sont généralement satisfaisantes. Comme nous, certains insistent sur la nécessité d’un apprentissage de la méthodologie de mesure (11). Notre étude comporte plusieurs limites. En premier lieu, il s’agit d’une étude rétrospective basée sur des examens de routine réalisés sur un nombre limité de machines avec les paramètres habituels utilisés dans notre institution. L’étude n’a donc qu’une valeur d’exemple et ne peut pas déterminer l’influence éventuelle que pourraient avoir des paramètres d’acquisition différents de ceux qui ont été utilisés. Deuxièmement, nos mesures ont été limitées au seul niveau L4 pour le canal osseux et au niveau L4-L5 pour le sac dural. Ce choix a été fait pour deux raisons : • une raison « théorique » : ces niveaux correspondent aux sièges préférentiels des canaux étroits constitutionnels et des rétrécissements dégénératifs (3, 4, 6) ; • une raison « pratique » : dans nos examens TDM abdominaux, seules les coupes axiales passant par les niveaux L4 et L4-L5 étaient, sans inclinaison du portiJ Radiol 2009;90
J Malghem et al.
Comparaison des mesures du canal lombaire en IRM et TDM
2. 25
25
Diff 0.4 ± 1.5 Paired t : p = 0.008
Diff 0.2 ± 1.6 Paired t : p = 0.2
20
20 15 15
3. 10
10
4. 5
5 5
25
10
15
20
5
25
10
15
20
25
5.
Diff 0.2 ± 1.4 Paired t : p = 0.23
25 Diff 0.1 ± 1.4 Paired t : p = 0.44
20
6.
20
15
15
7. 10
10
5
5 5
10
15
20
5
25
10
15
20
25
8.
a b c d
Fig. 3 :
Diagrammes en carré-diagonale de Bland et Altman pour comparer les mesures en TDM avec les mesures en IRM du canal lombaire.
que, suffisamment proches d’un plan orthogonal perpendiculaire au rachis pour pouvoir être analysées et les coupes n’étaient pas suffisamment fines pour permettre des reconstructions multiplanaires satisfaisantes pour les autres niveaux. Le choix des plans de coupes, sagittal pour les examens IRM et axial pour les examens TDM, a également été déterminé par des raisons d’ordre pratique, à savoir les plans systématiquement disponibles dans nos examens. Enfin, les mesures effectuées ont été limitées aux seuls diamètres antéropostérieurs car les mesures de surfaces ou dans d’autres axes n’étant pas réalisables avec le matériel disponible. Le but de notre étude n’était pas d’évaluer les dimensions normales du canal lombaire. On peut cependant noter que les mesures moyennes, obtenues chez ces patients examinés pour d’autres motifs que des lombalgies ou sciatalgies, étaient très proches de celles obtenues chez des sujets témoins asymptomatiques (15,29 ± 1,88 mm pour le canal osseux en L4 et 11,98 ± 2,53 mm pour le sac dural en L4-L5 de 68 sujets d’âges divers dans une étude du GETROA (13)). J Radiol 2009;90
9.
Conclusion Les mesures du diamètre sagittal du canal osseux et du sac dural au niveau lombaire effectuées sur des examens TDM ou IRM sont en moyenne quasiment identiques et la reproductibilité des moyennes des mesures interobservateurs est excellente. La reproductibilité interobservateur des mesures est meilleure en pondération T1 pour le canal osseux et en pondération T2 pour le sac dural. Il faut cependant noter que la bonne reproductibilité n’a été obtenue qu’après apprentissage et que les déviations standard interobservateurs ou intertechniques sont loin d’être négligeables, les mesures individuelles pouvant donc diverger de plusieurs millimètres.
10.
11.
12.
13.
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497
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