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Évaluation de la tomoscintigraphie de perfusion pulmonaire couplée à la tomodensitométrie dans la prédiction de la fonction respiratoire postopératoire
Me´decine Nucle´aire 43 (2019) 305–315
Disponible en ligne sur
ScienceDirect www.sciencedirect.com
Article original
E´valuation de la tomoscintigraphie de perfusion pulmonaire couple´e a` la tomodensitome´trie dans la pre´diction de la fonction respiratoire postope´ratoire Evaluation of pulmonary perfusion SECT-CT in the prediction of postoperative pulmonary function K. Sadoune a,*, C.H. Vacheron b, M. Elshameili a, F. Subtil c,d, M. Janier a,c, C. Moreau-Triby a a
Service de me´decine nucle´aire des hospices civils de Lyon, hoˆpital Louis-Pradel, groupement hospitalier Est, 28, avenue Doyen-Le´pine, 69500 Bron, France Service d’anesthe´sie re´animation Lyon sud, 165, chemin du Grand-Revoyet, 69310 Pierre-Be´nite, France Faculte´ de me´decine de Lyon Est, universite´ Claude-Bernard Lyon 1, 8, avenue Rockefeller, 69008 Lyon, France d Service de biostatistique et informatique, 162, avenue Lacassagne, 69003 Lyon, France b c
I N F O A R T I C L E
R E´ S U M E´
Historique de l’article : Rec¸u le 28 septembre 2018 Accepte´ le 6 mars 2019 Disponible sur Internet le 8 avril 2019
Introduction. – L’objectif de notre e´tude e´tait d’e´valuer les performances de la tomographie d’e´mission monophotonique couple´e a` la tomodensitome´trie (TEMP-TDM) de perfusion pulmonaire avec analyse quantitative semi-automatique dans le bilan d’ope´rabilite´ des cancers pulmonaires. Mate´riel et me´thodes. – Trente-cinq patients ont be´ne´ficie´ d’une scintigraphie de perfusion pulmonaire ˆ t 2016 a` de´cembre 2017. Les volumes pre´ope´ratoire (en acquisition planaire et TEMP-TDM) d’aou expiratoires maximaux en une seconde (VEMS) postope´ratoires pre´dits (VEMSpopp) par chacune des 2 me´thodes ont e´te´ compare´s entre eux et au VEMS postope´ratoire (VEMSpop) a` 3 mois. Nous avons e´galement e´value´ la reproductibilite´ inter-observateur du logiciel de segmentation semi-automatique et la concordance des donne´es simulant des re´ductions du temps d’acquisition de 30 et 50 %. Re´sultats. – Pour les trente lobectomies et 5 pneumonectomies, les deux me´thodes e´taient concordantes entre elles avec un coefficient de corre´lation a` 0,827 IC 95 % [0,686–0,909]. Elles sous-estimaient le VEMSpop qui e´tait en moyenne de 69 %, soit une diffe´rence moyenne respective de 8 et 6,77 % (p < 0,001) pour la TEMP-TDM et la scintigraphie planaire. La reproductibilite´ inter-observateur du logiciel de segmentation en TEMP-TDM e´tait excellente au niveau pulmonaire et lobaire. La participation fonctionnelle lobaire, apre`s amputation de 30 a` 50 % du temps d’acquisition, pre´sentait des e´carts absolus < 3 % par rapport aux donne´es natives. Discussion. – La TEMP-TDM ne s’est pas ave´re´e statistiquement supe´rieure aux planaires, le VEMSpop e´tant difficile a` pre´voir compte tenu de facteurs confondants. Pourtant, cet examen pourrait avoir un inte´reˆt avant lobectomie et en cas d’he´te´roge´ne´ite´ de la perfusion. Facilement re´alisable, cette me´thode est tre`s reproductible, y compris sur les donne´es simulant une diminution du temps d’acquisition de 50 %.
C 2019 Elsevier Masson SAS. Tous droits re ´ serve´s.
Mots cle´s : Perfusion Cancer VEMS TEMP-TDM Planaire
A B S T R A C T
Keywords: Perfusion Cancer FEV1 SPECT-CT Planar
Introduction. – The aim of our study was to evaluate the performances of pulmonary perfusion single photon emission computed tomography-computed tomography (SPECT-CT) with semi-automatic analysis for preoperative assessment for lung cancer. Materiel and method. – Thirty-five patients underwent preoperative lung perfusion scintigraphy (planar and SPECT-CT acquisition) from august 2016 to December 2017. Predicted postoperative forced
* Auteur correspondant. Adresse e-mail : [email protected] (K. Sadoune). https://doi.org/10.1016/j.mednuc.2019.03.001 C 2019 Elsevier Masson SAS. Tous droits re ´ serve´s. 0928-1258/
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expiratory volume in one second (ppoFEV1 and FEV1) by both methods were compared between each other and with the actual FEV1 measured 3 months after surgery. We also evaluated interobserver reproductibility of SPECT-CT semi-automatic segmentation software and the concordance of the data simulating reductions of 30 and 50% of acquisition time. Results. – For 30 lobectomies and 5 pneumonectomies, the mean ppoFEV1 was 69%, a difference with actual ppoFEV1 of 8% for SPECT-CT and 6.77% for planar (P < 0,001). Both methods were well correlated, correlation coefficient was 0,827, 95% CI [0.686–0.909] but underestimated the actual poppFEV1. For SPECT-CT, interobserver reproducibility was excellent for pulmonary and lobar evaluation. The lobar functions, without 30 and 50% of the time acquisition, had absolute difference < 3% 3% in comparison to native data. Discussion. – We did not prove SPECT-CT superiority on planar scintigraphy, actual FEV1 being difficult to predict because of confounding factors. But this exam could be useful before lobectomy and in cases of heterogeneous perfusion. Easily made, this method is reproducible even on data simulating a reduction of 50% of time acquisition.
C 2019 Elsevier Masson SAS. All rights reserved.
1. Introduction Le cancer du poumon est la premie`re cause de de´ce`s par cancer en France et dans le monde [1]. En cas de cancer bronchique non a` petites cellules localise´, la chirurgie est le traitement permettant le meilleur taux de gue´rison. Cependant, ces interventions pre´sentent une morbi-mortalite´ importante (6,2 % de mortalite´ apre`s pneumonectomie et 2,9 % apre`s lobectomie) [2]. Une meilleure pre´vention et prise en charge des complications postope´ratoires graˆce, en partie, au bilan pre´ope´ratoire permettrait une ame´lioration de la mortalite´. Selon les recommandations europe´ennes et ame´ricaines, ce bilan repose en premier lieu sur une e´valuation cardiaque puis sur les e´preuves fonctionnelles respiratoires (EFR), avec une spirome´trie et une mesure de la mesure de transfert de l’oxyde de carbone (DLCO). Au niveau europe´en, si le volume expiratoire maximal en une seconde (VEMS) et/ou le DLCO est < 80 % des valeurs the´oriques (ce seuil est abaisse´ a` 60 % pour les ame´ricains [3]), une e´preuve d’effort est alors ne´cessaire (avec mesure du volume d’oxyge`ne maximal [VO2 max]). Chez les patients dont le VO2 max est interme´diaire entre 35 et 75 %, la scintigraphie pulmonaire de ventilation/perfusion permet d’explorer la fonctionnalite´ des poumons. En estimant la part fonctionnelle du lobe ou du poumon a` enlever, elle permet de pre´dire les valeurs fonctionnelles respiratoires postope´ratoires qui conditionnent l’indication chirurgicale [4,5]. En pratique courante, la scintigraphie pulmonaire de perfusion est re´alise´e avec des macroagre´gats d’albumine marque´s au Tc99m (LYOMAA-99mTc) en acquisitions planaires (scintigraphie planaire [SP]) [6]. Pour chaque poumon, la part fonctionnelle est calcule´e en le divisant en 2 ou 3 re´gions d’inte´reˆt de taille e´gale sur les images re´alise´es en faces ante´rieure et poste´rieure (moyenne ge´ome´trique). Cette me´thode ne prend pas en compte les diffe´rences de volume des lobes ainsi que le chevauchement de certains lobes sur une vue planaire (2D), en particulier lobe moyen et lobe infe´rieur droit. La tomoscintigraphie de perfusion pulmonaire couple´e a` la tomodensitome´trie (TEMP-TDM) est une modalite´ d’imagerie hybride qui permet une analyse tridimensionnelle anatomiquement plus adapte´e en de´limitant de fac¸on pre´cise le volume fonctionnel de chaque lobe. Plusieurs auteurs ont montre´ que les estimations de perfusions lobaires obtenues par SP et TEMP-TDM appuye´e par une quantification 3D diffe´raient entre les deux modalite´s pour les lobes supe´rieurs droits et les lobes moyens [7,8]. Peu d’e´tudes ont compare´ les performances des deux modalite´s quant a` la pre´diction du VEMS postope´ratoire (VEMSpop) a` 3 mois et les re´sultats de la litte´rature sont contradictoires a` ce sujet [9,10].
Nous avons analyse´ re´trospectivement les pre´dictions de la TEMP-TDM avec segmentation semi-automatique dans le bilan pre´ope´ratoire des cancers du poumon. Nous avons e´value´ la concordance des pre´dictions des deux me´thodes scintigraphiques et leur corre´lation avec le VEMSpop. En objectifs secondaires, nous avons e´value´ la reproductibilite´ inter-observateur du logiciel ainsi que les estimations de la perfusion apre`s simulation d’une re´duction du temps d’acquisition de 30 et 50 % graˆce aux donne´es acquises en mode list. 2. Mate´riel et me´thodes 2.1. Population Il s’agit d’une e´tude re´trospective portant sur 63 SP et TEMPTDM, conduite dans le centre de me´decine nucle´aire du groupement hospitalier Est a` Bron. Les examens ont e´te´ re´alise´s sur une came´ra de dernie`re ge´ne´ration Discovery NM/CT 670 CZT (GE Healthcare) et a` l’aide d’un nouveau logiciel de segmentation semi-automatique Q.Lung1 permettant une quantification relative des donne´es tomoscintigraphiques de perfusion pulmonaire apre`s de´limitation manuelle des lobes pulmonaires sur les images TDM. Des formulaires d’information et d’opposition a` l’utilisation des donne´es me´dicales a` des fins de recherche ont e´te´ envoye´s a` chaque patient. Tous les patients ayant eu une scintigraphie pulmonaire de perfusion dans le cadre d’un bilan fonctionnel ˆ t 2016 a` de´cembre 2017 ont e´te´ inclus. Nous pre´ope´ratoire d’aou avons ensuite exclu les patients n’ayant pas subi de lobectomie ou pneumectomie (re´section atypique), ceux qui n’ont pas re´alise´ d’EFR postope´ratoires et ceux pour lesquels les donne´es TEMPTDM n’e´taient pas exploitables (segmentation impossible). Finalement, les scintigraphies de 35 patients ont e´te´ e´tudie´es. 2.2. Scintigraphie pulmonaire 2.2.1. Acquisition Les images de perfusion et de ventilation ont e´te´ acquises en feneˆtrage double isotope (feneˆtre 140 keV 7,5 % et 190 keV 10 %) apre`s injection de 150 10 MBq de LYOMAA99mTc et par ventilation continue au masque de Krypton-81m obtenu par ge´ne´rateur selon les recommandations de la Socie´te´ franc¸aise de me´decine nucle´aire. La tomoscintigraphie a e´te´ re´alise´e en 60 incidences de 20 secondes sur 3608 par pas et la tomodensitome´trie thoracique de fusion a` faible dose avec les caracte´ristiques suivantes : coupes de 3 mm, 130 kV, 150 mAs, pitch 1 (DLP entre 120 et 310 mGy.cm). L’acquisition durait 12 minutes. Les images ont e´te´ reconstruites avec le logiciel de traitement Q.Lung1 selon une
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Fig. 1. Segmentation semi-automatique par le logiciel apre`s trace´ des scissures par le me´decin. La participation relative a` la perfusion et a` la ventilation et le volume de chaque lobe est obtenue. Semi-automatic segmentation by Q-lung software after manual drawing of lobar fissures. Relative participation to perfusion and ventilation and lobar volume is obtained.
me´thode ite´rative OSEM (2 ite´rations/8 subsets) et un post-filtrage Butterworth (fre´quence de coupure 0,6, ordre 5) sans correction du diffuse´ et de l’atte´nuation compte tenu de la faible densite´ du parenchyme pulmonaire, de l’acquisition en respiration libre du scanner et du caracte`re relatif de la quantification (pas de quantification absolue). Des acquisitions statiques (faces ante´rieure et poste´rieure) de 3 minutes ont e´te´ re´alise´es syste´matiquement.
Fig. 2. Me´thode traditionnelle en scintigraphie planaire : 3 ou 2 rectangles e´gaux repre´sentent les lobes pulmonaires droits et gauches. Traditional method in planar scintigraphy: 3 or 2 equal rectangles representing right and left pulmonary lobes.
2.2.2. Analyse des images 2.2.2.1. Analyse TEMP-TDM. L’analyse a e´te´ re´alise´e sur console Xeleris 4.0 et a concerne´ les acquisitions de perfusion. Le logiciel Q.Lung1 GE segmentait automatiquement la trache´e et chaque poumon. Apre`s le trace´ manuel par le me´decin des scissures sur 3 a` 4 coupes sur les images TDM en feneˆtre parenchymateuse, le logiciel de quantification semi-automatique segmentait les 5 lobes et donnait les participations relatives perfusionnelles et les volumes lobaires et pulmonaires (Fig. 1). Les trace´s ont e´te´ re´alise´s par un me´decin senior et un me´decin interne pour e´valuer la reproductibilite´ inter-observateur. Le temps de traitement moyen e´tait d’environ 5 a` 8 minutes (en fonction de la visibilite´ des scissures). 2.2.2.2. Analyse planaire. Chaque poumon a e´te´ de´limite´ par une zone d’inte´reˆt rectangulaire divise´e en 3 rectangles de taille e´gale pour le poumon droit et 2 pour le poumon gauche. La part fonctionnelle relative (exprime´e en pourcentage de la fixation globale) de chaque poumon et de chaque partie a e´te´ calcule´e sur les incidences en faces ante´rieure et poste´rieure (moyenne ge´ome´trique) (Fig. 2). Les tiers ou moitie´ supe´rieurs et infe´rieurs repre´sentaient, de fac¸on « traditionnelle », les lobes supe´rieurs et infe´rieurs et le tiers moyen droit le lobe moyen.
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2.2.3. Pre´diction des VEMSpop Pour calculer le VEMSpop pre´dit (VEMSpopp), nous avons e´value´ la fonction pulmonaire re´siduelle pre´dite en intention de traitement, c’est-a`-dire en soustrayant la participation des lobes pulmonaires qui allaient eˆtre re´se´que´s, selon la formule : VEMSpopp = VEMS pre´-op*(1-pourcentage de fonction du lobe a` re´se´quer, estime´ par la scintigraphie). 2.2.4. Simulation d’une re´duction du temps d’acquisition Les donne´es TEMP-TDM ont e´te´ acquises en mode list. Nous avons pu estimer la participation lobaire chez seulement 26 patients dont les donne´es mode list avaient e´te´ sauvegarde´es, en simulant une re´duction de 30 et 50 % du temps d’examen, soit concernant 130 lobes pulmonaires. Les donne´es TEMP-TDM reconstruites a` 30 % et 50 % ont e´te´ traite´es avec le logiciel Q.Lung1. 2.3. Analyses statistiques Les concordances entre VEMSpop et VEMSpopp par la SP et la TEMP-TDM ont e´te´ e´value´es par l’analyse du biais moyen syste´matique (test du biais syste´matique par un test de Wilcoxon apparie´), les limites d’agre´ment selon la me´thode de Bland et Altman, le coefficient de corre´lation de concordance et son intervalle de confiance a` 95 % et les pourcentages de patients pour lesquels l’e´cart absolu par rapport a` la re´fe´rence e´tait infe´rieur a` 5, 10 et 15 %. L’analyse du biais moyen a aussi e´te´ re´alise´e en sousgroupes selon les diffe´rentes chirurgies re´alise´es (lobectomies supe´rieures droite et gauche [LSD et LSG], lobectomies infe´rieures droite et gauche [LID et LIG], lobectomie moyenne [LM], bilobectomie infe´rieure droite [BLID] consistant en l’exe´re`se du lobe moyen et du lobe infe´rieur droit) par l’analyse du biais moyen syste´matique (Wilcoxon apparie´). La reproductibilite´ du logiciel de segmentation semi-automatique Q.Lung1 a e´te´ e´value´e par un coefficient de corre´lation intraclasse et son intervalle de confiance a` 95 % et par les pourcentages de patients pour lesquels l’e´cart absolu entre les deux mesures e´tait infe´rieur a` 1, 3 et 5 %. Les concordances entre les pre´dictions de participation lobaire estime´es par les TEMP-TDM natives et par les data simulant une re´duction de 30 et 50 % du temps d’acquisition ont e´te´ e´value´es par l’analyse du biais moyen syste´matique (test du biais syste´matique par un test de Wilcoxon apparie´) et les pourcentages de patients pour lesquels l’e´cart absolu par rapport a` la re´fe´rence e´tait infe´rieur a` 1, 3 et 5 %. Les analyses statistiques ont e´te´ re´alise´es avec le logiciel R ; un seuil de significativite´ statistique de 5 % a e´te´ retenu.
3. Re´sultats 3.1. Population Soixante-trois patients ayant be´ne´ficie´ d’une scintigraphie pre´ope´ratoire ont e´te´ inclus. Nous avons exclu les patients venant pour un bilan pre´-greffe (5 patients) ou ayant be´ne´ficie´ d’une re´section atypique ou d’une segmentectomie de´cide´e en perope´ratoire (6 patients), un patient de´ce´de´ en perope´ratoire, 6 patients ayant eu un traitement autre que chirurgical, 4 patients ayant refuse´ de re´aliser l’EFR postope´ratoire et 2 patients dont les donne´es TEMP-TDM n’e´taient pas exploitables (segmentation impossible, donne´es perdues). Trois patients ont e´te´ perdus de vue. Sur les trente-six patients restants (76 % d’hommes et 24 % de femmes), un seul n’avait pas de ne´oplasie (patient 2, ope´re´ d’une re´duction de volume pulmonaire pour emphyse`me par lobectomie supe´rieure gauche). Il a e´te´ exclu de l’analyse statistique, mais ses donne´es ont e´te´ collecte´es pour illustrer la discussion.
L’aˆge moyen de la population e´tait de 62 ans ( 9 ans). Cinq patients ont be´ne´ficie´ d’une pneumectomie (3 gauches, 2 droites), 8 d’une LSG, 5 d’une LIG, 11 d’une LSD, 4 d’une LID, 1 seul d’une LM et 2 d’une BLID. Le VEMS pre´ope´ratoire moyen e´tait de 77 % ( 24 %) (Tableau 1). Quatorze patients avaient un VEMS pre´ope´ratoire > 80 % avec une DLCO abaisse´e < 80 % (61 % en moyenne). Le VEMSpop moyen e´tait de 69 15 % re´alise´ en moyenne a` 4,9 mois (entre 2 et 10 mois). Le Tableau 1 expose les VEMSpopp par les 2 me´thodes et le VEMSpop. 3.2. Comparaison de la concordance entre SP et TEMP-TDM Le coefficient de corre´lation de concordance entre les deux modalite´s e´tait de 0,827, IC 95 % : [0,686–0,909]. Les VEMSpopp par la SP et par la TEMP-TDM e´taient concordants a` 1,3 % pre`s ( 8 %, p = 0,549) et 0,86 % ( 1,1 % p = 0,13) pour le sous-groupe des pneumonectomies. Le graphique de Bland-Altman est illustre´ avec la Fig. 3. Le Tableau 2 expose les 9 cas discordants entre les deux modalite´s, ceux pour lesquels l’e´cart absolu entre les VEMS pre´dits est supe´rieur a` 5 %. 3.3. Comparaison de la concordance des deux techniques avec le VEMSpop Le coefficient de corre´lation de concordance e´tait de 0,738, IC 95 % [0,566–0,849] en SP et de 0,628, IC 95 % [0,416–0,776] en TEMP-TDM. Le VEMSpopp moyen e´tait de 62 % pour la SP et 61 % pour la TEMP-TDM. Le biais syste´matique e´tait de 8,09 % (DS 11 %) pour la TEMP-TDM et de 6,77 % (DS 9 %) pour la SP (p < 0,001). Les graphiques de Bland-Altman sont illustre´s avec les Fig. 4 et 5. La comparaison entre le VEMSpopp de chaque technique et le VEMSpop est illustre´e avec les Fig. 6 et 7. Les diffe´rences de pre´diction des deux techniques en fonction de la chirurgie re´alise´e sont pre´sente´es dans le Tableau 3. Le Tableau 4 expose les e´carts absolus en % entre les VEMSpopp par la SP et la TEMP-TDM et la re´fe´rence (VEMS postope´ratoire). La TEMP-TDM pre´disait le VEMSpop avec un e´cart absolu < 5 % dans 44 % des cas contre 19 % pour la SP. Pour les pneumonectomies, les VEMSpopp par la SP et la TEMP-TDM e´taient supe´rieurs au VEMSpop (de moins de 5 %), p > 0,05 %. 3.4. Reproductibilite´ L’analyse de la reproductibilite´ inter-observateur a porte´ sur 32 patients (Tableau 5). Quatre patients ont e´te´ exclus de l’analyse de la reproductibilite´ car un patient avait une petite scissure absente (fait objective´ en perope´ratoire) et 3 autres dont la petite scissure n’e´tait pas visible. L’estimation des participations lobaires pre´sentait des e´carts absolus < 5 % pour tous les patients. 3.5. Simulation d’une re´duction du temps d’acquisition Les e´carts absolus d’estimation de participation lobaire entre l’acquisition native et les simulations de re´duction de 30 et 50 % sont pre´sente´s Tableaux 6 et 7.
4. Discussion Notre e´tude a e´value´ les performances de la SP et de la TEMPTDM quant a` la pre´diction du VEMSpop a` 3 mois. Secondairement, nous avons e´value´ la reproductibilite´ inter-obervateur de la segmentation en TEMP-TDM et la faisabilite´ d’une re´duction du temps d’acquisition de 30 et 50 %.
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Tableau 1 VEMS (volume expiratoire maximal par seconde) pre´ope´ratoire, VEMS pre´dits par les deux techniques (TEMP-TDM et SP) et VEMSpop. Preoperative FEV1 (forced expiratory volume in one second), FEV1predicted by the two techniques (SPECT-CT and planar scintigraphy) and actual postoperative FEV1. Patient (nume´ro)
Intervention
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36
Pneumonectomie LSG BLID LSD LSG LSG LSG Pneumonectomie LID Pneumonectomie LIG LSD LSD Pneumonectomie LIG LIG LID Pneumonectomie LSD LSD LSG LSG LID LSG LSG LSD LSD LM LIG LID LSD LSD BLID LSD LSD LIG
gauche
droite droite
gauche
gauche
VEMS pre´ope´ratoire, %
VEMSpopp TEMP-TDM, %
VEMSpopp planaire, %
VEMS postope´ratoire, %
77 46 77 96 102 51 77 83 92 76 66 101 68 63 78 78 86 94 66 95 69 84 51 78 77 67 74 90 88 87 102 43 74 64 91 48
66 34 65 72 89 39 59 53 64 50 57 82 51 30 66 61 69 74 54 41 52 67 44 57 63 56 55 81 83 70 84 42 64 52 74 46
65 34 53 80 86 40 61 52 64 48 53 90 62 31 63 59 67 73 59 77 57 71 44 59 64 61 55 68 81 78 80 40 53 56 85 43
58 63 69 90 79 50 72 53 89 46 62 101 88 28 70 69 74 65 59 74 79 77 53 62 75 75 66 84 89 68 87 41 68 69 79 47
LSD : lobectomies supe´rieures droites ; LSG ; lobectomies supe´rieures gauches ; LID : lobectomies infe´rieures droites ; LIG : lobectomies infe´rieures gauches ; LM : lobectomies moyennes ; BLID : bilobectomies infe´rieures droites.
Nos re´sultats sont en accord avec les donne´es de la litte´rature concernant la corre´lation des pre´dictions par les deux me´thodes. Toney et al. [8] pour 17 patients et Dufour et al. [11] pour 48 patients ont montre´ une bonne corre´lation entre les deux techniques au niveau pulmonaire et des re´sultats plus discordants au niveau lobaire. Dans notre e´tude, les VEMSpopp par la SP et par la TEMP-TDM e´taient concordants avec un biais moyen faible a` 1,3 % pre`s ( 8 %, p = 0,549) et 0,86 % ( 1,1 %, p = 0,13) pour le sousgroupe des pneumonectomies comme pour Schiazza et al. [4] (concordance pulmonaire 0,992 et concordance lobaire 0,73) dont les acquisitions planaires e´taient toutefois issues de la tomoscintigraphie (pseudo-planaire), alors que nos images planaires provenaient d’acquisitions statiques de´die´es. L’inte´reˆt de la TEMP-TDM en cas de pneumonectomie semble donc limite´. Le test de Bland-Altman retrouvait un biais syste´matique de 1,31 % (DS 8,2 %) p < 0,549 avec une bonne concordance quelle que soit la gamme des valeurs, mais des limites d’agre´ment tre`s larges avec une borne infe´rieure de 17,447 pour une borne supe´rieure de 14,8. Pour Dufour et al., le test de Bland-Altman avait retrouve´ une moyenne des diffe´rences du VEMSpop entre la TEMP-TDM et la SP reconstruite a` partir des acquisitions planaires de 0,9 avec des limites d’agre´ment a` 11,6–13,37, mais dans cette e´tude les images nomme´es planaires e´taient issues de la tomoscintigraphie (pseudo-planaire), alors que nos images planaires provenaient de re´elles acquisitions statiques de´die´es. Les 9 cas, ou` les VEMSpopp par les 2 me´thodes divergeaient de plus de 5 %, concernaient uniquement des lobectomies droites. Ces diffe´rences s’expliquent par la surestimation de la participation du
lobe moyen par la SP a` 29,2 % en moyenne contre 10,7 % par la TEMP-TDM, alors que le volume du lobe moyen e´tait de 9,9 % en moyenne pour ces 9 cas. Le calcul du volume des lobes est une fonctionnalite´ permise par le logiciel de segmentation semiautomatique en TEMP-TDM. La TEMP-TDM, en combinant les informations anatomiques et fonctionnelles, prend a` la fois en compte la diffe´rence de volume des lobes (contrairement a` la SP) et l’he´te´roge´ne´ite´ de perfusion lobaire potentielle (contrairement a` la me´thode de simples calculs des 19 segments [12] et l’analyse tomodensitome´trique seule). Concernant les autres me´thodes de pre´diction de la fonction pulmonaire re´siduelle, nous n’avons de´libe´re´ment pas e´value´ la me´thode alternative des 19 segments propose´e par Juhl et al. [13]. Cette me´thode pseudo-anatomique attribue a` chaque segment une contribution de 5,26 % de la fonction pulmonaire. Thida Win et al. [14] ont montre´ qu’elle e´tait suffisante et que la SP n’e´tait pas ne´cessaire avant lobectomie. Pourtant, elle repose sur le postulat que tous les segments participent e´galement a` la perfusion alors que celle-ci peut eˆtre he´te´roge`ne, en particulier chez les patients BPCO. Kovacevic et al. ainsi que Dufour et al. ont montre´ qu’elle sous-estimait le VEMSpop et qu’elle e´tait moins pre´cise que la SP et la TEMP-TDM [10,11]. Notre e´tude n’a pas pu montrer une bonne concordance entre le VEMSpop et le VEMSpopp par les deux techniques. Il e´tait sousestime´ que ce soit par la TEMP-TDM ( 8 %, 11 %, p < 0,001) ou par la SP ( 6,77 %, 9 %, p < 0,001). Cette tendance a` la sousestimation est retrouve´e dans l’e´tude de Larsen et al. [15]. En comparant les VEMSpopp avec le VEMSpop, on a l’impression que le
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Fig. 3. Graphique de Bland-Altman mesurant la moyenne des diffe´rences des deux techniques. Bland-Altman measuring the mean difference between the two techniques.
Tableau 2 Les cas de discordances entre TEMP-TDM et SP sont de´taille´s : VEMS pre´ope´ratoire, pre´dits et postope´ratoires, intervention, e´carts entre les modalite´s, volumes estime´s par la TEMP-TDM puis les estimations des participations lobaires par les 2 me´thodes. Cases of discordance between SPECT-CT and planar: actual and predicted FEV1, surgery, differences between both methods, volumes estimated by SPECT-CT, estimations of lobar perfusion by both method. Intervention/patient
BLID/3 LSD/4 LSD/12 LSD/13 LSD/20 LM/28 LID/30 BLID/33 LSD/35
Estimations TEMP-TDM
Estimations SP
VEMS
Estimation des volumes par le logiciel de segmentation Q-lung
LSD, %
LM, %
LID, %
LSD, %
LM, %
LID, %
Pre´op, %
Popp TEMP-TDM, %
Ppop SP, %
Pop re´el, %
LSD, %
LM, %
LID, %
25 25 19 25 57 26 24 28 19
8 13 9 12 9 10 13 7 15
8 17 25 21 15 15 20 7 20
11 16 11 9 19 13 15 12 7
21 32 30 30 43 24 29 22 32
10 7 12 19 14 14 10 7 14
77 96 101 68 95 90 87 74 91
65 72 82 51 41 81 70 64 74
53 80 90 62 77 68 78 53 85
69 90 101 88 74 84 68 68 79
24 21 20 30 43 30 23 26 22
9 11 9 10 9 10 11 8 14
19 20 22 17 20 18 25 16 16
LSD : lobectomies supe´rieures droites ; LSG ; lobectomies supe´rieures gauches ; LID : lobectomies infe´rieures droites ; LIG : lobectomies infe´rieures gauches ; LM : lobectomies moyennes ; BLID : bilobectomies infe´rieures droites.
biais est d’autant plus important (dans le sens de la sous-estimation) que les valeurs de VEMS sont e´leve´es ; il faut toutefois rester prudent dans cette interpre´tation, car on disposait de peu de points pour des valeurs de VEMS faibles. Dans notre e´tude, peu de patients avaient un VEMS pre´ope´ratoire < 50 % (3/35) (les chirurgiens ont tendance a` re´cuser les patients qu’ils jugent non ope´rables, d’emble´e, en re´union de concertation pluridisciplinaire) et 14 patients avaient des VEMS pre´ope´ratoires > 80 % avec DLCO basse. Certaines e´tudes laissent a` penser que la SP serait infe´rieure a` la TEMP-TDM et que les performances de la SP sont me´diocres : dans une e´tude comparant le scanner double e´nergie et la SP, Chae [16]
montrait sur une population de 51 patients que la SP e´tait peu corre´le´e au VEMSpop a` 6 mois, r = 0,52 p < 0,001. Toutefois, la supe´riorite´ de la TEMP-TDM n’a pu eˆtre prouve´e graˆce a` notre e´tude, comme celle de Kovacevic [10] re´alise´e sur 70 patients. Mineo et al. [17] et Piai et al. [18] ont montre´ une absence de supe´riorite´ de la TEMP seule versus la SP et Caglar n’a pas montre´ de diffe´rence entre SP traite´e traditionnellement et SP traite´e en lobe mapping [19]. Notre analyse en sous-groupe n’a pas pu montrer la supe´riorite´ de la TEMP-TDM pour les lobectomies moyennes et infe´rieures droites du fait du faible effectif (un seul patient a be´ne´ficie´ d’une
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Fig. 4. Graphique de Bland-Altman mesurant la moyenne des diffe´rences entre le VEMS pre´dit par la SP (VEMSpopp planaire) et le VEMSpop. Bland-Altman measuring the mean difference between FEV1 predicted by planar and actual FEV1.
Fig. 5. Graphique de Bland-Altman mesurant la moyenne des diffe´rences entre le VEMS pre´dit par la TEMP-TDM (VEMSpopp TEMP-TDM) et le VEMSpop. Bland-Altman measuring the mean difference between FEV1 predicted by SPECT-CT and actual FEV1.
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Fig. 6. Comparaison entre les pre´dictions de la scintigraphie planaire et le VEMSpop. Comparison of the predictions of planar scintigraphy and actual FEV1.
lobectomie moyenne et deux d’une bilobectomie droite). Toutefois, pour les lobectomies supe´rieures droites, il y avait une diffe´rence statistiquement significative entre le VEMSpopp par la SP et le VEMSpop ( 7,7 %, p = 0,035), alors que nous n’avons pas trouve´ de diffe´rence statistiquement significative entre le VEMSpop et le VEMSpopp par la TEMP-TDM (p = 0,07). Selon Wei He et al. [20], la concordance globale entre le VEMSpop et le VEMSpopp par la TEMP-TDM avec logiciel de segmentation semi-automatique e´tait de 91,4 % (92/105 ; X2 = 0,158, p > 0,05). Hirose et al., qui avait utilise´ la TEMP et un TDM acquis se´pare´ment, ont trouve´ une bonne corre´lation avec les VEMSpop (r = 0,90, p < 0,001) [21]. Dans notre population, le coefficient de corre´lation e´tait infe´rieur : 0,63, IC 95 % [0,42–0,78]. Nous l’expliquons par plusieurs raisons. La premie`re est que le VEMSpop ne peut pas eˆtre utilise´ comme gold standard. Le VEMSpop varie selon l’e´tat respiratoire du patient le jour de l’EFR (douleurs re´siduelles, pneumopathie, ate´lectasie duea` un de´cubitus prolonge´, arreˆt du tabac, re´habilitation respiratoire) et e´volue graˆce a` la compensation par les lobes restants [22] de manie`re impre´visible par la scintigraphie. De plus, le VEMS est une mesure de volume en fonction du temps : il correspond au volume expire´ en une seconde. L’acquisition scintigraphique se de´roule sur plusieurs minutes. Elle ne mesure pas directement le VEMSpop. Elle e´tudie deux fonctions essentielles du poumon : la perfusion (retour du sang veineux) et la ventilation (distribution gazeuse). Elle estime le pourcentage de participation relative des diffe´rents lobes a` la perfusion et a` la ventilation et non directement au VEMS. Il a e´te´ montre´ que les estimations scintigraphiques e´taient corre´le´es au VEMS postope´ratoire, mais en aucun cas qu’elles concordaient parfaitement avec lui. La radiospirome´trie isotopique au Xe´non 133 e´tait la technique isotopique la mieux adapte´e pour
l’e´valuation des VEMS lobaires [23]. Cependant, le xe´non n’est plus commercialise´. Notre e´tude a porte´ sur les images de perfusion comme la majorite´ des travaux e´valuant la fonction pulmonaire. Sur ce point aussi, les donne´es de la litte´rature sont contradictoires. L’e´tude de Corris et al. a montre´ que les donne´es obtenues par la perfusion sont mieux corre´le´es aux donne´es spirome´triques postope´ratoires en comparaison a` celles obtenues avec les donne´es de ventilation [12], tandis que l’e´tude d’Ohno a montre´ sur 60 patients a` fonction pulmonaire homoge`ne que l’estimation du VEMSpopp par la TEMP-TDM de ventilation e´tait le´ge`rement supe´rieure a` celle de la perfusion. Toutefois, il conclue sur la ne´cessite´ de prouver ses re´sultats chez des patients ayant une fonction ventilatoire alte´re´e. Les mismatchs ventilation/perfusion peuvent prendre en de´faut les 2 acquisitions : en cas d’effet espace mort (lors d’une compression vasculaire par une tumeur hilaire ou en cas d’emphyse`me par exemple) la perfusion est tre`s diminue´e, la ventilation peut eˆtre normale ; lors d’une ate´lectasie ou en cas d’effet shunt (obstruction bronchique), le parenchyme est tre`s peu ventile´ mais peut rester perfuse´. Dans notre e´tude, les donne´es de perfusion ont e´te´ utilise´es compte tenu de la population (perturbations de la ventilation chez les patients BPCO et emphyse´mateux). D’autres biais peuvent expliquer l’absence de corre´lation avec le VEMSpop lie´ au caracte`re re´trospectif de l’e´tude. Tous les patients envoye´s pour un bilan pre´ope´ratoire avant lobectomie ou pneumonectomie ont e´te´ inclus, d’ou` une population tre`s he´te´roge`ne. Peu de patients avaient un VEMS pre´ope´ratoire < 50 % (3/35) (les chirurgiens ont tendance a` re´cuser
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Fig. 7. Comparaison entre les pre´dictions de la TEMP-TDM et le VEMSpop. Comparison of the predictions of SPECT-CT and actual FEV1.
Tableau 3 Analyse du biais syste´matique en sous-groupe selon la chirurgie re´alise´e. Analysis of systematic bias in subgroups according to the different surgeries. Chirurgie re´alise´e
VEMS moyen postope´ratoire, %
VEMSpopp TEMP-TDM, %
Diffe´rence, %
Valeur de p
VEMSpopp SP, %
Diffe´rence, %
Valeur de p
4 LID 5 LIG 11 LSD 8 LSG 5 Pneumonectomies
71 67,4 74,2 72,6 50
61,75 62,6 57,9 63,7 54,6
9,25 (11) 4,8 (2,6) 16,3 (12) 8,9 (10) 4,6 (3,8)
0,144 0,043 0,07 0,036 0,06
63,25 59,8 (14) 66,5 (16) 65 (14) 53,8 (16)
7,75 (2) 7,6 (2,3) 7,7 (9,6) 7,9 (8) 3,7 (3,6)
0,465 0,043 0,035 0,42 0,08
(14,9) (15,2) (17) (11,6) (14)
(12,1) (13,5) (13,7) (16,3) (16,8)
LSD : lobectomies supe´rieures droites ; LSG ; lobectomies supe´rieures gauches ; LID : lobectomies infe´rieures droites ; LIG : lobectomies infe´rieures gauches.
les patients qu’ils jugent non ope´rables, d’emble´e, en re´union de concertation pluridisciplinaire) et 12 patients avaient des VEMS pre´ope´ratoires supe´rieurs a` 80 % avec DLCO basse. Une des limites de l’e´tude e´tait l’he´te´roge´ne´ite´ des chirurgies re´alise´es avec un faible effectif de certains traitements : seulement une lobectomie moyenne et 5 pneumonectomies ont e´te´ re´alise´es. La mesure du VEMS a e´te´ re´alise´e apre`s un de´lai tre`s variable de 2 a` 10 mois, parfois dans un centre diffe´rent La majorite´ des e´tudes, mene´es conjointement avec des chirurgiens, attendent de la scintigraphie une estimation de la fonction re´siduelle a` long terme pour pre´venir l’insuffisance respiratoire chronique. La fonction respiratoire ne se stabilise que plusieurs mois apre`s l’intervention. La perte fonctionnelle respiratoire calcule´e a` partir des formules scintigraphiques est souvent surestime´e par rapport aux chiffres re´els obtenus a` 6 mois et plus de la re´section. Finalement, la re´section d’un lobe n’entraıˆne a` long terme qu’un de´ficit fonctionnel faible (environ 10 %). Une pneumonectomie se solde par un de´ficit fonctionnel d’environ 25–30 %.
L’e´volution de la fonction respiratoire est marque´e par une alte´ration maximale dans les trois jours qui suivent l’intervention, puis une ame´lioration progressive. Caglar et al. [19] ont e´tudie´ la pre´diction scintigraphique en utilisant pour gold standard le VEMSpop pre´coce a` j1, les VEMSpopp e´taient infe´rieurs aux VEMS re´els, ce qui est attendu compte tenu de l’e´volution postope´ratoire. Le bilan fonctionnel respiratoire permet d’e´valuer la fonction re´siduelle la plus basse possible a` 3 mois et contre-indiquer, en the´orie, la chirurgie si le VEMSpopp est infe´rieur a` 30 % de la the´orique [24]. Le seul patient potentiellement re´cusable e´tait le patient 14 qui avait un VEMSpopp par les planaires a` 30 % ; il a e´te´ ope´re´, son VEMSpop a` 3 mois a e´te´ de 28 %. Nous avons conserve´, pour illustration, le cas du patient ope´re´ d’une lobectomie supe´rieure gauche pour re´duction pulmonaire (re´section de bulles d’emphyse`me). Son VEMSpop e´tait tre`s nettement supe´rieur au pre´ope´ratoire (+17 %). Il a de´ja` e´te´ montre´ que 3 mois apre`s lobectomie, 27 % des patients BPCO avaient un VEMS postope´ratoire ame´liore´ [25]. Les deux techniques scinti-
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Tableau 4 E´carts absolus en % entre les pre´dictions scintigraphiques et la re´fe´rence (VEMS postope´ratoire re´el). Absolute difference in % between predictions of scintigraphies and the reference (actual FEV1). Tomoscintigraphie couple´e a` la TDM, %
Scintigraphie planaire, % 5 10 15
0,20 0,43 0,14
5 10 15
0,44 0,66 0,77
Tableau 5 Coefficient de corre´lation intraclasse e´valuant la reproductibilite´ inter-observateur pour chaque poumon et lobe pulmonaire. Correlation coefficient evaluating interobserver reproducibility for each lung and lobe. Mesure
ICC
IC 95 % infe´rieur
IC 95 % supe´rieur
LSD LM LID Poumon droit LSG LIG Poumon gauche
0,981 0,818 0,97 0,999 0,987 0,98 0,999
0,962 0,66 0,939 0,998 0,973 0,96 0,998
0,991 0,907 0,985 1 0,994 0,99 1
LSD : lobectomies supe´rieures droites ; LSG ; lobectomies supe´rieures gauches ; LID : lobectomies infe´rieures droites ; LIG : lobectomies infe´rieures gauches ; LM : lobectomie moyenne.
graphiques e´taient prises en de´faut. Toutefois, avant re´duction pulmonaire pour emphyse`me, Takenaka et al. ont montre´ que la TEMP-TDM pre´disait de fac¸on plus pre´cise le VEMSpop a` 6 mois, en comparaison avec la SP [26]. Ce cas de re´duction pulmonaire nous rappelle que la re´section des zones parenchymateuses les plus pathologiques ame´liore les conditions me´caniques des muscles respiratoires et le`ve la compression du parenchyme sain. En cas d’emphyse`me majeur, les pre´dictions scintigraphiques sont fausse´es. Ce point doit eˆtre souligne´ car la majorite´ des patients ayant un cancer du poumon sont tabagiques et ont des le´sions d’emphyse`me. La diminution du VEMSpop est moindre chez les patients BPCO (8,98 % vs 22,47 %, p < 0,05) [27]. Ces patients sont de´tectables graˆce a` l’EFR pre´ope´ratoire (il pre´sente un volume re´siduel augmente´) et graˆce au TDM : les coupoles diaphragmatiques sont comple`tement aplaties, des bulles d’emphyse`me sont visibles. Concernant la faisabilite´ de la quantification en TEMP-TDM, elle e´tait rapidement re´alise´e entre 5 et 8 minutes. La reproductibilite´ du logiciel de segmentation semi-automatique entre les 2 observateurs e´tait excellente, comme observe´e dans le reste de la litte´rature [28,29]. Les difficulte´s de traitement e´taient lie´es au trace´ des scissures droites. Un patient a e´te´ exclu de notre e´tude car il avait une petite scissure absente, fait confirme´ par la chirurgie. Ceci serait le cas chez 25 % de la population et constitue donc une des principales limites du logiciel de segmentation et de la TEMP-TDM. Il e´tait impossible de tracer la scissure entre le lobe supe´rieur droit et le lobe moyen pour ce patient, alors qu’il devait be´ne´ficier d’une lobectomie supe´rieure droite. Trois autres patients ont e´te´ exclus de l’analyse de la reproductibilite´ car leurs scissures droites n’e´taient pas clairement identifiables. Apre`s relecture concerte´e entre les deux lecteurs, les discordances observe´es entre eux e´taient majoritairement lie´es a` la difficulte´ de tracer la petite scissure du poumon droit dans plusieurs cas : la petite scissure est souvent incomple`te, en particulier sa portion ante´rieure et interne ;
Tableau 6 E´carts absolus entre l’estimation des perfusions lobaires par la TEMP-TDM native et celles issues de la simulation d’une re´duction de 50 % du temps d’acquisition. Absolute difference between SPECT-CT estimations and those obtained from data simulating a reduction of 50% of time acquisition. Localisation
E´cart 1 %
E´cart 3 %
E´cart 5 %
LSD LM LID Poumon droit LSG LIG Poumon gauche
0,769 0,731 0,885 0,962 0,808 0,808 0,962
1 1 1 1 1 1 1
1 1 1 1 1 1 1
LSD : lobectomies supe´rieures droites ; LSG ; lobectomies supe´rieures gauches ; LID : lobectomies infe´rieures droites ; LIG : lobectomies infe´rieures gauches ; LM : lobectomie moyenne.
Tableau 7 E´carts absolus entre l’estimation des perfusions lobaires par la TEMP-TDM native et celles issues de la simulation d’une re´duction de 30 % du temps d’acquisition. Absolute difference between SPECT-CT estimations and those from data simulating a reduction of 30% of time acquisition. Localisation
E´cart 1 %
E´cart 3 %
E´cart 5 %
LSD LM LID Poumon droit LSG LIG Poumon gauche
0,577 0,846 0,846 0,962 1 0,962 0,962
0,962 0,962 0,962 1 1 1 1
1 0,962 0,962 1 1 1 1
LSD : lobectomies supe´rieures droites ; LSG ; lobectomies supe´rieures gauches ; LID : lobectomies infe´rieures droites ; LIG : lobectomies infe´rieures gauches ; LM : lobectomie moyenne.
elle peut ne pas eˆtre clairement individualisable du fait d’une acquisition TDM re´alise´e en respiration libre (qui dure 10 secondes) ou du fait de lignes septales simulant une scissure dans les emphyse`mes e´tendus ; l’interpre´tation junior a e´te´ prise en de´faut dans le cas d’une ate´lectasie partielle du LM. Notre e´tude a permis de mettre en e´vidence de tre`s faibles e´carts entre les estimations de 130 perfusions lobaires et pulmonaires issues des donne´es natives et celles issues de la simulation d’une re´duction du temps d’acquisition (aussi bien de 30 et 50 %). Cette possibilite´ de diminuer le temps d’acquisition de moitie´ pourrait avoir un impact clinique et ame´liorer la tole´rance de l’examen pour les patients ayant des difficulte´s respiratoires. Une e´tude a` plus grande e´chelle pourrait confirmer ces re´sultats.
5. Perspectives La TEMP-TDM synchronise´e au cycle respiratoire pourrait eˆtre plus pre´cise que la SP. Suga et al. ont montre´ une corre´lation plus e´leve´e entre le VEMSpop et les pre´dictions de la TEMP-TDM synchronise´e a` la respiration (R = 0,993 vs R = 0,890 ; p < 0,05), mais uniquement chez 7 patients [30]. Cette ame´lioration se ferait au de´triment de la radioprotection-patient (augmentation du temps d’acquisition et de l’irradiation). Pierre Yves le Roux et al. n’ont pas montre´ de diffe´rence majeure entre la TEP-TDM couple´e a` la respiration utilisant les MAA marque´s au gallium 68 et la SP [31]. La comparaison de la TDM double e´nergie avec la SP pour la pre´diction du VEMSpop chez 51 patients a montre´ une meilleure corre´lation avec la TDM a` 0,66 qu’avec la SP a` 0,52 [16]. Notre service envisage une e´tude comparant la TDM double e´nergie et la TEMP-TDM avec logiciel de segmentation semi-automatique.
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Dans le peu d’e´tudes comparant les deux modalite´s, l’IRM semble plus pre´cise que la SP pour la pre´diction du VEMSpop [32,33], mais elle reste peu accessible. 6. Conclusion Dans notre e´tude, TEMP-TDM et SP sous-estimaient le VEMSpop. Toutefois, l’utilisation de ce dernier en tant que gold standard peut eˆtre discute´e du fait de l’he´te´roge´ne´ite´ de la population (VEMS > 80 % pour 12/35 patients) et de facteurs confondants (re´e´ducation respiratoire), non pre´visibles en pre´ope´ratoire, influenc¸ant la valeur du VEMSpop. L’exe´re`se d’emphyse`me perope´ratoire entraıˆne une ame´lioration du VEMSpop et est pre´dictif d’une sous-estimation de celui-ci par la scintigraphie. La TEMP-TDM ne s’est pas ave´re´e statistiquement supe´rieure a` la me´thode classique de la SP pour l’estimation du VEMSpop. Elle pourrait avoir un inte´reˆt certain en cas de lobectomies droites et chez les patients ayant une pathologie parenchymateuse perturbant l’homoge´ne´ite´ de la perfusion. Elle est facilement re´alisable en routine clinique et tre`s reproductible, y compris sur les donne´es reconstruites en simulant une diminution du temps d’acquisition de 50 %. Nous pre´conisons les re´alisations d’une SP avant pneumonectomie et d’une TEMP-TDM avec segmentation semi-automatique pour les lobectomies. De´claration de liens d’inte´reˆts Les auteurs de´clarent ne pas avoir de liens d’inte´reˆts.
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Disponible en ligne sur
ScienceDirect www.sciencedirect.com
Article original
E´valuation de la tomoscintigraphie de perfusion pulmonaire couple´e a` la tomodensitome´trie dans la pre´diction de la fonction respiratoire postope´ratoire Evaluation of pulmonary perfusion SECT-CT in the prediction of postoperative pulmonary function K. Sadoune a,*, C.H. Vacheron b, M. Elshameili a, F. Subtil c,d, M. Janier a,c, C. Moreau-Triby a a
Service de me´decine nucle´aire des hospices civils de Lyon, hoˆpital Louis-Pradel, groupement hospitalier Est, 28, avenue Doyen-Le´pine, 69500 Bron, France Service d’anesthe´sie re´animation Lyon sud, 165, chemin du Grand-Revoyet, 69310 Pierre-Be´nite, France Faculte´ de me´decine de Lyon Est, universite´ Claude-Bernard Lyon 1, 8, avenue Rockefeller, 69008 Lyon, France d Service de biostatistique et informatique, 162, avenue Lacassagne, 69003 Lyon, France b c
I N F O A R T I C L E
R E´ S U M E´
Historique de l’article : Rec¸u le 28 septembre 2018 Accepte´ le 6 mars 2019 Disponible sur Internet le 8 avril 2019
Introduction. – L’objectif de notre e´tude e´tait d’e´valuer les performances de la tomographie d’e´mission monophotonique couple´e a` la tomodensitome´trie (TEMP-TDM) de perfusion pulmonaire avec analyse quantitative semi-automatique dans le bilan d’ope´rabilite´ des cancers pulmonaires. Mate´riel et me´thodes. – Trente-cinq patients ont be´ne´ficie´ d’une scintigraphie de perfusion pulmonaire ˆ t 2016 a` de´cembre 2017. Les volumes pre´ope´ratoire (en acquisition planaire et TEMP-TDM) d’aou expiratoires maximaux en une seconde (VEMS) postope´ratoires pre´dits (VEMSpopp) par chacune des 2 me´thodes ont e´te´ compare´s entre eux et au VEMS postope´ratoire (VEMSpop) a` 3 mois. Nous avons e´galement e´value´ la reproductibilite´ inter-observateur du logiciel de segmentation semi-automatique et la concordance des donne´es simulant des re´ductions du temps d’acquisition de 30 et 50 %. Re´sultats. – Pour les trente lobectomies et 5 pneumonectomies, les deux me´thodes e´taient concordantes entre elles avec un coefficient de corre´lation a` 0,827 IC 95 % [0,686–0,909]. Elles sous-estimaient le VEMSpop qui e´tait en moyenne de 69 %, soit une diffe´rence moyenne respective de 8 et 6,77 % (p < 0,001) pour la TEMP-TDM et la scintigraphie planaire. La reproductibilite´ inter-observateur du logiciel de segmentation en TEMP-TDM e´tait excellente au niveau pulmonaire et lobaire. La participation fonctionnelle lobaire, apre`s amputation de 30 a` 50 % du temps d’acquisition, pre´sentait des e´carts absolus < 3 % par rapport aux donne´es natives. Discussion. – La TEMP-TDM ne s’est pas ave´re´e statistiquement supe´rieure aux planaires, le VEMSpop e´tant difficile a` pre´voir compte tenu de facteurs confondants. Pourtant, cet examen pourrait avoir un inte´reˆt avant lobectomie et en cas d’he´te´roge´ne´ite´ de la perfusion. Facilement re´alisable, cette me´thode est tre`s reproductible, y compris sur les donne´es simulant une diminution du temps d’acquisition de 50 %.
C 2019 Elsevier Masson SAS. Tous droits re ´ serve´s.
Mots cle´s : Perfusion Cancer VEMS TEMP-TDM Planaire
A B S T R A C T
Keywords: Perfusion Cancer FEV1 SPECT-CT Planar
Introduction. – The aim of our study was to evaluate the performances of pulmonary perfusion single photon emission computed tomography-computed tomography (SPECT-CT) with semi-automatic analysis for preoperative assessment for lung cancer. Materiel and method. – Thirty-five patients underwent preoperative lung perfusion scintigraphy (planar and SPECT-CT acquisition) from august 2016 to December 2017. Predicted postoperative forced
* Auteur correspondant. Adresse e-mail : [email protected] (K. Sadoune). https://doi.org/10.1016/j.mednuc.2019.03.001 C 2019 Elsevier Masson SAS. Tous droits re ´ serve´s. 0928-1258/
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expiratory volume in one second (ppoFEV1 and FEV1) by both methods were compared between each other and with the actual FEV1 measured 3 months after surgery. We also evaluated interobserver reproductibility of SPECT-CT semi-automatic segmentation software and the concordance of the data simulating reductions of 30 and 50% of acquisition time. Results. – For 30 lobectomies and 5 pneumonectomies, the mean ppoFEV1 was 69%, a difference with actual ppoFEV1 of 8% for SPECT-CT and 6.77% for planar (P < 0,001). Both methods were well correlated, correlation coefficient was 0,827, 95% CI [0.686–0.909] but underestimated the actual poppFEV1. For SPECT-CT, interobserver reproducibility was excellent for pulmonary and lobar evaluation. The lobar functions, without 30 and 50% of the time acquisition, had absolute difference < 3% 3% in comparison to native data. Discussion. – We did not prove SPECT-CT superiority on planar scintigraphy, actual FEV1 being difficult to predict because of confounding factors. But this exam could be useful before lobectomy and in cases of heterogeneous perfusion. Easily made, this method is reproducible even on data simulating a reduction of 50% of time acquisition.
C 2019 Elsevier Masson SAS. All rights reserved.
1. Introduction Le cancer du poumon est la premie`re cause de de´ce`s par cancer en France et dans le monde [1]. En cas de cancer bronchique non a` petites cellules localise´, la chirurgie est le traitement permettant le meilleur taux de gue´rison. Cependant, ces interventions pre´sentent une morbi-mortalite´ importante (6,2 % de mortalite´ apre`s pneumonectomie et 2,9 % apre`s lobectomie) [2]. Une meilleure pre´vention et prise en charge des complications postope´ratoires graˆce, en partie, au bilan pre´ope´ratoire permettrait une ame´lioration de la mortalite´. Selon les recommandations europe´ennes et ame´ricaines, ce bilan repose en premier lieu sur une e´valuation cardiaque puis sur les e´preuves fonctionnelles respiratoires (EFR), avec une spirome´trie et une mesure de la mesure de transfert de l’oxyde de carbone (DLCO). Au niveau europe´en, si le volume expiratoire maximal en une seconde (VEMS) et/ou le DLCO est < 80 % des valeurs the´oriques (ce seuil est abaisse´ a` 60 % pour les ame´ricains [3]), une e´preuve d’effort est alors ne´cessaire (avec mesure du volume d’oxyge`ne maximal [VO2 max]). Chez les patients dont le VO2 max est interme´diaire entre 35 et 75 %, la scintigraphie pulmonaire de ventilation/perfusion permet d’explorer la fonctionnalite´ des poumons. En estimant la part fonctionnelle du lobe ou du poumon a` enlever, elle permet de pre´dire les valeurs fonctionnelles respiratoires postope´ratoires qui conditionnent l’indication chirurgicale [4,5]. En pratique courante, la scintigraphie pulmonaire de perfusion est re´alise´e avec des macroagre´gats d’albumine marque´s au Tc99m (LYOMAA-99mTc) en acquisitions planaires (scintigraphie planaire [SP]) [6]. Pour chaque poumon, la part fonctionnelle est calcule´e en le divisant en 2 ou 3 re´gions d’inte´reˆt de taille e´gale sur les images re´alise´es en faces ante´rieure et poste´rieure (moyenne ge´ome´trique). Cette me´thode ne prend pas en compte les diffe´rences de volume des lobes ainsi que le chevauchement de certains lobes sur une vue planaire (2D), en particulier lobe moyen et lobe infe´rieur droit. La tomoscintigraphie de perfusion pulmonaire couple´e a` la tomodensitome´trie (TEMP-TDM) est une modalite´ d’imagerie hybride qui permet une analyse tridimensionnelle anatomiquement plus adapte´e en de´limitant de fac¸on pre´cise le volume fonctionnel de chaque lobe. Plusieurs auteurs ont montre´ que les estimations de perfusions lobaires obtenues par SP et TEMP-TDM appuye´e par une quantification 3D diffe´raient entre les deux modalite´s pour les lobes supe´rieurs droits et les lobes moyens [7,8]. Peu d’e´tudes ont compare´ les performances des deux modalite´s quant a` la pre´diction du VEMS postope´ratoire (VEMSpop) a` 3 mois et les re´sultats de la litte´rature sont contradictoires a` ce sujet [9,10].
Nous avons analyse´ re´trospectivement les pre´dictions de la TEMP-TDM avec segmentation semi-automatique dans le bilan pre´ope´ratoire des cancers du poumon. Nous avons e´value´ la concordance des pre´dictions des deux me´thodes scintigraphiques et leur corre´lation avec le VEMSpop. En objectifs secondaires, nous avons e´value´ la reproductibilite´ inter-observateur du logiciel ainsi que les estimations de la perfusion apre`s simulation d’une re´duction du temps d’acquisition de 30 et 50 % graˆce aux donne´es acquises en mode list. 2. Mate´riel et me´thodes 2.1. Population Il s’agit d’une e´tude re´trospective portant sur 63 SP et TEMPTDM, conduite dans le centre de me´decine nucle´aire du groupement hospitalier Est a` Bron. Les examens ont e´te´ re´alise´s sur une came´ra de dernie`re ge´ne´ration Discovery NM/CT 670 CZT (GE Healthcare) et a` l’aide d’un nouveau logiciel de segmentation semi-automatique Q.Lung1 permettant une quantification relative des donne´es tomoscintigraphiques de perfusion pulmonaire apre`s de´limitation manuelle des lobes pulmonaires sur les images TDM. Des formulaires d’information et d’opposition a` l’utilisation des donne´es me´dicales a` des fins de recherche ont e´te´ envoye´s a` chaque patient. Tous les patients ayant eu une scintigraphie pulmonaire de perfusion dans le cadre d’un bilan fonctionnel ˆ t 2016 a` de´cembre 2017 ont e´te´ inclus. Nous pre´ope´ratoire d’aou avons ensuite exclu les patients n’ayant pas subi de lobectomie ou pneumectomie (re´section atypique), ceux qui n’ont pas re´alise´ d’EFR postope´ratoires et ceux pour lesquels les donne´es TEMPTDM n’e´taient pas exploitables (segmentation impossible). Finalement, les scintigraphies de 35 patients ont e´te´ e´tudie´es. 2.2. Scintigraphie pulmonaire 2.2.1. Acquisition Les images de perfusion et de ventilation ont e´te´ acquises en feneˆtrage double isotope (feneˆtre 140 keV 7,5 % et 190 keV 10 %) apre`s injection de 150 10 MBq de LYOMAA99mTc et par ventilation continue au masque de Krypton-81m obtenu par ge´ne´rateur selon les recommandations de la Socie´te´ franc¸aise de me´decine nucle´aire. La tomoscintigraphie a e´te´ re´alise´e en 60 incidences de 20 secondes sur 3608 par pas et la tomodensitome´trie thoracique de fusion a` faible dose avec les caracte´ristiques suivantes : coupes de 3 mm, 130 kV, 150 mAs, pitch 1 (DLP entre 120 et 310 mGy.cm). L’acquisition durait 12 minutes. Les images ont e´te´ reconstruites avec le logiciel de traitement Q.Lung1 selon une
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Fig. 1. Segmentation semi-automatique par le logiciel apre`s trace´ des scissures par le me´decin. La participation relative a` la perfusion et a` la ventilation et le volume de chaque lobe est obtenue. Semi-automatic segmentation by Q-lung software after manual drawing of lobar fissures. Relative participation to perfusion and ventilation and lobar volume is obtained.
me´thode ite´rative OSEM (2 ite´rations/8 subsets) et un post-filtrage Butterworth (fre´quence de coupure 0,6, ordre 5) sans correction du diffuse´ et de l’atte´nuation compte tenu de la faible densite´ du parenchyme pulmonaire, de l’acquisition en respiration libre du scanner et du caracte`re relatif de la quantification (pas de quantification absolue). Des acquisitions statiques (faces ante´rieure et poste´rieure) de 3 minutes ont e´te´ re´alise´es syste´matiquement.
Fig. 2. Me´thode traditionnelle en scintigraphie planaire : 3 ou 2 rectangles e´gaux repre´sentent les lobes pulmonaires droits et gauches. Traditional method in planar scintigraphy: 3 or 2 equal rectangles representing right and left pulmonary lobes.
2.2.2. Analyse des images 2.2.2.1. Analyse TEMP-TDM. L’analyse a e´te´ re´alise´e sur console Xeleris 4.0 et a concerne´ les acquisitions de perfusion. Le logiciel Q.Lung1 GE segmentait automatiquement la trache´e et chaque poumon. Apre`s le trace´ manuel par le me´decin des scissures sur 3 a` 4 coupes sur les images TDM en feneˆtre parenchymateuse, le logiciel de quantification semi-automatique segmentait les 5 lobes et donnait les participations relatives perfusionnelles et les volumes lobaires et pulmonaires (Fig. 1). Les trace´s ont e´te´ re´alise´s par un me´decin senior et un me´decin interne pour e´valuer la reproductibilite´ inter-observateur. Le temps de traitement moyen e´tait d’environ 5 a` 8 minutes (en fonction de la visibilite´ des scissures). 2.2.2.2. Analyse planaire. Chaque poumon a e´te´ de´limite´ par une zone d’inte´reˆt rectangulaire divise´e en 3 rectangles de taille e´gale pour le poumon droit et 2 pour le poumon gauche. La part fonctionnelle relative (exprime´e en pourcentage de la fixation globale) de chaque poumon et de chaque partie a e´te´ calcule´e sur les incidences en faces ante´rieure et poste´rieure (moyenne ge´ome´trique) (Fig. 2). Les tiers ou moitie´ supe´rieurs et infe´rieurs repre´sentaient, de fac¸on « traditionnelle », les lobes supe´rieurs et infe´rieurs et le tiers moyen droit le lobe moyen.
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2.2.3. Pre´diction des VEMSpop Pour calculer le VEMSpop pre´dit (VEMSpopp), nous avons e´value´ la fonction pulmonaire re´siduelle pre´dite en intention de traitement, c’est-a`-dire en soustrayant la participation des lobes pulmonaires qui allaient eˆtre re´se´que´s, selon la formule : VEMSpopp = VEMS pre´-op*(1-pourcentage de fonction du lobe a` re´se´quer, estime´ par la scintigraphie). 2.2.4. Simulation d’une re´duction du temps d’acquisition Les donne´es TEMP-TDM ont e´te´ acquises en mode list. Nous avons pu estimer la participation lobaire chez seulement 26 patients dont les donne´es mode list avaient e´te´ sauvegarde´es, en simulant une re´duction de 30 et 50 % du temps d’examen, soit concernant 130 lobes pulmonaires. Les donne´es TEMP-TDM reconstruites a` 30 % et 50 % ont e´te´ traite´es avec le logiciel Q.Lung1. 2.3. Analyses statistiques Les concordances entre VEMSpop et VEMSpopp par la SP et la TEMP-TDM ont e´te´ e´value´es par l’analyse du biais moyen syste´matique (test du biais syste´matique par un test de Wilcoxon apparie´), les limites d’agre´ment selon la me´thode de Bland et Altman, le coefficient de corre´lation de concordance et son intervalle de confiance a` 95 % et les pourcentages de patients pour lesquels l’e´cart absolu par rapport a` la re´fe´rence e´tait infe´rieur a` 5, 10 et 15 %. L’analyse du biais moyen a aussi e´te´ re´alise´e en sousgroupes selon les diffe´rentes chirurgies re´alise´es (lobectomies supe´rieures droite et gauche [LSD et LSG], lobectomies infe´rieures droite et gauche [LID et LIG], lobectomie moyenne [LM], bilobectomie infe´rieure droite [BLID] consistant en l’exe´re`se du lobe moyen et du lobe infe´rieur droit) par l’analyse du biais moyen syste´matique (Wilcoxon apparie´). La reproductibilite´ du logiciel de segmentation semi-automatique Q.Lung1 a e´te´ e´value´e par un coefficient de corre´lation intraclasse et son intervalle de confiance a` 95 % et par les pourcentages de patients pour lesquels l’e´cart absolu entre les deux mesures e´tait infe´rieur a` 1, 3 et 5 %. Les concordances entre les pre´dictions de participation lobaire estime´es par les TEMP-TDM natives et par les data simulant une re´duction de 30 et 50 % du temps d’acquisition ont e´te´ e´value´es par l’analyse du biais moyen syste´matique (test du biais syste´matique par un test de Wilcoxon apparie´) et les pourcentages de patients pour lesquels l’e´cart absolu par rapport a` la re´fe´rence e´tait infe´rieur a` 1, 3 et 5 %. Les analyses statistiques ont e´te´ re´alise´es avec le logiciel R ; un seuil de significativite´ statistique de 5 % a e´te´ retenu.
3. Re´sultats 3.1. Population Soixante-trois patients ayant be´ne´ficie´ d’une scintigraphie pre´ope´ratoire ont e´te´ inclus. Nous avons exclu les patients venant pour un bilan pre´-greffe (5 patients) ou ayant be´ne´ficie´ d’une re´section atypique ou d’une segmentectomie de´cide´e en perope´ratoire (6 patients), un patient de´ce´de´ en perope´ratoire, 6 patients ayant eu un traitement autre que chirurgical, 4 patients ayant refuse´ de re´aliser l’EFR postope´ratoire et 2 patients dont les donne´es TEMP-TDM n’e´taient pas exploitables (segmentation impossible, donne´es perdues). Trois patients ont e´te´ perdus de vue. Sur les trente-six patients restants (76 % d’hommes et 24 % de femmes), un seul n’avait pas de ne´oplasie (patient 2, ope´re´ d’une re´duction de volume pulmonaire pour emphyse`me par lobectomie supe´rieure gauche). Il a e´te´ exclu de l’analyse statistique, mais ses donne´es ont e´te´ collecte´es pour illustrer la discussion.
L’aˆge moyen de la population e´tait de 62 ans ( 9 ans). Cinq patients ont be´ne´ficie´ d’une pneumectomie (3 gauches, 2 droites), 8 d’une LSG, 5 d’une LIG, 11 d’une LSD, 4 d’une LID, 1 seul d’une LM et 2 d’une BLID. Le VEMS pre´ope´ratoire moyen e´tait de 77 % ( 24 %) (Tableau 1). Quatorze patients avaient un VEMS pre´ope´ratoire > 80 % avec une DLCO abaisse´e < 80 % (61 % en moyenne). Le VEMSpop moyen e´tait de 69 15 % re´alise´ en moyenne a` 4,9 mois (entre 2 et 10 mois). Le Tableau 1 expose les VEMSpopp par les 2 me´thodes et le VEMSpop. 3.2. Comparaison de la concordance entre SP et TEMP-TDM Le coefficient de corre´lation de concordance entre les deux modalite´s e´tait de 0,827, IC 95 % : [0,686–0,909]. Les VEMSpopp par la SP et par la TEMP-TDM e´taient concordants a` 1,3 % pre`s ( 8 %, p = 0,549) et 0,86 % ( 1,1 % p = 0,13) pour le sous-groupe des pneumonectomies. Le graphique de Bland-Altman est illustre´ avec la Fig. 3. Le Tableau 2 expose les 9 cas discordants entre les deux modalite´s, ceux pour lesquels l’e´cart absolu entre les VEMS pre´dits est supe´rieur a` 5 %. 3.3. Comparaison de la concordance des deux techniques avec le VEMSpop Le coefficient de corre´lation de concordance e´tait de 0,738, IC 95 % [0,566–0,849] en SP et de 0,628, IC 95 % [0,416–0,776] en TEMP-TDM. Le VEMSpopp moyen e´tait de 62 % pour la SP et 61 % pour la TEMP-TDM. Le biais syste´matique e´tait de 8,09 % (DS 11 %) pour la TEMP-TDM et de 6,77 % (DS 9 %) pour la SP (p < 0,001). Les graphiques de Bland-Altman sont illustre´s avec les Fig. 4 et 5. La comparaison entre le VEMSpopp de chaque technique et le VEMSpop est illustre´e avec les Fig. 6 et 7. Les diffe´rences de pre´diction des deux techniques en fonction de la chirurgie re´alise´e sont pre´sente´es dans le Tableau 3. Le Tableau 4 expose les e´carts absolus en % entre les VEMSpopp par la SP et la TEMP-TDM et la re´fe´rence (VEMS postope´ratoire). La TEMP-TDM pre´disait le VEMSpop avec un e´cart absolu < 5 % dans 44 % des cas contre 19 % pour la SP. Pour les pneumonectomies, les VEMSpopp par la SP et la TEMP-TDM e´taient supe´rieurs au VEMSpop (de moins de 5 %), p > 0,05 %. 3.4. Reproductibilite´ L’analyse de la reproductibilite´ inter-observateur a porte´ sur 32 patients (Tableau 5). Quatre patients ont e´te´ exclus de l’analyse de la reproductibilite´ car un patient avait une petite scissure absente (fait objective´ en perope´ratoire) et 3 autres dont la petite scissure n’e´tait pas visible. L’estimation des participations lobaires pre´sentait des e´carts absolus < 5 % pour tous les patients. 3.5. Simulation d’une re´duction du temps d’acquisition Les e´carts absolus d’estimation de participation lobaire entre l’acquisition native et les simulations de re´duction de 30 et 50 % sont pre´sente´s Tableaux 6 et 7.
4. Discussion Notre e´tude a e´value´ les performances de la SP et de la TEMPTDM quant a` la pre´diction du VEMSpop a` 3 mois. Secondairement, nous avons e´value´ la reproductibilite´ inter-obervateur de la segmentation en TEMP-TDM et la faisabilite´ d’une re´duction du temps d’acquisition de 30 et 50 %.
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Tableau 1 VEMS (volume expiratoire maximal par seconde) pre´ope´ratoire, VEMS pre´dits par les deux techniques (TEMP-TDM et SP) et VEMSpop. Preoperative FEV1 (forced expiratory volume in one second), FEV1predicted by the two techniques (SPECT-CT and planar scintigraphy) and actual postoperative FEV1. Patient (nume´ro)
Intervention
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36
Pneumonectomie LSG BLID LSD LSG LSG LSG Pneumonectomie LID Pneumonectomie LIG LSD LSD Pneumonectomie LIG LIG LID Pneumonectomie LSD LSD LSG LSG LID LSG LSG LSD LSD LM LIG LID LSD LSD BLID LSD LSD LIG
gauche
droite droite
gauche
gauche
VEMS pre´ope´ratoire, %
VEMSpopp TEMP-TDM, %
VEMSpopp planaire, %
VEMS postope´ratoire, %
77 46 77 96 102 51 77 83 92 76 66 101 68 63 78 78 86 94 66 95 69 84 51 78 77 67 74 90 88 87 102 43 74 64 91 48
66 34 65 72 89 39 59 53 64 50 57 82 51 30 66 61 69 74 54 41 52 67 44 57 63 56 55 81 83 70 84 42 64 52 74 46
65 34 53 80 86 40 61 52 64 48 53 90 62 31 63 59 67 73 59 77 57 71 44 59 64 61 55 68 81 78 80 40 53 56 85 43
58 63 69 90 79 50 72 53 89 46 62 101 88 28 70 69 74 65 59 74 79 77 53 62 75 75 66 84 89 68 87 41 68 69 79 47
LSD : lobectomies supe´rieures droites ; LSG ; lobectomies supe´rieures gauches ; LID : lobectomies infe´rieures droites ; LIG : lobectomies infe´rieures gauches ; LM : lobectomies moyennes ; BLID : bilobectomies infe´rieures droites.
Nos re´sultats sont en accord avec les donne´es de la litte´rature concernant la corre´lation des pre´dictions par les deux me´thodes. Toney et al. [8] pour 17 patients et Dufour et al. [11] pour 48 patients ont montre´ une bonne corre´lation entre les deux techniques au niveau pulmonaire et des re´sultats plus discordants au niveau lobaire. Dans notre e´tude, les VEMSpopp par la SP et par la TEMP-TDM e´taient concordants avec un biais moyen faible a` 1,3 % pre`s ( 8 %, p = 0,549) et 0,86 % ( 1,1 %, p = 0,13) pour le sousgroupe des pneumonectomies comme pour Schiazza et al. [4] (concordance pulmonaire 0,992 et concordance lobaire 0,73) dont les acquisitions planaires e´taient toutefois issues de la tomoscintigraphie (pseudo-planaire), alors que nos images planaires provenaient d’acquisitions statiques de´die´es. L’inte´reˆt de la TEMP-TDM en cas de pneumonectomie semble donc limite´. Le test de Bland-Altman retrouvait un biais syste´matique de 1,31 % (DS 8,2 %) p < 0,549 avec une bonne concordance quelle que soit la gamme des valeurs, mais des limites d’agre´ment tre`s larges avec une borne infe´rieure de 17,447 pour une borne supe´rieure de 14,8. Pour Dufour et al., le test de Bland-Altman avait retrouve´ une moyenne des diffe´rences du VEMSpop entre la TEMP-TDM et la SP reconstruite a` partir des acquisitions planaires de 0,9 avec des limites d’agre´ment a` 11,6–13,37, mais dans cette e´tude les images nomme´es planaires e´taient issues de la tomoscintigraphie (pseudo-planaire), alors que nos images planaires provenaient de re´elles acquisitions statiques de´die´es. Les 9 cas, ou` les VEMSpopp par les 2 me´thodes divergeaient de plus de 5 %, concernaient uniquement des lobectomies droites. Ces diffe´rences s’expliquent par la surestimation de la participation du
lobe moyen par la SP a` 29,2 % en moyenne contre 10,7 % par la TEMP-TDM, alors que le volume du lobe moyen e´tait de 9,9 % en moyenne pour ces 9 cas. Le calcul du volume des lobes est une fonctionnalite´ permise par le logiciel de segmentation semiautomatique en TEMP-TDM. La TEMP-TDM, en combinant les informations anatomiques et fonctionnelles, prend a` la fois en compte la diffe´rence de volume des lobes (contrairement a` la SP) et l’he´te´roge´ne´ite´ de perfusion lobaire potentielle (contrairement a` la me´thode de simples calculs des 19 segments [12] et l’analyse tomodensitome´trique seule). Concernant les autres me´thodes de pre´diction de la fonction pulmonaire re´siduelle, nous n’avons de´libe´re´ment pas e´value´ la me´thode alternative des 19 segments propose´e par Juhl et al. [13]. Cette me´thode pseudo-anatomique attribue a` chaque segment une contribution de 5,26 % de la fonction pulmonaire. Thida Win et al. [14] ont montre´ qu’elle e´tait suffisante et que la SP n’e´tait pas ne´cessaire avant lobectomie. Pourtant, elle repose sur le postulat que tous les segments participent e´galement a` la perfusion alors que celle-ci peut eˆtre he´te´roge`ne, en particulier chez les patients BPCO. Kovacevic et al. ainsi que Dufour et al. ont montre´ qu’elle sous-estimait le VEMSpop et qu’elle e´tait moins pre´cise que la SP et la TEMP-TDM [10,11]. Notre e´tude n’a pas pu montrer une bonne concordance entre le VEMSpop et le VEMSpopp par les deux techniques. Il e´tait sousestime´ que ce soit par la TEMP-TDM ( 8 %, 11 %, p < 0,001) ou par la SP ( 6,77 %, 9 %, p < 0,001). Cette tendance a` la sousestimation est retrouve´e dans l’e´tude de Larsen et al. [15]. En comparant les VEMSpopp avec le VEMSpop, on a l’impression que le
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Fig. 3. Graphique de Bland-Altman mesurant la moyenne des diffe´rences des deux techniques. Bland-Altman measuring the mean difference between the two techniques.
Tableau 2 Les cas de discordances entre TEMP-TDM et SP sont de´taille´s : VEMS pre´ope´ratoire, pre´dits et postope´ratoires, intervention, e´carts entre les modalite´s, volumes estime´s par la TEMP-TDM puis les estimations des participations lobaires par les 2 me´thodes. Cases of discordance between SPECT-CT and planar: actual and predicted FEV1, surgery, differences between both methods, volumes estimated by SPECT-CT, estimations of lobar perfusion by both method. Intervention/patient
BLID/3 LSD/4 LSD/12 LSD/13 LSD/20 LM/28 LID/30 BLID/33 LSD/35
Estimations TEMP-TDM
Estimations SP
VEMS
Estimation des volumes par le logiciel de segmentation Q-lung
LSD, %
LM, %
LID, %
LSD, %
LM, %
LID, %
Pre´op, %
Popp TEMP-TDM, %
Ppop SP, %
Pop re´el, %
LSD, %
LM, %
LID, %
25 25 19 25 57 26 24 28 19
8 13 9 12 9 10 13 7 15
8 17 25 21 15 15 20 7 20
11 16 11 9 19 13 15 12 7
21 32 30 30 43 24 29 22 32
10 7 12 19 14 14 10 7 14
77 96 101 68 95 90 87 74 91
65 72 82 51 41 81 70 64 74
53 80 90 62 77 68 78 53 85
69 90 101 88 74 84 68 68 79
24 21 20 30 43 30 23 26 22
9 11 9 10 9 10 11 8 14
19 20 22 17 20 18 25 16 16
LSD : lobectomies supe´rieures droites ; LSG ; lobectomies supe´rieures gauches ; LID : lobectomies infe´rieures droites ; LIG : lobectomies infe´rieures gauches ; LM : lobectomies moyennes ; BLID : bilobectomies infe´rieures droites.
biais est d’autant plus important (dans le sens de la sous-estimation) que les valeurs de VEMS sont e´leve´es ; il faut toutefois rester prudent dans cette interpre´tation, car on disposait de peu de points pour des valeurs de VEMS faibles. Dans notre e´tude, peu de patients avaient un VEMS pre´ope´ratoire < 50 % (3/35) (les chirurgiens ont tendance a` re´cuser les patients qu’ils jugent non ope´rables, d’emble´e, en re´union de concertation pluridisciplinaire) et 14 patients avaient des VEMS pre´ope´ratoires > 80 % avec DLCO basse. Certaines e´tudes laissent a` penser que la SP serait infe´rieure a` la TEMP-TDM et que les performances de la SP sont me´diocres : dans une e´tude comparant le scanner double e´nergie et la SP, Chae [16]
montrait sur une population de 51 patients que la SP e´tait peu corre´le´e au VEMSpop a` 6 mois, r = 0,52 p < 0,001. Toutefois, la supe´riorite´ de la TEMP-TDM n’a pu eˆtre prouve´e graˆce a` notre e´tude, comme celle de Kovacevic [10] re´alise´e sur 70 patients. Mineo et al. [17] et Piai et al. [18] ont montre´ une absence de supe´riorite´ de la TEMP seule versus la SP et Caglar n’a pas montre´ de diffe´rence entre SP traite´e traditionnellement et SP traite´e en lobe mapping [19]. Notre analyse en sous-groupe n’a pas pu montrer la supe´riorite´ de la TEMP-TDM pour les lobectomies moyennes et infe´rieures droites du fait du faible effectif (un seul patient a be´ne´ficie´ d’une
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Fig. 4. Graphique de Bland-Altman mesurant la moyenne des diffe´rences entre le VEMS pre´dit par la SP (VEMSpopp planaire) et le VEMSpop. Bland-Altman measuring the mean difference between FEV1 predicted by planar and actual FEV1.
Fig. 5. Graphique de Bland-Altman mesurant la moyenne des diffe´rences entre le VEMS pre´dit par la TEMP-TDM (VEMSpopp TEMP-TDM) et le VEMSpop. Bland-Altman measuring the mean difference between FEV1 predicted by SPECT-CT and actual FEV1.
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Fig. 6. Comparaison entre les pre´dictions de la scintigraphie planaire et le VEMSpop. Comparison of the predictions of planar scintigraphy and actual FEV1.
lobectomie moyenne et deux d’une bilobectomie droite). Toutefois, pour les lobectomies supe´rieures droites, il y avait une diffe´rence statistiquement significative entre le VEMSpopp par la SP et le VEMSpop ( 7,7 %, p = 0,035), alors que nous n’avons pas trouve´ de diffe´rence statistiquement significative entre le VEMSpop et le VEMSpopp par la TEMP-TDM (p = 0,07). Selon Wei He et al. [20], la concordance globale entre le VEMSpop et le VEMSpopp par la TEMP-TDM avec logiciel de segmentation semi-automatique e´tait de 91,4 % (92/105 ; X2 = 0,158, p > 0,05). Hirose et al., qui avait utilise´ la TEMP et un TDM acquis se´pare´ment, ont trouve´ une bonne corre´lation avec les VEMSpop (r = 0,90, p < 0,001) [21]. Dans notre population, le coefficient de corre´lation e´tait infe´rieur : 0,63, IC 95 % [0,42–0,78]. Nous l’expliquons par plusieurs raisons. La premie`re est que le VEMSpop ne peut pas eˆtre utilise´ comme gold standard. Le VEMSpop varie selon l’e´tat respiratoire du patient le jour de l’EFR (douleurs re´siduelles, pneumopathie, ate´lectasie duea` un de´cubitus prolonge´, arreˆt du tabac, re´habilitation respiratoire) et e´volue graˆce a` la compensation par les lobes restants [22] de manie`re impre´visible par la scintigraphie. De plus, le VEMS est une mesure de volume en fonction du temps : il correspond au volume expire´ en une seconde. L’acquisition scintigraphique se de´roule sur plusieurs minutes. Elle ne mesure pas directement le VEMSpop. Elle e´tudie deux fonctions essentielles du poumon : la perfusion (retour du sang veineux) et la ventilation (distribution gazeuse). Elle estime le pourcentage de participation relative des diffe´rents lobes a` la perfusion et a` la ventilation et non directement au VEMS. Il a e´te´ montre´ que les estimations scintigraphiques e´taient corre´le´es au VEMS postope´ratoire, mais en aucun cas qu’elles concordaient parfaitement avec lui. La radiospirome´trie isotopique au Xe´non 133 e´tait la technique isotopique la mieux adapte´e pour
l’e´valuation des VEMS lobaires [23]. Cependant, le xe´non n’est plus commercialise´. Notre e´tude a porte´ sur les images de perfusion comme la majorite´ des travaux e´valuant la fonction pulmonaire. Sur ce point aussi, les donne´es de la litte´rature sont contradictoires. L’e´tude de Corris et al. a montre´ que les donne´es obtenues par la perfusion sont mieux corre´le´es aux donne´es spirome´triques postope´ratoires en comparaison a` celles obtenues avec les donne´es de ventilation [12], tandis que l’e´tude d’Ohno a montre´ sur 60 patients a` fonction pulmonaire homoge`ne que l’estimation du VEMSpopp par la TEMP-TDM de ventilation e´tait le´ge`rement supe´rieure a` celle de la perfusion. Toutefois, il conclue sur la ne´cessite´ de prouver ses re´sultats chez des patients ayant une fonction ventilatoire alte´re´e. Les mismatchs ventilation/perfusion peuvent prendre en de´faut les 2 acquisitions : en cas d’effet espace mort (lors d’une compression vasculaire par une tumeur hilaire ou en cas d’emphyse`me par exemple) la perfusion est tre`s diminue´e, la ventilation peut eˆtre normale ; lors d’une ate´lectasie ou en cas d’effet shunt (obstruction bronchique), le parenchyme est tre`s peu ventile´ mais peut rester perfuse´. Dans notre e´tude, les donne´es de perfusion ont e´te´ utilise´es compte tenu de la population (perturbations de la ventilation chez les patients BPCO et emphyse´mateux). D’autres biais peuvent expliquer l’absence de corre´lation avec le VEMSpop lie´ au caracte`re re´trospectif de l’e´tude. Tous les patients envoye´s pour un bilan pre´ope´ratoire avant lobectomie ou pneumonectomie ont e´te´ inclus, d’ou` une population tre`s he´te´roge`ne. Peu de patients avaient un VEMS pre´ope´ratoire < 50 % (3/35) (les chirurgiens ont tendance a` re´cuser
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Fig. 7. Comparaison entre les pre´dictions de la TEMP-TDM et le VEMSpop. Comparison of the predictions of SPECT-CT and actual FEV1.
Tableau 3 Analyse du biais syste´matique en sous-groupe selon la chirurgie re´alise´e. Analysis of systematic bias in subgroups according to the different surgeries. Chirurgie re´alise´e
VEMS moyen postope´ratoire, %
VEMSpopp TEMP-TDM, %
Diffe´rence, %
Valeur de p
VEMSpopp SP, %
Diffe´rence, %
Valeur de p
4 LID 5 LIG 11 LSD 8 LSG 5 Pneumonectomies
71 67,4 74,2 72,6 50
61,75 62,6 57,9 63,7 54,6
9,25 (11) 4,8 (2,6) 16,3 (12) 8,9 (10) 4,6 (3,8)
0,144 0,043 0,07 0,036 0,06
63,25 59,8 (14) 66,5 (16) 65 (14) 53,8 (16)
7,75 (2) 7,6 (2,3) 7,7 (9,6) 7,9 (8) 3,7 (3,6)
0,465 0,043 0,035 0,42 0,08
(14,9) (15,2) (17) (11,6) (14)
(12,1) (13,5) (13,7) (16,3) (16,8)
LSD : lobectomies supe´rieures droites ; LSG ; lobectomies supe´rieures gauches ; LID : lobectomies infe´rieures droites ; LIG : lobectomies infe´rieures gauches.
les patients qu’ils jugent non ope´rables, d’emble´e, en re´union de concertation pluridisciplinaire) et 12 patients avaient des VEMS pre´ope´ratoires supe´rieurs a` 80 % avec DLCO basse. Une des limites de l’e´tude e´tait l’he´te´roge´ne´ite´ des chirurgies re´alise´es avec un faible effectif de certains traitements : seulement une lobectomie moyenne et 5 pneumonectomies ont e´te´ re´alise´es. La mesure du VEMS a e´te´ re´alise´e apre`s un de´lai tre`s variable de 2 a` 10 mois, parfois dans un centre diffe´rent La majorite´ des e´tudes, mene´es conjointement avec des chirurgiens, attendent de la scintigraphie une estimation de la fonction re´siduelle a` long terme pour pre´venir l’insuffisance respiratoire chronique. La fonction respiratoire ne se stabilise que plusieurs mois apre`s l’intervention. La perte fonctionnelle respiratoire calcule´e a` partir des formules scintigraphiques est souvent surestime´e par rapport aux chiffres re´els obtenus a` 6 mois et plus de la re´section. Finalement, la re´section d’un lobe n’entraıˆne a` long terme qu’un de´ficit fonctionnel faible (environ 10 %). Une pneumonectomie se solde par un de´ficit fonctionnel d’environ 25–30 %.
L’e´volution de la fonction respiratoire est marque´e par une alte´ration maximale dans les trois jours qui suivent l’intervention, puis une ame´lioration progressive. Caglar et al. [19] ont e´tudie´ la pre´diction scintigraphique en utilisant pour gold standard le VEMSpop pre´coce a` j1, les VEMSpopp e´taient infe´rieurs aux VEMS re´els, ce qui est attendu compte tenu de l’e´volution postope´ratoire. Le bilan fonctionnel respiratoire permet d’e´valuer la fonction re´siduelle la plus basse possible a` 3 mois et contre-indiquer, en the´orie, la chirurgie si le VEMSpopp est infe´rieur a` 30 % de la the´orique [24]. Le seul patient potentiellement re´cusable e´tait le patient 14 qui avait un VEMSpopp par les planaires a` 30 % ; il a e´te´ ope´re´, son VEMSpop a` 3 mois a e´te´ de 28 %. Nous avons conserve´, pour illustration, le cas du patient ope´re´ d’une lobectomie supe´rieure gauche pour re´duction pulmonaire (re´section de bulles d’emphyse`me). Son VEMSpop e´tait tre`s nettement supe´rieur au pre´ope´ratoire (+17 %). Il a de´ja` e´te´ montre´ que 3 mois apre`s lobectomie, 27 % des patients BPCO avaient un VEMS postope´ratoire ame´liore´ [25]. Les deux techniques scinti-
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Tableau 4 E´carts absolus en % entre les pre´dictions scintigraphiques et la re´fe´rence (VEMS postope´ratoire re´el). Absolute difference in % between predictions of scintigraphies and the reference (actual FEV1). Tomoscintigraphie couple´e a` la TDM, %
Scintigraphie planaire, % 5 10 15
0,20 0,43 0,14
5 10 15
0,44 0,66 0,77
Tableau 5 Coefficient de corre´lation intraclasse e´valuant la reproductibilite´ inter-observateur pour chaque poumon et lobe pulmonaire. Correlation coefficient evaluating interobserver reproducibility for each lung and lobe. Mesure
ICC
IC 95 % infe´rieur
IC 95 % supe´rieur
LSD LM LID Poumon droit LSG LIG Poumon gauche
0,981 0,818 0,97 0,999 0,987 0,98 0,999
0,962 0,66 0,939 0,998 0,973 0,96 0,998
0,991 0,907 0,985 1 0,994 0,99 1
LSD : lobectomies supe´rieures droites ; LSG ; lobectomies supe´rieures gauches ; LID : lobectomies infe´rieures droites ; LIG : lobectomies infe´rieures gauches ; LM : lobectomie moyenne.
graphiques e´taient prises en de´faut. Toutefois, avant re´duction pulmonaire pour emphyse`me, Takenaka et al. ont montre´ que la TEMP-TDM pre´disait de fac¸on plus pre´cise le VEMSpop a` 6 mois, en comparaison avec la SP [26]. Ce cas de re´duction pulmonaire nous rappelle que la re´section des zones parenchymateuses les plus pathologiques ame´liore les conditions me´caniques des muscles respiratoires et le`ve la compression du parenchyme sain. En cas d’emphyse`me majeur, les pre´dictions scintigraphiques sont fausse´es. Ce point doit eˆtre souligne´ car la majorite´ des patients ayant un cancer du poumon sont tabagiques et ont des le´sions d’emphyse`me. La diminution du VEMSpop est moindre chez les patients BPCO (8,98 % vs 22,47 %, p < 0,05) [27]. Ces patients sont de´tectables graˆce a` l’EFR pre´ope´ratoire (il pre´sente un volume re´siduel augmente´) et graˆce au TDM : les coupoles diaphragmatiques sont comple`tement aplaties, des bulles d’emphyse`me sont visibles. Concernant la faisabilite´ de la quantification en TEMP-TDM, elle e´tait rapidement re´alise´e entre 5 et 8 minutes. La reproductibilite´ du logiciel de segmentation semi-automatique entre les 2 observateurs e´tait excellente, comme observe´e dans le reste de la litte´rature [28,29]. Les difficulte´s de traitement e´taient lie´es au trace´ des scissures droites. Un patient a e´te´ exclu de notre e´tude car il avait une petite scissure absente, fait confirme´ par la chirurgie. Ceci serait le cas chez 25 % de la population et constitue donc une des principales limites du logiciel de segmentation et de la TEMP-TDM. Il e´tait impossible de tracer la scissure entre le lobe supe´rieur droit et le lobe moyen pour ce patient, alors qu’il devait be´ne´ficier d’une lobectomie supe´rieure droite. Trois autres patients ont e´te´ exclus de l’analyse de la reproductibilite´ car leurs scissures droites n’e´taient pas clairement identifiables. Apre`s relecture concerte´e entre les deux lecteurs, les discordances observe´es entre eux e´taient majoritairement lie´es a` la difficulte´ de tracer la petite scissure du poumon droit dans plusieurs cas : la petite scissure est souvent incomple`te, en particulier sa portion ante´rieure et interne ;
Tableau 6 E´carts absolus entre l’estimation des perfusions lobaires par la TEMP-TDM native et celles issues de la simulation d’une re´duction de 50 % du temps d’acquisition. Absolute difference between SPECT-CT estimations and those obtained from data simulating a reduction of 50% of time acquisition. Localisation
E´cart 1 %
E´cart 3 %
E´cart 5 %
LSD LM LID Poumon droit LSG LIG Poumon gauche
0,769 0,731 0,885 0,962 0,808 0,808 0,962
1 1 1 1 1 1 1
1 1 1 1 1 1 1
LSD : lobectomies supe´rieures droites ; LSG ; lobectomies supe´rieures gauches ; LID : lobectomies infe´rieures droites ; LIG : lobectomies infe´rieures gauches ; LM : lobectomie moyenne.
Tableau 7 E´carts absolus entre l’estimation des perfusions lobaires par la TEMP-TDM native et celles issues de la simulation d’une re´duction de 30 % du temps d’acquisition. Absolute difference between SPECT-CT estimations and those from data simulating a reduction of 30% of time acquisition. Localisation
E´cart 1 %
E´cart 3 %
E´cart 5 %
LSD LM LID Poumon droit LSG LIG Poumon gauche
0,577 0,846 0,846 0,962 1 0,962 0,962
0,962 0,962 0,962 1 1 1 1
1 0,962 0,962 1 1 1 1
LSD : lobectomies supe´rieures droites ; LSG ; lobectomies supe´rieures gauches ; LID : lobectomies infe´rieures droites ; LIG : lobectomies infe´rieures gauches ; LM : lobectomie moyenne.
elle peut ne pas eˆtre clairement individualisable du fait d’une acquisition TDM re´alise´e en respiration libre (qui dure 10 secondes) ou du fait de lignes septales simulant une scissure dans les emphyse`mes e´tendus ; l’interpre´tation junior a e´te´ prise en de´faut dans le cas d’une ate´lectasie partielle du LM. Notre e´tude a permis de mettre en e´vidence de tre`s faibles e´carts entre les estimations de 130 perfusions lobaires et pulmonaires issues des donne´es natives et celles issues de la simulation d’une re´duction du temps d’acquisition (aussi bien de 30 et 50 %). Cette possibilite´ de diminuer le temps d’acquisition de moitie´ pourrait avoir un impact clinique et ame´liorer la tole´rance de l’examen pour les patients ayant des difficulte´s respiratoires. Une e´tude a` plus grande e´chelle pourrait confirmer ces re´sultats.
5. Perspectives La TEMP-TDM synchronise´e au cycle respiratoire pourrait eˆtre plus pre´cise que la SP. Suga et al. ont montre´ une corre´lation plus e´leve´e entre le VEMSpop et les pre´dictions de la TEMP-TDM synchronise´e a` la respiration (R = 0,993 vs R = 0,890 ; p < 0,05), mais uniquement chez 7 patients [30]. Cette ame´lioration se ferait au de´triment de la radioprotection-patient (augmentation du temps d’acquisition et de l’irradiation). Pierre Yves le Roux et al. n’ont pas montre´ de diffe´rence majeure entre la TEP-TDM couple´e a` la respiration utilisant les MAA marque´s au gallium 68 et la SP [31]. La comparaison de la TDM double e´nergie avec la SP pour la pre´diction du VEMSpop chez 51 patients a montre´ une meilleure corre´lation avec la TDM a` 0,66 qu’avec la SP a` 0,52 [16]. Notre service envisage une e´tude comparant la TDM double e´nergie et la TEMP-TDM avec logiciel de segmentation semi-automatique.
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Dans le peu d’e´tudes comparant les deux modalite´s, l’IRM semble plus pre´cise que la SP pour la pre´diction du VEMSpop [32,33], mais elle reste peu accessible. 6. Conclusion Dans notre e´tude, TEMP-TDM et SP sous-estimaient le VEMSpop. Toutefois, l’utilisation de ce dernier en tant que gold standard peut eˆtre discute´e du fait de l’he´te´roge´ne´ite´ de la population (VEMS > 80 % pour 12/35 patients) et de facteurs confondants (re´e´ducation respiratoire), non pre´visibles en pre´ope´ratoire, influenc¸ant la valeur du VEMSpop. L’exe´re`se d’emphyse`me perope´ratoire entraıˆne une ame´lioration du VEMSpop et est pre´dictif d’une sous-estimation de celui-ci par la scintigraphie. La TEMP-TDM ne s’est pas ave´re´e statistiquement supe´rieure a` la me´thode classique de la SP pour l’estimation du VEMSpop. Elle pourrait avoir un inte´reˆt certain en cas de lobectomies droites et chez les patients ayant une pathologie parenchymateuse perturbant l’homoge´ne´ite´ de la perfusion. Elle est facilement re´alisable en routine clinique et tre`s reproductible, y compris sur les donne´es reconstruites en simulant une diminution du temps d’acquisition de 50 %. Nous pre´conisons les re´alisations d’une SP avant pneumonectomie et d’une TEMP-TDM avec segmentation semi-automatique pour les lobectomies. De´claration de liens d’inte´reˆts Les auteurs de´clarent ne pas avoir de liens d’inte´reˆts.
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